मराठी

रोगप्रतिकारक जाती विकसित करण्यात, जागतिक अन्न सुरक्षा सुनिश्चित करण्यात आणि वनस्पती रोगजनकांच्या परिणामास कमी करण्यात पीक अनुवंशशास्त्राची महत्त्वपूर्ण भूमिका जाणून घ्या.

पीक अनुवंशशास्त्र: जागतिक अन्न सुरक्षेसाठी रोगप्रतिकारशक्ती विकसित करणे

वनस्पतींमधील रोग जागतिक अन्न सुरक्षेसाठी एक महत्त्वपूर्ण धोका आहेत. बुरशी, जिवाणू, विषाणू आणि सूत्रकृमी यांसारखे रोगजनक पिकांचा नाश करू शकतात, ज्यामुळे उत्पादनात मोठी घट होते आणि जगभरातील शेतकऱ्यांना आर्थिक संकटाचा सामना करावा लागतो. त्यामुळे, स्थिर आणि शाश्वत अन्न पुरवठा सुनिश्चित करण्यासाठी रोग-प्रतिरोधक पिकांच्या जाती विकसित करणे ही एक महत्त्वाची रणनीती आहे. पीक अनुवंशशास्त्र या प्रयत्नात केंद्रीय भूमिका बजावते, वनस्पती आणि रोगकारक यांच्यातील परस्परसंवाद समजून घेण्यासाठी आणि त्यात बदल करण्यासाठी आवश्यक साधने आणि ज्ञान प्रदान करते.

पिकांमध्ये रोग प्रतिकारशक्तीचे महत्त्व

जागतिक शेतीवर वनस्पती रोगांचा प्रभाव खूप मोठा आहे. खालील गोष्टींचा विचार करा:

रोग-प्रतिरोधक पिकांच्या जाती विकसित करणे हे केवळ रासायनिक नियंत्रणांवर अवलंबून राहण्याऐवजी एक शाश्वत आणि पर्यावरणपूरक पर्याय आहे. पिकांमध्ये अनुवांशिक प्रतिकारशक्तीचा समावेश करून, आपण कीटकनाशकांची गरज कमी करू शकतो, उत्पादनातील घट कमी करू शकतो आणि अन्न सुरक्षा वाढवू शकतो.

वनस्पतींमधील रोग प्रतिकारशक्तीचा अनुवांशिक आधार

वनस्पतींमध्ये एक अत्याधुनिक रोगप्रतिकार प्रणाली असते जी त्यांना रोगजनकांना ओळखण्यास आणि त्यांच्यापासून बचाव करण्यास सक्षम करते. ही प्रतिकारशक्ती अनुवांशिकरित्या निर्धारित केली जाते आणि त्यात जनुके आणि सिग्नलिंग मार्गांचा एक जटिल संवाद समाविष्ट असतो. प्रतिकारशक्तीचे दोन मुख्य प्रकार आहेत:

१. गुणात्मक प्रतिकारशक्ती (R-जीन प्रतिकारशक्ती)

गुणात्मक प्रतिकारशक्ती, ज्याला R-जीन प्रतिकारशक्ती असेही म्हणतात, ही एकल प्रभावी जनुकांद्वारे (R-जीन्स) प्रदान केली जाते जी विशिष्ट रोगजनक प्रभावकांना (अविरलन्स घटक) ओळखतात. या संवादामुळे एक जलद आणि मजबूत संरक्षण प्रतिसाद सुरू होतो, ज्यात अनेकदा संसर्गाच्या ठिकाणी प्रोग्राम केलेला पेशी मृत्यू (हायपरसेन्सिटिव्ह रिस्पॉन्स, HR) समाविष्ट असतो. R-जीन प्रतिकारशक्ती सामान्यतः अत्यंत प्रभावी असते परंतु नवीन प्रभावक प्रकार विकसित करणाऱ्या रोगजनकांद्वारे ती निष्प्रभ होऊ शकते. उदाहरणार्थ, गव्हाच्या तांबेरा बुरशीच्या *Puccinia graminis f. sp. tritici* विशिष्ट प्रजातींना प्रतिकार करण्यासाठी R-जीन्स असलेल्या अनेक गव्हाच्या जाती विकसित केल्या गेल्या आहेत. तथापि, Ug99 सारख्या नवीन, प्रभावी प्रजातींच्या उदयाने केवळ एकल R-जीन्सवर अवलंबून राहण्याच्या मर्यादा स्पष्ट केल्या आहेत.

२. परिमाणात्मक प्रतिकारशक्ती (आंशिक प्रतिकारशक्ती)

परिमाणात्मक प्रतिकारशक्ती, ज्याला आंशिक प्रतिकारशक्ती किंवा क्षेत्रीय प्रतिकारशक्ती असेही म्हणतात, ही अनेक जनुकांद्वारे (QTLs - क्वांटिटेटिव्ह ट्रेट लोकी) नियंत्रित केली जाते जी एकत्रितपणे प्रतिकारशक्तीच्या निम्न स्तरावर योगदान देतात. R-जीन प्रतिकारशक्तीच्या विपरीत, परिमाणात्मक प्रतिकारशक्ती सामान्यतः रोगजनकांच्या विस्तृत श्रेणीविरूद्ध प्रभावी असते आणि अधिक टिकाऊ असते, म्हणजेच रोगजनकांच्या उत्क्रांतीमुळे ती निष्प्रभ होण्याची शक्यता कमी असते. तथापि, त्याच्या जटिल अनुवांशिक संरचनेमुळे परिमाणात्मक प्रतिकारशक्ती ओळखणे आणि पिकांमध्ये समाविष्ट करणे अनेकदा अधिक कठीण असते. याचे एक उदाहरण म्हणजे भातातील करपा रोगाविरूद्ध टिकाऊ प्रतिकारशक्ती, जी अनेक QTLs द्वारे नियंत्रित केली जाते, जी व्यापक आणि दीर्घकाळ टिकणारे संरक्षण प्रदान करते.

रोगप्रतिकारक पिके विकसित करण्याच्या पद्धती

रोग-प्रतिरोधक पिकांच्या जाती विकसित करण्यासाठी अनेक पद्धती वापरल्या जातात, प्रत्येकाचे स्वतःचे फायदे आणि मर्यादा आहेत:

१. पारंपारिक वनस्पती प्रजनन

पारंपारिक वनस्पती प्रजननामध्ये रोग प्रतिकारशक्तीसह इष्ट वैशिष्ट्ये असलेल्या वनस्पतींची निवड आणि संकर करणे समाविष्ट आहे. ही प्रक्रिया वेळखाऊ आणि श्रमाची असू शकते, परंतु अनेक रोग-प्रतिरोधक पिकांच्या जाती विकसित करण्यात ती अत्यंत यशस्वी झाली आहे. या प्रक्रियेत सामान्यतः खालील गोष्टींचा समावेश असतो:

*Phytophthora infestans* ला नैसर्गिक प्रतिकार दर्शविणाऱ्या जंगली बटाट्याच्या प्रजातींमधील जनुकांचा वापर करून, पारंपारिक प्रजननाद्वारे करपा-प्रतिरोधक बटाट्याच्या जातींचा विकास हे याचे एक उदाहरण आहे.

२. मार्कर-असिस्टेड सिलेक्शन (MAS)

मार्कर-असिस्टेड सिलेक्शन (MAS) डीएनए मार्कर्सचा वापर करते जे रोग प्रतिकारशक्ती नियंत्रित करणाऱ्या जनुकांशी जोडलेले असतात. प्रजननादरम्यान प्रतिरोधक वनस्पती निवडण्यासाठी याचा वापर होतो. यामुळे प्रजनन प्रक्रिया जलद होते आणि निवडीची कार्यक्षमता सुधारते, विशेषतः अशा वैशिष्ट्यांसाठी ज्यांचे थेट मूल्यांकन करणे कठीण किंवा महाग असते. या प्रक्रियेत खालील गोष्टींचा समावेश आहे:

MAS चा यशस्वीपणे भात प्रजननात जिवाणूजन्य करपा आणि करपा रोगासाठी प्रतिकार जनुके समाविष्ट करण्यासाठी वापर केला गेला आहे, ज्यामुळे प्रतिरोधक जातींच्या विकासाला लक्षणीय गती मिळाली आहे. उदाहरणार्थ, भातातील जिवाणूजन्य करपा प्रतिकारशक्तीसाठी Xa21 जनुक जोडलेल्या डीएनए मार्कर्सचा वापर करून कार्यक्षमतेने निवडले जाऊ शकते.

३. जनुकीय अभियांत्रिकी (ट्रान्सजेनिक दृष्टीकोन)

जनुकीय अभियांत्रिकीमध्ये एका जीवातून दुसऱ्या जीवात थेट जनुकांचे हस्तांतरण करणे समाविष्ट आहे, ज्यात रोग प्रतिकारशक्ती प्रदान करणारे जनुके समाविष्ट आहेत. हा दृष्टीकोन असंबंधित प्रजातींमधून प्रतिकार जनुके सादर करण्यासाठी किंवा प्रतिकारशक्ती वाढविण्यासाठी विद्यमान वनस्पती जनुकांमध्ये बदल करण्यासाठी वापरला जाऊ शकतो. याची पायऱ्या खालीलप्रमाणे आहेत:

बीटी कापूस, जो *बॅसिलस थुरिंजिएन्सिस* नावाच्या जिवाणूतील एक जनुक व्यक्त करतो जो काही कीटकांना प्रतिकारशक्ती देतो, हे जनुकीय अभियांत्रिकी पिकाचे एक प्रमुख उदाहरण आहे. त्याचप्रमाणे, पपई रिंगस्पॉट विषाणू (PRSV) ला प्रतिरोधक असलेल्या जनुकीय सुधारित पपईने हवाईयन पपई उद्योगाला वाचवले आहे.

४. जीन संपादन (CRISPR-Cas9)

जीन संपादन तंत्रज्ञान, जसे की CRISPR-Cas9, वनस्पतींच्या जनुकांमध्ये अचूक आणि लक्ष्यित बदल करण्यास अनुमती देते. याचा उपयोग वनस्पतींना रोगास बळी पडण्यास कारणीभूत ठरणारे जनुके काढून टाकण्यासाठी, प्रतिकार जनुके समाविष्ट करण्यासाठी किंवा विद्यमान प्रतिकार यंत्रणा वाढविण्यासाठी केला जाऊ शकतो. या पद्धतीत खालील गोष्टींचा समावेश आहे:

CRISPR-Cas9 चा उपयोग भातामध्ये जिवाणूजन्य करपा रोगासाठी प्रतिरोधक जाती विकसित करण्यासाठी *OsSWEET14* जनुकात बदल करून केला गेला आहे, ज्याचा वापर रोगकारक पोषक तत्वांपर्यंत पोहोचण्यासाठी करतो. त्याचप्रमाणे, गव्हामध्ये भुरी रोगाविरूद्ध प्रतिकारशक्ती वाढविण्यासाठी याचा वापर केला गेला आहे.

टिकाऊ रोग प्रतिकारशक्ती विकसित करण्यातील आव्हाने

रोग-प्रतिरोधक पिके विकसित करण्यात लक्षणीय प्रगती झाली असली तरी, अनेक आव्हाने कायम आहेत:

आव्हानांवर मात करण्यासाठी आणि टिकाऊ प्रतिकारशक्ती साध्य करण्यासाठीच्या पद्धती

या आव्हानांवर मात करण्यासाठी आणि टिकाऊ रोग प्रतिकारशक्ती विकसित करण्यासाठी, संशोधक आणि प्रजननकर्ते विविध पद्धती वापरत आहेत:

१. जीन पिरॅमिडिंग (Gene Pyramiding)

जीन पिरॅमिडिंगमध्ये एकाच जातीमध्ये अनेक प्रतिकार जनुके एकत्र करणे समाविष्ट आहे. यामुळे रोगजनकांना प्रतिकारशक्तीवर मात करणे अधिक कठीण होते कारण त्यांना एकाच वेळी अनेक जनुकांना निष्प्रभ करावे लागेल. जीन पिरॅमिडिंग पारंपारिक प्रजनन, मार्कर-असिस्टेड सिलेक्शन किंवा जनुकीय अभियांत्रिकीद्वारे साध्य केले जाऊ शकते.

२. प्रतिकार जनुकांमध्ये विविधता आणणे

विविध जाती आणि प्रदेशांमध्ये विविध प्रकारच्या प्रतिकार जनुकांचा वापर केल्याने रोगजनकांवरील निवडीचा दबाव कमी होऊ शकतो आणि त्यांच्यातील तीव्रतेच्या उत्क्रांतीचा वेग कमी होतो. हे पीक फेरपालट, जातींचे मिश्रण आणि प्रादेशिक उपयोजन धोरणांद्वारे साध्य केले जाऊ शकते.

३. रोगकारक जीवशास्त्र समजून घेणे

रोगकारक जीवशास्त्राची सखोल माहिती, ज्यात त्यांच्या संसर्गाची यंत्रणा, तीव्रतेचे घटक आणि उत्क्रांतीची धोरणे यांचा समावेश आहे, प्रभावी आणि टिकाऊ प्रतिकार धोरणे विकसित करण्यासाठी महत्त्वपूर्ण आहे. हे ज्ञान नवीन प्रतिकार जनुके ओळखण्यासाठी आणि नवीन नियंत्रण धोरणे तयार करण्यासाठी वापरले जाऊ शकते.

४. इतर नियंत्रण उपायांसह प्रतिकारशक्तीचे एकत्रीकरण

अनुवांशिक प्रतिकारशक्तीला इतर नियंत्रण उपायांसह, जसे की मशागती पद्धती, जैविक नियंत्रण आणि कीटकनाशकांचा विवेकपूर्ण वापर, एकत्रित केल्यास रोग व्यवस्थापनासाठी अधिक मजबूत आणि शाश्वत दृष्टीकोन मिळू शकतो. हा एकात्मिक कीड व्यवस्थापन (IPM) दृष्टीकोन कोणत्याही एका नियंत्रण उपायावरील अवलंबित्व कमी करू शकतो आणि प्रतिकारशक्ती विकासाचा धोका कमी करू शकतो.

५. नवीन तंत्रज्ञानाचा वापर

जीनोम सिक्वेन्सिंग, ट्रान्सक्रिप्टॉमिक्स, प्रोटिओमिक्स आणि मेटाबॉलोमिक्स सारखी उदयोन्मुख तंत्रज्ञान वनस्पती-रोगकारक परस्परसंवादाबद्दल नवीन अंतर्दृष्टी प्रदान करत आहेत आणि प्रतिकार जनुकांच्या शोधाला गती देत आहेत. या तंत्रज्ञानाचा उपयोग रोगकारक लोकसंख्येवर लक्ष ठेवण्यासाठी आणि नवीन तीव्र प्रजातींच्या उदयाचा अंदाज लावण्यासाठी देखील केला जाऊ शकतो.

यशस्वी रोग प्रतिकारशक्ती विकासाची जागतिक उदाहरणे

अनेक यशस्वी उदाहरणे रोग-प्रतिरोधक पिके विकसित करण्यात पीक अनुवंशशास्त्राची शक्ती दर्शवितात:

पिकांमधील रोग प्रतिकारशक्तीचे भविष्य

पिकांमधील रोग प्रतिकारशक्तीचे भविष्य एका बहुआयामी दृष्टिकोनात आहे जो पारंपारिक प्रजनन, आधुनिक जैवतंत्रज्ञान आणि वनस्पती-रोगकारक परस्परसंवादाची सखोल माहिती एकत्र करतो. मुख्य लक्ष केंद्रीत क्षेत्रांमध्ये हे समाविष्ट आहे:

निष्कर्ष

जागतिक अन्न सुरक्षा सुनिश्चित करण्यासाठी आणि वनस्पती रोगजनकांचा प्रभाव कमी करण्यासाठी रोग-प्रतिरोधक पिकांच्या जाती विकसित करणे आवश्यक आहे. पीक अनुवंशशास्त्र या प्रयत्नात महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावते, वनस्पती-रोगकारक परस्परसंवाद समजून घेण्यासाठी आणि हाताळण्यासाठी साधने आणि ज्ञान प्रदान करते. पारंपारिक प्रजननापासून ते जीन संपादनापर्यंत विविध धोरणे वापरून आणि आंतरराष्ट्रीय सहकार्याला प्रोत्साहन देऊन, आपण टिकाऊ रोग प्रतिकारशक्ती विकसित करू शकतो आणि भविष्यातील पिढ्यांसाठी आपला अन्न पुरवठा सुरक्षित करू शकतो.

पीक अनुवंशशास्त्र संशोधन आणि विकासात गुंतवणूक करणे हे अधिक लवचिक आणि शाश्वत जागतिक अन्न प्रणाली तयार करण्याच्या दिशेने एक महत्त्वपूर्ण पाऊल आहे. शेतकऱ्यांना रोग-प्रतिरोधक पिकांच्या जाती देऊन सक्षम करून, आपण उत्पादनातील घट कमी करू शकतो, कीटकनाशकांचा वापर कमी करू शकतो आणि सर्वांसाठी स्थिर आणि पौष्टिक अन्न पुरवठा सुनिश्चित करू शकतो.