बटाटा हा केवळ मानवांसाठी आहारातील कार्बोहायड्रेटचा स्रोत नाही तर असंख्य औद्योगिक उपयोगांसाठी स्टार्चचा स्रोत देखील आहे. A&M AgriLife Texas शास्त्रज्ञ बटाट्यातील दोन स्टार्च रेणूंचे गुणोत्तर कसे बदलायचे याचा अभ्यास करत आहेत - amylose आणि amylopectin - पिकाचा स्वयंपाक आणि औद्योगिक उपयोग वाढवण्यासाठी.
उदाहरणार्थ, अमायलोपेक्टिनचे उच्च प्रमाण असलेले मेणाचे बटाटे बायोप्लास्टिक्स, फूड अॅडिटीव्ह, अॅडेसिव्ह आणि अल्कोहोलच्या उत्पादनात वापरले जातात.
इंटरनॅशनल जर्नल ऑफ मॉलेक्युलर सायन्सेस अँड प्लांट सेल, टिश्यू अँड ऑर्गन कल्चरमध्ये अलीकडेच प्रकाशित झालेल्या दोन पेपर्समध्ये सीआरआयएसपीआर तंत्रज्ञान बटाट्याचा वापर कसा सुधारू शकतो हे शोधून काढते.
दोन्ही पेपर्समध्ये स्टेफनी टोईंगा, पीएच.डी. यांनी केलेल्या कामाचा समावेश आहे, जी किर्ती राठोर, पीएच.डी., टेक्सास ए अँड एम प्लांट जीनोमिक्स अँड बायोटेक्नॉलॉजी इन्स्टिट्यूट आणि मृदा विभागातील ऍग्रीलाइफ प्लांट बायोटेक्नॉलॉजिस्ट यांच्या प्रयोगशाळेत पदवीधर होती. तसेच दोन्ही पेपर्सचे सह-लेखन इसाबेल वेल्स, पीएचडी, टेक्सास A&M विभागाच्या उद्यानविज्ञान विभागातील AgriLife संशोधन बटाटा ब्रीडर होते.
राठोर म्हणाले, “या दोन अभ्यासातून आम्हाला मिळालेली माहिती आणि ज्ञान आम्हाला या अत्यंत महत्त्वाच्या पिकामध्ये इतर इष्ट गुणांचा परिचय करून देण्यास मदत करेल.
बटाटा तथ्ये
बटाटा 160 पेक्षा जास्त देशांमध्ये 40,8 दशलक्ष एकर क्षेत्रावर पिकवला जातो आणि एक अब्जाहून अधिक लोकांचे मुख्य अन्न आहे.
एका मध्यम आकाराच्या बटाट्यामध्ये सुमारे 160 कॅलरीज असतात, बहुतेक स्टार्चपासून मिळतात, राठोर म्हणतात, म्हणूनच कंद जगभरातील अनेक लोकांसाठी उर्जेचा एक महत्त्वाचा स्रोत आहे. बटाट्यामध्ये जीवनसत्त्वे आणि खनिजांसह इतर आवश्यक पोषक घटक देखील असतात.
आहारातील आणि औद्योगिक वापरासाठी स्टार्चचे महत्त्व आहे.
बटाट्याच्या कंदांमध्ये स्टार्चचे प्रमाण हे बटाट्याचा वापर निश्चित करण्यासाठी मुख्य घटक आहे.
उच्च-स्टार्च बटाटे बहुतेकदा फ्रेंच फ्राईज, चिप्स आणि सुका बटाटे यांसारखे प्रक्रिया केलेले पदार्थ बनवण्यासाठी वापरले जातात, वेल्स म्हणतात.
कमी आणि मध्यम-स्टार्च बटाटे बहुतेकदा ताजे किंवा टेबल बटाटे म्हणून वापरले जातात, ती म्हणते. कंदांच्या ताज्या वापरासाठी, त्वचेचा पोत, त्वचेचा रंग, मांसाचा रंग आणि कंदाचा आकार यासह कंदचे स्वरूप हे अतिरिक्त महत्त्वाचे घटक आहेत. अलीकडे, विविध आकारांच्या बटाट्यांचे विशेष प्रकार दिसू लागले आहेत, जसे की बाळ; लाल, जांभळ्या किंवा पिवळ्या त्वचेसह आणि मांस त्यांच्या तयारीच्या सुलभतेमुळे आणि वाढलेल्या पौष्टिक मूल्यांमुळे लोकप्रिय होत आहेत.
याव्यतिरिक्त, इंधन किंवा अल्कोहोलयुक्त पेयेसाठी बटाटा स्टार्चपासून इथेनॉल तयार केले जाऊ शकते; बायोडिग्रेडेबल प्लास्टिक पर्याय; किंवा फार्मास्युटिकल, टेक्सटाईल, लाकूड आणि कागद उद्योग आणि अर्थव्यवस्थेच्या इतर क्षेत्रांसाठी चिकटवता, बाईंडर, टेक्स्चरायझिंग एजंट आणि फिलर.
औद्योगिक अनुप्रयोगांसाठी, बटाट्यांमधील स्टार्चचे प्रमाण आणि प्रकार विचारात घेणे महत्वाचे आहे.
टोइंगाचा असा विश्वास आहे की उच्च अमायलोपेक्टिन स्टार्च त्यांच्या अद्वितीय कार्यात्मक गुणधर्मांमुळे अन्न आणि इतर औद्योगिक वापरासाठी इष्ट आहेत. उदाहरणार्थ, खाद्यपदार्थांमध्ये स्टॅबिलायझर आणि घट्ट करण्यासाठी आणि सॅलड ड्रेसिंगमध्ये इमल्सीफायर म्हणून वापरण्यासाठी अशा स्टार्चला प्राधान्य दिले जाते. त्याच्या फ्रीझ-थॉ स्थिरतेमुळे, गोठविलेल्या पदार्थांमध्ये अमायलोपेक्टिन स्टार्च वापरला जातो. याव्यतिरिक्त, अमायलोपेक्टिन स्टार्च समृद्ध बटाटे इतर स्टार्च असलेल्या बटाट्यांच्या तुलनेत इथेनॉलचे उच्च स्तर तयार करतात.
निवडलेल्या स्टार्चसह बटाटा प्रजननाचे फायदे
टोइंगा म्हणतात की स्टार्च-सुधारित बटाट्याच्या जाती विकसित केल्याने नवीन शक्यता उघडू शकतात. इंटरनॅशनल जर्नल ऑफ मॉलेक्युलर सायन्सेसमध्ये वर्णन केलेल्या जनुक-संपादित युकोन गोल्ड सारख्या बटाट्यांमध्ये अमायलोपेक्टिनचे प्रमाण जास्त आणि अमायलोजचे प्रमाण कमी आहे, त्यांचा पारंपारिक वापरापेक्षा औद्योगिक उपयोग आहे.
याउलट, उच्च amylose पातळी आणि कमी amylopectin असलेले बटाटे मानवी वापरासाठी इष्ट आहेत, वेल्स म्हणाले. अमायलोज फायबरप्रमाणे कार्य करते आणि अॅमायलोपेक्टिन प्रमाणे सहज ग्लुकोज सोडत नाही, परिणामी ग्लायसेमिक इंडेक्स कमी होतो आणि मधुमेह असलेल्या लोकांसाठी बटाटे अधिक स्वादिष्ट बनतात.
CRISPR/Cas9 नवीन संधी निर्माण करते
CRISPR/Cas9 तंत्रज्ञानाने प्रजननकर्त्यांसाठी उपलब्ध टूलबॉक्सचा विस्तार केला आहे आणि लोकप्रिय व्यावसायिक पीक वाणांमध्ये इच्छित गुणधर्म समाविष्ट करण्याचे अधिक थेट आणि जलद माध्यम प्रदान केले आहे, वेल्स नोट्स. पारंपारिक प्रजनन ही एक लांब प्रक्रिया आहे ज्यास 10-15 वर्षे लागू शकतात.
याशिवाय, बटाट्याच्या जीनोमच्या जटिल स्वरूपामुळे, इष्ट गुणांच्या योग्य संचासह नवीन वाण तयार करणे हे पारंपारिक प्रजननासाठी आव्हान आहे, असे त्या म्हणाल्या. आण्विक तंत्रज्ञानाने निवडीची कार्यक्षमता वाढवली आहे आणि CRISPR/Cas9 तंत्रज्ञानाचा वापर करून जनुक संपादनामुळे आणखी एक जटिलता वाढली आहे.
सुधारित विविधता युकॉन गोल्ड
पहिल्या अभ्यासात मूल्यमापन केलेल्या बटाट्याच्या विविध जातींपैकी, युकॉन गोल्डने सर्वोत्कृष्ट पुनरुत्पादन केले, म्हणून दुसऱ्या अभ्यासात त्याचा वापर करण्यात आला. परिणामी बटाट्यामध्ये अमायलोपेक्टिनचे प्रमाण जास्त आणि स्टार्चमध्ये अमायलोजचे प्रमाण कमी होते.
टोइंगा म्हणाले, “नॉक-आउट केलेल्या वनस्पतींपैकी एक, T2-7, सामान्य वाढ आणि उत्पन्नाची वैशिष्ट्ये दर्शविते परंतु ती पूर्णपणे अमायलोजपासून रहित होती.”
कंद स्टार्च, T2-7, कागद आणि कापड उद्योगांमध्ये चिकट/बाइंडर, बायोप्लास्टिक आणि इथेनॉल उत्पादन म्हणून औद्योगिक अनुप्रयोग आहे. या प्रायोगिक नमुन्यातील कंद स्टार्च, रासायनिक बदलांशिवाय गोठवण्यास आणि विरघळण्यास प्रतिरोधक असल्यामुळे, गोठविलेल्या पदार्थांच्या निर्मितीसाठी देखील उपयुक्त असावे. अमायलोपेक्टिन असलेले बटाटे ज्यात स्टार्चचा एकमात्र प्रकार आहे त्यामध्ये औद्योगिक वापरासाठी किंवा अल्कोहोलयुक्त पेये तयार करण्यासाठी जास्त इथेनॉल मिळायला हवे.
या अभ्यासातील पुढची पायरी म्हणून, ट्रान्सजेनिक घटकांचे उच्चाटन करण्यासाठी T2-7 चे स्व-परागकीकरण आणि युकॉन गोल्ड आणि इतर बटाटा क्लोनच्या दात्याच्या ताणाने पार केले गेले.