पौधों में नाइट्रोजन अवशोषण का विनियमन

(प्रारंभिक परीक्षा- सामान्य विज्ञान)
(मुख्य परीक्षा, सामान्य अध्ययन प्रश्नपत्र- 3 : विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी- विकास एवं अनुप्रयोग और रोज़मर्रा के जीवन पर इसका प्रभाव, विज्ञान एवं प्रौद्योगिकी में भारतीयों की उपलब्धियाँ; देशज रूप से प्रौद्योगिकी का विकास और नई प्रौद्योगिकी का विकास)

संदर्भ

हाल ही में, राष्ट्रीय जैविक विज्ञान केंद्र- टाटा इंस्टीट्यूट ऑफ फंडामेंटल रिसर्च, बेंगलुरु (NCBS-TIFR) के शोधकर्ताओं ने पौधों में नाइट्रेट अवशोषण को नियंत्रित करने का एक नया मार्ग खोजा है। इससे संबंधित शोध जर्नल ऑफ एक्सपेरिमेंटल बॉटनी में प्रकाशित हुआ है।

जीन MADS27

• ‘जीन प्रतिलेखन कारक’ (Gene Transcription Factor) MADS27 जीन पौधों में नाइट्रेट अवशोषण, जड़ों के विकास और तनाव सहिष्णुता को नियंत्रित करता है। 
• यह माइक्रो-आर.एन.ए. (miR444) द्वारा सक्रिय होता है। यह पौधे के उपरोक्त गुणों को नियंत्रित करने की एक नई विधि प्रस्तुत करता है।
• शोधकर्ताओं ने चावल (एकबीज पत्री) और तंबाकू (द्विबीजपत्री) के पौधों में इस तंत्र का अध्ययन किया है।

नियामक उत्प्रेरक

• इसके अतिरिक्त कई जीन नियामक उत्प्रेरक, जैसे- माइक्रो-आर.एन.ए. miR444 मुख्यत: चावल जैसे पौधों में नाइट्रेट अवशोषण और जड़ विकास को नियंत्रित करते हैं। माइक्रो-आर.एन.ए. miR444 एकबीजपत्री पौधों के लिये विशिष्ट है।
• जब miR444 निर्मित नहीं होता तब MADS27 अधिक मात्रा में उत्पन्न होता है जो ऑक्सिन हार्मोन के जैवसंश्लेषण और परिवहन में सुधार करता है।
• miR444 को MADS बॉक्स प्रतिलेखन कारक जीन नामक कम-से-कम पाँच जीन को नियंत्रित करने के लिये जाना जाता है। 
• MADS बॉक्स प्रतिलेखन कारकों की विशेषता है कि वे स्वयं के उत्प्रेरक बॉक्स की तरह कार्य करते हैं। वे अपने पसंदीदा विशिष्ट डी.एन.ए. अनुक्रमों से जुड़ते हैं और पड़ोसी जीन को उत्प्रेरित करते हैं।

त्रि-आयामी प्रभाव 

• शोधकर्ताओं ने miR444 के एक लक्ष्य जीन MADS27 का अध्ययन किया है। इस प्रतिलेखन कारक का पौधे पर त्रि-आयामी प्रभाव पड़ता है।
• सर्वप्रथम miR444 इस प्रक्रिया में शामिल प्रोटीन को उत्प्रेरित कर नाइट्रेट अवशोषण को नियंत्रित करता है। 
• दूसरा, यह ऑक्सिन हार्मोन के उत्पादन और परिवहन को विनियमित कर जड़ों के बेहतर विकास को प्रेरित करता है। 
• यह त्रि-आयामी प्रभाव के साथ एक नई खोज है, जो नाइट्रेट अवशोषण को विनियमित तथा अनुकूलित करने का एक वैकल्पिक साधन प्रदान करता है।

• शोधकर्ताओं के अनुसार नाइट्रोजन उपयोग दक्षता विकसित करने के लिये जीन MADS27 संशोधन एक उत्कृष्ट कारक प्रतीत होता है। यह पौधे को अधिक नाइट्रेट्स अवशोषित करने में मदद करता है। 
• जीनोम एडिटिंग द्वारा MADS27 में संशोधन अगला कदम है जिसे संशोधित पौधे सीधे उपयोग करने के लिये तैयार हों।

पौधों में नाइट्रोजन

• नाइट्रोजन किसी पौधे के विकास के लिये सर्वाधिक महत्त्वपूर्ण स्थूल पोषक तत्वों (Macronutrients) में से एक है। साथ ही, यह क्लोरोफिल, अमीनो एसिड और न्यूक्लिक एसिड के लिये भी महत्त्वपूर्ण है। 
• पौधों को नाइट्रोजन अधिकांशत: मृदा से प्राप्त होता है। इसका अवशोषण जड़ों द्वारा मुख्यत: नाइट्रेट्स और अमोनियम के रूप में किया जाता है। 
• नाइट्रेट्स ‘जीनोम-व्यापक जीन व्यवहार’ (Genome-Wide Gene Expression) को नियंत्रित करने में भी भूमिका निभाते हैं, जो जड़ तंत्र संरचना, फूल आने के समय और पत्ती के विकास आदि को विनियमित करता है।
• नाइट्रोजन को अवशोषित करने और उन्हें उपयोगी नाइट्रेट्स में परिवर्तित करने के लिये जड़ों में बहुत सी क्रियाएँ होती हैं। अवशोषित नाइट्रेट्स मैक्रोन्यूट्रिएंट के रूप में उपयोगी होने के अतिरिक्त पौधों के विकास को भी नियंत्रित करते हैं।

नाइट्रेट के अधिक उपयोग से क्षति  

• यद्यपि नाइट्रेट्स पौधों के विकास और अनाज उत्पादन के लिये महत्वपूर्ण है किंतु उर्वरकों में नाइट्रेट्स के अधिक प्रयोग से मृदा में नाइट्रेट्स की डंपिंग हो सकती है।
• इससे जल और मृदा में नाइट्रेट्स की सांद्रता बढ़ जाती है, जो मृदा एवं जल प्रदूषण में वृद्धि के साथ ही हरितगृह गैस उत्सर्जन में भी वृद्धि करती है।
• नाइट्रेट अवशोषण की पूरी प्रक्रिया जड़ों में संपन्न होती है अत: इसके लिये सुविकसित जड़ प्रणाली की आवश्यकता होती है।
• सभी पौधों में सुविकसित जड़ प्रणाली के लिये ऑक्सिन हार्मोन उत्तरदायी है। कई जीन ऑक्सिन उत्पादन, बेहतर नाइट्रेट परिवहन और पौधों में स्वांगीकरण करने (Assimilation) में मदद करते हैं।