ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয়, ডেভিস-এর ডঃ এদুয়ার্দো ব্লুমওয়াল্ড (ডানদিকে), ডঃ অখিলেশ যাদব এবং তাদের দলের অন্যান্য সদস্যরা মাটির ব্যাকটেরিয়াকে উদ্ভিদের ব্যবহারযোগ্য অধিক নাইট্রোজেন উৎপাদনে উৎসাহিত করার জন্য ধানের জাত পরিবর্তন করেছেন। [ট্রিনা ক্লেইস্ট/ইউসি ডেভিস]
গবেষকরা ক্রিসপার ব্যবহার করে ধানের এমন জিনগত পরিবর্তন ঘটিয়েছেন, যা মাটির ব্যাকটেরিয়াকে তাদের বৃদ্ধির জন্য প্রয়োজনীয় নাইট্রোজেন সংবন্ধন করতে উৎসাহিত করে। এই আবিষ্কার ফসল উৎপাদনে প্রয়োজনীয় নাইট্রোজেন সারের পরিমাণ কমাতে পারে, যা আমেরিকান কৃষকদের প্রতি বছর শত শত কোটি ডলার সাশ্রয় করবে এবং নাইট্রোজেন দূষণ কমিয়ে পরিবেশেরও উপকার করবে।
“উদ্ভিদ হলো অবিশ্বাস্য রাসায়নিক কারখানা,” বলেছেন ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের ডেভিস ক্যাম্পাসের উদ্ভিদ বিজ্ঞান বিভাগের বিশিষ্ট অধ্যাপক ডক্টর এডুয়ার্ডো ব্লুমওয়াল্ড, যিনি এই গবেষণাটির নেতৃত্ব দিয়েছেন। তাঁর দল ধানে অ্যাপিজেনিনের ভাঙ্গন প্রক্রিয়াকে ত্বরান্বিত করতে ক্রিসপার (CRISPR) ব্যবহার করেছে। তাঁরা দেখেছেন যে অ্যাপিজেনিন এবং অন্যান্য যৌগ ব্যাকটেরিয়া দ্বারা নাইট্রোজেন সংবন্ধন ঘটায়।
তাদের গবেষণাটি প্ল্যান্ট বায়োটেকনোলজি জার্নালে প্রকাশিত হয়েছিল (“Genetic modification of rice flavonoid biosynthesis enhances biofilm formation and biological nitrogen fixation by soil nitrogen-fixing bacteria”)।
উদ্ভিদের বৃদ্ধির জন্য নাইট্রোজেন অপরিহার্য, কিন্তু উদ্ভিদ সরাসরি বাতাস থেকে নাইট্রোজেনকে ব্যবহারযোগ্য রূপে রূপান্তর করতে পারে না। এর পরিবর্তে, উদ্ভিদ মাটিতে থাকা ব্যাকটেরিয়া দ্বারা উৎপাদিত অজৈব নাইট্রোজেন, যেমন অ্যামোনিয়া, শোষণ করার উপর নির্ভর করে। উদ্ভিদের উৎপাদনশীলতা বৃদ্ধির জন্য নাইট্রোজেনযুক্ত সার ব্যবহারের উপর কৃষি উৎপাদন নির্ভর করে।
তিনি বলেন, “উদ্ভিদ যদি এমন রাসায়নিক পদার্থ তৈরি করতে পারে যা মাটির ব্যাকটেরিয়াকে বায়ুমণ্ডলীয় নাইট্রোজেন সংবন্ধন করতে সাহায্য করে, তবে আমরা উদ্ভিদকে জিনগতভাবে এমনভাবে তৈরি করতে পারি যাতে তারা আরও বেশি পরিমাণে এই রাসায়নিক পদার্থ উৎপাদন করে। এই রাসায়নিক পদার্থগুলো মাটির ব্যাকটেরিয়াকে নাইট্রোজেন সংবন্ধনে উৎসাহিত করে এবং উদ্ভিদ এর ফলে উৎপন্ন অ্যামোনিয়াম ব্যবহার করে, যার ফলে রাসায়নিক সারের প্রয়োজনীয়তা কমে যায়।”
ব্রুমওয়াল্ডের দল রাসায়নিক বিশ্লেষণ ও জিনোমিক্স ব্যবহার করে ধান গাছে এমন কিছু যৌগ—অ্যাপিজেনিন ও অন্যান্য ফ্ল্যাভোনয়েড—শনাক্ত করেছে, যা ব্যাকটেরিয়ার নাইট্রোজেন সংবন্ধন ক্ষমতাকে বৃদ্ধি করে।
এরপর তারা রাসায়নিক পদার্থগুলো উৎপাদনের পথ শনাক্ত করেন এবং বায়োফিল্ম গঠনে উদ্দীপক যৌগগুলোর উৎপাদন বাড়াতে ক্রিসপার জিন-এডিটিং প্রযুক্তি ব্যবহার করেন। এই বায়োফিল্মগুলোতে এমন ব্যাকটেরিয়া থাকে যা নাইট্রোজেন রূপান্তরকে ত্বরান্বিত করে। ফলে, ব্যাকটেরিয়ার নাইট্রোজেন সংবন্ধন ক্ষমতা বৃদ্ধি পায় এবং উদ্ভিদের জন্য উপলব্ধ অ্যামোনিয়ামের পরিমাণও বেড়ে যায়।
গবেষকরা গবেষণাপত্রে লিখেছেন, “মাটিতে নাইট্রোজেনের ঘাটতি থাকা সত্ত্বেও উন্নত জাতের ধানের ফলন বৃদ্ধি পেয়েছে। আমাদের ফলাফল শস্যদানায় জৈবিক নাইট্রোজেন সংবন্ধন ঘটাতে এবং অজৈব নাইট্রোজেনের পরিমাণ কমাতে ফ্ল্যাভোনয়েড জৈব সংশ্লেষণ প্রক্রিয়াকে কাজে লাগানোর বিষয়টিকে সমর্থন করে। সারের ব্যবহার। বাস্তব কৌশল।”
অন্যান্য উদ্ভিদও এই পথ ব্যবহার করতে পারে। ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয় এই প্রযুক্তির জন্য পেটেন্টের আবেদন করেছে এবং বর্তমানে এর অপেক্ষায় রয়েছে। গবেষণাটিতে অর্থায়ন করেছে উইল ডব্লিউ. লেস্টার ফাউন্ডেশন। এছাড়াও, বায়ার ক্রপসায়েন্স এই বিষয়ে আরও গবেষণাকে সমর্থন করে।
“নাইট্রোজেন সার অত্যন্ত ব্যয়বহুল,” ব্লুমওয়াল্ড বলেন। “যে কোনো কিছু যা এই খরচ কমাতে পারে, তা গুরুত্বপূর্ণ। একদিকে এটি অর্থের প্রশ্ন, অন্যদিকে নাইট্রোজেনের পরিবেশের উপর ক্ষতিকর প্রভাবও রয়েছে।”
প্রয়োগ করা সারের বেশিরভাগই মাটিতে ও ভূগর্ভস্থ জলে মিশে গিয়ে নষ্ট হয়ে যায়। ব্লুমওয়াল্ডের এই আবিষ্কার নাইট্রোজেন দূষণ কমিয়ে পরিবেশ রক্ষায় সাহায্য করতে পারে। তিনি বলেন, “এটি একটি টেকসই বিকল্প কৃষি পদ্ধতির জোগান দিতে পারে, যা অতিরিক্ত নাইট্রোজেন সারের ব্যবহার কমিয়ে দেবে।”