आईआईटी गुवाहाटी का नया माइक्रोफ्लूडिक सिस्टम फसलों की वृद्धि को बढ़ावा देता है

भारतीय प्रौद्योगिकी संस्थान (आईआईटी) गुवाहाटी के शोधकर्ताओं ने एक पोर्टेबल, किफायती माइक्रोफ्लूडिक सिस्टम विकसित किया है जो मिट्टी जैसी स्थितियों को दोहराने के लिए डिज़ाइन किया गया है। इस सिस्टम ने दिखाया है कि पोषक तत्वों के प्रवाह को अनुकूलित करने से जड़ वृद्धि और नाइट्रोजन अवशोषण में सुधार हो सकता है, जिससे फसल की पैदावार बढ़ सकती है।

आईआईटी गुवाहाटी द्वारा अभिनव अनुसंधान

आईआईटी गुवाहाटी के मैकेनिकल इंजीनियरिंग विभाग में एसोसिएट प्रोफेसर और स्कूल ऑफ एग्रो एंड रूरल टेक्नोलॉजी के सहयोगी संकाय सदस्य प्रोफेसर प्रणब कुमार मोंडल और उनकी टीम ने माइक्रोफ्लूडिक्स का उपयोग यह समझने के लिए किया कि बीज से निकलने वाली प्राथमिक जड़ मिट्टी से पोषक तत्वों को कैसे अवशोषित करती है। जड़ व्यवहार का विश्लेषण करने के लिए माइक्रोफ्लूडिक तकनीक का यह अभिनव उपयोग पोषक तत्वों की डिलीवरी और जड़ विकास को अनुकूलित करके फसल प्रबंधन को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाने और कृषि उपज को बढ़ाने की क्षमता रखता है।

समर्थन और प्रकाशन

इस शोध कार्य को भारत सरकार के विज्ञान और इंजीनियरिंग अनुसंधान बोर्ड (एसईआरबी/एएनआरएफ) द्वारा समर्थित किया गया था। टीम के निष्कर्षों को प्रतिष्ठित जर्नल ‘लैब ऑन ए चिप’ में प्रकाशित किया गया है, जिसे रॉयल सोसाइटी ऑफ केमिस्ट्री द्वारा प्रकाशित किया गया है, और इस पेपर के सह-लेखक कौशल अग्रवाल, डॉ सुमित कुमार मेहता और प्रोफेसर प्रणब कुमार मोंडल हैं। इस काम को जर्नल के आगामी अंक के कवर आर्ट के रूप में भी प्रदर्शित किया जाएगा।

जड़ गतिशीलता को समझना

अंकुरित बीज की प्राथमिक जड़ पौधे के लंगर के रूप में कार्य करती है, जो पानी और पोषक तत्वों को अवशोषित करने के लिए महत्वपूर्ण है। प्रारंभिक वृद्धि के दौरान इस जड़ को विभिन्न मिट्टी की स्थितियों को नेविगेट करना पड़ता है, जो पौधे के अस्तित्व के लिए एक महत्वपूर्ण चरण है। पोषक तत्वों की आपूर्ति, पीएच स्तर, मिट्टी की संरचना, वातन और तापमान जैसे कारक जड़ विकास को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करते हैं। हालांकि, पारंपरिक प्रयोगात्मक सेटअप की सीमाओं के कारण जड़ गतिशीलता का अध्ययन करना चुनौतीपूर्ण रहा है, जिसके लिए अक्सर बड़े कंटेनरों और जटिल हैंडलिंग की आवश्यकता होती है।

माइक्रोफ्लूडिक्स और पौधों की वृद्धि

माइक्रोफ्लूडिक्स माइक्रोमीटर आकार की संरचनाओं में तरल प्रवाह का अध्ययन है। इस अध्ययन ने छोटे पैमाने पर तरल गतिकी के सटीक नियंत्रण और विशेषता को सक्षम करके सेल अध्ययनों में अनुसंधान में क्रांति ला दी है। मौजूदा माइक्रोडिवाइस मुख्य रूप से जड़-बैक्टीरिया इंटरैक्शन, हार्मोनल सिग्नलिंग और पराग ट्यूब वृद्धि जैसी घटनाओं पर ध्यान केंद्रित करते हैं, जिनमें वास्तविक समय में पौधे की जड़ गतिशीलता का सीमित अन्वेषण होता है। विशेष रूप से, पोषक तत्व प्रवाह से यांत्रिक उत्तेजनाओं का जड़ वृद्धि और थिग्मोमोर्फोजेनेसिस (यांत्रिक तनाव के प्रति पौधों की प्रतिक्रिया) पर प्रभाव व्यापक रूप से अध्ययन नहीं किया गया है।

अनुसंधान निष्कर्ष

इन चुनौतियों का समाधान करने के लिए, प्रोफेसर मोंडल और उनकी टीम ने उच्च उपज वाली सरसों की किस्म, पूसा जय किसान, की जांच की, जो माइक्रोमीटर रेंज में अपनी प्रभावी जड़ व्यास के लिए जानी जाती है। उनका लक्ष्य यह समझना था कि विभिन्न पोषक तत्व प्रवाह की स्थिति जड़ वृद्धि और नाइट्रोजन अवशोषण को कैसे प्रभावित करती है। शोध के बारे में बात करते हुए, डॉ मोंडल ने कहा, “हमारे अध्ययन ने माइक्रोफ्लूडिक उपकरणों के उपयोग के माध्यम से पौधे की जड़ गतिशीलता में नई अंतर्दृष्टि प्रदान की है। हमने पोषक तत्व प्रवाह का अनुकरण करके, नाइट्रोजन अवशोषण को मापकर और जड़ कोशिकाओं पर पोषक तत्व अवशोषण और तरल दबाव के प्रभावों का विश्लेषण करके हमारे सेटअप के डिज़ाइन और निष्कर्षों को मान्य किया। यह शोध इस बात की हमारी समझ को बढ़ाता है कि यांत्रिक उत्तेजनाएं और पोषक तत्व अवशोषण कैसे परस्पर क्रिया करते हैं, जिसका कृषि के लिए व्यावहारिक प्रभाव है।”

शोधकर्ताओं ने पाया कि पोषक तत्व माध्यम के प्रवाह दर को बढ़ाने से जड़ की लंबाई और नाइट्रोजन अवशोषण एक इष्टतम दर तक बढ़ गया। इस बिंदु से परे, अत्यधिक प्रवाह-प्रेरित तनाव ने जड़ की लंबाई को कम कर दिया। यह शोध इस बात पर प्रकाश डालता है कि सावधानीपूर्वक प्रबंधित पोषक तत्व प्रवाह जड़ में महत्वपूर्ण रूपात्मक परिवर्तन उत्पन्न करता है, जिससे पौधे की वृद्धि को बढ़ावा मिलता है। आगे देखते हुए, टीम प्रवाह-प्रेरित जड़ वृद्धि में परिवर्तन के अंतर्निहित आणविक तंत्र का पता लगाने की योजना बना रही है।