वायरल नैनोकण: किसानों के लिए सतत कीट प्रबंधन में एक नई सीमा

 एक नई नैनोटेक्नोलॉजी-आधारित कीट नियंत्रण विधि कीटनाशकों की गहरी मिट्टी वितरण की अनुमति देती है, जो पर्यावरणीय नुकसान को कम करते हुए जड़-स्तरीय नेमाटोड संक्रमण से निपटने के लिए एक प्रभावी समाधान प्रदान करती है।

कृषि कीट नियंत्रण का एक नया रूप एक दिन जड़ पकड़ सकता है - वह जो कम कीटनाशकों के साथ लक्षित तरीके से जमीन के नीचे फसल संक्रमण का इलाज करता है।

कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय सैन डिएगो के इंजीनियरों ने पौधों के वायरस से बने नैनोकण विकसित किए हैं, जो कीटनाशक अणुओं को मिट्टी की उन गहराई तक पहुंचा सकते हैं जो पहले पहुंच से बाहर थीं। यह प्रगति संभावित रूप से किसानों को लागत, कीटनाशकों के उपयोग और पर्यावरणीय विषाक्तता को कम करते हुए, फसलों के मूल क्षेत्रों को प्रभावित करने वाले परजीवी नेमाटोड से प्रभावी ढंग से निपटने में मदद कर सकती है।

नेमाटोड संक्रमण की चुनौती

जड़ को नुकसान पहुंचाने वाले नेमाटोड के कारण होने वाले संक्रमण को नियंत्रित करना कृषि में लंबे समय से एक चुनौती रही है। एक कारण यह है कि नेमाटोड के खिलाफ इस्तेमाल किए जाने वाले कीटनाशक मिट्टी की ऊपरी परतों से चिपक जाते हैं, जिससे जड़ स्तर तक पहुंचना मुश्किल हो जाता है, जहां नेमाटोड कहर बरपाते हैं। परिणामस्वरूप, किसान अक्सर कीटनाशकों को जड़ क्षेत्र तक धोने के लिए अत्यधिक मात्रा में कीटनाशकों के साथ-साथ पानी का भी सहारा लेते हैं। इससे मिट्टी और भूजल प्रदूषित हो सकता है।

अधिक टिकाऊ और प्रभावी समाधान खोजने के लिए, यूसी सैन डिएगो जैकब्स स्कूल ऑफ इंजीनियरिंग में नैनोइंजीनियरिंग के प्रोफेसर और नैनो-इम्यूनोइंजीनियरिंग सेंटर के संस्थापक निदेशक निकोल स्टीनमेट्ज़ के नेतृत्व में एक टीम ने प्लांट वायरस नैनोकणों का विकास किया जो कीटनाशक अणुओं को गहराई तक ले जा सकते हैं। मिट्टी में, ठीक वहीं जहां उनकी जरूरत है। यह कार्य नैनो लेटर्स में प्रकाशित एक पेपर में विस्तृत है ।

स्टीनमेट्ज़ की टीम ने नैनोमेडिसिन से प्रेरणा ली, जहां लक्षित दवा वितरण के लिए नैनोकण बनाए जा रहे हैं, और इस अवधारणा को कृषि के लिए अनुकूलित किया। विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए जैविक सामग्रियों को पुन: उपयोग और पुन: डिज़ाइन करने का यह विचार यूसी सैन डिएगो सामग्री अनुसंधान विज्ञान और इंजीनियरिंग केंद्र (एमआरएसईसी) का फोकस क्षेत्र भी है, जिसमें स्टीनमेट्ज़ सह-प्रमुख हैं।

अध्ययन के वरिष्ठ लेखक स्टीनमेट्ज़ ने कहा, "हम एक सटीक कृषि दृष्टिकोण विकसित कर रहे हैं जहां हम लक्षित कीटनाशक वितरण के लिए नैनोकण बना रहे हैं।" "यह तकनीक कीटनाशकों की खुराक बढ़ाने की आवश्यकता के बिना क्षेत्र में उपचार प्रभावशीलता को बढ़ाने का वादा करती है।"

परिशुद्ध खेती के लिए नैनोकण नवाचार

इस दृष्टिकोण का सितारा तंबाकू का हल्का हरा मोज़ेक वायरस है, एक पौधा वायरस जो मिट्टी में आसानी से फैलने की क्षमता रखता है। शोधकर्ताओं ने इन वायरस नैनोकणों को संशोधित किया, उनके आरएनए को हटाकर उन्हें फसलों के लिए गैर-संक्रामक बना दिया । फिर उन्होंने इन नैनोकणों को पानी में कीटनाशकों के घोल के साथ मिलाया और उन्हें गर्म किया, जिससे एक साधारण एक-पॉट संश्लेषण के माध्यम से कीटनाशकों से भरे गोलाकार वायरस जैसे नैनोकणों का निर्माण हुआ।

यह एक-पॉट संश्लेषण कई लाभ प्रदान करता है। सबसे पहले, यह लागत प्रभावी है, केवल कुछ चरणों और एक सीधी शुद्धिकरण प्रक्रिया के साथ। स्टीनमेट्ज़ ने कहा कि परिणाम एक अधिक स्केलेबल विधि है, जो किसानों के लिए अधिक किफायती उत्पाद की ओर मार्ग प्रशस्त करती है। दूसरा, कीटनाशक को रासायनिक रूप से सतह पर बांधने के बजाय नैनोकणों के अंदर पैकेजिंग करके, यह विधि कीटनाशक की मूल रासायनिक संरचना को संरक्षित करती है।

"अगर हमने एक पारंपरिक सिंथेटिक विधि का उपयोग किया होता जहां हम कीटनाशक अणुओं को नैनोकणों से जोड़ते हैं, तो हमने अनिवार्य रूप से एक नया यौगिक बनाया होता, जिसे एक पूरी नई पंजीकरण और नियामक अनुमोदन प्रक्रिया से गुजरना होगा," अध्ययन के पहले लेखक एडम कैपरको ने कहा। स्टीनमेट्ज़ की प्रयोगशाला में एक पोस्टडॉक्टरल शोधकर्ता। “लेकिन चूंकि हम केवल नैनोकणों के भीतर कीटनाशक को घेर रहे हैं, हम सक्रिय घटक नहीं बदल रहे हैं, इसलिए हमें इसके लिए नई मंजूरी लेने की आवश्यकता नहीं होगी। इससे इस तकनीक को बाज़ार में तेजी से लाने में मदद मिल सकती है।"

इसके अलावा, तंबाकू के हल्के हरे मोज़ेक वायरस को पहले से ही पर्यावरण संरक्षण एजेंसी (ईपीए) द्वारा उष्णकटिबंधीय सोडा सेब नामक एक आक्रामक पौधे को नियंत्रित करने के लिए एक शाकनाशी के रूप में उपयोग करने के लिए अनुमोदित किया गया है। यह मौजूदा मंजूरी प्रयोगशाला से बाजार तक का रास्ता और सुव्यवस्थित कर सकती है।

लाभ और भविष्य की दिशाएँ

शोधकर्ताओं ने अपने कीटनाशक-पैक नैनोकणों की प्रभावकारिता प्रदर्शित करने के लिए प्रयोगशाला में प्रयोग किए। नैनोकणों को मिट्टी के स्तंभों के माध्यम से पानी पिलाया गया और कीटनाशकों को कम से कम 10 सेंटीमीटर की गहराई तक सफलतापूर्वक पहुंचाया गया। समाधान मिट्टी के स्तंभों के नीचे से एकत्र किए गए थे और उनमें कीटनाशक-पैक नैनोकण पाए गए थे। जब शोधकर्ताओं ने इन समाधानों के साथ नेमाटोड का इलाज किया, तो उन्होंने पेट्री डिश में कम से कम आधी आबादी को खत्म कर दिया।

हालाँकि शोधकर्ताओं ने अभी तक मिट्टी के नीचे छिपे नेमाटोड पर नैनोकणों का परीक्षण नहीं किया है, लेकिन उन्होंने ध्यान दिया कि यह अध्ययन एक महत्वपूर्ण कदम है।

कैपार्को ने कहा, "हमारी तकनीक नेमाटोड से निपटने के लिए बने कीटनाशकों को मिट्टी में इस्तेमाल करने में सक्षम बनाती है।" “ये कीटनाशक अकेले मिट्टी में प्रवेश नहीं कर सकते। लेकिन हमारे नैनोकणों के साथ, अब उनमें मिट्टी की गतिशीलता है, वे जड़ स्तर तक पहुंच सकते हैं, और संभावित रूप से नेमाटोड को मार सकते हैं।"

भविष्य के शोध में वास्तविक दुनिया के कृषि परिदृश्यों में उनकी प्रभावशीलता का आकलन करने के लिए वास्तविक संक्रमित पौधों पर नैनोकणों का परीक्षण शामिल होगा। स्टीनमेट्ज़ की प्रयोगशाला अमेरिकी बागवानी अनुसंधान प्रयोगशाला के सहयोग से ये अनुवर्ती अध्ययन करेगी। उनकी टीम ने नैनोकणों को एक व्यावसायिक उत्पाद के रूप में आगे बढ़ाने के उद्देश्य से एक उद्योग साझेदारी की योजना भी स्थापित की है।