फसल उत्पादन में पादप विकास नियामक की भूमिका

फसलों के उत्पादन के लिये हार्मोन और अन्य नियामक रसायन अब विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाते हैं. जहां व्यावसायिक कारणों से पादप विकास के कुछ पहलू को नियंत्रित करना वांछनीय है.

जिबरेलिन्स:

जिबरेलिन्स (GA3) का प्रमुख उपयोग, स्प्रे या डिप के रूप में किया जाता है, फलों की फसलों का प्रबंधन, जौ से माल्ट अलग करने और गन्ने में चीनी की मात्रा बढ़ाने के लिए है. कुछ फसलों की ऊंचाई में कमी वांछनीय है, और इसे जिबरेलिन संश्लेषण अवरोधकों के उपयोग से पूरा किया जा सकता है. बाजार में लगभग सभी बीजरहित अंगूरों का उपचारGA3 के साथ किया जाता है. यह बीजों की उपस्थिति को प्रतिस्थापित करता है, जो आमतौर पर फलों के विकास के लिए देशी GAs का स्रोत होगा.

GA3 के बार-बार छिड़काव करने से पुष्पक्रम/प्राक्ष की लंबाई (ढीले गुच्छों का उत्पादन) और फलों का आकार दोनों बढ़ जाता है। बढ़ी हुई पुष्पक्रम/प्राक्ष की लंबाई गुच्छों को बहुत अधिक सघन होने से रोकती है, और इससे गुच्छों के अंदर कवक के विकास की संभावना कम हो जाती है.

फलों के विकास के दौरान GA3 के दो से तीन अतिरिक्त अनुप्रयोगों से विकासशील फलों में कार्बोहाइड्रेट के आयात को बढ़ाकर बेरी के आकार को बढ़ाने के लिए किया जाता है.चेरी उत्पादन को बढ़ावा देने के लिए जिबरेलिक एसिड का भी उपयोग किया जाता है. फलों का आकार बढ़ाने के लिए कटाई  के 4 से 6 सप्ताह पहले छिड़काव किया जाता है. सेब और नाशपाती के फलों के गुच्छो को बढ़ावा देने के लिए गिब्बेरेलिन ए 4 (जीए 4) का उपयोग किया जाता है. जैसे कि,  कुछ सेब की किस्मों में उत्पादित फल की मात्रा अक्सर द्विवार्षिक रूप से सीमित होती है, एक ऐसी घटना जिससे एक वर्ष भारी फलों का उत्पादन के बाद फूलों की कलियों के उत्पादन को रोकता है, और इसलिए, अगले वर्ष फल की उपज सीमित होती है फूलों की कलियों और बाद में फलों के गुच्छो के निर्माण को बढ़ावा देने के लिए "ऑफ" वर्ष में GA4 के उपयोग से कुछ किस्मों के वैकल्पिक उत्पादन को दूर किया जा सकता है.

यूरोप के उन क्षेत्रों में जहां परागण के समय खराब मौसम से सेब और नाशपाती के फलों के गुच्छो अक्सर कम हो जाते हैं, हार्मोन मिश्रण के उपयोग से पार्थेनोकार्पिक (बीज रहित) फल के उत्पादन और उसके बाद के विकास को बढ़ावा मिल सकता है.GA4/7 का उपयोग गोल्डन डिलीशियस सेब पर भी किया जाता है ताकि एपिडर्मल परत में असामान्य कोशिका विभाजन को रोका जा सके जो रतुआ रोग उत्पन्न करते हैं. जिबरेलिक एसिड खट्टे फसलों पर भी उपयोग किया जाता है, हालांकि वास्तविक उपयोग विशेष फसल पर निर्भर करता है. उदाहरण के लिए, GA3 को संतरे और कीनू पर छिड़का जाता है ताकि छिलके की उम्र बढ़ने में देरी या रोकथाम हो सके, ताकि बाद में छिलके की गुणवत्ता और उपस्थिति पर प्रतिकूल प्रभाव के बिना फल काटा जा सके. शराब बनाने वाले उद्योग में, बीयर का उत्पादन जौ के दानों में स्टार्च के हाइड्रोलाइटिक तरिके से टूटने पर निर्भर करता है, जिससे किण्वित शर्करा, मुख्य रूप से माल्टोज़ का उत्पादन होता है, जो तब खमीर द्वारा किण्वन के अधीन होते हैं. किण्वन के दौरान, खमीर से ग्लाइकोलाइटिक एंजाइम शर्करा को तोड़ते हैं, जिसके परिणामस्वरूप इथेनॉल बनता है.

मल्टीस्टेप माल्टिंग प्रक्रिया में, परिपक्व जौ के दानों को पानी में भिगोया जाता है. इसके बाद, अनाज को अंकुरित करने के लिए फैलाया जाता है, उस समय के दौरान भ्रूणपोष के भीतर स्टार्च को α-amylase द्वारा हाइड्रोलाइज किया जाएगा जिससे भ्रूण का विकास शुरू हो सके। स्टार्च के टूटने की इस प्रक्रिया को "संशोधन" कहा जाता है. इस समय के दौरान जिबरेलिक एसिड का उपयोग किया जा सकता है और α-amylase के उत्पादन को बढ़ाएगा, और परिणामस्वरूप, स्टार्च के हाइड्रोलिसिस को बड़ाता है.

ऑक्सिन  (Auxins):

ऑक्सिन का उपयोग व्यावसायिक रूप से कृषि और बागवानी में 50 से अधिक वर्षों से किया जा रहा है। कृत्रिम (सिंथेटिक) ऑक्सिन का उपयोग बड़े पैमाने पर व्यावसायिक अनुप्रयोगों में किया जाता है क्योंकि वे एंजाइमों द्वारा ऑक्सीकरण के लिए प्रतिरोधी होते हैं जो इंडोल एसिटिक एसिड को विघटित करता हैं. उनकी अधिक स्थिरता के अलावा, विशिष्ट प्रयोगों में कृत्रिम ऑक्सिन अक्सर इंडोल एसिटिक एसिड की तुलना में अधिक प्रभावी होते हैं. उपभोक्ता द्वारा किए जाने वाले ऑक्सिन के सबसे व्यापक उपयोगों में से एक खरपतवार नियंत्रण में 2,4-डी का उपयोग है। 2,4-डी और अन्य कृत्रिम यौगिक, जैसे कि 2,4,5-टी और डाइकाम्बा, कम सांद्रता पर ऑक्सिन गतिविधि व्यक्त करते हैं, लेकिन उच्च सांद्रता पर प्रभावी शाकनाशी होते हैं। इंडोलेब्यूट्रिक एसिड और नेफ़थलीन एसेटिक एसिड दोनों का व्यापक रूप से वानस्पतिक प्रसार में उपयोग किया जाता है - तने और पत्ती की कटिंग से पौधों का प्रसार (वंश-वृद्धि)। आम तौर पर "रूटिंग हार्मोन" की तैयारी, ऑक्सिन के रूप में विपणन किया जाता है. टमाटर पर 4-सीपीए का छिड़काव फूलों और फलों के सेट को बढ़ाने के लिए किया जा सकता है जबकि एनएए का उपयोग आमतौर पर अनानास में फूलों को प्रेरित करने के लिए किया जाता है, जो की वास्तव में ऑक्सिन-प्रेरित एथिलीन उत्पादन के कारण होता है.

NAA का उपयोग फलों के पतले सेट और सेब और नाशपाती में कच्चे फलों को गिरने से रोकने के लिए भी किया जाता है। ये विपरीत प्रभाव फूल और फलों के विकास के उपयुक्त चरण के साथ-साथ ऑक्सिन अनुप्रयोग के समय पर भी निर्भर करता हैं. फूलों के खिलने के तुरंत बाद शुरुआती फल के समूह में छिड़काव, युवा फलों की अनुपस्थिति/ विगलन को बढ़ाता है (ऑक्सिन-प्रेरित एथिलीन उत्पादन के कारण)। फलों की संख्या को कम करने और बहुत से छोटे फलों को विकसित होने से रोकने के लिए कम घना करना आवश्यक है. फलों के परिपक्व होने पर छिड़काव करने से विपरीत प्रभाव पड़ता है, समय से पहले फलों को गिरने से रोकता है और फल को पूरी तरह परिपक्व होने और कटाई के लिए तैयार होने तक पेड़ पर रखता है.

साइटोकिनिन्स:

यदि हार्मोन के संश्लेषण को नियंत्रित किया जा सकता है तो साइटोकिनिन के फ़ंक्शन को बदलने के परिणाम से कृषि को अत्यधिक फायदेमंद हो सकते हैं. चूंकि साइटोकिनिन-अतिउत्पादक पौधों की पत्ती में बुढ़ापा देरी से आता है, इसलिए उनकी प्रकाश संश्लेषक उत्पादकता को बढ़ाना संभव होना चाहिए. वास्तव में, जब एक आईपीटी जीन को लेट्यूस में एक सेनेसेंस-इंड्यूसिबल प्रमोटर से व्यक्त किया जाता है, तो तंबाकू में देखे गए परिणामों के समान, लीफ सेनेसेन्स दृढ़ता से मंद हो जाता है. साइटोकिनिन के हेरफेर से चावल की पैदावार बढ़ाने की भी क्षमता होती है। मनुष्यों के अनजाने में किए गए चावल की किस्मों के प्रजनन में शूट एपिकल मेरिस्टेम पर साइटोकिनिन के प्रचार प्रभाव का लाभ उठाया है. जपोनिका और इंडिका चावल की किस्में की उपज में नाटकीय रूप से भिन्न होती हैं.

इंडिका किस्मों में अनाज की बढ़ी हुई संख्या को हाल ही में एक साइटोकिनिन ऑक्सीडेज जीन के कार्य में कमी से जोड़ा गया है. इंडिका किस्मों में साइटोकिनिन ऑक्सीडेज के कम कार्य के परिणामस्वरूप, साइटोकिनिन का स्तर पुष्पक्रम में अधिक होता है, जो पुष्पक्रम मेरिस्टेम को इस तरह बदल देता है कि यह अधिक अंगों का प्रजनन, अधिक बीज प्रति पौधे और अंततः एक उच्च उपज पैदा करता है. अंतरिक्ष, तकनीकी सहायता और सामग्री, टिशू कल्चर में अपेक्षाकृत छोटे निवेश के साथ सूक्ष्म प्रसार द्वारा पौधों के बड़े पैमाने पर क्लोनिंग ने सचमुच लाखों उच्च गुणवत्ता वाले, आनुवंशिक रूप से समान पौधों का उत्पादन करना संभव बना दिया है.

सबसे आम तकनीक एक्साइज मेरिस्टेमेटिक टिश्यू को एक साइटोकिनिन/ऑक्सिन अनुपात वाले कृत्रिम माध्यम में रखा जाता है,  जो एपिकल प्रभुत्व को कम करता है और एक्सिलरी कली विकास को प्रोत्साहित करता है. नए तन्नो को अलग किया जा सके ताकि अधिक एक्सिलरी शूट का उत्पादन किया जा सके, या ऐसे माध्यम पर रखा जाऐ जो रूटिंग को प्रोत्साहित करे। एक बार जड़ें दिखाई देने के बाद, पौधों को बाहर लगाया जा सकता है और परिपक्व पौधों को विकसित होने की अनुमति दी जा सकती है. माइक्रोप्रोपेगेशन भी वायरस और अन्य रोगजनकों को खत्म करने और रोगजनक मुक्त प्रचार की व्यावसायिक मात्रा का उत्पादन करने का एक प्रभावी तरीका हो सकता है. तकनीक को आलू, लिली, ट्यूलिप और अन्य प्रजातियों के लिए भी उपयोगी पाया गया है जो आमतौर पर वानस्पतिक रूप से उगते हैं.

उदाहरण के लिए, आलू को कंद पर कलियों के माध्यम से वानस्पतिक रूप से अंकुरित किया जाता है, एक प्रणाली जो अगली पीढ़ी को आसानी से वायरस पहुंचाती है. मेरिस्टेम कल्चर से आलू का माइक्रोप्रोपेगेशन वायरस मुक्त लाइनों को अलग करने का एक प्रभावी तरीका साबित हुआ है.

एथिलीन:

एथीफॉन (एथ्रल) सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला एथिलीन रिलीज करने वाला यौगिक है। सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला ऐसा यौगिक एथेफॉन, या 2-क्लोरोइथाइलफोस्फोनिक एसिड है, जिसे 1960 के दशक में खोजा गया था और इसे एथरेल जैसे विभिन्न व्यापारिक नामों से जाना जाता है. एथेफॉन को जलीय घोल में छिड़का जाता है और आसानी से अवशोषित हो जाता है और पौधे के भीतर ले जाया जाता है. यह एक रासायनिक प्रतिक्रिया द्वारा एथिलीन को धीरे-धीरे छोड़ता है, जिससे हार्मोन को अपना प्रभाव डालने की अनुमति मिलती है.

इसका उपयोग सेब, टमाटर  के फलों को जल्दी पकने और खट्टे फलों का गिरने मैं, अनानास में समकालिक फूलों और फलों का त्वरित विच्छेदन, कपास, चेरी, और अखरोट में फलों को गिराना, स्वपरागण को रोकने और उपज बढ़ाने के लिए ककड़ी में मादा लिंग अभिव्यक्ति को बढ़ावा देना तथा: पार्श्व वृद्धि और कॉम्पैक्ट फूल वाले तनों को बढ़ावा देने के लिए कुछ पौधों के टर्मिनल विकास को रोकना.

ब्रैसिनोस्टेरॉइड (बीआर):

तनाव की स्थिति में पौधों के लिए आवेदन सबसे प्रभावी है और कृषि के लिए उनके संभावित अनुप्रयोगों को तुरंत पहचान लिया है. पिछले 20 वर्षों से, फसल पौधों की पैदावार बढ़ाने के लिए बीआर की क्षमता का परीक्षण करने के लिए कई छोटे पैमाने पर अध्ययन किए गए हैं. बीएल से बीन फसल की उपज (प्रति पौधे बीज के वजन के आधार पर) में लगभग 45% की वृद्धि हुई है, और विभिन्न सलाद किस्मों के पत्ते के वजन में 25% की वृद्धि हुई है. चावल, जौ, गेहूं और मसूर की पैदावार में समान वृद्धि देखी गई है. बीएल ने आलू के कंद के विकास को भी बढ़ावा दिया है.

लेखक

सुनील कुमार, राजपाल शर्माऔर नवीन दत्त

अनुसंधान सहयोगी,  प्रधान वैज्ञानिक ,मृदा विज्ञान विभाग

चौधरी सरवन कुमार हिमाचल प्रदेश कृषि विश्वविद्यालय,

पालमपुर, हिमाचल प्रदेश 176062

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