From Staminate Flower Induction to Seed Harvest: Feminised Seed Production in Cannabis sativa

पादप प्रजनन (plant breeding) की दुनिया में, लक्ष्य अक्सर ऐसे वंशजों को बनाना होता है जो अपने माता-पिता के सर्वश्रेष्ठ गुणों को धारण करें, यानी एक की मजबूती को दूसरे के स्वाद के साथ जोड़ सकें। अधिकांश फसलों के लिए, यह एक नर पौधे से पराग (pollen) लेकर एक चुनी हुई मादा फूल वाली साथी पर रखने की एक सीधी प्रक्रिया है। हालाँकि, कैनबिस (cannabis) का पौधा एक अनूठा जैविक पहेली प्रस्तुत करता है। यह डायोशियस (dioecious) है, जिसका अर्थ है कि व्यक्तिगत पौधे स्पष्ट रूप से नर या मादा होते हैं, और व्यावसायिक उत्पाद—अर्थात फूल—केवल मादा पौधे पर पाया जाता है। एक व्यावसायिक सेटिंग में, एक भी नर पौधे की उपस्थिति एक आपदा है, क्योंकि उसका पराग मादाओं को निषेचित कर देगा, जिससे वे उन घने, बीज रहित फूलों के बजाय बीज पैदा करने लगेंगी जिनका उत्पादन किया जाता है। यह सख्त अलगाव पारंपरिक प्रजनन को कठिन बना देता है, क्योंकि वैज्ञानिक दो उत्कृष्ट मादा पौधों को आपस में आसानी से क्रॉस नहीं कर सकते ताकि एक नया, बेहतर किस्म बना सकें, बिना किसी नर आनुवंशिकी को शामिल किए या अवांछित बीजों के जोखिम के।

इस समस्या को हल करने के लिए, शोधकर्ताओं ने लंबे समय से मादा पौधे का लिंग अस्थायी रूप से बदलने का एक तरीका खोजा है, जिससे वह अपने आनुवंशिक कोड को बदले बिना पराग उत्पन्न करने के लिए प्रेरित हो सके। यह प्रक्रिया एक रासायनिक उपचार पर निर्भर करती है जो पौधे के प्राकृतिक हार्मोनल संकेतों को बाधित करती है, विशेष रूप से 'एथिलीन' नामक हार्मोन को रोकती है जो मादा फूल के विकास के लिए आवश्यक है। जब इस संकेत को सही समय पर शांत कर दिया जाता है, तो पौधे की प्रजनन प्रणाली अपना रुख बदल लेती है, और वह मादा फूलों के बजाय नर फूल उगाने लगता है। हालांकि यह अवधारणा काफी समय से ज्ञात है, लेकिन इसका व्यावहारिक अनुप्रयोग असंगत रहा है, क्योंकि कई प्रयास पर्याप्त मात्रा में व्यवहार्य पराग उत्पन्न करने में विफल रहे या इसके परिणामस्वरूप पौधे इतने तनावग्रस्त हो गए कि वे ठीक से कार्य नहीं कर सके। चुनौती एक प्रयोगशाला की तकनीक को "स्त्रीकृत" (feminized) बीजों—ऐसे बीज जो आनुवंशिक रूप से मादा हैं लेकिन दो मादा माता-पिता के बीच क्रॉस से पैदा हुए हैं—के निर्माण के लिए एक विश्वसनीय, औद्योगिक स्तर की विधि में बदलने की रही है।

एग्रीकल्चर विक्टोरिया के शोधकर्ताओं की एक टीम ने इन बीजों के उत्पादन के लिए एक पूर्ण, चरण-दर-चरण प्रणाली विकसित करके अब इस अंतर को भर दिया है। उनका कार्य केवल रासायनिक अनुप्रयोग से आगे बढ़कर पौधों के प्रारंभिक विकास से लेकर बीजों की अंतिम कटाई तक एक पूर्ण वर्कफ़्लो बनाने तक विस्तृत है। यह प्रक्रिया एक ही उच्च गुणवत्ता वाले मादा पौधे से कटिंग (cuttings) लेने और उन्हें एक नियंत्रित वातावरण में उगाने से शुरू होती है। शोधकर्ता इन पौधों के आकार का सावधानीपूर्वक प्रबंधन करते हैं, उन्हें इस तरह से छाँटते हैं (pruning) जिससे एक विशिष्ट शाखा संरचना को बढ़ावा मिले जो यह सुनिश्चित करे कि रासायनिक स्प्रे कैनोपी (canopy) के हर हिस्से तक पहुँच सके। यह तैयारी महत्वपूर्ण है, क्योंकि पौधों को उपचार का सामना करने के लिए पर्याप्त मजबूत होना चाहिए और साथ ही बाद के नाजुक कार्यों के लिए सुलभ भी होना चाहिए।

जब पौधे तैयार हो जाते हैं, तो टीम सिल्वर थिओसल्फेट (silver thiosulfate) के घोल का प्रयोग करती है, जो लिंग परिवर्तन को प्रेरित करने वाला एक रासायनिक मिश्रण है। यह केवल एक बार की घटना नहीं है बल्कि एक निरंतर अभियान है। पौधों पर कई हफ्तों तक, सप्ताह में तीन बार स्प्रे किया जाता है, जो ठीक उसी समय शुरू होता है जब फूल बनने शुरू होते हैं। समय का चयन अत्यंत महत्वपूर्ण है; स्प्रे को अंधेरे में या मंद रोशनी में लगाया जाना चाहिए क्योंकि यह रसायन तेज रोशनी के संपर्क में आने पर जल्दी टूट जाता है। जैसे-जैसे सप्ताह बीतते हैं, उपचारित पौधों पर मादा फूल एक दृश्य परिवर्तन से गुजरते हैं। पराग पकड़ने के लिए उपयोग किए जाने वाले चिपचिपे, बालों जैसी संरचनाओं के विकसित होने के बजाय, फूल सूज जाते हैं और छोटे, गोल थैले (sacs) बनाने लगते हैं जिनमें पराग होता है। ये थैले, जो स्वाभाविक रूप से नर पौधे पर मौजूद थैलों से अलग दिखते हैं, अंततः पीले पड़ जाते हैं और फट जाते हैं, जिससे व्यवहार्य पराग का एक बादल निकलता है।

शोधकर्ताओं ने पाया कि एक सफल प्रजनन कार्यक्रम के लिए पर्याप्त पराग प्राप्त करने हेतु, उन्हें तीन से चार सप्ताह की अवधि में बार-बार स्प्रे करने की आवश्यकता थी। उन्होंने थैलों को धीरे से चुनकर और महीन छलनियों (sieves) से झटककर पराग एकत्र किया ताकि अनाज को पौधे की सामग्री से अलग किया जा सके। इस पराग को फिर फ्रीजर में संग्रहीत किया गया ताकि जब तक इसकी आवश्यकता न हो, यह जीवित रहे। अगले चरण में इन संग्रहीत कणों को अन्य मादा पौधों के स्टिग्मा (stigmas) पर मैन्युअल रूप से ब्रश से लगाना शामिल था, जिन्होंने उपचार नहीं लिया था। इन प्राप्तकर्ता पौधों को समानांतर में उगाया गया था, और इस तरह से समय निर्धारित किया गया कि उनके फूल ठीक उसी समय पराग प्राप्त करने के लिए तैयार हों जब दाता (donor) पौधे पराग का उत्पादन कर रहे हों। पराग को सीधे लगाने के लिए एक महीन ब्रश का उपयोग करके, टीम ने यह सुनिश्चित किया कि क्रॉस-पॉलिनेशन सटीक हो और कोई अवांछित संदूषण न हो।

इस पद्धति के परिणाम पर्याप्त थे। केवल तीन प्राप्तकर्ता पौधों से, जिन्हें इस तकनीक का उपयोग करके परागित किया गया था, टीम ने लगभग 3,000 बीज प्राप्त किए। यह उपज दर्शाती है कि यह विधि न केवल वैज्ञानिक रूप से सुदृढ़ है, बल्कि प्रजनन कार्यक्रमों के लिए आवश्यक बड़ी मात्रा में बीज उत्पादन के लिए व्यावहारिक भी है। उत्पादित बीज सभी मादा थे, जो पुष्टि करता है कि आनुवंशिक सामग्री पूरी तरह से दो मादा माता-पिता से आई थी। शोधकर्ताओं ने नोट किया कि जबकि उपचारित दाता पौधों में पत्तियों के पीले होने जैसे तनाव के लक्षण दिखाई दिए, यह प्रक्रिया का एक सामान्य हिस्सा था और इसने पराग के सफल गठन को नहीं रोका। वास्तव में, यह तनाव इस बात का संकेत था कि रासायनिक उपचार मादा प्रजनन अंगों को दबाने और पौधे की ऊर्जा को नर संरचनाएं बनाने की ओर पुनर्निर्देशित करने में प्रभावी ढंग से काम कर रहा था।

यह अध्ययन एक विश्वसनीय ढांचा प्रदान करके कैनबिस उद्योग के लिए एक महत्वपूर्ण कदम है, जिससे उत्कृष्ट हाइब्रिड किस्में बनाई जा सकें। इस कार्य से पहले, ब्रीडर्स अक्सर लिंग परिवर्तन की अनिश्चितता या बीजों के बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए एक मानकीकृत विधि की कमी से जूझते थे। नया प्रोटोकॉल आनुवंशिक रूप से समान बीजों को उत्पन्न करने का एक स्पष्ट मार्ग प्रदान करता है, जिन्हें लंबे समय तक संग्रहीत किया जा सकता है और पौधों को उगाने के लिए उपयोग किया जा सकता है जो अपने माता-पिता के समान होते हैं। यह वर्तमान उद्योग मानक की तुलना में एक बड़ा लाभ है, जिसमें कटिंग से पौधों का क्लोनिंग (cloning) किया जाता है, जो श्रम-गहन है और जिसमें रोग का उच्च जोखिम होता है। दो चयनित मादा पौधों से बीज बनाने की अनुमति देकर, यह विधि ब्रीडर्स को वांछित गुणों को स्थिर करने और अधिक सटीकता के साथ नई हाइब्रिड किस्में बनाने की अनुमति देती है। यह कार्य सुझाव देता है कि इस उपकरण के साथ, कैनबिस के वैज्ञानिक प्रजनन की क्षमता आखिरकार अनलॉक हो रही है, जिससे यह फसल मैनुअल प्रवर्धन (manual propagation) से एक उन्नत, बीज-आधारित कृषि प्रणाली की ओर बढ़ रही है।