बटाट्यातील स्टार्चमध्ये सुधारणेसाठी CRISPR तंत्रज्ञान उपयुक्त

औद्योगिक मागणीनुसार जनुकीय अभियांत्रिकीद्वारे तयार करता येतील बटाटा जाती
बटाट्यातील स्टार्चमध्ये सुधारणेसाठी CRISPR तंत्रज्ञान उपयुक्त
Potato StarchAgrowon

बटाट्याचे उत्पादन (Potato Production) हे प्रामुख्याने आहारातील कर्बोदकांच्या पूर्ततेसाठी घेतले जात असले तरी औद्योगिक पातळीवर त्यातील स्टार्चला (Potato Starch) मोठी मागणी आहे. बटाट्यातील दोन स्टार्च मूलद्रव्ये- अमिलोज आणि अमिलोपेक्टीन यांच्या गुणोत्तरामध्ये बदल करण्यासंदर्भात टेक्सास ए अॅण्ड एम अॅग्रीलाइफमध्ये संशोधन केले जात आहे. यामुळे आहार आणि औद्योगिक वापरातील आवश्यकतेनुसार त्यांचे प्रमाण असलेल्या जातींचा विकास करणे शक्य होणार आहे. या संदर्भातील दोन संशोधने ‘इंटरनॅशनल जर्नल ऑफ मॉलेक्युलर सायन्सेस’ आणि ‘दि प्लॅन्ट सेल, टिश्यू ॲण्ड ऑर्गन कल्चर जर्नल’मध्ये प्रकाशित करण्यात आली आहेत.

बटाटा हे जागतिक पातळीवर मोठ्या प्रमाणात घेतले जाणारे भाजीपाला पीक आहे. एकूण पिकांमध्ये बटाट्याचा क्रमांक भात आणि गहू या पिकांनंतर लागतो. १६० देशांमध्ये सुमारे ४०.८ दशलक्ष एकर क्षेत्रामध्ये घेतल्या जाणाऱ्या पिकावर एक अब्जापेक्षा अधिक लोक अवलंबून आहेत. या पिकामध्ये अत्याधुनिक CRISPR तंत्रज्ञानाचा वापर करून गरजेनुसार योग्य त्या गुणधर्मांच्या जातींच्या विकासासाठी प्रयत्न केले जात आहे. टेक्सास ए ॲण्ड एम ॲग्रीलाइफमध्ये वनस्पती जैवतंत्रज्ञ म्हणून कार्यरत डॉ. कीर्ती राठोर यांच्या प्रयोगशाळेमध्ये पदवीसाठी संशोधन करणाऱ्या स्टिफनी टोइंगा (सध्या पीएचडी प्राप्त) आणि इसाबेल वेल्स (बटाटा पैदासकार, सध्या पोस्ट डॉक्टरेट करत आहे.) यांनी या संदर्भात अभ्यास सुरू केला. जैवप्लॅस्टिक, अन्नपदार्थामध्ये पूरक, चिकट द्रव्ये आणि अल्कोहोल निर्मितीसाठी बटाट्यामध्ये अमिलोपेक्टिनचे प्रमाण अधिक असावे लागते. अशा बटाट्यांना ‘वॅक्सी पोटॅटोज’ म्हणतात.

एका मध्यम आकाराच्या बटाट्यापासून प्रामुख्याने त्यातील स्टार्चपासून अंदाजे १६० कॅलरी ऊर्जा मिळते. तसेच आवश्यक पोषक घटक, जीवनसत्त्वे आणि खनिजांचीही पूर्तता होते. हे पीक हिवाळ्यातील असून, उष्णता आणि दुष्काळासाठी संवेदनशील आहे. या पिकामध्ये कोलोरॅडो भुंगेरा, मावा आणि सूत्रकृमींचा मोठा प्रादुर्भाव होत असल्याने उत्पादनामध्ये घट होते. रोगांमध्ये लवकर येणारा आणि उशिरा येणारा करपा रोप, झेब्रा चीप, फ्युजारियम ड्राय रॉट आणि काही विषाणूजन्य रोगांचा प्रादुर्भाव होतो. उशिरा येणाऱ्या करपा या रोगामध्ये आयरिश बटाटा दुष्काळ पडल्याचा एक मोठा इतिहास आहे. या पिकातील स्टार्च हा आहार आणि औद्योगिक वापरातील महत्त्वाचा घटक आहे. त्याविषयी माहिती देताना इसाबेल वेल्स यांनी सांगितले, की बटाटा कंदातील स्टार्चचे प्रमाण हा सर्वांत महत्त्वाचा घटक असून, त्यानुसार त्याच्या वापराचा प्रकार ठरतो. उच्च स्टार्च असलेल्या बटाट्याचा वापर प्रक्रियायुक्त पदार्थांच्या उदा. फ्रेंच फ्राइज, चिप्स आणि वाळवून बटाटा भुकटीच्या निर्मितीसाठी केला जातो. कमी ते मध्यम स्टार्च असलेल्या बटाट्यांचा वापर ताज्या स्वरूपामध्ये खाण्यासाठी केला जातो. यामध्ये बटाट्याच्या सालीचा पोत, रंग, आतील गराचा रंग आणि आकार या बाबी महत्त्वाच्या ठरतात. अलीकडे लहान आकाराचे बटाटे (त्यांना ‘फिंगरलिंग्ज’ म्हणतात.), साल आणि गराचे रंग लाल, जांभळे असलेले बटाटेही शिजवण्यातील सुलभता आणि पोषक घटकांचे वाढलेले प्रमाण यामुळे लोकप्रिय होत आहेत.

औद्योगिक वापरामध्ये बटाट्याचे आकार इतका महत्त्वाचा ठरत नाही. उष्णता किंवा दुष्काळामुळे विकृती आलेले बटाटेही कुत्रा किंवा जनावरांच्या आहारामध्ये वापरले जातात. त्यांचा वापर इंधनासाठी इथेनॉल किंवा व्होडकासारख्या पेयांमध्ये केला जातो. त्याच प्रमाणे प्लॅस्टिक, चिकटद्रव्ये, अन्नपदार्थांना घट्टपणा, पोत आणणारे पदार्थ, औषधांमध्ये फिलर्स म्हणून त्याचा वापर केला जातो. त्यासाठी स्टार्चचे प्रमाण महत्त्वाचे ठरते.

टोइंगा यांनी सांगितले, की अमिलोपेक्टीनमध्ये स्टार्चचे प्रमाण उच्च असते. त्याचा वापर पदार्थांला स्थिरता किंवा घट्टपणा आणण्यासाठी केला जातो. विशेषतः गोठवलेल्या पदार्थामध्ये त्याचा फायदा होतो. त्याच प्रमाणे अशा बटाटा जातीतून इथेनॉलचे प्रमाणही अधिक मिळते. त्यामुळे बटाटा जातीची पैदास करताना त्यातील स्टार्चचे प्रमाण आपल्या गरजेनुसार ठरवणे शक्य झाल्यास उपयुक्तता वाढू शकते. सध्या जनुकीय अभियांत्रिकी पद्धतीने उच्च अमिलोपेक्टिन आणि कमी अमिलोज असलेली बटाटा जात ‘युकोन गोल्ड’ विकसित करण्यात आली आहे.

या विरुद्ध उच्च अमिलोज आणि कमी अमिलोपेक्टीन असलेल्या बटाटा जाती मानवी आहारासाठी उपयोगी ठरतात. कारण अमिलोज हे तंतुमय पदार्थाप्रमाणे कार्य करतात. त्यातून ग्लुकोज मोकळे होत नाही. म्हणजेच अशा जातींचा ग्लायसेमिक इंडेक्स कमी असल्याने मधुमेही लोकांसाठीही उपयुक्त ठरू शकतात.

CRISPR/Cas9 तंत्रामुळे मिळाला नवा पर्याय

डॉ. इसाबेल वेल्स म्हणाल्या, की CRISPR/Cas9 हे तंत्र पैदासकारांसाठी महत्त्वाचे साधन ठरत आहे. या तंत्रामुळे नव्या जातींचा सरळ, वेगवान विकास शक्य होत आहे. अशा जाती त्वरित लोकप्रिय आणि व्यावसायिक होऊ शकतात. पूर्वी एखादे नवे वाण विकसित करायचे म्हटले तर १० ते १५ वर्षांचा काळ लागायचा. त्यानंतर शेतकरी व उद्योजकांनी त्यांचा स्वीकार केल्यानंतर लोकप्रियतेकडे वाटचाल सुरू होई. बटाटा जनुकीय संरचना तुलनेने गुंतागुंतीची असल्यामुळे योग्य गुणधर्माच्या जातीच्या विकासाचा मार्ग तसा आव्हानात्मक आहे. अशा वेळी मुलद्रव्यीय पैदास पद्धती एकूणच पैदास प्रक्रियेची कार्यक्षमता वाढवते. तसेच CRISPR/Cas9 तंत्रज्ञानामुळे त्यात अपेक्षित जनुकांमध्ये सुधारणा करणे सोपे होत आहे.

डॉ. कीर्ती राठोर यांनी सांगितले, की आम्ही CRISPR रियाजण्ट बटाट्यामध्ये पोचवण्यासाठी कृषी क्षेत्रातील जिवाणू पद्धतीचा वापर केला आहे. ही पद्धत अन्य पद्धतीच्या तुलनेमध्ये अधिक विश्‍वासार्ह, कार्यक्षम आणि कमी खर्चिक आहे. आम्ही दि प्लँट सेलमध्ये प्रकाशित केलेल्या पहिल्या संशोधनामध्ये जीएफपी या जेलीफिशच्या जनुकांच्या चार प्रति असलेल्या बटाटा जातींची लाइन विकसित केली. या जनुकांची कार्यपद्धती स्पष्ट दिसण्यासाठी चमकदार घटकांचा वापर केला. ही जनुके CRISPR/Cas9 या तंत्राने म्युटेट केली.

‘युकोन गोल्ड’ची सुधारित जात विकसित

पहिल्या अभ्यासामध्ये बटाट्याच्या विविध जातींचा अभ्यास आणि विश्लेषण केले. त्यातून युकोन गोल्ड हा वाण सर्वांत चांगला असल्याचे पुढे आले. दुसऱ्या अभ्यासामध्ये या टेट्राप्लॉइड युकोन गोल्ड जातींमध्ये असलेल्या स्थानिक जनुकाला (जीबीएसएस) लक्ष्य करण्यात आले. त्यामुळे अत्यंत कार्यक्षमपणे अमिलोज घटक कमी करणे शक्य झाले. परिणामी, अमिलोपेक्टीमध्ये स्टार्चचे उच्च प्रमाण असलेल्या बटाटा जातींचा विकास सोपा झाला. या नव्या जातींमध्ये सामान्य वाढ आणि उत्पादनाच्या गुणधर्म असल्याची माहिती स्टिफनी टोइंगा यांनी दिली. या जातीतील स्टार्च (T2-7) हे कागद आणि कापड उद्योगांमध्ये चिकटद्रव्य, बायोप्लॅस्टिकसाठी उपयुक्त ठरते. तसेच इथेनॉल उद्योगासाठी फायद्याचे आहे. कोणत्याही रासायनिक सुधारणांशिवाय गोठवणीच्या अन्नपदार्थांमध्ये त्याचा वापर करता येतो.

Read the latest agriculture news in Marathi and watch Agriculture videos on Agrowon. Get the latest updates on Market Intelligence, Market updates, Bazar Bhav, Agriculture Jugad, and Farmer Success Stories.

ताज्या घडामोडींसाठी फेसबुक, ट्विटर, इन्स्टाग्राम आणि टेलिग्रामवर आम्हाला फॉलो करा. तसेच, ॲग्रोवनच्या यूट्यूब चॅनेलला आजच सबस्क्राइब करा.

Related Stories

No stories found.
Agrowon
www.agrowon.com