Unveiling the Potential of Non-Rhizobial Microorganisms to Improve Faba Bean Growth

सदियों से, किसान दुनिया का पेट भरने के लिए पौधों और अदृश्य सहयोगियों के बीच एक शांत साझेदारी पर भरोसा करते आए हैं। फलियां, जैसे कि बीन्स और मटर, राइजोबिया (rhizobia) नामक विशिष्ट मृदा जीवाणुओं के साथ टीम बनाने की एक अनूठी क्षमता रखती हैं। ये सूक्ष्म सहायक पौधे की जड़ों पर बने छोटे उभारों में रहते हैं जिन्हें नोड्यूल्स (nodules) कहा जाता है, जहाँ वे एक महत्वपूर्ण सेवा करते हैं: वे हवा से नाइट्रोजन गैस लेते हैं और उसे उस रूप में परिवर्तित करते हैं जिसे पौधा खा सके। यह प्राकृतिक प्रक्रिया, जिसे सहजीवी नाइट्रोजन स्थिरीकरण (symbiotic nitrogen fixation) कहा जाता है, फलियों को महंगे सिंथेटिक उर्वरकों की आवश्यकता के बिना समृद्ध और हरा-भरा बढ़ने में मदद करती है। लंबे समय तक, वैज्ञानिकों का मानना था कि ये जड़ नोड्यूल्स विशेष रूप से केवल इन्हीं सहायक राइजोबिया के निवास स्थान थे। हालाँकि, आधुनिक उपकरणों ने एक अधिक भीड़भाड़ वाली वास्तविकता का खुलासा किया है। इन्हीं नोड्यूल्स के भीतर अन्य जीवाणुओं का एक विविध समुदाय रहता है जो स्वयं नोड्यूल्स तो नहीं बनाते, लेकिन राइजोबिया के साथ रहते हैं। इन्हें नॉन-राइजोबियल एंडोफाइट्स (non-rhizobial endophytes) कहा जाता है। हालाँकि वे अपने दम पर नाइट्रोजन-स्थिरीकरण की साझेदारी शुरू नहीं कर सकते, शोधकर्ताओं को संदेह है कि वे अन्य तरीकों से पौधे की मदद कर सकते हैं, जैसे कि मिट्टी से पोषक तत्वों को मुक्त करना या विकास हार्मोन का उत्पादन करना। इन विभिन्न जीवाणुओं के आपस में काम करने के तरीके को समझना कम रासायनिक इनपुट के साथ स्वस्थ फसल उगाने की कुंजी हो सकता है।

मोरक्को के ऐत ऊरिर (Aït Ourir) क्षेत्र में किए गए एक हालिया अध्ययन में, शोधकर्ताओं की एक टीम ने फाबा बीन (faba bean) के नोड्यूल्स के भीतर इस छिपी हुई दुनिया का पता लगाने के लिए प्रयास किया, जो अपने उच्च प्रोटीन सामग्री के लिए जानी जाने वाली एक प्रमुख फसल है। उन्होंने पाँच अलग-अलग खेतों से स्वस्थ जड़ें एकत्र कीं, और गुलाबी, नाइट्रोजन-स्थिरीकरण करने वाले नोड्यूल्स के भीतर रहने वाले जीवाणुओं को अलग करने के लिए मिट्टी को सावधानीपूर्वक धोया। लक्ष्य यह देखना था कि वास्तव में वहाँ क्या मौजूद है और यह परीक्षण करना था कि क्या ये अतिरिक्त जीवाणु मुख्य राइजोबियल भागीदारों के साथ मिलकर पौधे की वृद्धि को बढ़ावा दे सकते हैं। टीम ने सफलतापूर्वक अस्सी अलग-अलग जीवाणु उपभेदों (strains) को अलग किया। इनमें से अधिकांश, कुल इकहत्तर (71) थे जो नॉन-राइजोबियल एंडोफाइट्स थे, जबकि शेष नौ क्लासिक राइजोबिया थे। इस खोज ने पुष्टि की कि नोड्यूल्स वास्तव में जटिल सूक्ष्मजीव समुदायों के घर हैं, न कि केवल एकल-प्रजाति वाले आवास।

शोधकर्ताओं ने फिर इन जीवाणुओं का परीक्षण किया कि उनके पास कौन से कौशल हैं। सबसे पहले, उन्होंने नौ राइजोबियल उपभेदों की जांच की कि कौन से नोड्यूल्स बनाने और पौधे को बढ़ने में मदद करने में सबसे अच्छे हैं। एक उपभेद, जिसका नाम F4.10 था, सबसे प्रभावी पाया गया, जिसने सबसे अधिक नोड्यूल्स बनाए और अन्य की तुलना में पौधों को लंबा और भारी बनाने में मदद की। इसके बाद, उन्होंने इकहत्तर नॉन-राइजोबियल उपभेदों की उपयोगी गुणों के लिए जांच की। उन्होंने पाया कि इन जीवाणुओं में से लगभग पैंसठ प्रतिशत अपने आप नाइट्रोजन स्थिरीकरण कर सकते थे, भले ही वे नोड्यूल्स नहीं बना सकते थे। अन्य ने फॉस्फेट को घोलने की क्षमता दिखाई, जो अक्सर मिट्टी में बंद रहता है, जिससे वह पौधे के लिए उपलब्ध हो जाता है। इनमें से कुछ उपभेद इस कार्य में विशेष रूप से अच्छे थे, जिन्होंने अपने परीक्षणों में प्रति लीटर 17.76 मिलीग्राम तक फॉस्फेट मुक्त किया। इसके अतिरिक्त, कई जीवाणुओं ने इंडोल-3-एसिटिक एसिड (indole-3-acetic acid) का उत्पादन किया, जो एक प्राकृतिक हार्मोन है जो जड़ और तने के विकास को प्रोत्साहित करता है, जिसमें कुछ उपभेद महत्वपूर्ण मात्रा उत्पन्न करते हैं।

यह देखने के लिए कि ये जीवाणु एक जीवित पौधे में कैसे काम करते हैं, टीम ने एक प्रयोग डिजाइन किया जहाँ उन्होंने बाँझ मिट्टी (sterile soil) से भरे गमलों में फाबा बीन के बीज लगाए। उन्होंने तीन समूह बनाए: एक समूह को कोई बैक्टीरिया नहीं दिया गया, दूसरे समूह को केवल सबसे अच्छा राइजोबियल उपभेद (F4.10) दिया गया, और तीसरे समूह को वही राइजोबियल उपभेद और सबसे आशाजनक नॉन-राइजोबियल बैक्टीरिया का मिश्रण दिया गया। बीस दिनों के बाद, परिणाम चौंकाने वाले थे। केवल राइजोबिया प्राप्त करने वाले पौधे बिना टीकाकृत (un-inoculated) पौधों की तुलना में बेहतर बढ़े, लेकिन मिश्रित टीम प्राप्त करने वाले पौधे सबसे अधिक बढ़े। को-इनोक्युलेटेड (co-inoculated) पौधों के शूट की लंबाई राइजोबिया वाले पौधों की तुलना में उन बीस प्रतिशत अधिक थी और उनकी जड़ों की लंबाई सैंतालीस प्रतिशत अधिक थी। शायद सबसे प्रभावशाली बात यह थी कि मिश्रित समूह में जड़ों का शुष्क भार (dry weight) बिना किसी बैक्टीरिया वाले पौधों की तुलना में एक सौ बावन प्रतिशत बढ़ गया। यह सुझाव देता है कि नॉन-राइजोबियल बैक्टीरिया केवल निष्क्रिय पड़ोसी नहीं थे; वे सक्रिय रूप से पौधे को पोषक तत्व अवशोषित करने और अधिक तेजी से बढ़ने में मदद कर रहे थे।

अध्ययन निष्कर्ष निकालता है कि फाबा बीन के जड़ नोड्यूल्स विविध और कार्यात्मक जीवाणु समुदाय का घर हैं जो पौधे की वृद्धि को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ा सकते हैं। जबकि राइजोबिया आवश्यक नाइट्रोजन-स्थिरीकरण की सेवा प्रदान करते हैं, नॉन-राोबियल एंडोफाइट्स पोषक तत्वों के अवशोषण में सुधार करने और हार्मोन उत्पादन के माध्यम से विकास को उत्तेजित करने वाले शक्तिशाली सहायकों के रूप में कार्य करते प्रतीत होते हैं। शोधकर्ताओं ने पाया कि विभिन्न प्रकार के जीवाणुओं को मिलाने से केवल राइजोबिया का उपयोग करने की तुलना में बेहतर परिणाम मिलते हैं। हालांकि यह प्रयोग नियंत्रित ग्रीनहाउस में एक छोटी अवधि के दौरान किया गया था, लेकिन ये निष्कर्ष नए, अधिक प्रभावी बायोफर्टिलाइजर (biofertilizers) विकसित करने के लिए एक स्पष्ट मार्ग प्रदान करते हैं। जड़ नोड्यूल्स के भीतर संपूर्ण सूक्ष्मजीव समुदाय की पूर्ण क्षमता का उपयोग करके, किसान रासायनिक उर्वरकों पर अपनी निर्भरता को कम करते हुए और मिट्टी के स्वास्थ्य का समर्थन करते हुए, अधिक स्थायी रूप से अधिक भोजन उगा सकते हैं।