ब्राझीलमधील शुगर मिल्सने मार्च 2018 मध्ये जी. एम. ऊसाची लागवड करण्यास सुरुवात केली आहे. सुमारे 100 साखर कारखान्यांनी जी. एम. ऊसाच्या पहिल्या व्यावसायिक वाणाची लागवड सुरू केली आहे. खोड किडीपासून प्रतिरोधक होण्यासाठी सेंट्रो डी टेक्नोलोगिया कॅनव्हिएरा (सी.टी.सी.) यांनी विकसित केलेल्या या जी. एम. ऊसाची लागवड सुरुवातीला 400 हेक्टर (988 एकर) जमिनीवर करण्यात आली. ब्राझीलच्या साखर कारखान्यांमध्ये खोड कीड ही एक सामान्य कीड आहे, ज्यासाठी दरवषी 1.5 अब्ज अमेरिकन डॉलर्सचे नुकसान होते. हा कीड नाशकावरचा खर्च आहे. तज्ञांनी सांगितलेल्या कीडीच्या समस्येवर एक उपाय म्हणजे कीड प्रतिरोधक ऊस लावणे. त्यातून उत्पन्नात सुधारणा होईल, उत्पादन खर्च कमी होईल आणि नफा वाढेल, असा अंदाज होता. जून 2017 मध्ये नॅशनल बायोसेफ्टी टेक्निकल कमिशनने बीटी उसाला मान्यता देऊन, त्यातून मिळणारी साखर आणि इथेनॉल हे पारंपरिक उसासारखेच असल्याचे सिद्ध केले. अभ्यासानुसार असेही दिसून आले आहे की, बीटी जनुके आणि प्रथिने प्रक्रियेनंतर ऊस उत्पादनांमधून पूर्णपणे काढून टाकण्यात आले. पर्यावरणीय अभ्यासानुसार पुढे असे दिसून आले आहे की, बीटी ऊसामुळे कोणतेही नकारात्मक परिणाम होत नाहीत.
साखरेला रासायनिकदृष्टय़ा सुक्रोज म्हणून देखील ओळखले जाते. खरं तर सॅचॅरम प्रजातीच्या या गवतात जगभरात तयार होणाऱया सुक्रोजपैकी 80 टक्के त्याचा हिस्सा आहे, उर्वरित 20 टक्के साखर बीटमधून आली आहे. सुक्रोजचा रस मिळविण्यासाठी साखर कारखान्यांमध्ये दरवषी सुमारे दोन अब्ज मेट्रिक टन उसाचे गाळप केले जाते. पारंपरिक तंत्रज्ञानामुळे उसाला फायबरपासून रसायनांपर्यंत विविध प्रकारची उत्पादने मिळू शकतात. आधुनिक जैवतंत्रज्ञानाच्या चमत्कारामुळे हे पीक आता अधिक वैविध्यपूर्ण पद्धतीने पिकवता येते व वापरता येते. वनस्पती जनुकीय अभियांत्रिकी, नवीन जनुके घालण्याची प्रक्रिया आणि अस्तित्वात असलेल्या जनुकांमध्ये बदल करण्याची प्रक्रिया, उसाला केवळ सुक्रोजच नव्हे तर वैद्यकीय आणि औद्योगिक वापरासह नवीन जैव इंधने आणि संयुगेदेखील अधिक कार्यक्षम आणि उत्पादक बनविण्याचे निश्चित केले गेले आहे. उसामधील सुक्रोजचे प्रमाण वाढविण्यासाठी जनुकीय हेराफेरी (बदल) केली जात आहे. या कार्यासाठी साखर-साठवणुकीच्या उसाच्या खोडांमध्ये सुक्रोजच्या संचयात गुंतलेल्या अनेक परस्परसंवादी प्रक्रिया समजून घेणे आवश्यक आहे. शास्त्रज्ञांनी या प्रक्रियांना गती देणारी मुख्य एन्झाइम्स आता ओळखली आहेत, जी स्टेम्समध्ये सुक्रोजच्या अधिक कार्यक्षम बिल्ड-अपच्या दिशेने अनुवांशिक अभियांत्रिकीद्वारे वेगवान किंवा हळू केली जाऊ शकतात. उसामध्ये सुक्रोजच्या उत्पादनाला चालना देण्यासाठी एकावेळी एक पायरीवर जनुकीय बदल केले जात आहेत. उदाहरणार्थ, पहिली पायरी म्हणून, दक्षिण आफ्रिकेच्या शास्त्रज्ञांनी अनुवांशिकदृष्टय़ा एक विशिष्ट एन्झाइमच्या पडझडीत यशस्वी झाले आहेत. यामुळे अभियांत्रिकी प्रक्रिया केलेल्या उसाच्या वनस्पतींच्या तरुण खोडांमध्ये सुक्रोजचे प्रमाण वाढले. या क्षेत्रातील पुढील चाचण्या घेण्यात येत आहेत. हे आणि इतर अलीकडील घडामोडी स्पष्टपणे सूचित करतात की, मूलभूत प्रक्रियांमध्ये अचूक बदल करून उसाच्या सुक्रोज उत्पादनात भरीव सुधारणा होण्याची शक्मयता आहे.
ब्राझीलमधील सध्याच्या जनुकीय अभियांत्रिकी प्रयत्नांचे उद्दिष्ट लिग्निनच्या रासायनिक संरचनेत बदल करणे आहे. जेणेकरून ते बगॅसपासून सहजपणे वेगळे केले जाऊ शकते, ज्यामुळे सेल्युलोजचे इथेनॉलमध्ये अधिक कार्यक्षम रूपांतर होऊ शकते. ऑस्ट्रेलियामध्ये, संशोधकांनी उसामध्ये सूक्ष्मजंतू किंवा जनुके घातली जात आहेत, ट्रान्सजेनिक वनस्पती तयार केल्या जात आहेत. ज्यामुळे परिपक्व वनस्पतींच्या पानांमध्ये कार्य करण्यासाठी सेल्युलोज-डिग्रेडिंग एन्झाइम्स अचूकपणे तयार केले जाऊ शकतात. दोन्ही उपक्रम सेल्युलोसिक इथेनॉल तंत्रज्ञानास पुढे नेऊ शकतात.
सूर्यप्रकाश आणि पाण्याचे बायोमासमध्ये रूपांतर करण्यासाठी ऊस हे सर्वात कार्यक्षम पीक आहे. या कारणास्तव, शास्त्रज्ञांना वैद्यकीय आणि औद्योगिक वापरासाठी विशिष्ट पदार्थांच्या सह-उत्पादनासाठी ऊस ही एक आदर्श वनस्पती वाटते. ऊसाच्या पेशींमधील जनुकीय यंत्रणांमध्ये बदल करून त्यांना हे पदार्थ तयार करण्याचे निर्देश दिले जाऊ शकतात आणि संपूर्ण वनस्पतीला जैवविघटनशास्त्रात रूपांतरित केले जाऊ शकते. या क्षेत्रातील एक उल्लेखनीय कामगिरी म्हणजे ट्रान्सजेनिक ऊसामध्ये आयसोमल्टुलोज नावाच्या पर्यायी स्वीटनरचे उत्पादन. सुक्रोजला आयसोमलटुलोजमध्ये रूपांतरित करणारे एन्झाईम तयार करण्यासाठी बॅक्टेरियाचे जनुक घालून हे साध्य केले गेले. स्वीटनर म्हणून वापरल्यास, आयसोमलटय़ूलोजमुळे काही आरोग्याशी संबंधित फायदे होऊ शकतात, कारण ते सुक्रोजपेक्षा अधिक हळूहळू पचते, जे मधुमेहींसाठी चांगले आहे आणि ते दात किडण्यास कारणीभूत जीवाणूंच्या वाढीस समर्थन देत नाही.
ट्रान्सजेनिक तंत्रज्ञानामुळे ऊसाची उत्पादकता शेतकऱयांच्या हितासाठी आणि उपरोक्त उद्दिष्टांना पूरक अशी अभूतपूर्व पातळीवर येऊ शकते. इतर सजीवांकडून घेतलेली जनुके कठोर पर्यावरणीय परिस्थिती आणि कीटकांपासून बचाव करण्यासाठी उसामध्ये घातली जाऊ शकतात. इंडोनेशियामध्ये व्यावसायिकरित्या प्रसिद्ध झालेला पहिला ट्रान्सजेनिक ऊस हा दुष्काळ सहनशील वाण आहे. या जातीमध्ये बीटीनच्या उत्पादनास जबाबदार बॅक्टेरियाचे जनुकिय घटक असते, हे एक संयुग जे शेतात पाण्याची कमतरता असताना वनस्पती पेशी स्थिर करते. ट्रान्सजेनिक पिके आणि त्यापासून तयार उत्पादनांबद्दल ग्राहक आणि व्यापाऱयांच्या वाढत्या नकारात्मक दृष्टिकोनाकडे लक्ष वेधण्यासाठी हे प्रभावीपणे संप्रेषण केले जाणे आवश्यक आहे.
सेंट्रो डी टेक्नोलोगिया कॅनाविएरा (सीटीसी) च्या म्हणण्यानुसार, ब्राझीलच्या ऊस उत्पादक शेतकऱयांनी यावषी बायोटेक कीटक प्रतिरोधक उसाला लावलेले क्षेत्र दुप्पट करणे अपेक्षित आहे. सीटीसीचा असा अंदाज आहे की, स्टेम बोरर्सना प्रतिरोधक असलेल्या बायोटेक उसाच्या वाणांनी 2022-2023 च्या हंगामात 70,000 हेक्टर क्षेत्र व्यापले आहे, जे मागील वषी 37,000 होते.
ब्राझील हा जगातील अव्वल ऊस उत्पादक देश आहे. राष्ट्रीय जैवसुरक्षा तांत्रिक आयोगाने यातून मिळणारी साखर आणि इथेनॉल हे पारंपरिक उसासारखेच असल्याचे सिद्ध केल्यानंतर ब्राझीलमध्ये 2018 मध्ये कीड प्रतिरोधक ऊस लागवड सुरू करण्यात आली. बायोटेक उसाची पहिली लागवड 400 हेक्टरवर होती, जी 2019 मध्ये अंदाजे 18,000 हेक्टरपर्यंत वाढली. अभ्यासानुसार असे दिसून आले आहे की, बीटी जनुक आणि प्रथिने प्रक्रियेनंतर ऊस उत्पादनांमधून पूर्णपणे काढून टाकण्यात आली. सीटीसीला बायोटेक ऊसाच्या लागवडीला जगातील पहिली मंजुरी मिळाल्यानंतर पाच वर्षांनी कंपनीचे व्यावसायिक संचालक लुईझ पेस यांनी एका मुलाखतीत सांगितले की, या विभागातील वाढीचा वेग कायम असल्याचे त्यांना दिसत आहे. शेतकऱयांना यावर विश्वास ठेवण्यासाठी हे पहायचे आहे, आणि त्यांना सक्षम करण्यासाठी उसाची रोपे उपलब्ध असणे आवश्यक आहे. आता, रोपे आणि त्याची लागवड यांच्या परिणामामुळे त्यांचा विस्तार होऊ शकतो.
डॉ. वसंतराव जुगळे