যেসব উদ্ভিদ নাইট্রোজেন "শ্বাস নেয়": জৈবপ্রযুক্তি কীভাবে ফসলকে রূপান্তরিত করতে চায়

আগামী দশকগুলিতে, মানবজাতিকে চাপের মুখে থাকা এই গ্রহের আরও কোটি কোটি মানুষকে খাওয়াতে হবে। চরম তাপপ্রবাহ, তীব্র খরা এবং ক্ষয়প্রাপ্ত মাটিএই পরিস্থিতিতে, আমরা যেভাবে উদ্ভিদ চাষ করি এবং বুঝি তা দ্রুত পরিবর্তিত হচ্ছে, এবং গবেষণার সবচেয়ে আকর্ষণীয় দিকগুলির মধ্যে একটি হল "নাইট্রোজেন-শ্বাস-প্রশ্বাসকারী উদ্ভিদ"।

এই আকর্ষণীয় ধারণার পিছনে একটি বিশাল চ্যালেঞ্জ রয়েছে: ফসলকে সক্ষম করে তোলা বায়ু থেকে নাইট্রোজেন ব্যবহার করুন এবং রাসায়নিক সারের উপর নির্ভরতা কমানউষ্ণ, শুষ্ক এবং আরও পরিবর্তনশীল জলবায়ুর সাথে খাপ খাইয়ে নেওয়ার সময়, সেন্টার ফর প্ল্যান্ট বায়োটেকনোলজি অ্যান্ড জিনোমিক্স (CBGP) এর মতো নেতৃস্থানীয় কেন্দ্রগুলি ইতিমধ্যেই এই চ্যালেঞ্জের সাথে সম্পূর্ণরূপে জড়িত, ক্রমাগত পরিবর্তনশীল বিশ্বে খাদ্য উৎপাদন টিকিয়ে রাখার জন্য জৈবপ্রযুক্তি, বাস্তুতন্ত্র এবং টেকসই কৃষিকে একত্রিত করে।

উদ্ভিদের জন্য নাইট্রোজেন এত গুরুত্বপূর্ণ কেন?

এটা অতিরঞ্জিত শোনাতে পারে, কিন্তু নাইট্রোজেন ছাড়া আমরা যেমনটা জানি, তেমন কোনও জীবন থাকত না, কারণ এই উপাদানটি উদ্ভিদের গঠনের জন্য গুরুত্বপূর্ণ। সালোকসংশ্লেষণের জন্য প্রয়োজনীয় প্রোটিন, এনজাইম এবং রঙ্গকনাইট্রোজেনের পর্যাপ্ত উৎস ছাড়া, একটি ফসল ভালোভাবে বৃদ্ধি পেতে পারে না, জৈববস্তু উৎপাদন করতে পারে না, অথবা গ্রহণযোগ্য ফলন দিতে পারে না।

যদিও আমরা যে বাতাস শ্বাস নিই তা প্রায় একটি ৭৮% নাইট্রোজেন গ্যাস (N₂)উদ্ভিদ সরাসরি এটি ব্যবহার করতে পারে না। বায়ুমণ্ডলীয় নাইট্রোজেন খুবই স্থিতিশীল, এবং বেশিরভাগ জীবের কাছে এই অণু ভেঙে অ্যামোনিয়াম বা নাইট্রেটের মতো ব্যবহারযোগ্য যৌগে রূপান্তরিত করার জন্য জৈব রাসায়নিক সরঞ্জামের অভাব রয়েছে।

প্রাকৃতিক পরিস্থিতিতে, উদ্ভিদ প্রধানত মাটি থেকে নাইট্রোজেন গ্রহণ করে, আকারে নাইট্রেট (NO₃⁻) এবং অ্যামোনিয়াম (NH₄⁺) আয়নএই পুষ্টি উপাদানগুলি জৈব পদার্থের পচন বা অণুজীব দ্বারা পরিচালিত জৈবিক স্থিরকরণ প্রক্রিয়া থেকে আসে। যখন মাটিতে নাইট্রোজেনের পরিমাণ কম থাকে, তখন গাছপালা ক্লোরোসিসে ভোগে, খারাপভাবে বৃদ্ধি পায় এবং তাদের উৎপাদনশীলতা হ্রাস পায়।

এই সীমাবদ্ধতা পূরণের জন্য, আধুনিক কৃষি কৃত্রিম সারের উপর নির্ভর করেছে যা প্রচুর পরিমাণে নাইট্রোজেন সরবরাহ করে। সমস্যা হল মডেলটি পরিণত হয়েছে উচ্চ শক্তি খরচ, কার্বন পদচিহ্ন এবং দূষণের কারণে টেকসই নয় রাসায়নিক সারের অতিরিক্ত ব্যবহারের সাথে সম্পর্কিত মাটি, জল এবং বায়ুমণ্ডলের।

বর্তমান গবেষণার বেশিরভাগই প্রাকৃতিক কৌশলগুলি বোঝার এবং আরও ভালভাবে কাজে লাগানোর উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে যার মাধ্যমে কিছু জীব এবং কিছু উদ্ভিদ-জীবাণু সমিতি বায়ুমণ্ডলীয় নাইট্রোজেন স্থির করা এবং বাস্তুতন্ত্রের জন্য এটি উপলব্ধ করা.

জৈবিক নাইট্রোজেন স্থিরকরণ: ব্যাকটেরিয়ার কৌশল

যদিও উদ্ভিদ সরাসরি নাইট্রোজেন গ্যাস ব্যবহার করতে পারে না, কিছু ব্যাকটেরিয়া তা করতে পারে, ধন্যবাদ a নাইট্রোজেনেজ নামক একটি অত্যন্ত বিশেষায়িত এনজাইমএই প্রোটিন বায়ুমণ্ডলীয় N₂ ভেঙে নাইট্রোজেনযুক্ত যৌগে রূপান্তরিত করতে সক্ষম, যা সময়ের সাথে সাথে খাদ্য শৃঙ্খলের অংশ হয়ে ওঠে।

এই নাইট্রোজেন-স্থাপনকারী ব্যাকটেরিয়া মাটিতে অবাধে পাওয়া যায় এবং নির্দিষ্ট উদ্ভিদ প্রজাতির শিকড়ের সাথে ঘনিষ্ঠভাবে মিলিত হয়। এদের মধ্যে কিছু স্থাপন করে উদ্ভিদের সাথে খুব ঘনিষ্ঠ সিম্বিওটিক সম্পর্ক, বিশেষ কাঠামোর ভিতরে বসবাস যা শিকড়ের মধ্যে গঠন করে এবং সম্পদের একটি খুব সূক্ষ্মভাবে সুরক্ষিত বিনিময়ের সুযোগ করে দেয়।

তথাকথিত সিম্বিওটিক নাইট্রোজেন-সংশোধনকারী উদ্ভিদে, উদ্ভিদ ব্যাকটেরিয়াকে আশ্রয় দেয় এবং সালোকসংশ্লেষণের মাধ্যমে প্রাপ্ত শর্করা সরবরাহ করে, যখন অণুজীব অনুগ্রহ ফিরিয়ে দেয়। বায়ুমণ্ডল থেকে "নতুন" নাইট্রোজেন সরবরাহ করাএই বিনিময় এতটাই দক্ষ যে এটি ফসলের চাহিদার একটি বড় অংশ পূরণ করতে পারে এবং ভবিষ্যতের উদ্ভিদের জন্য মাটিকে সমৃদ্ধ করতে পারে।

যখন ব্যাকটেরিয়ার সাথে যুক্ত এই উদ্ভিদগুলি তাদের জীবনচক্র সম্পন্ন করে এবং তাদের দেহাবশেষ মাটিতে মিশে যায়, তখন তাদের টিস্যুতে জমা হওয়া নাইট্রোজেন একটি প্রক্রিয়ার মাধ্যমে মুক্তি পায় যাকে বলা হয় নাইট্রোজেন খনিজকরণজৈব পদার্থ পচে যায় এবং জৈব নাইট্রোজেন অ্যামোনিয়াম এবং নাইট্রেটে রূপান্তরিত হয়, যা অন্যান্য উদ্ভিদ সহজেই শোষণ করতে পারে।

সুতরাং, নাইট্রোজেন ফিক্সারযুক্ত উদ্ভিদ সম্প্রদায়গুলি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে অনেক বাস্তুতন্ত্র এবং কৃষি ব্যবস্থার প্রাকৃতিক উর্বরতাযাতে প্রচুর পরিমাণে বহিরাগত সার সরবরাহের প্রয়োজন কমানো যায়।

যেসব উদ্ভিদ নাইট্রোজেন "শ্বাস নেয়": শিম, নোডুলস এবং সিম্বিওসিস

নাইট্রোজেন-স্থাপনকারী ব্যাকটেরিয়ার সাথে যুক্ত উদ্ভিদের সবচেয়ে পরিচিত দল হল শিম জাতীয় উদ্ভিদ, একটি বিশাল পরিবার যার মধ্যে নিত্যদিনের ফসল যেমন মটরশুঁটি, বিনস, মসুর ডাল, ছোলা, বিচি বা ক্লোভারবিবর্তনের সময়, এই প্রজাতিগুলি নির্দিষ্ট ব্যাকটেরিয়ার আশ্রয় দেওয়ার জন্য তাদের শিকড়ের উপর নোডুলস তৈরি করার ক্ষমতা বিকাশ করেছে।

এই সম্পর্কের মাধ্যমে, উদ্ভিদ মূল অঞ্চলে রাসায়নিক সংকেত নির্গত করে যা নাইট্রোজেন স্থির করতে সক্ষম কিছু মাটির ব্যাকটেরিয়াকে আকর্ষণ করে। যোগাযোগ স্থাপনের পর, মূল গঠন শুরু হয়। বিশেষায়িত কাঠামো যাকে নোডুলস বলা হয়যা ছোট, সুরক্ষিত "জৈবিক চুল্লি" হিসেবে কাজ করে, যেখানে ব্যাকটেরিয়া উপযুক্ত পরিবেশে বাস করে এবং কাজ করে।

এই নোডুলের মধ্যে, ব্যাকটেরিয়া বায়ুমণ্ডলীয় নাইট্রোজেন স্থির করে এবং এটিকে নাইট্রোজেনযুক্ত যৌগে রূপান্তরিত করে যা উদ্ভিদে প্রবাহিত হয়, অন্যদিকে উদ্ভিদ ব্যাকটেরিয়াগুলিকে সক্রিয় রাখার জন্য শর্করা এবং অন্যান্য যৌগ পাঠায়। যদিও এই অণুজীবগুলি সালোকসংশ্লেষণ করে না, তারা নির্ভর করে সূর্যালোকের মাধ্যমে উদ্ভিদের উৎপন্ন রাসায়নিক শক্তি.

এর বাস্তব ফলাফল হল, ফসল এত বেশি বাহ্যিক সারের প্রয়োজন ছাড়াই নাইট্রোজেনের একটি অবিচ্ছিন্ন উৎস পায় এবং গাছটি মারা গেলে বা কৃষিকাজের মাধ্যমে উদ্ভিদের অবশিষ্টাংশ সংযোজিত হলে সেই নাইট্রোজেনের কিছু অংশ মাটিতে থেকে যায়। আসলে, শিমের অবশিষ্টাংশের পচন মাটির নাইট্রোজেনের পরিমাণ উল্লেখযোগ্যভাবে সমৃদ্ধ করে।.

এই প্রক্রিয়াটি ব্যাখ্যা করে কেন শিম জাতীয় ফসল প্রায়শই ফসলের আবর্তনে বা সবুজ সার হিসেবে ব্যবহৃত হয়: এগুলি কেবল খাদ্য উৎপাদন করে না, বরং জমির উর্বরতা উন্নত করা এবং আরও টেকসই কৃষি ব্যবস্থাকে সমর্থন করা মাঝারি এবং দীর্ঘ মেয়াদে।

নাইট্রোজেন-সংশোধনকারী উদ্ভিদের বন্টন এবং বৈচিত্র্য

নাইট্রোজেন-স্থাপনকারী ব্যাকটেরিয়ার সাথে যুক্ত উদ্ভিদের পরিবেশগত ভূমিকা এতটাই গুরুত্বপূর্ণ যে বেশ কয়েকটি বৈজ্ঞানিক দল তাদের বৃহৎ আকারের বন্টন সম্পর্কে বিস্তারিতভাবে অধ্যয়ন করেছে। মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে, বিভিন্ন কেন্দ্রের গবেষকরা, যেমন ফ্লোরিডা প্রাকৃতিক ইতিহাস জাদুঘর এবং লুইসিয়ানা এবং মিসিসিপি বিশ্ববিদ্যালয়এই ধরণটি আরও ভালোভাবে বোঝার জন্য তারা কয়েক ডজন স্থানে স্থানীয় এবং আক্রমণাত্মক প্রজাতির রেকর্ড বিশ্লেষণ করেছেন।

প্রথম নজরে, কেউ ভাবতে পারে যে নাইট্রোজেন-দুর্বল মাটিতে থাকা উচিত মাটি-সংশোধনকারী উদ্ভিদের বৃহত্তর প্রাচুর্য এবং বৈচিত্র্যযেহেতু এই পুষ্টি উপাদান দ্বারা সীমাবদ্ধ পরিবেশে এর প্রতিযোগিতামূলক সুবিধা বেশি হবে। যাইহোক, বিস্তারিত বিশ্লেষণ এই আপাতদৃষ্টিতে যৌক্তিক ধারণাটিকে উল্লেখযোগ্যভাবে যোগ্য করে তোলে।

বিভিন্ন অঞ্চলের তুলনা করার সময়, গবেষকরা লক্ষ্য করেছেন যে নাইট্রোজেন-সংশোধনকারী উদ্ভিদের সংখ্যা ছিল মাটিতে নাইট্রোজেনের পরিমাণ কম এমন এলাকার সংখ্যা বৃদ্ধিএটি ক্লাসিক অনুমানের সাথে খাপ খায়। কিন্তু তারা আরও লক্ষ্য করেছেন যে, পরিবেশ শুষ্ক হওয়ার সাথে সাথে এই উদ্ভিদের সামগ্রিক উপস্থিতি হ্রাস পেয়েছে।

সবচেয়ে আকর্ষণীয় আবিষ্কার ছিল যে, যখন তারা স্থানীয় নাইট্রোজেন ফিক্সারের বৈচিত্র্যের দিকে তাকালো, তখন তারা একটি ভিন্ন প্যাটার্ন আবিষ্কার করল: দেশীয় মাটি-নির্ধারক প্রজাতির বৈচিত্র্য উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পেয়েছে শুষ্ক অঞ্চলমাটিতে নাইট্রোজেনের পরিমাণ নির্বিশেষে। অর্থাৎ, যেখানে জলের অবস্থা আরও কঠোর, সেখানে স্থানীয় নাইট্রোজেন-সংশোধনকারী উদ্ভিদের পরিসর খুব বেশি হতে পারে।

এই ফলাফলগুলি দেখায় যে, বৃহৎ পরিসরে, নাইট্রোজেন-স্থাপনকারী ব্যাকটেরিয়া ধারণকারী উদ্ভিদের বন্টন কেবল মাটির নাইট্রোজেনের উপরই নির্ভর করে না, বরং জটিল কারণগুলির সংমিশ্রণের উপরও নির্ভর করে যেমন জলের প্রাপ্যতা, বিবর্তনের ইতিহাস এবং উদ্ভিদ সম্প্রদায়ের গতিশীলতাপ্রতিটি অঞ্চলের জন্য আরও উপযুক্ত কৃষি ব্যবস্থা ডিজাইনের জন্য এই ধরণগুলি বোঝা গুরুত্বপূর্ণ।

জলবায়ু পরিবর্তনের মুখে CBGP-এর ভূমিকা: উদ্ভিদ জৈবপ্রযুক্তি

মূল-সংযোজনকারী উদ্ভিদের পরিবেশগত বোঝাপড়ায় অগ্রগতি হলেও, গবেষণা কেন্দ্র যেমন উদ্ভিদ জৈবপ্রযুক্তি ও জিনোমিক্স কেন্দ্র (CBGP)মাদ্রিদের পলিটেকনিক বিশ্ববিদ্যালয়ের সাথে যুক্ত, আরেকটি ফ্রন্টে মনোনিবেশ করছে: আমরা ইতিমধ্যে যে চরম জলবায়ু অনুভব করছি এবং যা আগামী দশকগুলিতে তীব্রতর হবে তার সাথে ফসলের খাপ খাইয়ে নেওয়া।

পূর্বাভাসগুলি ইঙ্গিত দেয় যে শতাব্দীর মাঝামাঝি সময়ে, প্রায় 9.700 মিলিয়ন মানুষ এমন একটি গ্রহে যেখানে তাপমাত্রা বেশি, শুষ্ক এবং ঘন ঘন চরম আবহাওয়ার ঘটনা ঘটে। ২০২৪ সালটি ইতিমধ্যেই রেকর্ডের মধ্যে সবচেয়ে উষ্ণতম বছরগুলির মধ্যে একটি ছিল এবং ইউরোপে তাপপ্রবাহের কারণে হাজার হাজার মানুষের মৃত্যু হয়েছে, যার মধ্যে স্পেন সবচেয়ে বেশি ক্ষতিগ্রস্ত দেশগুলির মধ্যে একটি।

এই পরিস্থিতিতে, CBGP-তে তারা একটি বিস্তৃত উপায়ে অধ্যয়ন করে গাছপালা কীভাবে বৃদ্ধি পায়, কীভাবে তারা তাদের পরিবেশের অণুজীবের সাথে যোগাযোগ করে এবং তাপমাত্রা বৃদ্ধি, দীর্ঘস্থায়ী খরা, অথবা কৃষি মাটির লবণাক্তকরণের মতো পরিবেশগত পরিবর্তনের প্রতি তারা কীভাবে প্রতিক্রিয়া দেখায়।

কেন্দ্রের অন্যতম প্রধান লক্ষ্য হল নতুন ফসলের জাত উদ্ভাবন করা, অথবা বিদ্যমান জাতগুলি থেকে এমন জাত নির্বাচন করা যা সক্ষম পরিবেশগত চাপের মধ্যে গ্রহণযোগ্য ফলন বজায় রাখাএর অর্থ কেবল প্রতিকূল পরিস্থিতি সহ্য করা নয়, বরং সার এবং জলের মতো বাইরের উপকরণের উপর খুব বেশি নির্ভর না করেই তা করা।

এটি অর্জনের জন্য, গবেষকরা আণবিক প্রক্রিয়া বিশ্লেষণ করেন যা নির্দিষ্ট উদ্ভিদকে পরিবেশগত চাপ সহ্য করতে সাহায্য করে। তারা সনাক্ত করে প্রতিরক্ষা প্রোটিন, সংকেত পথ এবং মূল জিন যেগুলো চরম পরিস্থিতিতে সক্রিয় হয়, এবং সেই তথ্য ব্যবহার করে "ধারণার প্রমাণ" তৈরি করে।

এই পরীক্ষাগুলিতে, তারা ট্রান্সজেনিক উদ্ভিদ তৈরি করে যা নির্দিষ্ট প্রোটিন জমা করে বা নির্দিষ্ট সহনশীলতা প্রক্রিয়া সক্রিয় করে, যাতে খরা, তাপ বা লবণাক্ততার মুখে তারা আসলে তাদের কর্মক্ষমতা উন্নত করে কিনা তা যাচাই করা যায়। এইভাবে, তারা পরীক্ষামূলকভাবে যাচাই করে যে কোন কৌশলগুলি সবচেয়ে কার্যকর। বৃহৎ পরিসরের আবেদন বিবেচনা করার আগে।

আরও স্থিতিস্থাপক ফসল: টমেটো, ব্রাসিকা এবং খাদ্য নিরাপত্তা

এই পদ্ধতির একটি অসাধারণ ফলাফল হল এর উন্নয়ন উচ্চ লবণ সহনশীলতা সম্পন্ন টমেটো গাছকৃষিক্ষেত্রে এটি ক্রমবর্ধমানভাবে সাধারণ সমস্যা হয়ে উঠছে যেখানে সেচ এবং তীব্র বাষ্পীভবন মাটিতে লবণ ঘনীভূত করে। CBGP টিম ট্রান্সজেনিক জাতগুলি তৈরি করেছে যা এই লবণের মাত্রার প্রতি বেশি প্রতিরোধী।

এই শক্ত টমেটোগুলি ইতিমধ্যেই একটি ইউরোপীয় পেটেন্ট আবেদনধারণাটি হল এই প্রযুক্তিটি অন্যান্য ফসলের ক্ষেত্রেও সম্প্রসারিত করা যা লবণাক্ততার প্রতি বিশেষভাবে সংবেদনশীল, যেমন মটর, মটরশুটি, ভুট্টা বা স্ট্রবেরি। যদি সফল হয়, তাহলে এটি এমন এলাকায় একটি বিশাল সুবিধা হবে যেখানে সেচের জলের মান সীমিত বা মাটির অবনতি হয়েছে।

একই সময়ে, গ্রুপটি এই অগ্রগতিগুলিকে তথাকথিত ব্রাসিকাসে স্থানান্তর করার জন্য কাজ করছে, একটি উদ্ভিদ পরিবার যার মধ্যে রয়েছে বাঁধাকপি, ব্রকলি এবং অন্যান্য প্রয়োজনীয় সবজি খাদ্যতালিকায়। এই প্রধান সবজির স্থিতিস্থাপকতা বৃদ্ধির অর্থ হবে অনিশ্চিত জলবায়ু পরিবেশে খাদ্য নিরাপত্তার একটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ অংশকে সুরক্ষিত করা।

তবে, এটি কেবল প্রতিরক্ষা প্রোটিন প্রবর্তনের মতো সহজ নয় এবং এটিই। এই প্রোটিনগুলির অনেকগুলিই যেসব পরিবারে খাবারে অ্যালার্জেন থাকেএর জন্য অতিরিক্ত সতর্কতা অবলম্বন করা প্রয়োজন। সমস্ত ইমিউন প্রোটিন অ্যালার্জেনিক নয়, তবে কিছু সংবেদনশীল ব্যক্তিদের মধ্যে প্রতিক্রিয়া সৃষ্টি করতে পারে।

এই কারণে, CBGP-এর একটি বিশেষায়িত অ্যালার্জেন দল রয়েছে যারা এই প্রোটিনগুলি পুঙ্খানুপুঙ্খভাবে মূল্যায়ন করে। তাদের কাজ শনাক্তকরণের উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে কোন কাঠামোগত বৈশিষ্ট্যগুলি একটি প্রোটিনকে সম্ভাব্য অ্যালার্জেন করে তোলে? এবং কোনগুলো নয়, যাতে মানুষের ব্যবহারের জন্য নিরাপদ জৈবপ্রযুক্তিগত সমাধান তৈরি করা যায়।

জিনগতভাবে পরিবর্তিত বা উন্নত ফসলের উদ্ভাবনের জন্য এই কঠোর পদ্ধতি অপরিহার্য, যাতে বাজারে প্রকৃত স্থান পাওয়া যায়, যা নিশ্চিত করে খাদ্য নিরাপত্তা এবং নতুন জাতের দায়িত্বশীল উন্নয়ন যা অতিরিক্ত সমস্যা তৈরি না করে জলবায়ু পরিবর্তন মোকাবেলায় সহায়তা করে।

বাতাস থেকে নাইট্রোজেন "শ্বাস" নেয় এমন শস্যের দিকে

সিবিজিপিতে পরিচালিত সবচেয়ে উচ্চাকাঙ্ক্ষী প্রকল্পগুলির মধ্যে, গবেষকের নেতৃত্বে পরিচালিত প্রকল্পটি উল্লেখযোগ্য। লুইস রুবিওগেটস ফাউন্ডেশন দ্বারা অর্থায়ন করা হয়। এর লক্ষ্য ব্যাখ্যা করা যতটা সহজ, অর্জন করা ততটাই কঠিন: শস্য তৈরি করা যায় বাতাস থেকে নাইট্রোজেন গ্রহণ এবং বিপাক করারাসায়নিক সারের উপর নির্ভরতা ব্যাপকভাবে হ্রাস করা।

শিমের মতো নয়, প্রধান ফসল যেমন ধান, গম বা ভুট্টার মতো ফসল প্রাকৃতিকভাবে নাইট্রোজেন-সংশোধনকারী ব্যাকটেরিয়ার সাথে এত শক্তিশালী সিম্বিওটিক সম্পর্ক তৈরি করে না। এমনকি তাদের নিজস্বভাবে N₂ সংশোধন করার অভ্যন্তরীণ যন্ত্রপাতিও নেই, কারণ তাদের নাইট্রোজেনেজ এনজাইমের অভাব রয়েছে। যা নির্দিষ্ট কিছু ব্যাকটেরিয়ার মধ্যে থাকে।

রুবিওর দল মডেল হিসেবে বেকারের খামিরের সাথে যুক্ত একটি নাইট্রোজেন-ফিক্সিং ব্যাকটেরিয়া ব্যবহার করে, যা নামে পরিচিত অ্যাজোটোব্যাক্টর ভিনেল্যান্ডি (প্রায়শই কিছু মিডিয়াতে ভুলভাবে উপস্থাপন করা হয়), যা দক্ষতার সাথে নাইট্রোজেন স্থির করতে সক্ষম। ধারণাটি হল এই ব্যাকটেরিয়া থেকে উদ্ভিদে নাইট্রোজেন স্থিরকরণের সাথে জড়িত জিনগুলি স্থানান্তর করা।

গবেষণাগারে, গবেষকরা উদ্ভিদ কোষে এই ব্যাকটেরিয়া জিনগুলির প্রবর্তন এবং সমন্বিত প্রকাশের উপর কাজ করছেন, যার লক্ষ্য হল শস্যগুলিকে সক্ষম করা অভ্যন্তরীণভাবে একটি কার্যকরী নাইট্রোজেন স্থিরকরণ ব্যবস্থা সক্রিয় করুনএটি একটি বিশাল চ্যালেঞ্জ, কারণ নাইট্রোজেনেজ খুবই জটিল এবং অক্সিজেনের প্রতি অত্যন্ত সংবেদনশীল, তাই এটির কার্যকারিতার জন্য খুব নির্দিষ্ট অবস্থার প্রয়োজন।

যদি সেই লক্ষ্য অর্জন করা হয়, এমনকি আংশিকভাবেও, এটি বিশ্ব কৃষিতে একটি বিপ্লবের প্রতিনিধিত্ব করতে পারে: শস্যগুলি তাদের নাইট্রোজেনের চাহিদার একটি বড় অংশ নিজেরাই পূরণ করতে পারে, কৃত্রিম সারের ব্যবহার হ্রাস করতে পারে এবং ফলস্বরূপ, মাটি, পানি এবং বায়ু দূষণ এর উৎপাদন এবং প্রয়োগের সাথে সম্পর্কিত.

রাসায়নিক সার এবং কৃষির স্থায়িত্ব

বর্তমানে, উচ্চ ফলন ধরে রাখার জন্য নাইট্রোজেন সার অপরিহার্য বিশ্বব্যাপী শস্য উৎপাদনতাদের জন্য ধন্যবাদ, ক্রমবর্ধমান জনসংখ্যাকে খাওয়ানো সম্ভব হয়েছে, কিন্তু এই নির্ভরতার একটি পরিবেশগত মূল্য রয়েছে যা বহন করা ক্রমশ কঠিন হয়ে উঠছে।

সারের শিল্প সংশ্লেষণে প্রচুর পরিমাণে শক্তি খরচ হয় এবং গ্রিনহাউস গ্যাস নির্গত হয়; ক্ষেতে তাদের নিবিড় ব্যবহার নাইট্রোজেন অক্সাইড এবং অ্যামোনিয়া নির্গমনের ফলে বায়ু দূষণএবং প্রবাহিত পানি নদী, জলাধার এবং সমুদ্রে নাইট্রেট বহন করে, যা ইউট্রোফিকেশনের মতো প্রক্রিয়াগুলিকে অনুকূল করে।

উপরন্তু, সারের অতিরিক্ত ব্যবহার এবং কিছু ব্যবস্থাপনা পদ্ধতি ত্বরান্বিত করতে পারে কৃষি মাটির অবক্ষয়কৃষকদের পানি ও পুষ্টি ধারণ ক্ষমতা হ্রাস করা এবং বহিরাগত উপকরণের উপর নির্ভরতার এক দুষ্টচক্রের মধ্যে আটকে ফেলা।

স্ব-সারদানকারী শস্য প্রকল্পের গবেষকদের মতে, এই সারের ব্যবহার উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস পেলে একটি নতুন অনেক বেশি টেকসই কৃষিকম সার মানে এর উৎপাদনের সাথে সম্পর্কিত কম নির্গমন, কম জল দূষণ এবং ক্ষয়প্রাপ্ত মাটি পুনরুদ্ধারের সম্ভাবনা বেশি।

চূড়ান্ত লক্ষ্য হলো ধান, গম এবং ভুট্টার জাত উদ্ভাবন করা যা সক্ষম মূলত স্ব-নিষিক্তকরণপ্রাথমিক উৎস হিসেবে বাতাস থেকে নাইট্রোজেন ব্যবহার করা। তবে, দলটি নিজেই স্বীকার করে যে এটি একটি বিশাল প্রযুক্তিগত জটিলতার লক্ষ্য, যা ক্ষেত্রে বৃহৎ পরিসরে বাস্তবায়নের আগে সম্ভবত কয়েক দশক গবেষণার প্রয়োজন হবে।

অত্যাধুনিক অবকাঠামো: গ্রিনহাউস এবং রাইজোট্রন

এই প্রকল্পগুলি বাস্তবায়নের জন্য, CBGP-এর প্রায় সুবিধা রয়েছে নিয়ন্ত্রিত পরিবেশে উদ্ভিদ চাষের জন্য নিবেদিত ১,৯০০ বর্গমিটারএই অবকাঠামোর একটি কেন্দ্রীয় অংশ হল প্রায় ১,২০০ বর্গমিটার আয়তনের একটি গ্রিনহাউস যা উন্নত জলবায়ু নিয়ন্ত্রণ এবং আলো ব্যবস্থা সহ সজ্জিত।

এই গ্রিনহাউসগুলি সম্পূর্ণরূপে নিয়ন্ত্রিত অবস্থার অধীনে কৃষি আগ্রহের বিভিন্ন প্রজাতির বা পরীক্ষামূলক মডেলের চাষের অনুমতি দেয় তাপমাত্রা, আলো, আর্দ্রতা এবং স্তর গঠনএটি তাপ, খরা বা লবণাক্ততার কারণে সৃষ্ট চাপের পরিস্থিতির পুনরুৎপাদনকে পরিবর্তিত বা নির্বাচিত উদ্ভিদের আচরণ মূল্যায়নের অনুমতি দেয়।

এই সুবিধাটিতে ট্রান্সজেনিক প্ল্যান্টের সাথে কাজ করার জন্য বিশেষভাবে ডিজাইন করা P2-টাইপ কন্টেনমেন্ট মডিউল রয়েছে। এই স্থানগুলির মধ্যে, তাপমাত্রা বিস্তৃত পরিসরে নিয়ন্ত্রণ করা যেতে পারে, প্রায় 10 এবং 45 ºC, তাপ তরঙ্গ বা মাঝারি ঠান্ডা অবস্থার অনুকরণের মূল চাবিকাঠি।

এছাড়াও, গ্রিনহাউসটিতে একটি সিস্টেম অন্তর্ভুক্ত রয়েছে স্বয়ংক্রিয় ডিজিটাল ফেনোটাইপিং রোবটগুলি গাছপালা থেকে ছবি এবং তথ্য ধারণ করার জন্য আইলগুলির মধ্য দিয়ে চলাচল করে। এই সিস্টেমটি বৃদ্ধি, জলের অবস্থা এবং চাপের লক্ষণগুলির তীব্রতার মতো দিকগুলির সুনির্দিষ্ট এবং বৃহৎ পরিসরে পর্যবেক্ষণের অনুমতি দেয়।

অবকাঠামোর আরেকটি অত্যন্ত আকর্ষণীয় উপাদান হল তথাকথিত রাইজোট্রন, যা গঠিত কাঠামো স্বচ্ছ প্লেট যা মূল সিস্টেমকে উন্মুক্ত করেতাদের জন্য ধন্যবাদ, শিকড়ের বিস্তারিত চিত্র পাওয়া যেতে পারে, তাদের বৃদ্ধি এবং বেধ পরিমাপ করা যেতে পারে এবং বিভিন্ন পণ্য বা পরিবেশগত পরিস্থিতিতে তারা কীভাবে প্রতিক্রিয়া দেখায় তা বিশ্লেষণ করা যেতে পারে।

এই নিয়ন্ত্রিত গ্রিনহাউস, রোবোটিক বিশ্লেষণ ব্যবস্থা এবং রাইজোট্রনের সমন্বয় কেন্দ্রটিকে একটি আদর্শ পরিবেশে পরিণত করে নতুন জাত এবং প্রযুক্তির ব্যবহার বৃদ্ধির আগে পরীক্ষা করুনতদুপরি, এই সুবিধাগুলি কেবল অভ্যন্তরীণ দলগুলির জন্য সংরক্ষিত নয়: ভবিষ্যতের কৃষি চ্যালেঞ্জ মোকাবেলায় আগ্রহী অন্যান্য সরকারি ও বেসরকারি সংস্থার প্রকল্পগুলির জন্যও এগুলি উন্মুক্ত।

প্রতিরোধী প্রোটিন, নাইট্রোজেন-স্থাপনকারী সিম্বিওসিস এবং বায়ুমণ্ডলীয় নাইট্রোজেন বিন্দু ব্যবহার করতে সক্ষম শস্যের উপর এই সমস্ত গবেষণা একটি কৃষি মডেলের দিকে যেখানে উদ্ভিদ তারা অণুজীব এবং তাদের নিজস্ব জীববিজ্ঞানের সাথে আরও ঘনিষ্ঠভাবে কাজ করে। কম বাহ্যিক ইনপুট দিয়ে বেশি উৎপাদন করা। যদিও এই লক্ষ্যগুলির অনেকগুলিকে বৃহৎ পরিসরে বাস্তবে পরিণত হতে বছরের পর বছর বা দশক সময় লাগবে, প্রতিটি অগ্রগতি আমাদের এমন ফসলের সম্ভাবনার একটু কাছাকাছি নিয়ে আসে যা রূপকভাবে বলতে গেলে, বাতাস থেকে নাইট্রোজেন "শ্বাস" নেয় এবং জলবায়ু চাপের মধ্যে একটি গ্রহে বিশ্বব্যাপী খাদ্য সরবরাহ বজায় রাখে।