कैसे "स्पीड ब्रीडिंग" फसलें कृषि में क्रांति ला सकती हैं

वे कहते हैं कि गति मार डालती है, लेकिन जब बात आती है हमारे भविष्य के लिए पर्याप्त भोजन उगाना, गति दावत और अकाल के बीच अंतर बता सकती है। सौभाग्य से, वहाँ वैज्ञानिकों का एक समूह है जो पैडल पर अपने लौकिक पैर रखता है।

ये वैज्ञानिक हाल ही में एक नई पौध प्रजनन तकनीक का विवरण देने वाला एक पेपर प्रकाशित किया इससे हमारे फसल उगाने के तरीके में क्रांतिकारी बदलाव आ सकता है और जलवायु परिवर्तन की स्थिति में हम अधिक मजबूत, स्वस्थ और अधिक बहुमुखी पौधे विकसित करने की दर में तेजी ला सकते हैं। जैसे-जैसे जलवायु बदलती है, वैसे-वैसे किसी क्षेत्र में पौधे की उत्पादकता भी बदलती है। हमारे सुपोषित भविष्य की कुंजी विभिन्न प्रकार की लचीली फसलें हो सकती हैं जो विविध पर्यावरणीय परिस्थितियों में विकसित हो सकती हैं।

"अधिकांश फसल प्रजनन कार्यक्रमों में लाभ की दर बढ़ती जनसंख्या द्वारा उत्पन्न मांगों से पीछे है," ब्रैंडे वुल्फयूनाइटेड किंगडम में जॉन इन्स सेंटर के फसल आनुवंशिकीविद् और पेपर के लेखक, डिजिटल ट्रेंड्स को बताते हैं। “फसल की वृद्धि और प्रजनन में तेजी लाने से, दुनिया भर के वैज्ञानिक और प्रजनक अधिक तेजी से सक्षम होंगे ऐसे पौधों की नस्ल बनाएं और इंजीनियर करें जो अधिक पौष्टिक हों, रोग प्रतिरोधी हों और जो भविष्य के लिए बेहतर रूप से अनुकूलित हों जलवायु।"

उपयुक्त रूप से "स्पीड ब्रीडिंग" नाम दिया गया है, यह विधि पहले से ही केवल आठ सप्ताह में - बीज से बीज तक - गेहूं उगाने के लिए दिखाई गई है। यह उस प्रजनन तकनीक से तीन गुना तेज़ है जिसने इसे जन्म दिया हरित क्रांति. हालांकि अभी भी यह किशोरावस्था में है, कुछ विश्लेषकों का कहना है कि गति-प्रजनन के परिणाम इसे नए कृषि युग के आगमन में एक महत्वपूर्ण उपकरण के रूप में इंगित करते हैं।

बाह्य अंतरिक्ष उत्पत्ति

शायद यह कोई आश्चर्य की बात नहीं है कि स्पीड ब्रीडिंग अवधारणा की उत्पत्ति नासा में हुई। गेहूं उगाने के तरीकों पर मंथन करते हुए वाह़य ​​अंतरिक्ष, एजेंसी के वैज्ञानिकों के पास यह पागलपन भरा विचार था - क्यों नहीं पौधों को निरंतर प्रकाश में रखें, उन्हें और अधिक तेज़ी से परिपक्व होने के लिए सशक्त बनाना? आख़िरकार, पौधों को प्रकाश पसंद है। वे इसकी लालसा रखते हैं, फोटॉन को कार्बन डाइऑक्साइड और पानी के साथ मिलाकर शर्करा बनाते हैं, जिसकी उन्हें वृद्धि के लिए आवश्यकता होती है। निरंतर प्रकाश का मतलब निरंतर विकास हो सकता है। सरल, सही?

"बहुत से वैज्ञानिकों ने कहा कि यह असंभव है," ली हिक्कीक्वींसलैंड विश्वविद्यालय के एक फसल वैज्ञानिक और एक दशक पहले नासा की योजना को अपनाने वाले पहले लोगों में से एक, डिजिटल ट्रेंड्स को बताते हैं। "यह इतना क्रांतिकारी विचार था कि उन्होंने हमसे कहा कि हम यह नहीं कर सकते।"

लेकिन ली और उनकी टीम इनकार करने वालों से परेशान नहीं थी। वैज्ञानिक पद्धति के अनुरूप, उन्होंने "इसे आज़माया", यह परीक्षण करने के लिए प्रयोग डिज़ाइन किए कि क्या गहन प्रकाश व्यवस्था पौधों की उत्पादकता को बढ़ावा देगी।

ऐसा नहीं हुआ जब वैज्ञानिकों ने पहली बार स्पीड ब्रीडिंग सिस्टम में गेहूं उगाया, तो "वे भयानक लग रहे थे," हिक्की कहते हैं, "वास्तव में गंदा।" लेकिन प्रयोगों की एक श्रृंखला के माध्यम से पोषण जैसी चीजों को अनुकूलित किया गया, पानी की आपूर्ति, प्रकाश आवृत्ति और ग्रीनहाउस तापमान के कारण, घासें अधिक तेजी से और उपयुक्त रूप से परिपक्व होने लगीं, यहां तक ​​कि पारंपरिक रूप से उगाए गए ग्रीनहाउस की तुलना में अधिक अनाज उत्पादकता दिखाई देने लगी। गेहूँ।

ली, राइट और उनके सहयोगियों, जिनमें सिडनी विश्वविद्यालय के शोधकर्ता भी शामिल थे, ने एक ऐसे प्रकाश शासन पर समझौता किया, जो सबसे कट्टर सूर्य उपासकों को भी परेशान कर देगा। गेहूं, जौ और चना जैसी "लंबे दिन वाली" फसलें (जो लंबे दिन के चक्र के जवाब में फूलती हैं) हैं प्रतिदिन 22 घंटे तक निरंतर प्रकाश के संपर्क में, ग्रोअर के ऊपर लटकाए गए एलईडी लैंप से नीचे की ओर किरणें आती हैं बिस्तर.

गति की आवश्यकता

स्पीड ब्रीडिंग प्रोटोकॉल के तहत, गेहूं जैसे पौधे केवल आठ सप्ताह में बीज से बीज तक जा सकते हैं, जिसका अर्थ है कि प्रजनक हर साल छह पीढ़ियों तक बढ़ सकते हैं।

"वास्तविक नवाचार जो वे यहां दिखाते हैं वह पीढ़ियों को बहुत तेज़ी से बदलने में सक्षम है," चार्ल्स ब्रूमरयूसी डेविस के फसल वैज्ञानिक और क्रॉप्स साइंस सोसाइटी ऑफ अमेरिका के पूर्व अध्यक्ष, जो अध्ययन में शामिल नहीं थे, कहते हैं। "यह पौधों के प्रजनन का एक प्रमुख पहलू है।"

प्रत्येक नई पीढ़ी के साथ, शोधकर्ता वांछनीय गुणों को विकसित करने का प्रयास करते हैं जबकि अवांछनीय लक्षणों को बाहर निकालने का। जितनी तेजी से वे बीज-से-बीज तक एक पीढ़ी ले सकते हैं, उतनी ही तेजी से वे वांछित गुणों को बढ़ावा देते हुए अवांछित लक्षणों को हटा सकते हैं।

उदाहरण के लिए, कटाई से पहले अंकुरण (पीएचएस) को लें, एक ऐसी घटना जिसके कारण लंबे समय तक बारिश और उच्च आर्द्रता के कारण गेहूं समय से पहले अंकुरित हो जाता है।

हिक्की कहते हैं, "ऑस्ट्रेलिया में यह एक बड़ा मुद्दा है क्योंकि हमारी सभी किस्में अतिसंवेदनशील हैं।"

पीएचएस के प्रति संवेदनशीलता कम से कम आंशिक रूप से आनुवांशिकी द्वारा नियंत्रित होती है, इसलिए चयनात्मक रूप से प्रजनन और विभिन्न गेहूं को पार करके किस्मों, शोधकर्ताओं का लक्ष्य उस आनुवंशिक गुण को खत्म करना है, जिससे भविष्य की गेहूं पीढ़ियों को उच्च वर्षा के प्रति अधिक लचीला बनाया जा सके नमी। कंपनी डॉव एग्रोसाइंसेज ने पहले ही स्पीड-ब्रीडिंग तकनीक को अपना लिया है और पीएचएस के प्रतिरोध के साथ गेहूं की एक किस्म विकसित की है।

यह इतना आसान है: किसी फसल की बीज-से-बीज गति बढ़ाएं और आप प्रजनकों के लिए वांछनीय फसलें विकसित करना आसान बना देंगे। इसे तीन गुना तक बढ़ाएं और आप उन्हें विशिष्ट फसलें बनाने के लिए एक असाधारण उपकरण दें।

वुल्फ कहते हैं, "हमारे पालतू फसल पौधों के जंगली रिश्तेदारों में कई रोग प्रतिरोधी जीन पाए जा सकते हैं," लेकिन क्रॉसिंग जंगली गेहूं से रोग प्रतिरोधी जीन को पालतू कुलीन किस्म में बदलना गधे के साथ घुड़दौड़ के घोड़े को प्रजनन कराने जैसा है! दोनों दुनियाओं के सर्वश्रेष्ठ को संयोजित करने में कई-कई साल लग जाते हैं। स्पीड ब्रीडिंग से इस प्रक्रिया में तेजी आ सकती है और बेहतर गुणों वाली गेहूं की नई किस्म विकसित करने में लगने वाला समय कम हो सकता है।''

ब्रूमर इसे स्पष्ट रूप से कहते हैं। वह कहते हैं, ''तेजी से आगे बढ़ना ही खेल का नाम है।'' "यह बहुत तेजी से आगे बढ़ने का एक तरीका है।"

सपनों के खेत

हालाँकि, अधिकांश गेहूं जो इसे हमारे पास्ता और ब्रेड में बनाता है, ग्रीनहाउस में नहीं उगाया जाता है, और इसमें बहुत कुछ है जो प्रारंभिक प्रजनन चरणों के बाद होता है।

ब्रूमर बताते हैं, "कुछ स्तर पर, आपके द्वारा उपयोग किए जाने वाले जीनोमिक उपकरणों की परवाह किए बिना, आपको पौधों को खेत में रखना होगा और देखना होगा कि वे कैसा प्रदर्शन करते हैं।"

यह वह क्षेत्र है जहां ग्रीनहाउस प्रयोगों का परीक्षण किया जाता है। एक फसल की किस्म कृत्रिम वातावरण में अच्छा प्रदर्शन कर सकती है, जहां तापमान, पानी की आपूर्ति और प्रकाश व्यवस्था आसानी से उपलब्ध होती है विनियमित, लेकिन यदि यह उन खेतों में नहीं पनपता, जहां हमारी अधिकांश फसलें उगाई जाती हैं, तो यह व्यावहारिक रूप से एक समस्या है। बकवास. गेहूं की नई किस्मों को किसानों के लिए उपयोगी होना चाहिए ताकि वे उन्हें अपना सकें।

हिक्की कहते हैं, "फील्ड परीक्षण बहुत महत्वपूर्ण है।" “हमें यह करना होगा और यह सुनिश्चित करना होगा कि हम किसानों को जो किस्में जारी कर रहे हैं वे सिद्ध हों और उनका एक सिद्ध ट्रैक रिकॉर्ड हो। उन्हें अभी भी उन तीन या चार वर्षों के क्षेत्रीय मूल्यांकन से गुजरना होगा।”

फिर भी, क्षेत्र परीक्षण के कुछ वर्षों की गणना करते हुए भी, हिक्की का अनुमान है कि गति प्रजनन 2050 से पहले चार या पांच प्रजनन चक्रों में सिमट सकता है, जब जनसंख्या होगी नौ अरब से अधिक होने की उम्मीद है और दुनिया भर में जलवायु परिवर्तन स्पष्ट होगा। उम्मीद यह है कि, अगले कुछ दशकों में, प्रजनक इतनी लचीली किस्में विकसित कर सकते हैं कि वे पर्यावरण की मार झेल सकें।

“मौसम और जलवायु हमेशा कुछ हद तक बदलती रहती है, लेकिन अब हम जो देख रहे हैं वह यह है कि जलवायु बदल रही है और अधिक तेज़ी से बदल रहा है, और शायद हम इसके परिणामस्वरूप और अधिक चरम मौसम देख रहे हैं," ब्रुमर कहते हैं. “हो सकता है कि किसी विशेष क्षेत्र के लिए अनुकूलित नई किस्मों को और अधिक तीव्र करने की आवश्यकता हो, इसलिए हमें तेजी से प्रजनन करने और पहले की तुलना में अधिक किस्मों को विकसित करने की आवश्यकता होगी। यहीं पर यह विधि मदद कर सकती है। नई पौधों की किस्मों को खेत में लाने के लिए उस समय को कम करने के लिए आप जो कुछ भी कर सकते हैं वह उपयोगी होगा।

आगे की चुनौतियां

अब तक, स्पीड ब्रीडिंग ने लंबे दिन वाली प्रजातियों में सबसे बड़ी क्षमता दिखाई है जो लंबे समय की प्रतिक्रिया में फूल देती हैं दिन, जो हिक्की और उनके सहयोगियों को आश्वस्त करता है कि यह सूरजमुखी, काली मिर्च और जैसे पौधों के साथ काम करेगा मूली.

वह कहते हैं, "चावल, मक्का और ज्वार जैसी 'कम दिन वाली' प्रजातियों के लिए स्पीड ब्रीडिंग लागू करना मुश्किल होगा," लेकिन मुझे लगता है कि रैपिड साइकलिंग प्रणाली के अनुकूलन के लिए जगह है। यह केवल फोटोपीरियड और तापमान व्यवस्था को बदलने का मामला है।

वास्तव में, मूंगफली "छोटे दिन" वाली प्रजाति होने के बावजूद, कुछ शोधकर्ताओं ने पहले ही दिखाया है कि तेजी से प्रजनन से इन फलियों को भी लाभ होता है।

ऑस्ट्रेलिया की मूंगफली कंपनी के प्रजनक ग्रीम राइट कहते हैं, "हमने कई वर्षों से मूंगफली में यूक्यू शोधकर्ताओं द्वारा विकसित स्पीड ब्रीडिंग तकनीक का सफलतापूर्वक उपयोग किया है।" राइट का मानना ​​है कि गति प्रजनन में उपयोग किए जाने वाले लंबे प्रकाश अंतराल वास्तव में दिन की लंबाई की असंवेदनशीलता वाले व्यक्तिगत पौधों का चयन कर सकते हैं, जो कि वह कहते हैं, "जैसा कि इसका अर्थ है, यह एक वांछनीय विशेषता है... विकसित की गई किस्मों में अक्षांश के लिए व्यापक अनुकूलन होना चाहिए, जिसमें प्रजनन वृद्धि दिन पर निर्भर न हो।" लंबाई।"

CRISPR और परे

इस नई विधि को गोला-बारूद के रूप में देखा जाना चाहिए जिसे प्रजनक आनुवंशिक हथियार के बढ़ते शस्त्रागार में जोड़ सकते हैं। पिछले कुछ वर्षों में, जीनोमिक्स में प्रगति ने वैज्ञानिकों को जीन-संपादन जैसे उपकरणों का उपयोग करने में सक्षम बनाया है crispr जैसी चीजों को शामिल करने के लिए जीनोम को संशोधित करना सूखा प्रतिरोध और उच्च पोषण.

हिक्की कहते हैं, ''शेड में स्पीड ब्रीडिंग एक उपकरण है।'' “वास्तविक प्रभाव इस उपकरण को हमारे पास मौजूद अन्य प्रौद्योगिकियों के साथ संयोजित करने से आएगा जो पौधों के प्रजनन के क्षेत्र में तेजी से विकसित हो रहे हैं। सीआरआईएसपीआर, जीनोमिक्स उपकरण, जीनोमिक चयन और भविष्यवाणी।"

लेकिन शोधकर्ताओं का मानना ​​है कि सभी प्रजनकों को गति-प्रजनन व्यवस्था में परिवर्तित करना आसान नहीं होगा। पुरानी आदतें आसानी से नहीं मिटतीं और वैज्ञानिक स्वाभाविक रूप से संशय में रहते हैं। इसमें इस तरह की पद्धति में परिवर्तन के लिए आवश्यक बुनियादी ढांचे में बदलाव जोड़ें, और यह स्पष्ट है कि आगे एक ऊबड़-खाबड़ सड़क है। फिर भी, अपने हाल ही में प्रकाशित पेपर के साथ, हिक्की और राइट को उम्मीद है कि अन्य प्रजनक और शोधकर्ता उनकी तकनीक में क्षमता देखेंगे।

स्पीड ब्रीडिंग को अपनाने में रुचि रखने वालों के लिए, हिकी के पास शुरुआत करने का एक सरल सुझाव है - "बस रोशनी चालू रखें, दोस्त।"

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