Agricultural biotechnology
કૃષિ બાયોટેકનોલોજી, જેને એગ્રીટેક તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, તે કૃષિ વિજ્ઞાનનું એક ક્ષેત્ર છે, જેમાં જીવંત સજીવોઃ છોડ, પ્રાણીઓ અને સુક્ષ્મસજીવોમાં ફેરફાર કરવા માટે આનુવંશિક ઇજનેરી, મોલેક્યુલર માર્કર્સ, મોલેક્યુલર ડાયગ્નોસ્ટિક્સ, રસીઓ અને પેશી સંવર્ધન સહિત વૈજ્ઞાનિક સાધનો અને તકનીકોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. પાક બાયોટેકનોલોજી એ કૃષિ બાયોટેકનોલોજીનું એક પાસું છે જેનો તાજેતરના સમયમાં ઘણો વિકાસ થયો છે. ઇચ્છિત લાક્ષણિકતાઓ પાકની ચોક્કસ પ્રજાતિમાંથી સંપૂર્ણપણે અલગ પ્રજાતિમાં નિકાસ કરવામાં આવે છે. આ ટ્રાન્સજીન પાક સ્વાદ, ફૂલોનો રંગ, વૃદ્ધિ દર, લણણી કરાયેલા ઉત્પાદનોના કદ અને રોગો અને જંતુઓ સામે પ્રતિકારની દ્રષ્ટિએ ઇચ્છનીય લાક્ષણિકતાઓ ધરાવે છે. ઇતિહાસ ખેડૂતોએ ઇચ્છિત લાક્ષણિકતાઓ બનાવવા માટે હજારો વર્ષોના દાયકાઓ સુધી પસંદગીયુક્ત સંવર્ધન દ્વારા છોડ અને પ્રાણીઓમાં હેરફેર કરી છે. 20મી સદીમાં, ટેકનોલોજીમાં ઉછાળાના પરિણામે ઉપજમાં વધારો, જંતુ પ્રતિકાર, દુષ્કાળ પ્રતિકાર અને હર્બિસાઇડ પ્રતિકાર જેવા લક્ષણોની પસંદગી દ્વારા કૃષિ બાયોટેકનોલોજીમાં વધારો થયો. બાયોટેકનોલોજી દ્વારા ઉત્પાદિત પ્રથમ ખાદ્ય ઉત્પાદન 1990 માં વેચવામાં આવ્યું હતું, અને 2003 સુધીમાં, 70 લાખ ખેડૂતો બાયોટેક પાકોનો ઉપયોગ કરી રહ્યા હતા. આમાંથી 85 ટકાથી વધુ ખેડૂતો વિકાસશીલ દેશોમાં રહેતા હતા. પાક સુધારણા તકનીકો પરંપરાગત સંવર્ધન પરંપરાગત ક્રોસ બ્રીડિંગનો ઉપયોગ સદીઓથી પાકની ગુણવત્તા અને જથ્થામાં સુધારો કરવા માટે કરવામાં આવે છે. માતાપિતાના ઇચ્છિત લક્ષણો સાથે નવી અને વિશેષ વિવિધતા બનાવવા માટે ક્રોસ બ્રીડિંગ સાથીઓ બે લૈંગિક રીતે સુસંગત પ્રજાતિઓ ધરાવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, હનીક્રિસ્પ સફરજન તેના માતાપિતાના ક્રોસ બ્રીડિંગને કારણે ચોક્કસ રચના અને સ્વાદ દર્શાવે છે. પરંપરાગત પદ્ધતિઓમાં, એક છોડમાંથી પરાગ બીજાના સ્ત્રી ભાગ પર મૂકવામાં આવે છે, જે એક સંકર તરફ દોરી જાય છે જેમાં બંને મૂળ છોડમાંથી આનુવંશિક માહિતી હોય છે. છોડ સંવર્ધકો તેઓ જે લક્ષણો પસાર કરવા માગે છે તે સાથે છોડની પસંદગી કરે છે અને તે છોડની પ્રજનન ચાલુ રાખે છે. નોંધ લો કે ક્રોસ બ્રીડિંગનો ઉપયોગ માત્ર સમાન અથવા નજીકથી સંબંધિત પ્રજાતિઓમાં જ થઈ શકે છે. મ્યુટેજેનેસિસ પરિવર્તન કોઈપણ જીવતંત્રના ડીએનએમાં અવ્યવસ્થિત રીતે થઈ શકે છે. પાકમાં વિવિધતા લાવવા માટે, વૈજ્ઞાનિકો યાદૃચ્છિક રીતે છોડમાં પરિવર્તન લાવી શકે છે. મ્યુટાજેનેસિસ ઇચ્છિત લક્ષણ પર ઠોકર ખાવાની આશામાં અવ્યવસ્થિત પરિવર્તનને પ્રેરિત કરવા માટે કિરણોત્સર્ગનો ઉપયોગ કરે છે. વૈજ્ઞાનિકો ડીએનએની અંદર અનિયમિત પરિવર્તન બનાવવા માટે ઇથાઇલ મિથેનેસલ્ફોનેટ અથવા કિરણોત્સર્ગી જેવા પરિવર્તનશીલ રસાયણોનો ઉપયોગ કરી શકે છે. પરમાણુ બગીચાનો ઉપયોગ પાકમાં પરિવર્તન લાવવા માટે થાય છે. એક કિરણોત્સર્ગી કેન્દ્ર ગોળાકાર બગીચાના કેન્દ્રમાં સ્થિત છે અને આસપાસના પાકને ફેલાવવા માટે જમીનની બહાર ઊભા કરવામાં આવે છે, જે ચોક્કસ ત્રિજ્યામાં પરિવર્તન પેદા કરે છે. રેડિયેશન દ્વારા મ્યુટેજેનેસિસ એ રૂબી લાલ ગ્રેપફ્રૂટના ઉત્પાદન માટે ઉપયોગમાં લેવાતી પ્રક્રિયા હતી. પોલિપ્લોઇડીને તેની ફળદ્રુપતા અથવા કદને પ્રભાવિત કરવા માટે પાકમાં રંગસૂત્રોની સંખ્યામાં ફેરફાર કરવા માટે પ્રેરિત કરી શકાય છે. સામાન્ય રીતે, સજીવોમાં રંગસૂત્રોના બે સમૂહ હોય છે, જે અન્યથા ડિપ્લોઇડી તરીકે ઓળખાય છે. જો કે, કુદરતી રીતે અથવા રસાયણોના ઉપયોગ દ્વારા, રંગસૂત્રોની તે સંખ્યા બદલાઈ શકે છે, પરિણામે ફળદ્રુપતામાં ફેરફાર અથવા પાકની અંદર કદમાં ફેરફાર થાય છે. બીજ વિનાના તરબૂચ આ રીતે બનાવવામાં આવે છે; રંગસૂત્રોના ત્રણ સમૂહ સાથે જંતુરહિત (બીજ વિનાનું) તરબૂચ બનાવવા માટે 4-સમૂહ રંગસૂત્ર તરબૂચને 2-સમૂહ રંગસૂત્ર તરબૂચ સાથે પાર કરવામાં આવે છે. પ્રોટોપ્લાસ્ટ ફ્યુઝન એ પ્રજાતિઓ વચ્ચે લાક્ષણિકતાઓને સ્થાનાંતરિત કરવા માટે કોષો અથવા કોષ ઘટકોનું જોડાણ છે. ઉદાહરણ તરીકે, પુરુષ વંધ્યત્વનું લક્ષણ પ્રોટોપ્લાસ્ટ ફ્યુઝન દ્વારા મૂળામાંથી લાલ કોબીજમાં સ્થાનાંતરિત થાય છે. આ પુરૂષ વંધ્યત્વ છોડના સંવર્ધકોને સંકર પાક બનાવવામાં મદદ કરે છે. આર. એન. એ. હસ્તક્ષેપ આર. એન. એ. હસ્તક્ષેપ (આર. એન. એ. આઈ. આઈ.) એ એવી પ્રક્રિયા છે જેમાં જનીનોને દબાવવા માટે કોષના આર. એન. એ. થી પ્રોટીન મિકેનિઝમને બંધ અથવા બંધ કરવામાં આવે છે. આનુવંશિક ફેરફારની આ પદ્ધતિ પ્રોટીનના સંશ્લેષણને રોકવા માટે સંદેશવાહક આર. એન. એ. સાથે દખલ કરીને કામ કરે છે, અસરકારક રીતે જનીનને શાંત કરે છે. ટ્રાન્સજેનિક્સમાં મૂળ જીવતંત્રમાં નવા જનીનો દાખલ કરવા માટે ડીએનએના એક ટુકડાને બીજા જીવતંત્રના ડીએનએમાં દાખલ કરવાનો સમાવેશ થાય છે. જીવતંત્રની આનુવંશિક સામગ્રીમાં જનીનોનો આ ઉમેરો ઇચ્છિત લક્ષણો સાથે નવી વિવિધતા બનાવે છે. ડીએનએ તૈયાર કરીને ટેસ્ટ ટ્યુબમાં પેક કરવું જોઈએ અને પછી નવા જીવતંત્રમાં દાખલ કરવું જોઈએ. જનીન બંદૂકો/જૈવિક વિજ્ઞાન સાથે નવી આનુવંશિક માહિતી દાખલ કરી શકાય છે. જીન ગન ટ્રાન્સજેનિકનું ઉદાહરણ સપ્તરંગી પપૈયા છે, જે એક જનીન સાથે સુધારવામાં આવે છે જે તેને પપૈયા રિંગસ્પોટ વાયરસ સામે પ્રતિકાર આપે છે. જીનોમ એડિટિંગ એ કોષની અંદર સીધા ડીએનએમાં ફેરફાર કરવા માટે એન્ઝાઇમ સિસ્ટમનો ઉપયોગ છે. જીનોમ એડિટિંગનો ઉપયોગ ખેડૂતોને નીંદણને નિયંત્રિત કરવામાં મદદ કરવા માટે હર્બિસાઇડ પ્રતિરોધક કેનોલા વિકસાવવા માટે થાય છે. વધતી જતી વસ્તીની જરૂરિયાતોને પહોંચી વળવા માટે કૃષિ જૈવ તકનીકનો ઉપયોગ વિવિધ પાકોની પોષણ સામગ્રીમાં સુધારો કરવા માટે કરવામાં આવે છે. આનુવંશિક ઇજનેરી વિટામિન્સની વધુ સાંદ્રતા ધરાવતા પાકોનું ઉત્પાદન કરી શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, સોનેરી ચોખામાં ત્રણ જનીનો હોય છે જે છોડમાં એવા સંયોજનો ઉત્પન્ન કરવાની મંજૂરી આપે છે જે માનવ શરીરમાં વિટામિન એમાં રૂપાંતરિત થાય છે. આ પોષક રીતે સુધારેલા ચોખાની રચના અંધત્વના વિશ્વના અગ્રણી કારણ-વિટામિન એની ઉણપ સામે લડવા માટે કરવામાં આવી છે. તેવી જ રીતે, બનાના 21 પરિયોજનાએ યુગાન્ડામાં સૂક્ષ્મ પોષક તત્ત્વોની ઉણપનો સામનો કરવા માટે કેળામાં પોષણ સુધારવા માટે કામ કર્યું છે. વિટામિન એ અને આયર્ન સમાવવા માટે કેળામાં આનુવંશિક રીતે ફેરફાર કરીને, બનાના 21 એ આફ્રિકામાં મુખ્ય ખોરાક અને મુખ્ય સ્ટાર્ચ સ્રોતના પાત્ર દ્વારા સૂક્ષ્મ પોષક તત્ત્વોની ખામીઓના ઉકેલને પ્રોત્સાહન આપવામાં મદદ કરી છે. વધુમાં, પાકને ઝેરીપણું ઘટાડવા અથવા દૂર કરાયેલ એલર્જન સાથે જાતોનું ઉત્પાદન કરવા માટે તૈયાર કરી શકાય છે. જનીનો અને પાક માટે રસના લક્ષણો કૃષિ લાક્ષણિકતાઓ જંતુ પ્રતિકાર એક ખૂબ જ લોકપ્રિય લક્ષણ જંતુ પ્રતિકાર છે. આ લક્ષણ જંતુઓ સામે પાકની પ્રતિકારકતામાં વધારો કરે છે અને વધુ ઉપજ માટે પરવાનગી આપે છે. આ લક્ષણનું ઉદાહરણ એવા પાકો છે જે મૂળરૂપે (બેસિલસ થુરિંગેન્સીસ) માં શોધાયેલ જંતુનાશક પ્રોટીન બનાવવા માટે આનુવંશિક રીતે એન્જિનિયર્ડ છે. બેસિલસ થુરિંજિએન્સિસ એ એક બેક્ટેરિયમ છે જે મનુષ્યો માટે બિન-હાનિકારક જંતુ પ્રતિરોધક પ્રોટીન ઉત્પન્ન કરે છે. આ જંતુ પ્રતિકાર માટે જવાબદાર જનીનોને અલગ કરવામાં આવ્યા છે અને ઘણા પાકોમાં દાખલ કરવામાં આવ્યા છે. બીટી મકાઈ અને કપાસ હવે સામાન્ય છે અને બીટીના સંબંધમાં તુવેર, સૂર્યમુખી, સોયાબીન, ટામેટાં, તમાકુ, અખરોટનું, શેરડી અને ચોખાનો અભ્યાસ કરવામાં આવી રહ્યો છે. હર્બિસાઇડ સહનશીલતા હજારો વર્ષોથી ખેડૂતો માટે એક સમસ્યા સાબિત થઈ છે; તેઓ માટીના પોષક તત્ત્વો, પાણી અને સૂર્યપ્રકાશ માટે સ્પર્ધા કરે છે અને પાક માટે જીવલેણ સાબિત થાય છે. બાયોટેકનોલોજીએ હર્બિસાઇડ ટોલરન્સના રૂપમાં ઉકેલ રજૂ કર્યો છે. નીંદણને મારવા માટે અને તેથી સ્પર્ધા માટે રાસાયણિક હર્બિસાઈડ્સનો સીધો છોડ પર છંટકાવ કરવામાં આવે છે, અને હર્બિસાઈડ પ્રતિરોધક પાકોને ખીલવાની તક મળે છે. રોગ પ્રતિકાર ઘણીવાર પાક જંતુઓ (જેમ કે એફિડ્સ) દ્વારા ફેલાતા રોગથી પીડાય છે. પાકના છોડમાં રોગ ફેલાવવાનું નિયંત્રણ કરવું અવિશ્વસનીય રીતે મુશ્કેલ છે અને અગાઉ માત્ર અસરગ્રસ્ત પાકને સંપૂર્ણપણે દૂર કરીને તેનું સંચાલન કરવામાં આવતું હતું. કૃષિ બાયોટેકનોલોજીનું ક્ષેત્ર આનુવંશિક રીતે ઇજનેરી વાયરસ પ્રતિકાર દ્વારા ઉકેલ પ્રદાન કરે છે. જીઇ રોગ પ્રતિરોધક પાકો વિકસાવવામાં હવે કસાવા, મકાઈ અને શક્કરિયાનો સમાવેશ થાય છે. તાપમાન સહનશીલતા કૃષિ બાયોટેકનોલોજી પણ આત્યંતિક તાપમાનની સ્થિતિમાં છોડ માટે ઉકેલ પ્રદાન કરી શકે છે. મહત્તમ ઉપજ મેળવવા અને પાકના મૃત્યુને રોકવા માટે, જનીનો તૈયાર કરી શકાય છે જે ઠંડી અને ગરમીની સહનશીલતાને નિયંત્રિત કરવામાં મદદ કરે છે. ઉદાહરણ તરીકે, તમાકુના છોડ આનુવંશિક રીતે ગરમ અને ઠંડી પરિસ્થિતિઓ માટે વધુ સહિષ્ણુ બનવા માટે સુધારવામાં આવ્યા છે, જેમાં મૂળરૂપે કારિકા પપૈયામાં જોવા મળતા જનીનો છે. અન્ય લાક્ષણિકતાઓમાં પાણીના ઉપયોગની કાર્યક્ષમતા, નાઇટ્રોજનના ઉપયોગની કાર્યક્ષમતા અને મીઠાની સહનશીલતાનો સમાવેશ થાય છે. ગુણવત્તાના લક્ષણો ગુણવત્તાના લક્ષણોમાં પોષણ અથવા આહાર મૂલ્યમાં વધારો, ખાદ્ય પ્રક્રિયા અને સંગ્રહમાં સુધારો, અથવા પાકના છોડમાં ઝેર અને એલર્જનને દૂર કરવાનો સમાવેશ થાય છે. સામાન્ય જી. એમ. ઓ. પાક હાલમાં, યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સમાં ખરીદી અને વપરાશ માટે માત્ર થોડી સંખ્યામાં આનુવંશિક રીતે સુધારેલા પાક ઉપલબ્ધ છે. યુએસડીએએ સોયાબીન, મકાઈ, કેનોલા, સુગર બીટ, પપૈયા, સ્ક્વોશ, આલ્ફાલ્ફા, કપાસ, સફરજન અને બટાટાને મંજૂરી આપી છે. જી. એમ. ઓ. સફરજન (આર્ક્ટિક સફરજન) નોન-બ્રાઉનિંગ સફરજન છે અને એન્ટી-બ્રાઉનિંગ સારવારની જરૂરિયાતને દૂર કરે છે, ખોરાકનો બગાડ ઘટાડે છે અને સ્વાદ બહાર લાવે છે. ભારતમાં બીટી કપાસનું ઉત્પાદન આકાશને આંબી ગયું છે, 2011માં પ્રથમ વખત 1 કરોડ હેક્ટરમાં વાવેતર કરવામાં આવ્યું હતું, જેના પરિણામે જંતુનાશકોના ઉપયોગમાં 50 ટકા ઘટાડો થયો છે. વર્ષ 2014માં ભારતીય અને ચીની ખેડૂતોએ 15 મિલિયન હેક્ટરથી વધુ વિસ્તારમાં બીટી કપાસનું વાવેતર કર્યું હતું. સલામતી પરીક્ષણ અને સરકારી નિયમો યુ. એસ. માં કૃષિ બાયોટેકનોલોજી નિયમન ત્રણ મુખ્ય સરકારી એજન્સીઓ હેઠળ આવે છેઃ કૃષિ વિભાગ (યુએસડીએ), પર્યાવરણીય સંરક્ષણ એજન્સી (ઇપીએ) અને ફૂડ એન્ડ ડ્રગ એડમિનિસ્ટ્રેશન (એફડીએ). યુ. એસ. ડી. એ. એ કોઈપણ નવા જી. એમ. ઓ. ના પ્રકાશનને મંજૂરી આપવી આવશ્યક છે, ઇ. પી. એ. જંતુનાશકના નિયમનને નિયંત્રિત કરે છે, અને એફ. ડી. એ. બજારમાં મોકલવામાં આવેલા ચોક્કસ પાકની સલામતીનું મૂલ્યાંકન કરે છે. આનુવંશિક રીતે સુધારેલા જીવતંત્રને બજારમાં આવવા માટે સરેરાશ લગભગ 13 વર્ષ અને 130 મિલિયન ડોલરનું સંશોધન અને વિકાસ થાય છે. યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સમાં નિયમન પ્રક્રિયામાં 8 વર્ષ સુધીનો સમય લાગે છે. જી. એમ. ઓ. ની સલામતી વિશ્વભરમાં ચર્ચાનો વિષય બની ગઈ છે, પરંતુ એફ. ડી. એ. ના કાર્ય ઉપરાંત જી. એમ. ઓ. નો વપરાશ કરવાની સલામતી ચકાસવા માટે વૈજ્ઞાનિક લેખો હાથ ધરવામાં આવી રહ્યા છે. આવા જ એક લેખમાં, એવું તારણ કાઢવામાં આવ્યું હતું કે બીટી ચોખા પાચનને પ્રતિકૂળ અસર કરતા નથી અને આડી જનીન સ્થાનાંતરણને પ્રેરિત કરતા નથી. સંદર્ભો મોમોહ જેમ્સ ઓસામેડે (2016). નાઇજીરિયામાં પાક બાયોટેકનોલોજી. પોસ્ટ ગ્રેજ્યુએટ વર્કશોપ માટેની પ્રક્રિયા, UNIBEN, નાઇજિરીયા 27 એપ્રિલ 2016. બેનિન સિટી, નાઇજીરીયા બાયોટેકનોલોજી બાયોટેકનોલોજી જીવન વિજ્ઞાન ઉદ્યોગ