धडा ११: अन्न उत्पादनात वाढ (Enhancement of Food Production) | राज्य मंडळ · इयत्ता 12 · जीवशास्त्र

पीक-सुधार आणि हरित क्रांती

इयत्ता ९–१० शी जोड

मागील धड्यात रोग आणि आरोग्य पाहिले; येथे वाढत्या लोकसंख्येसाठी अन्न-उत्पादन सजीवांच्या मदतीने कसे वाढवतात ते शिकतो.

रोजच्या जीवनातून

शेतकरी उत्तम दाण्यांचे बी पुढच्या हंगामासाठी वेगळे काढून ठेवतो — ही निवडीची सुरुवात.

सोपी व्याख्या

Plant breeding = उपयुक्त गुणांची नवी वाणे तयार करण्याची शास्त्रीय पद्धत. वाण (variety) = एकसारख्या गुणांची पिकाची जात.

आकृतीत : पीक-सुधार पायऱ्या आणि वाणे.

नियम 1 : पीक-सुधाराच्या पायऱ्या — (1) Variation चा संग्रह — जंगली/स्थानिक जाती; germplasm (जनुक-बँक). (2) निवड — इष्ट गुणांची रोपे. (3) संकर (hybridisation) — दोन पालकांचे परागण; इष्ट गुण एकत्र. (4) संकरजातींतून पुन्हा निवड. (5) चाचणी — अनेक ठिकाणी, अनेक हंगाम. (6) वितरण — बियाणे वाढवून शेतकऱ्यांना. उद्दिष्टे : जास्त उत्पादन, रोग/कीड-प्रतिकार, उत्तम दर्जा, दुष्काळ/क्षार-सहनशीलता.

सोपे : Germplasm = जनुक-बँक.
मध्यम : निवड दोनदा.
परीक्षेसाठी (CET) : चाचणीशिवाय वाण नाही.

नियम 2 : हरित क्रांती आणि वाणे — Norman Borlaug (नोबेल 1970) यांनी बुटके, जास्त उत्पादन देणारे गहू तयार केले; भारतात M. S. Swaminathan यांच्या प्रयत्नांनी वाण स्वीकारले. गहू : Sonalika, Kalyan Sona; भात : IR-8, Jaya. रोग-रोधक : Himgiri (गहू — गंज), Pusa Swarnim (मोहरी — बुरशी), Pusa Shubra (फुलकोबी), Pusa Sawani (भेंडी — पिवळा विषाणू). बुटके असल्याने दाणे जड झाले तरी रोपे कोसळत नाहीत.

सोपे : Borlaug = बुटका गहू.
मध्यम : Pusa Sawani = भेंडी.
परीक्षेसाठी (CET) : Himgiri = गंज-रोधक.

लक्षात ठेवा

जमवा-निवडा-जुळवा-तपासा-वाटा.

सामान्य चूक व CET सापळा

‘Sonalika भाताचे वाण’ चूक (गहू). सापळा : ‘Pusa Sawani मोहरी’ चूक (भेंडी).

शॉर्टकट

आठवणीची युक्ती : "Sonalika, Kalyan Sona = ‘Sona’ (सोन्यासारखा गहू)".

फरक ओळखा

पीक	वाण
गहू	Sonalika, Himgiri
भात	IR-8, Jaya
भेंडी	Pusa Sawani

सरावासाठी प्रश्न

सोपे

1Germplasm?
2हरित क्रांतीचा जनक?
3बुटक्या गव्हाचा फायदा?

मध्यम

4Himgiri कशाविरुद्ध?
5Pusa Shubra?
6भातवाणे?

आव्हानात्मक

7Hybridisation?
8चाचणी का?

उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)

1जनुक-बँक / जनुकीय विविधता.
2Norman Borlaug.
3रोपे कोसळत नाहीत.
4गंज रोग.
5फुलकोबीचे वाण.
6IR-8, Jaya.
7दोन पालकांचा संकर.
8गुण स्थिर आहेत का पाहण्यास.

उत्परिवर्तन, polyploidy आणि tissue culture

रोजच्या जीवनातून

खिडकीतल्या कुंडीतील एका पानापासून नवे रोप उगवते — पेशीची पूर्ण रोप बनवण्याची क्षमता.

सोपी व्याख्या

Totipotency = एकाच पेशीपासून संपूर्ण सजीव तयार होण्याची क्षमता. Tissue culture = कृत्रिम माध्यमात पेशी/ऊतींपासून रोपे वाढवणे.

आकृतीत : Mutation, polyploidy, tissue culture.

नियम 1 : Mutation आणि polyploidy — Mutation breeding : γ-किरण किंवा रसायनाने जनुकात बदल; उपयुक्त बदल निवडतात (उदा. रोग-रोधक वाण). Polyploidy : गुणसूत्र-संच वाढवणे (colchicine ने) — मोठी फळे/दाणे. उदा. Triticale = गहू × राय (गव्हाचा दर्जा + रायचे काटकपण). Haploid रोपे anther culture ने; दुप्पट केल्यावर homozygous शुद्ध वाण.

सोपे : Colchicine = polyploidy.
मध्यम : Triticale = गहू × राय.
परीक्षेसाठी (CET) : γ-किरण = mutation.

नियम 2 : Tissue culture — Explant (पान/मूळ/shoot tip) → निर्जंतुक MS माध्यम (पोषक क्षार, sucrose, auxin, cytokinin) → callus (अविभेदित पेशी) → organogenesis (मूळ/खोड) → plantlet → hardening → शेतात. Auxin जास्त ⇒ मुळे; cytokinin जास्त ⇒ shoot. फायदे : micropropagation (जलद वाढ), meristem culture (विषाणूमुक्त रोपे), somaclones (समान), वर्षभर, थोड्या जागेत. उदा. केळी, ऊस, orchid, बटाटा.

सोपे : Callus = अविभेदित.
मध्यम : Meristem = विषाणूमुक्त.
परीक्षेसाठी (CET) : Auxin → मुळे.

लक्षात ठेवा

Auxin = Anchor (मुळे); Cytokinin = Crown (shoot).

सामान्य चूक व CET सापळा

‘Callus विभेदित पेशींचा’ चूक. सापळा : ‘Colchicine जनुक बदलते’ चूक (संच दुप्पट).

शॉर्टकट

आठवणीची युक्ती : "Totipotent = Total potential".

फरक ओळखा

पद्धत	उपयोग
Meristem culture	विषाणूमुक्त रोप
Colchicine	Polyploidy
Anther culture	Haploid

सरावासाठी प्रश्न

सोपे

1Totipotency?
2Callus?
3Auxin जास्त तर?

मध्यम

4Meristem culture फायदा?
5Triticale?
6Colchicine?

आव्हानात्मक

7Hardening?
8MS माध्यम?

उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)

1एका पेशीपासून पूर्ण रोप.
2अविभेदित पेशी-समूह.
3मुळे.
4विषाणूमुक्त रोपे.
5गहू × राय.
6Polyploidy.
7रोपांना बाहेरच्या वातावरणाची सवय.
8Murashige-Skoog पोषक माध्यम.

SCP आणि biofortification

रोजच्या जीवनातून

दह्यातील आणि डोशाच्या पिठातील सूक्ष्मजीव अन्नाचा भाग असतात — तसेच काही सूक्ष्मजीव थेट प्रथिन-अन्न बनतात.

सोपी व्याख्या

SCP (Single Cell Protein) = सूक्ष्मजीवांपासून मिळणारे प्रथिन-समृद्ध अन्न. Biofortification = पिकातील पोषक घटक वाढवणे.

आकृतीत : SCP आणि biofortification.

नियम 1 : Single Cell Protein — सूक्ष्मजीव : Spirulina (शैवाल), Chlorella, Aspergillus, Saccharomyces, Methylophilus. फायदे : वेगाने वाढ, 50–60% प्रथिन, टाकाऊ (बटाटा-प्रक्रियेचा कचरा, पेंढा) माध्यम म्हणून, कमी जागा, पर्यावरण-स्नेही. मर्यादा : सुरक्षा-चाचणी, खर्च, चव. उपयोग : मानवी अन्न-पूरक, पशुखाद्य.

सोपे : Spirulina = शैवाल SCP.
मध्यम : प्रथिन 50–60%.
परीक्षेसाठी (CET) : टाकाऊवर वाढ.

नियम 2 : Biofortification — पिकांचे प्रथिन, जीवनसत्त्व, खनिज वाढवण्यासाठी संकर किंवा जनुकीय अभियांत्रिकी. उदा. Atlas 66 (जास्त प्रथिनांचा गहू), लोह-समृद्ध भात/बाजरी, Vitamin A समृद्ध गाजर, पालक, भोपळा. हेतू : Hidden hunger (पोट भरले तरी सूक्ष्मपोषक कमतरता) कमी करणे; अनेक कुपोषित बालकांना लाभ. पद्धती : पारंपरिक संकर, जनुकीय अभियांत्रिकी (उदा. golden rice).

सोपे : Atlas 66 = प्रथिन.
मध्यम : Hidden hunger.
परीक्षेसाठी (CET) : Golden rice = Vitamin A.

लक्षात ठेवा

SCP = Small Cell Protein factory.

सामान्य चूक व CET सापळा

‘SCP म्हणजे एका प्राण्याचे प्रथिन’ चूक. सापळा : ‘Biofortification = खतांचा वापर’ चूक.

शॉर्टकट

आठवणीची युक्ती : "Bio-FORTify = अन्नाला पोषण-किल्ला".

फरक ओळखा

संकल्पना	उदा.
SCP	Spirulina
Biofortified	Atlas 66

सरावासाठी प्रश्न

सोपे

1SCP full form?
2SCP उदा.?
3SCP चे प्रथिन %?

मध्यम

4Atlas 66?
5Hidden hunger?
6Golden rice?

आव्हानात्मक

7SCP माध्यम?
8Biofortification पद्धत?

उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)

1Single Cell Protein.
2Spirulina.
3सुमारे 50–60%.
4प्रथिन-समृद्ध गहू.
5सूक्ष्मपोषकांची कमतरता.
6Vitamin A.
7टाकाऊ पदार्थांवर.
8संकर / जनुकीय अभियांत्रिकी.

पशुपालन आणि पूरक व्यवसाय

रोजच्या जीवनातून

सकाळी पाकिटातील दूध, नाश्त्याला अंडे आणि खायला मध — सगळे पशुपालनातून.

सोपी व्याख्या

Animal husbandry = प्राण्यांचे अन्न, निवारा, प्रजनन आणि आरोग्यासह पालन. Breed = एकसारख्या गुणांचा प्राण्यांचा गट.

आकृतीत : Dairy, poultry, apiculture, fisheries.

नियम 1 : Dairy, poultry, मधुमक्षिका, मत्स्य — Dairy : देशी — Sahiwal, Gir; विदेशी — Jersey, Holstein; म्हैस — Murrah; White Revolution (Operation Flood) : Verghese Kurien. Poultry : Leghorn (सर्वोत्तम अंडी), Rhode Island Red; अंडी आणि मांस. Apiculture : Apis cerana indica; मध, मेण; परागीभवन वाढते; पेटी-व्यवस्थापन. Fisheries : गोडे पाणी (rohu, catla) आणि सागरी (pomfret, mackerel); Blue Revolution.

सोपे : Kurien = धवल क्रांती.
मध्यम : Leghorn = अंडी.
परीक्षेसाठी (CET) : मधमाशी = परागीभवन.

नियम 2 : प्रजनन, AI आणि MOET — Inbreeding : जवळच्या नात्यातील; शुद्ध गुण, पण inbreeding depression. Outcrossing : एकाच जातीतले असंबंधित; Cross-breeding : दोन वेगळ्या जातींचा संकर — उदा. Hisardale (Bikaneri मेंढी × Merino नर). AI (artificial insemination) : उत्तम नराचे वीर्य गोठवून अनेक माद्यांत. MOET (Multiple Ovulation Embryo Transfer) : संप्रेरकाने अनेक अंडी, फलन, भ्रूण दुसऱ्या मादीत; उत्तम गाईकडून जास्त वासरे.

सोपे : Hisardale = cross-breed.
मध्यम : AI = गोठवलेले वीर्य.
परीक्षेसाठी (CET) : MOET = भ्रूण-प्रत्यारोपण.

लक्षात ठेवा

MOET = अनेक अंडी, अनेक वासरे.

सामान्य चूक व CET सापळा

‘Jersey देशी गाय’ चूक (विदेशी). सापळा : ‘AI म्हणजे कृत्रिम गर्भधारणा गर्भाशयाबाहेर’ चूक.

शॉर्टकट

आठवणीची युक्ती : "Kurien → Milk (K-M); Blue → Fish".

फरक ओळखा

प्रजनन	अर्थ
Inbreeding	नात्यातील
Outcrossing	अनात्य, एकच जात
Cross-breeding	वेगळ्या जाती

सरावासाठी प्रश्न

सोपे

1देशी गाय?
2म्हशीची जात?
3उत्तम अंडी देणारी?

मध्यम

4धवल क्रांती नेता?
5मधमाशी जात?
6Hisardale?

आव्हानात्मक

7AI?
8MOET?

उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)

1Sahiwal / Gir.
2Murrah.
3Leghorn.
4Verghese Kurien.
5Apis cerana indica.
6Bikaneri मेंढी × Merino नर.
7कृत्रिम रेतन.
8एका मादीतून अनेक भ्रूण.

औद्योगिक सूक्ष्मजीव

रोजच्या जीवनातून

दही, इडली-पीठ आणि ब्रेडचे फुगणे — सूक्ष्मजीवांचे घरगुती उद्योग.

सोपी व्याख्या

Fermentation = सूक्ष्मजीव पदार्थांचे रूपांतर उपयुक्त उत्पादनात करतात. BOD = पाण्यातील सेंद्रिय पदार्थ पचवण्यास लागणारा ऑक्सिजन.

आकृतीत : औद्योगिक सूक्ष्मजीव.

नियम 1 : अन्न, औषधे, रसायने — दही : Lactobacillus दुधातील lactose ⇒ lactic acid. इडली/डोसा/ब्रेड : Saccharomyces ⇒ CO₂ ⇒ फुगणे. Swiss cheese : Propionibacterium (CO₂ छिद्रे). Penicillin : Penicillium notatum (Fleming). Streptokinase : Streptococcus (रक्तगाठ विरघळवते). Cyclosporin A : Trichoderma (प्रत्यारोपणात immunosuppressant). Statins : Monascus (कोलेस्टेरॉल कमी). Citric acid : Aspergillus niger; Acetic acid : Acetobacter; Lactic acid : Lactobacillus. दारू, bio-diesel पण याच पद्धतीने.

सोपे : Penicillin : Penicillium.
मध्यम : Statin : Monascus.
परीक्षेसाठी (CET) : Citric : Aspergillus.

नियम 2 : किण्वनाचे सूत्र — Fermenter (bioreactor) मध्ये तापमान, pH, ऑक्सिजन नियंत्रित; निवडक सूक्ष्मजीव, पोषक माध्यम. उत्पादन वेगळे करून शुद्ध करतात (downstream processing). फायदे : जलद, स्वस्त, पुनःनवीकरणीय कच्चा माल. उदा. antibiotics, एन्झाइम्स, सेंद्रिय आम्ले, lipase (धुलाई), pectinase (रस निवळवणे).

सोपे : Fermenter = नियंत्रित टाकी.
मध्यम : Downstream = शुद्धीकरण.
परीक्षेसाठी (CET) : Lipase = डिटर्जंट.

लक्षात ठेवा

Fleming → Penicillium (बुरशी).

सामान्य चूक व CET सापळा

‘Penicillin Streptococcus पासून’ चूक. सापळा : ‘Statin Aspergillus पासून’ चूक (Monascus).

शॉर्टकट

आठवणीची युक्ती : "Fleming → Penicillium; Fl = Fungus".

फरक ओळखा

उत्पादन	सूक्ष्मजीव
Penicillin	Penicillium
Citric acid	Aspergillus niger
Streptokinase	Streptococcus

सरावासाठी प्रश्न

सोपे

1दही जीवाणू?
2Swiss cheese छिद्रे?
3Penicillin?

मध्यम

4Streptokinase?
5Statin?
6Cyclosporin A?

आव्हानात्मक

7Citric acid?
8Fermenter?

उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)

1Lactobacillus.
2Propionibacterium CO₂.
3Penicillium notatum.
4रक्तगाठ विरघळवणे.
5Monascus.
6Trichoderma.
7Aspergillus niger.
8नियंत्रित किण्वन-टाकी.

सांडपाणी आणि biogas

रोजच्या जीवनातून

नाल्यातले पाणी नदीत जाण्याआधी स्वच्छ करणे — शहराची जैविक धुलाई.

सोपी व्याख्या

Sewage = घरगुती/औद्योगिक सांडपाणी. BOD = पाण्यातील सेंद्रिय पदार्थ पचवण्यास लागणारा ऑक्सिजन. Biogas = शेण/कचऱ्यापासून मिळणारा मिथेन-वायू.

आकृतीत : सांडपाणी प्रक्रिया आणि biogas.

नियम 1 : सांडपाणी-प्रक्रिया — Primary : गाळणी, अवसादन — घन पदार्थ काढणे. Secondary (जैविक) : aeration tank मध्ये जीवाणू flocs बनवून सेंद्रिय पदार्थ पचवतात ⇒ BOD कमी; गाळ anaerobic sludge digester मध्ये ⇒ biogas. Tertiary : निर्जंतुकीकरण. Biogas : शेण/कचऱ्यावर Methanobacterium आणि इतर anaerobic जीवाणू ⇒ मिथेन 50–70%, CO₂, H₂; इंधन आणि वीज; उरलेला गाळ खत. भारतात ‘गोबर गॅस’ (IARI, KVIC).

सोपे : Flocs = जीवाणू-गठ्ठे.
मध्यम : BOD ↓ = स्वच्छ.
परीक्षेसाठी (CET) : Methane 50–70%.

नियम 2 : Biogas — शेण, शेतातील कचरा, स्वयंपाकघरातील टाकाऊ पदार्थ हवेशिवाय (anaerobic) सडतात; Methanobacterium ⇒ मिथेन (50–70%), CO₂, H₂, थोडा H₂S. वापर : स्वयंपाकाचा गॅस, दिवे, वीज; उरलेला slurry उत्तम सेंद्रिय खत. फायदे : स्वच्छ इंधन, कचऱ्याची विल्हेवाट, लाकूडतोड कमी. भारतात ‘गोबर गॅस’ संयंत्रे (KVIC, IARI).

सोपे : Anaerobic = हवेशिवाय.
मध्यम : Slurry = खत.
परीक्षेसाठी (CET) : Methane = इंधन.

लक्षात ठेवा

P-S-T : घन, जैव, निर्जंतुक.

सामान्य चूक व CET सापळा

‘BOD जास्त = पाणी स्वच्छ’ चूक. सापळा : ‘Biogas मध्ये मुख्यतः CO₂’ चूक (मिथेन).

शॉर्टकट

आठवणीची युक्ती : "Primary = Pick out solids; Secondary = Swallowed by bacteria".

फरक ओळखा

टप्पा	काम
Primary	घन काढणे
Secondary	जैविक पचन
Tertiary	निर्जंतुकीकरण

सरावासाठी प्रश्न

सोपे

1Primary काय?
2Flocs?
3BOD कमी म्हणजे?

मध्यम

4गाळ कुठे?
5Biogas वायू?
6Biogas जीवाणू?

आव्हानात्मक

7Slurry चा उपयोग?
8Tertiary?

उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)

1गाळणी, अवसादन.
2जीवाणूंचे गठ्ठे.
3पाणी स्वच्छ.
4Anaerobic digester.
5मिथेन.
6Methanobacterium.
7सेंद्रिय खत.
8निर्जंतुकीकरण.

जैव-नियंत्रण आणि जैव-खते

रोजच्या जीवनातून

बागेत ladybird दिसले की मावा कमी होतो — फवारणीशिवाय कीड-नियंत्रण.

सोपी व्याख्या

Biocontrol = कीड/रोग नियंत्रित करण्यास सजीवांचा वापर. Biofertiliser = मातीची सुपीकता वाढवणारे सजीव सूक्ष्मजीव.

आकृतीत : जैव-नियंत्रण आणि जैव-खते.

नियम 1 : जैव-नियंत्रण — Ladybird (aphids खातो), Dragonfly (डास), Bacillus thuringiensis (Bt) — कीड-अळ्या मारणारे विष; Trichoderma — मुळांवरील बुरशी-रोग; Baculovirus — विशिष्ट कीटक, इतरांना निरुपद्रवी. IPM (Integrated Pest Management) : जैव + सांस्कृतिक + कमी रसायन. फायदे : रासायनिक कीटकनाशकांचे अवशेष नाहीत, फायदेशीर कीटक वाचतात, पर्यावरण-स्नेही.

सोपे : Bt = अळी-नाशक.
मध्यम : Ladybird = aphid.
परीक्षेसाठी (CET) : IPM = एकात्मिक.

नियम 2 : जैव-खते — Rhizobium : द्विदल मुळांच्या गाठींत N₂-स्थिरीकरण; Azotobacter, Azospirillum : मुक्त जीवाणू; Cyanobacteria (Nostoc, Anabaena) आणि Azolla + Anabaena : भातशेतीत नत्र; Mycorrhiza (Glomus) : बुरशी-मूळ सहजीवन, फॉस्फरस आणि पाणी शोषण; PSB : फॉस्फेट विरघळवणारे जीवाणू. फायदे : नत्र/फॉस्फरस उपलब्ध, रासायनिक खत कमी, माती सुधारते. जैव-खत हे सजीव असते — रसायन नाही.

सोपे : Rhizobium = द्विदल.
मध्यम : Azolla = भात.
परीक्षेसाठी (CET) : Mycorrhiza = फॉस्फरस.

लक्षात ठेवा

R-L : Rhizobium–Legume; A-R : Azolla–Rice.

सामान्य चूक व CET सापळा

‘Biofertiliser = युरिया’ चूक. सापळा : ‘Rhizobium भातात’ चूक (द्विदलात).

शॉर्टकट

आठवणीची युक्ती : "Bt = Bad for caterpillars Terrific for crops".

फरक ओळखा

जीव	उपयोग
Rhizobium	N₂ स्थिरीकरण
Mycorrhiza	फॉस्फरस शोषण
Trichoderma	बुरशी-नियंत्रण

सरावासाठी प्रश्न

सोपे

1Ladybird खातो?
2Bt?
3Baculovirus?

मध्यम

4IPM?
5Rhizobium?
6भातशेतीत?

आव्हानात्मक

7Mycorrhiza?
8PSB?

उत्तरे पाहा (आधी स्वतः सोडवा)

1Aphids.
2Bacillus thuringiensis.
3विशिष्ट कीटक.
4Integrated Pest Management.
5द्विदल मुळांच्या गाठी.
6Azolla + Anabaena.
7फॉस्फरस.
8फॉस्फेट विरघळवणारे जीवाणू.

संपूर्ण धड्याची झटपट उजळणी

संकल्पना	मुख्य तथ्य
पीक-सुधार	निवड, संकर, चाचणी; Borlaug
Tissue culture	Callus; auxin–cytokinin; meristem
SCP	Spirulina; प्रथिन 50–60%
पशुपालन	Kurien; Leghorn; AI; MOET
औद्योगिक	Penicillium; Monascus; biogas
जैव-नियंत्रण	Bt, ladybird, Trichoderma
जैव-खते	Rhizobium, Azolla, Mycorrhiza

🎯 परीक्षेसाठी सर्वाधिक महत्त्वाचे मुद्दे

पीक-सुधार आणि हरित क्रांती.
Mutation, polyploidy, tissue culture.
SCP आणि biofortification.
पशुपालन आणि पूरक व्यवसाय.
औद्योगिक सूक्ष्मजीव, सांडपाणी, biogas.
जैव-नियंत्रण आणि जैव-खते.
वाण आणि उदाहरणांचा सारांश.

अभ्यासाचा मंत्र

आधी संकल्पना समजा → आकृती काढा → मुद्दे लक्षात ठेवा → स्वतः प्रश्न सोडवा.