कृषि वर्तमान में कीट, वैश्विक जलवायु परिवर्तन के प्रभाव, प्राकृतिक संसाधनों की कमी और उत्पादन में कमी जैसी कई चुनौतियों का सामना कर रही है। एक अतिरिक्त कठिनाई यह है कि पारंपरिक कृषि पद्धतियां कीटनाशकों और उर्वरकों के निरंतर उपयोग पर निर्भर रही हैं, जिसके परिणामस्वरूप पर्यावरण प्रदूषण में वृद्धि हो रही है। 2050 तक दुनिया की आबादी 9-10 अरब तक बढ़ने की उम्मीद है जिसका अर्थ है कि खाद्य उत्पादन को मौजूदा स्तरों की तुलना में 25-70% तक बढ़ाने की आवश्यकता होगी। कृषि में टिकाऊ क्षमता सुनिश्चित करने और उत्पादकता बढ़ाने के लिए नई तकनीकों के उपयोग की आवश्यकता है।
नैनो तकनीक में नई प्रौद्योगिकी-आधारित कृषि क्रांति में योगदान करने की क्षमता है। कृषि उत्पादन और गुणवत्ता के अनेक उपयोगों के लिए नैनो सामग्री विकसित की गई है, जिसमें मिट्टी और पानी के उपचार के साथ-साथ नैनोफर्टिलाइजर्स और नैनोपेस्टीसाइड्स जैसे नए समाधान शामिल हैं, जो उत्पादन में वृद्धि करते हुए उर्वरकों और कीटनाशकों की लागू मात्रा को कम करने में योगदान करते हैं। नैनो सामग्री, विशेष रूप से नैनोकण के फसल सुरक्षा के लिए विविध उपयोग है। यह अनुसंधान का एक प्रमुख क्षेत्र है जिसने कृषि क्षेत्र में कंपनियों को आकर्षित किया है, जिसके परिणामस्वरूप फार्मूलेशन में नैनोकणों को शामिल किया गया है। नैनो पेस्टीसाइड्स और नैनो फर्टिलाइजर्स कीट नियंत्रण, पौधों का पोषण, और पर्यावरण के अनुकूल उत्पादन के तरीकों में योगदान कर सकते हैं। हाल के अध्ययनों से पता चला है कि नैनोकणों का बीजों और पौधों पर प्रभाव पड़ता है। कुछ नैनोकणों के दुष्प्रभाव होते हैं जिनमें अंकुरण का अवरोध या अंकुरों में फाइटोटॉक्सिसिटी शामिल है। हालाँकि, मुख्यता नैनोकण सेलुलर सिग्नलिंग में भूमिका द्वारा उत्तेजक के रूप में कार्य कर सकता है, बीज चयापचय में सुधार कर सकता है, तथा अंकुर शक्ति और पौधों की वृद्धि कर सकता है। य॓ प्रभाव नैनोपार्टिकल के भौतिक-रासायनिक गुणों जैसे आकार, जीटा क्षमता, मात्रा जैसे कारकॊ पर निर्भर करते हैं हैं जो जैविक प्रतिक्रियाओं को निर्धारित करते हैं। इन गुणों की पौधे में नैनोपार्टिकल अपटेक और ट्रांसलोकेशन में महत्वपूर्ण भूमिका हैं। उदाहरण के लिए, छोटे आकार के नैनोकण जैविक बाधाओं को अधिक कुशलता से पार करते हैं। नैनोकणों का सतह आवेश भी निर्णायक होता है। धनात्मक या ॠणात्मक रूप से आव॓शित नैनो कणों को पत्तियों द्वारा ग्रहण किया जा सकता है और जड़ों में स्थानांतरित किया जा सकता है। हालांकि, जड़ों द्वारा केवल ॠणात्मक रूप से आव॓शित नैनो को ही ग्रहण किया जाता है। धनात्मक आव॓शित नैनोकण श्लेष्मा उत्पादन को प्रेरित करते हैं, जो पौधों द्वारा उनके अवशोषण को रोकता है। नैनो-प्राइमिंग को भंडारण के दौरान बीजों को सुरक्षा प्रदान करने, अंकुरण में सुधार, अंकुरण तुल्यकालन, पौधों की अच्छी तरह से वृद्धि और अजैविक या जैविक तनाव के विरूद्ध फसलों के प्रतिरोध को बढ़ाने के लिए के लिए बीजों पर लागू किया जा सकता है, जो कीटनाशकों और उर्वरकों की आवश्यक मात्रा को कम करने में सहायक हॊगा। बीज प्राइमिंग के लिए नैनोटेकनोलॉजी का उपयोग अनुसंधान का एक नया क्षेत्र है, तथा इसक॓ आशाजक परिणाम मिल॓ हैं।
अंकुरण और बीज प्राइमिंग के सिद्धांतपौधों की स्थापना के लिए अंकुरण सबसे महत्वपूर्ण चरण है जो कृषि और फसल की गुणवत्ता के लिए मौलिक है। अंकुरों का तेजी से विकास, पत्तियों के तेजी से विस्तार और जड़ॊं के बढ़ाव को सुनिश्चित करता है, जो पोषक तत्वों के ग्रहण, वाष्पोत्सर्जन प्रवाह के माध्यम से उनका स्थानान्तरण और बायोमास उत्पादन में सहायक हॊता है। धीमा अंकुरण युवा अंकुर को उजागर कर सकता है, तथा इसस॓ कई पर्यावरणीय या रोगजनकों से तनाव में वृद्धि होती है जो पौधे के जीवन चक्र के सबसे कमजोर चरणों में से एक है। साथ ही फसल उत्पादकता में कमी आती है जिससे किसानों को आर्थिक नुकसान हॊता है।
बीज अंकुरण की प्रक्रिया को आमतौर पर तीन चरणों में विभाजित किया जाता है। अतः (चरण I), जब पानी का तेज बहाव बीज में बेसल चयापचय जैसे प्रतिलेखन, प्रोटीन संश्लेषण और माइटोकॉन्ड्रियल गतिविधि को ट्रिगर करता है। चरण II (सक्रियण या अंतराल चरण) में पानी का बहाव सीमित हॊता है लेकिन रिजव मॊबिलाइज॓शन और भ्रूण के विकास के लिए आवश्यक एंजाइम (एमाइलेज, एंडोजायलानेस, और फाइटेज एंजाइम) के उत्पादन के साथ चयापचय अतिसक्रिय हो जाता है। चरण III में बीज फिर तेजी से पानी का तेज बहाव करते हैं और भ्रूण का विकास मुलांकर फलाव में समाप्त होता है।
बीज के अंकुरण की प्रक्रिया को संकेतन अणुओं द्वारा बारीक रूप से नियंत्रित किया जाता है, जिसमें प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियां (आर.ओ.एस.) और फाइटोहोर्मोन शामिल हैं। एपोप्लास्टिक आर.ओ.एस. उत्पादन सीधे कोशिका भित्ति ढिलाई से संबंधित है जो पानी के तेज ग्रहण और कोशिका विस्तार की अनुमति देता है। एब्सिसिक एसिड और जिबरेलिन्स बीज के अंकुरण या सुप्तावस्था को निर्धारित करने के लिए विरोधी रूप से कार्य करते हैं, और ऑक्सिन रखरखाव में भी कार्य करते हैं। बीज अंकुरण से संबंधित कोशिकीय घटनाओं को संचालित करने के लिए उत्पादित आर.ओ.एस., जीन अभिव्यक्ति और फाइटोहोर्मोन सिग्नलिंग तथा एब्सिसिक एसिड, जिबरेलिन्स, ऑक्सिन और एथिलीन समस्थिति को नियंत्रित करता है। जब आर.ओ.एस. का स्तर बहुत अधिक होता है तो व्यापक ऑक्सीडेटिव नुकसान होते हैं और बीज अंकुरण में बाधा आती है। तथाकथित ऑक्सीडेटिव विंडो में संलग्न होने के लिए आर.ओ.एस. सामग्री को पूर्व अनुपात-अस्थायी रूप से नियंत्रित किया जाना चाहिए, जिससे पूर्णतया उचित अंकुरण सुनिश्चित होता है।
सीड प्राइमिंग एक पारंपरिक तकनीक है जिसका उपयोग कृषि में बीज अंकुरण और पौधों की स्थापना को बढ़ावा देने के लिए किया जाता है, जो बीजों की प्रारंभिक तैयारी के आधार पर होता है। यह एक जल-आधारित पद्धति है जिसमें बीजों का जलयोजन किया जाता है तथा सुखाने या कुछ भौतिक विधियों जैसे पराबैंगनी प्रकाश (UV Light) प्राइमिंग के बाद बुवाई की जाती है। अंकुरण पूर्व (चरण I और II) में रेडिकल उभरना रॊकते हुए चयापचय मार्गों को गति प्रदान करने के लिए पानी का अवशोषण पर्याप्त होना चाहिए। यह प्रक्रिया आणविक और सेलुलर स्तरों (जैसे ट्रांसक्रिप्टोमिक रिप्रोग्रामिंग, रिजर्व मोबिलाइजेशन, कोशिका भित्ति का ढीलापन, प्रोटीन संश्लेषण और पोस्ट-ट्रांसलेशनल संशोधन के लिए क्षमता में वृद्धि) पर बीज चयापचय को प्रभावित करती है तथा एक विशेष शारीरिक अवस्था को प्रेरित करती है, जो एक नए अंतःशोषण पर प्राइम किए गए बीजों के अंकुरण और ताक़त में तेजी लाती है या यहां तक कि सुधार करती है। भिगोने और बाद में सुखाने, दोनों द्वारा लगाया गया मध्यम तनाव, तनाव से संबंधित प्रतिक्रियाओं (जैसे एंटीऑक्सिडेंट तंत्र, हीट-शॉक प्रोटीन) को भी प्रेरित कर सकता है, जिसके परिणामस्वरूप अन्य तनाव कारकों के लिए क्रॉस-प्रतिरोध उत्पन्न होता है। इसके अलावा तेजी से अंकुरण, मिट्टी की प्रतिकूल स्थिति के साथ बीज अंकुरण के संपर्क अवधि को छोटा कर देता है। इस प्रकार, सीड प्राइमिंग का तेजी से अंकुरण करने और अंकुरण को समक्रमिक बनाने, अंकुर शक्ति में सुधार करने और पौधों को अजैविक और जैविक तनावों के लिए अधिक प्रतिरोधी बनाने के लिए सफलतापूर्वक उपयोग किया गया है जिसके परिणामस्वरूप उत्पादकता और भोजन की गुणवत्ता में सुधार होता है।
सीड प्राइमिंग के विभिन्न प्रकार का उपयोग किया जा सकता है जैसे कि हाइड्रो-प्राइमिंग या हाइड्रो-थर्मो-प्राइमिंग, जहां जल उपचार (आमतौर पर सीमित 7-14 घंटे की अवधि) का उपयोग करके बीजों को हाइड्रेट किया जाता है, जो अंकुरण चरण II की की अनुमति देता है। इस तकनीक को तापमान परिवर्तन (ठंडा और गर्म) के साथ लागू किया जा सकता है। ओसमो-प्राइमिंग के मामले में, वाटर पॊटंशियल वाले विलयन का उपयोग जलयोजन को नियंत्रित करने (लगभग 10-20%) के लिए किया जाता है जो अतिरिक्त अजैविक तनाव कारक के माध्यम से बीज चयापचय को बदल देता है। अन्य तरीके जैसे हेलोप्राइमिंग, हार्मोन-प्राइमिंग, और जैव-प्राइमिंग को पूर्व-बुवाई उपचार के तौर पर क्रमशः लवण युक्त, प्लांट ग्रोथ रेगुलेटर युक्त, और सूक्ष्मजीव युक्त घॊल का उपयोग करते हुए इस्तेमाल किया जा सकता है।
बीज-प्राइमिंग के लिए नैनोकण
बीज नैनो-प्राइमिंग एक नई तकनीक है जो सीड प्राइमिंग के लिए मुख्य रूप से नैनोकणों का उपयोग करती है। वहीं सीड प्राइमिंग और सीड नैनो-प्राइमिंग के बीच एक महत्वपूर्ण अंतर है। चूँकि कन्वेंशनल सीड प्राइमिंग में मुख्य रूप से पानी (हाइड्रोप्राइमिंग) या पदार्थ (पोषक तत्व, हार्मोन, या बायोपॉलिमर) युक्त घॊल इस्तेमाल होते हैं जिसे बीज में सोखते हैं या बीज पर कोटिंग (या ड्रेसिंग) करते हैं। बीज नैनो-प्राइमिंग में सस्पेंशन या नैनोफॉर्म्यूलेशन मीडिया का इस्तेमाल किया जाता है, जहां बीज नैनोकणों को ग्रहण कर सकते हैं या नहीं भी कर सकते हैं। जब नैनोपार्टिकल अपटेक होता है, तो बड़ा अंश कोटिंग (लेप) के रूप में बीज की सतह पर लग जाता है। ऐसे बीज लेप का कवकनाशी या जीवाणुनाशक के साथ भंडारण के दौरान या क्षेत्र में रोगजनकों से बचाव के लिए उपयोग किया जा सकता है। खोदकोवस्काया एट अल (2009) द्वारा बीज के अंकुरण को प्रभावित करने के लिए नैनोमैटेरियल्स की क्षमता दिखाने का प्रथम अध्ययन किया गया था। हालांकि इसमें सीड प्राइमिंग का उपयोग नहीं किया गया था लेकिन लेखकों ने प्रदर्शित किया था कि टमाटर के बीज कार्बन नैनोट्यूब ग्रहण कर सकते हैं। कार्बन नैनोट्यूब ने पानी के अपटेक की मात्रा बढ़ा दी, जिसके परिणामस्वरूप टमाटर के पौधे में फूल 2 गुना अधिक संख्या में बढ़ गए। टमाटर, जौ, सोयाबीन और मक्का में हुये अन्य अध्ययनों में भी ऐसा ही प्रदर्शित किया है कि कार्बन नैनोट्यूब पौधों में बीज चयापचय को नियंत्रित कर सकते हैं तथा कई प्रकार की जल चैनल प्रोटीन जीन अभिव्यक्ति को बढ़ाते हैं।
धात्विक, बायोजेनिक धात्विक, और बहुलक नैनोकणों सहित विभिन्न नैनो सामग्री ने भी बीज नैनो-प्राइमिंग की क्षमता दिखाई है जिसके परिणामस्वरूप पौधों की वृद्धि और रूपात्मक लक्षणों और चयापचय में सुधार होता है। यह प्रक्रिया जीन की अभिव्यक्ति में बदलाव जो फाइटोहोर्मोन उत्पादन जैसी चयापचय प्रक्रियाओं को संशोधित करती है, के साथ तेजी से जड़ और प्ररोह विकास को बढ़ावा दे सकती है। बीज नैनो-प्राइमिंग रक्षा प्रणाली की गतिविधि को बदलता है, एंटीऑक्सिडेंट स्तर और एंजाइम गतिविधियों को बढ़ाता है, ताकि पौधे कीटों और अन्य जैविक और अजैविक तनावों के प्रति अधिक प्रतिरोधी बन सकें।
सक्रिय नैनोकण और नैनोवाहक तंत्र
नैनोकणों के संभावित अनुप्रयोगों पर दो समूहों में विचार किया जाता है:
(i) सक्रिय नैनोकण और (ii) निरंतर जारी नैनोवाहक तंत्र।
तालिका 1 उन प्रणालियों को दिखाता है जिनका जैविक और अजैविक तनाव के खिलाफ उत्तेजक के रूप में संभावित प्रभाव के साथ में बीज प्राइमिंग/कोटिंग के लिए योजित किया गया है। सक्रिय नैनोकण ऐसे नैनोकण हैं जो जैविक प्रभाव पैदा कर सकता है, एक उत्तेजक, एक रोगाणुरोधी या दोनों के रूप में कार्य कर सकता है। निरंतर रिलीज सुविधाओं वाले नैनोवाहक ऐसे हैं जहां नैनोकणों (स्वयं सक्रिय या नहीं) को एक जैविक या सिंथेटिक सक्रिय संघटक/यौगिक से भर दिया जाता है और वे समय के साथ इस यौगिक को निरंतर रिलीज़ प्रदान करते है।
धात्विक नैनोकण, सक्रिय नैनोकणों का एक उदाहरण है जिसे रासायनिक या जैविक संश्लेषण द्वारा तैयार किया जा सकता है। पॉलिमरिक नैनोकण अन्य संभावित सक्रिय सिस्टम हैं जिनकी तैयारी के लिए उपयोग किए जाने वाले कई पॉलिमर यौगिकों में जैविक गतिविधि भी होती है। पदार्थों से लदे होने के बाद कीटनाशकों, उर्वरकों, जैविक यौगिक सहित, या अन्य नैनोकणों के अनवरत रिलीज के लिए भी इन प्रणालियों का उपयोग किया जा सकता है। इन संघटक/यौगिक के अनवरत रिलीज के परिणामस्वरूप जैविक गतिविधि में तेजी और विषाक्त प्रभाव में कमी हो जाती है। बीज प्राइमिंग के लिए उपयोग किए जाने वाले कई उत्पाद हैं जिनको नैनोकैरियर सिस्टम में लोड किया जा सकता है और इसके फलस्वरूप पौधों की जैविक गतिविधियाँ में सुधार होता है।
बीज नैनो-प्राइमिंग फसलों के लिए उर्वरक की मात्रा को कम करने का भी एक प्रभावी तरीका हो सकता है। कृषि में एक बड़ी समस्या यह है कि खेत में लगाए गए नाइट्रोजन का 30-50% और फास्फोरस का 45% अंश ही फसलों द्वारा अवशोषित किया जाता है। ये नुकसान पर्यावरण के लिए हानिकारक हैं, क्योंकि अनवशोषित नाइट्रोजन और फास्फोरस जलीय प्रणालियों के सुपोषण (eutrophication) और देशी स्थलीय पारिस्थितिक तंत्र के संदूषण का कारण बन सकते हैं। सीड नैनो-प्राइमिंग का उपयोग जड़ के विकास में सुधार और पोषक तत्वों के अवशोषण के लिए आवश्यक एंजाइमों के उत्पादन को बढ़ाने के लिए दिखाया गया है, जो निश्चित रूप से खेत में उर्वरक की मात्रा कम करने में सक्षम होगा।
तालिका 1. बीज प्राइमिंग और कोटिंग के लिए नियोजित नैनोकण, नैनोपार्टिकल सिस्टम, उनकी विशेषताओं और मूल्यांकन की गई प्रजातियों पर मुख्य प्रभाव दिखाते हैं जो अनुप्रयोग के अनुसार: A1 (बीज प्राइमिंग), A2 (क्षेत्र में प्रभाव), A3 (रोगजनकों के खिलाफ प्रभाव), और A4 (अजैविक तनाव से राहत) में वर्गीकृत है।
| नैनोपार्टिकल तंत्र | लक्षण | मुख्य प्रभाव | उपयोग |
| काफिर लाइम लीफ एक्सट्रेक्ट का उपयोग करके उत्पादित बायोजेनिक सिल्वर नैनोपार्टिकल्स | 6-26 nm कण आकार के गोलाकार नैनोकण | धान के बीजों में पानी के अवशोषण और एक्वापोरिन जीन की अभिव्यक्ति में वृद्धि, बढ़ी हुई α-amylase गतिविधि (1.2-1.3 गुना अधिक), तेजी से अंकुरण, अंकुरों का उच्च ताक़त सूचकांक, और जड़, अंकुर और अंकुर बायोमास में वृद्धि. बीजों ने चांदी के नैनोकणों की तुलना में चांदी आयन को अधिक ग्रहण किया | A1 |
| एक्लिप्टा अल्बा अर्क का उपयोग करके बायोजेनिक जिंक ऑक्साइड नैनोकणों का उत्पादन | 32 nm के आकार वाले नैनोकण | नैनोकणों ने बीज अंकुरण और ताक़त में वृद्धि की, बीज-नैनोप्राइमिंग और नैनोकणों के पर्णीय अनुप्रयोग के संयोजन ने बाजरा में पौधों की वृद्धि में वृद्धि और स्क्लेरोस्पोरा ग्रैमिनिकोला के स्पोरुलेशन और विकास को बाधित किया | A1, A2, A3 |
| जिंक ऑक्साइड और आयरन ऑक्साइड नैनोकण | 20-30 nm आकार के जिंक ऑक्साइड नैनोकण; आयरन ऑक्साइड (Fe3O4) के 50-100 nm आकार के नैनोकण | गेहूं में सीड प्राइमिंग (उच्च सांद्रता) ने पौधों के विकास में सुधार किया, कैडमियम के ग्रहण को कम करते हुए स्पाइक की लंबाई, पौध बायोमास और प्रकाश संश्लेषक रंजकों को बढ़ाया। जिंक नैनोकणों ने अंकुर, जड़ों और अनाज में कैडमियम के स्तर को क्रमशः 38, 55 और 83% तक कम कर दिया। सीड प्राइमिंग के बाद पौधों ने Zn और Fe की उच्च सांद्रता प्रस्तुत की। | A1, A2, A4 |
| सिलिकॉन नैनोकण | लगभग 90 nm के आकार के गोलाकार नैनोकण | नैनोकणों से उपचारित और कैडमियम से दूषित मिट्टी में अंकुरित गेहूं के बीजों में पौधों के बायोमास, प्रकाश संश्लेषक दर और कैरोटेनॉयड्स और क्लोरोफिल ए और बी के स्तर में वृद्धि देखी गई, जबकि प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों और एंटीऑक्सिडेंट एंजाइम गतिविधि में कमी आई। | A1, A4 |
| जिंक, टाइटेनियम और चांदी के नैनोकण | गोलाकार, बेलनाकार, और सुई-आकारिकी के जिंक ऑक्साइड नैनोकण (35-40 nm), टाइटेनियम ऑक्साइड नैनोकण (100 nm), और चांदी के नैनोकण (85 nm) | जस्ता नैनोकणों ने अंकुरण में वृद्धि की, साथ ही साथ मिर्च में अंकुर और जड़ की वृद्धि भी हुई। ये प्रभाव टाइटेनियम और चांदी के नैनोकणों में नहीं देखा गया। एस्परजिलस फ्लेवस, ए. नाइगर, ए. फ्यूमिगेटस, और कोलेटोट्राइकम कैप्सिसी रोगजनकों के खिलाफ मूल्यांकन से पता चला है कि 1000 और 1250 mg kg-1 पर चांदी के नैनोकण रोगज़नक़ संक्रमण को कम करते हैं। | A1, A3 |
| काइटोसान नैनोकण और कार्बन नैनोट्यूब | 95±2 nm के आकार और +123.5 एमवी की जीटा क्षमता के काइटोसान नैनोकण; 40±0.4 nm के आकार और -8.5 एमवी की जीटा क्षमता के कार्बन नैनोट्यूब | नैनोमैटिरियल्स के साथ सीड प्राइमिंग के कारण साइड इफेक्ट हुए। राजमा के पौधों ने कम विकास, प्रोटीन, कार्बोहाइड्रेट और विटामिन सी की कम मात्रा और तनाव प्रभाव (इलेक्ट्रोलाइट रिसाव हाइड्रोजन पेरोक्साइड की वृद्धि), दिखाया। लेखकों ने पर्ण उपचार के लिए समान प्रणालियों का मूल्यांकन किया तथा पौधों की गुणवत्ता में सुधार वाले परिणाम प्राप्त किया। फ़सल कटाई के लिए कार्बन नैनोमटेरियल ने 30 दिनों की कमी की। | A1, A2 |
| नैनो-पाइराइट (FeS2) | गोलाकार 25-100 nm आकार के नैनोकण | चावल में α-amylase गतिविधि में वृद्धि और बेहतर अंकुरण। फील्ड अध्ययनों से पता चला है कि नैनो-पाइराइट के साथ उपचारित बीजों को बिना उर्वरकों के खेत में उगाने पर, तथा अनुपचारित बीजों को खेत में उर्वरकों की उपस्थिति में उगाने पर समान उत्पादकता पाई गई। | A1, A2, A4 |
| बायोजेनिक सिल्वर नैनोकणों का फंगस मैक्रोफोमिना फेजियोलिना का उपयोग करके उत्पादन | 5-30 nm के आकार वाले नैनोकण | सोयाबीन में नैनोकणों ने ग्राम-पॉजिटिव और ग्राम-नेगेटिव बैक्टीरिया के खिलाफ जीवाणुनाशक प्रभाव दिखाया। अंकुरण या बीज विकास पर कोई प्रभाव नहीं देखा गया | A3 |
यद्यपि नैनोकणों में बीज प्राइमिंग या बीज कोटिंग में उपयोग की क्षमता होती है, लेकिन नैनो सामग्री के उपयोग में सावधानी बरतनी चाहिए। इन प्रणालियों का कृषि और औद्योगिक क्षेत्रों में सुरक्षित उपयोग, सही अनुसंधान के आधार पर उपयुक्त नियमों के विकास की मांग करता है। नैनो सामग्री के औद्योगिक उत्पादन, औद्योगिक अपशिष्ट उपचार और कृषि अनुप्रयोगों के लिए इन नैनोकणों की संभावित पर्यावरण ईकोटॉक्सिसिटी का मूल्यांकन पर एक साथ विचार करते हुए कानूनी ढांचा विकसित करने की आवश्यकता है। कृषि गतिविधियाँ कई पारिस्थितिक तंत्रों से सीधे तौर पर जुड़ी हैं जो नैनोमैटिरियल्स से प्रभावित हो सकती हैं । इसलिए इन सामग्रियों के नैनोकणों को विकसित करने और सुरक्षित तंत्र के लिए खेत और वातावरण, दोनों को व्यापक तौर पर समझना महत्वपूर्ण है । बीज उपचार से पहले, नैनोपार्टिकल के आकार और सांद्रता, और जोखिम की अवधि को देखते हुए, प्राइमिंग के लिए नियोजित स्थितियों का मूल्यांकन करना आवश्यक है, क्योंकि ये कारक अंकुरण अवरोध, पौधे का कम विकास, रूट-माइक्रोबायोटा इंटरैक्शन संशोधन, और चयापचय और कोशिका संरचना के हानिकारक परिवर्तन जैसे दुष्प्रभाव पैदा कर सकते हैं।
बीज नैनो-प्राइमिंग के लिए इन नैनोकणों का उपयोग विभिन्न रणनीतियों के लिए किया जा सकता है।, उदाहरण के लिए बीज संरक्षण, बायोफोर्टिफिकेशन, कीटों और अजैविक तनावों के खिलाफ प्रणालीगत प्रतिरोध या इन प्रभावों/रणनीतियों का मिश्रण। हालांकि, बीज भड़काने के लिए नैनोकणों का उपयोग बहुत लाभ प्रदान कर सकता है। नैनो पदार्थों का बीजों और मिट्टी में उपचार, पर्णसमूह उपचार में उपयोग की तुलना में प्रभाव के प्रदर्शन को कम करता है । बीज नैनो-प्राइमिंग के लिए नैनोकणों की कम सांद्रता/मात्रा, एक और प्रमुख सकारात्मक बिंदु है जिससे पर्यावरण में इस सामग्री की कारखानों द्वारा उच्चतर मुक्ति को नियंत्रित रूप से टाला जा सकता है। शायद नैनोकणों के अवशेष पौधों में बहुत छोटे होंगे या कोई भी नहीं होंगे, लेकिन यह स्पष्ट करने के लिए मेटालिक्स, मेटालिक्स बायोजेनिक और पॉलिमरिक्स के रूप में अलग-अलग नैनोपार्टिकल्स किस प्रकार परस्पर-क्रिया करते हैं, का अध्ययन आवश्यक है ।
बीज नैनो-प्राइमिंग, कृषि में दोहन के लिए नैनो तकनीक का एक आशाजनक क्षेत्र है जिसे कृषि में स्थिरता/टिकाऊपन को बढ़ावा देने के लिए नियोजित किया जा सकता है। बीज नैनो-प्राइमिंग से पौधों की स्थापना को बढ़ावा देने के साथ ही जैविक और अजैविक तनावों से सुरक्षा तथा प्रतिरॊधिता प्राप्त होती हैं, जिसके परिणामस्वरूप उत्पादकता और खाद्य गुणवत्ता में सुधार होता है। यह भी स्पष्ट है कि नैनोकण प्रणालियों का उपयॊग कीटनाशकों और संदूषण जोखिमों की लागू मात्रा में कमी करता है तथा इसे अपनाने के परिणामस्वरूप पारंपरिक कृषि एवं फसल प्रबंधन में बदलाव आ सकता है जो किसानों, उपभोक्ताओं और पर्यावरण के लिए सुरक्षित होगा।
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