इंजीनियर्ड पौधा माइक्रोबायोम – बैक्टीरिया से फसलों की सुरक्षा

एक छिपी हुई दुनिया

काफी समय तक, जैविक विज्ञान केवल “मुख्य” जीव पर ही केंद्रित रहे, चाहे वह मानव शरीर हो या मक्का की डाली। लेकिन ज्ञान में वृद्धि के साथ, जीवित दुनिया की पूरी जटिलता स्पष्ट होने लगी।

अब हम समझते हैं कि लगभग हर जटिल जीव एक “माइक्रोबायोम” के साथ सहजीवी रूप में रहता है, जो सूक्ष्मजीवों और कवकों की जटिल और बदलती जनसंख्या है। माइक्रोबायोम को अब मानव स्वास्थ्य, विशेषकर आंत माइक्रोबायोम, में एक प्रमुख कारक माना जाता है।

स्रोत: NIH.gov

इसी प्रकार, पौधों का स्वास्थ्य मिट्टी के माइक्रोबायोम और यहाँ तक कि पौधे के भीतर मौजूद सूक्ष्मजीवों से गहराई से जुड़ा होता है।

वे पौधे की पोषण, जल आपूर्ति को सुधार सकते हैं और शायद सबसे महत्वपूर्ण, कीट और रोगों से पौधे की रक्षा करने में मदद कर सकते हैं।

स्रोत: Energy.gov

क्या माइक्रोबायोम बदला जा सकता है?

सैकड़ों या यहाँ तक कि हजारों सूक्ष्मजीव प्रजातियों से बना माइक्रोबायोम अत्यंत जटिल होता है। यह इसका अध्ययन कठिन बनाता है, और यह निर्धारित करना कि “स्वस्थ” माइक्रोबायोम कैसा दिखता है, कभी‑कभी जटिल हो सकता है।

माइक्रोबायोम को “सुधारने” का एक थोड़ा साधारण तरीका अतिरिक्त जीवों को जोड़ना है। यह वही है जो प्रोबायोटिक उपचार मनुष्यों और जानवरों के लिए करते हैं। और जो मिट्टी में नाइट्रोजन‑स्थिर करने वाले बैक्टीरिया या मायकोराइज़ा को जोड़ना कृषि में दोहराने की कोशिश कर रहा है। यदि माइक्रोबायोम बहुत बाधित हो तो यह अच्छे परिणाम दे सकता है, लेकिन यदि माइक्रोबायोम पहले से स्थापित है तो इसका उपयोग न्यूनतम या न के बराबर हो सकता है।

एक अन्य तरीका माइक्रोबायोम को पोषित करना हो सकता है, “सही” माइक्रोबायोम को खिलाकर इसे अधिक संतुलित बनाना। मानव स्वास्थ्य में, यह प्रीबायोटिक्स देने का तरीका है। यह बहुत सफल हो सकता है, क्योंकि यह माइक्रोबायोम को स्वाभाविक रूप से स्वयं को संतुलित करने की सही परिस्थितियाँ प्रदान करता है।

पौधों के लिए यह करना काफी अधिक कठिन हो सकता है, जहाँ माइक्रोबायोम मिट्टी में या यहाँ तक कि पौधे के भीतर होता है।

कृषि प्रीबायोटिक्स

चीन, ऑस्ट्रेलिया और ऑस्ट्रिया के शोधकर्ताओं के बीच एक अंतरराष्ट्रीय सहयोग ने समाधान खोजा हो सकता है। उन्होंने चावल पर ध्यान केंद्रित किया, जो अरबों लोगों के लिए एक महत्वपूर्ण खाद्य स्रोत है, लेकिन ये परिणाम अन्य प्रमुख फसलों में भी विस्तारित किए जा सकते हैं।

उन्होंने पाया कि पौधे द्वारा लिग्निन का जैव रासायनिक उत्पादन लाभकारी बैक्टीरिया की जनसंख्या को नियंत्रित कर सकता है। लिग्निन पौधों की कोशिका दीवारों में पाया जाने वाला एक पॉलीमर है और लकड़ी में प्रचुर मात्रा में मौजूद होता है।

विशेष रूप से, उन्होंने लिग्निन बायोसिंथेसिस के लिए जिम्मेदार एक विशिष्ट जीन की पहचान की। इस जीन को निष्क्रिय करने से लाभकारी बैक्टीरिया की जनसंख्या घटती है। इसके विपरीत, इस जीन को सामान्य से अधिक अभिव्यक्त करने से माइक्रोबायोम में लाभकारी बैक्टीरिया का अनुपात बढ़ता है।

(जीन संशोधनों ने 4-हाइड्रॉक्सीसीनैमिक एसिड / 4-HCA / p-क्यूमरिक एसिड के उत्पादन को बदल दिया, जो Pseudomonadales क्रम के बैक्टीरिया की जनसंख्या को प्रभावित करता है)

स्रोत: Nature

यह नई प्रकार की जीएमओ फसलों का मार्ग खोलता है। कई वर्तमान व्यावसायिक जीएमओ पौधों की तरह विष उत्पन्न करने के बजाय, जैसे संशोधित चावल (या अन्य फसलें), यह अधिक स्वस्थ और विविध बैक्टीरिया माइक्रोबायोम को पोषित करेगा।

बढ़ी हुई रोग सुरक्षा

माइक्रोबायोम संरचना में सुधार का फसल स्वास्थ्य पर प्रत्यक्ष प्रभाव पड़ा। आनुवंशिक रूप से संशोधित चावल की किस्म बैक्टीरियल ब्लाइट (Xanthomonas oryzae) के प्रति अधिक प्रतिरोधी थी, जो एशिया में फसल नुकसान का एक प्रमुख कारण है।

आमतौर पर, इसके प्रसार को कीटनाशकों से नियंत्रित किया जाता है। एक स्वस्थ माइक्रोबायोम ऐसे कीटनाशकों के उपयोग को कम करने में मदद कर सकता है। और रासायनिक या विष उत्पन्न करने वाले जीएमओ की तुलना में रोगों से अधिक गतिशील और सतत रूप से रक्षा कर सकता है।

गैर-जीएमओ विकल्प?

यह संभव है कि एक गैर-जीएमओ दृष्टिकोण भी अपनाया जा सके। चावल की किस्मों को 4-HCA उत्पादन के लिए स्क्रीन किया जा सकता है, और फिर उनके माइक्रोबायोम के स्वास्थ्य का परीक्षण किया जा सकता है।

यह कम कीटनाशक की आवश्यकता वाली उत्पादक चावल किस्मों को विकसित करने के लिए नई प्रजनन विधियों के द्वार खोल सकता है।

इसे उन देशों और पूरे क्षेत्रों जैसे यूरोपीय संघ में लाना भी आवश्यक होगा, जहाँ जीएमओ के व्यावसायिक उपयोग पर प्रतिबंध है।

कृषि माइक्रोबायोम स्टॉक्स

1. Corteva Agriscience

(CTVA )

बायोस्टिमुलेंट्स के क्षेत्र में सबसे बड़ी कंपनियों में से एक, जिसमें ऐसे पौधा प्रीबायोटिक्स एक उपश्रेणी हैं, Corteva Agriscience है। यह कंपनी रासायनिक दिग्गज DowDuPont की एग्रिसाइंसेस शाखा थी, जब तक कि इसे एक स्वतंत्र कंपनी के रूप में अलग नहीं किया गया।

स्रोत: Corteva Agriscience

कंपनी कृषि में रोबोटिक्स, ड्रोन और एआई लाने में बहुत सक्रिय है। यह नो‑टिल, फसल चक्र, लक्षित कीटनाशक उपयोग, जलवायु परिवर्तन के अनुकूलन, मिट्टी के कटाव को सीमित करने, कवर फसलें, और यहाँ तक कि कीट व्यवहार को प्रभावित करने के लिए फेरोमोन्स जैसी अधिक पारिस्थितिक और सतत खेती प्रथाओं को भी बढ़ावा दे रही है।

स्रोत: Corteva Agriscience

2. Bayer

Bayer एक फार्मास्यूटिकल कंपनी और Monsanto के अधिग्रहण के बाद कृषि क्षेत्र का प्रमुख प्रदाता दोनों है, जो कीटनाशकों और जीएमओ फसलों में अग्रणी है।

यह कहना कि अधिग्रहण सफल नहीं रहा, एक कम आंकलन है। Monsanto को संभावित कैंसर और उसके प्रमुख कीटनाशक glyphosate (व्यावसायिक रूप से Roundup) के बीच संबंधों के कारण दसियों हज़ारों मुकदमों का लक्ष्य बन गया है।

इन मुकदमों से लगातार बढ़ते खर्च और इसके साथ जुड़ी प्रतिष्ठा क्षति ने कंपनी के शेयर मूल्य को घटा दिया है। अब एक नए CEO के साथ, Bayer जल्द ही 2 या 3 अलग-अलग कंपनियों में विभाजित हो सकता है, जिससे फार्मा व्यवसाय को एग्रिसाइंसेस व्यवसाय से अलग किया जाएगा।

स्रोत: Fortune.com

फिर भी, Bayer के Crop Sciences विभाग जीएमओ में विश्व नेता है, और यह इस विशेषज्ञता का उपयोग नई चावल की किस्म और अन्य प्रमुख फसलों को विकसित करने में कर सकता है जो मिट्टी के माइक्रोबायोम को सुधारते हैं। यह लाभदायक भी हो सकता है और कंपनी की धूमिल छवि को सुधारने का एक अच्छा तरीका भी हो सकता है।

Bayer का कृषि विभाग भी कृषि स्टार्टअप्स में प्रमुख निवेशक और एक मजबूत नवप्रवर्तक है।

स्रोत: Bayer

विशेष रूप से, Bayer ने Microsoft के साथ साझेदारी की घोषणा की ताकि तकनीकी दिग्गज की डेटा प्रबंधन प्रणाली Azur को Bayer की उपग्रह, फील्ड सेंसर, ड्रोन, फील्ड उपकरण और मिट्टी सेंसर से डेटा उपयोग करने की विशेषज्ञता के साथ मिलाकर वास्तव में आधुनिक और जुड़ी हुई फार्मों का निर्माण किया जा सके।

स्रोत: Bayer

यह बीज विविधता और पौधों में जीन संपादन में भी अग्रणी है, जिसके पास अपनी पाइपलाइन में 500+ नई फसल किस्में (और 2022 में 250 नई फसल पंजीकरण) हैं।

स्रोत: Bayer

कृषि माइक्रोबायोम कंपनियां

छोटी कंपनियां जो अभी तक सार्वजनिक रूप से सूचीबद्ध नहीं हैं, सीधे पौधा माइक्रोबायोम के विषय पर काम कर रही हैं।

Lavie-Bio

कंपनी अपने पाइपलाइन में 6 विभिन्न उत्पादों पर काम कर रही है, जिसमें Corteva Agriscience के साथ साझेदारी वाला एक उत्पाद भी शामिल है।

स्रोत: Lavie-Bio

एक उत्पाद पहले ही व्यावसायीकरण चरण तक पहुँच चुका है, जो Yalos™ ब्रांड के तहत बेचा जाता है।

Yalos और Lavie-Bio प्रौद्योगिकी मुख्यतः उन स्वामित्व वाले बैक्टीरिया स्ट्रेनों पर केंद्रित है जो फसल उत्पादन को बढ़ाने में मदद कर सकते हैं।

Microendo

यह मैक्सिकन कंपनी प्रत्येक फसल के लिए अनुकूलित बायोफर्टिलाइज़र बनाती है।

ऐसा करने के लिए वे पौधों के मौजूदा माइक्रोबायोम को एकत्रित और उपयोग करते हैं। इसमें पौधे के भीतर मौजूद सूक्ष्मजीव भी शामिल हैं।

स्रोत: Microendo

IndigoAg

कंपनी के शोधकर्ता उन पौधों का विश्लेषण करते हैं जो अपने पड़ोसियों से बेहतर प्रदर्शन कर रहे हैं, माइक्रोबियल लाभों की खोज करते हैं जिन्हें पूरे खेतों में दोहराया जा सके। इन प्राकृतिक माइक्रोबियों को फिर एक व्यावसायिक सूत्रीकरण में संयोजित किया जाता है ताकि क्षतिग्रस्त या घटे हुए माइक्रोबायोम वाले खेतों को बढ़ाया जा सके।

स्रोत: Indigo

IndigoAg किसानों के लिए कार्बन क्रेडिट प्रमाणपत्र के क्षेत्र में भी सक्रिय है।

AgBiome

AgBiome कवक-मारक सूक्ष्मजीवों पर केंद्रित है जो फसलों को कवकीय रोगों से बचाने में मदद कर सकते हैं।

इसके लिए, इसने पूरी तरह से अनुक्रमित माइक्रोबियल स्ट्रेनों का अपना संग्रह विकसित किया (the GENESIS platform  – Gene and Strain Identification System)। इसे कृषि में उपयोग किया जा सकता है, लेकिन साथ ही औद्योगिक उपयोग और पशु एवं मानव स्वास्थ्य जैसे अन्य संभावित माइक्रोबायोम अनुप्रयोगों में भी।

स्रोत: AgBiome

Pivot Bio

मिट्टी के माइक्रोबायोम की एक प्रमुख भूमिका नाइट्रोजन‑स्थिर करने वाले बैक्टीरिया को होस्ट करना है, जो हवा से नाइट्रोजन लेकर इसे उर्वरक में बदलते हैं।

हालाँकि, ये बैक्टीरिया आमतौर पर केवल लेग्यूमस (दाल) फसलों के साथ काम करते हैं।

स्रोत: Pivot Bio

Pivot Bio ने अनाज फसलों के लिए पहला नाइट्रोजन‑स्थिर करने वाला माइक्रोबियल विकसित किया है।

यह जीवाश्म ईंधन से निर्मित सिंथेटिक नाइट्रोजन उर्वरक को एक जैविक और कार्बन‑न्यूट्रल समाधान से बदल सकता है।

Biome Makers

Biome Makers ने दुनिया का सबसे बड़ा मिट्टी माइक्रोबायोम डेटाबेस बनाया है, जिसमें 14 मिलियन टैक्सोनोमिक रेफरेंसेज़ NGS (नेक्स्ट जेनरेशन सीक्वेंसिंग) का उपयोग करके, 50+ देशों में 188 फसलों से एकत्रित किए गए हैं।

यह उन्हें अपनी BeCrop® Test तकनीक का उपयोग करके मिट्टी के स्वास्थ्य, कृषि उपज को सुधारने और लागतों को कम करने (जैसे अनावश्यक उर्वरक उपयोग) में सक्षम बनाता है।

स्रोत: Biome Maker