Isolation, 16S rRNA-based Taxonomic Profiling and Potential Roles of Endophytic Bacteria Colonizing Dalbergia reniformis (Koroch)

पौधों के ऊतकों के भीतर गहराई में, जो नग्न आंखों से ओझल है, सूक्ष्म भागीदारों का एक व्यस्त समुदाय निवास करता है। ये एंडोफाइट्स (endophytes) हैं, वे बैक्टीरिया जो बिना किसी नुकसान के जड़ों, तनों और पत्तियों के भीतर रहते हैं। दशकों से, वैज्ञानिक जानते हैं कि ये अदृश्य पड़ोसी केवल यात्री नहीं हैं; वे पौधे के जीवन में सक्रिय भागीदार हैं। वे अपने मेजबानों को मिट्टी से पोषक तत्व इकट्ठा करने में मदद कर सकते हैं, विकास को बढ़ावा देने वाले हार्मोन बना सकते हैं, और यहाँ तक कि बीमारियों से रक्षा भी कर सकते हैं। यह संबंध टिकाऊ कृषि का एक आधार स्तंभ है, जो रासायनिक उर्वरकों और कीटनाशकों के एक प्राकृतिक विकल्प की पेशकश करता है। वह प्रश्न जो आज शोधकर्ताओं को प्रेरित कर रहा है, वह केवल यह नहीं है कि ये सहायक मौजूद हैं या नहीं, बल्कि यह है कि उनमें से कौन से विशिष्ट रूप से सबसे प्रभावी हैं, और उन्हें प्रकृति के सबसे चुनौतीपूर्ण वातावरण में कहाँ पाया जा सकता है।

बांग्लादेश के हृदय में रत्नागुल स्वैम्प फॉरेस्ट (Ratargul Swamp Forest) नामक एक अद्वितीय और नाजुक पारिस्थितिकी तंत्र स्थित है, जो देश का एकमात्र मीठे पानी का दलदली जंगल है। यहाँ, मौसम के अनुसार जल स्तर नाटकीय रूप से ऊपर-नीचे होता है, जिससे महीनों तक परिदृश्य जलमग्न रहता है। इस जलीय दुनिया पर कोरच (Koroch) के पेड़ का वर्चस्व है, जो एक लचीली प्रजाति है जो तब भी फलती-फूलती है जब इसकी जड़ें आधे साल तक पानी के नीचे रहती हैं। इसके पारिस्थितिक महत्व और इतनी कठोर परिस्थितियों में जीवित रहने की इसकी क्षमता के बावजूद, कोरच के पेड़ के भीतर रहने वाली सूक्ष्म दुनिया की कभी खोज नहीं की गई थी। शाहजलाल विज्ञान और प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय और डैफोडिल इंटरनेशनल यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं की एक टीम इस छिपी हुई विविधता को उजागर करने के लिए आगे बढ़ी, इस उम्मीद में कि उन्हें ऐसे बैक्टीरिया मिल सकेंगे जो एक दिन अन्य पौधों को कठिन मिट्टी में बढ़ने में मदद कर सकें।

टीम ने स्वस्थ कोरच के पेड़ों से जड़ों, तनों और पत्तियों के नमूने सावधानीपूर्वक एकत्र करके शुरुआत की। यह सुनिश्चित करने के लिए कि वे केवल पौधे के भीतर रहने वाले बैक्टीरिया का अध्ययन कर रहे हैं, न कि सतह पर चिपके हुए बैक्टीरिया का, उन्होंने नमूनों को एक कठोर सफाई प्रक्रिया से गुजारा। उन्होंने बाहरी हिस्से को कीटाणुरहित करने के लिए अल्कोहल और ब्लीच सहित विभिन्न घोलों में पौधे के हिस्सों को धोया। फिर उन्होंने प्रयोगशाला में इन कीटाणुरहित ऊतकों के छोटे टुकड़ों को पोषक तत्वों से भरपूर प्लेटों पर रखा। यदि इन टुकड़ों से बैक्टीरिया विकसित हुए, तो इसने पुष्टि की कि वे पौधे के भीतर से आए थे। प्रारंभिक कटाई से, शोधकर्ताओं ने चौंतीस अलग-अलग बैक्टीरियल कॉलोनियों को अलग किया। उन्होंने इनमें से अठारह को चुना, जिनमें से प्रत्येक सूक्ष्मदर्शी के नीचे अलग दिख रहा था, ताकि उनका विस्तार से अध्ययन किया जा सके।

एक ऐसी तकनीक का उपयोग करते हुए जो बैक्टीरिया के जेनेटिक कोड को पढ़ती है, विशेष रूप से डीएनए (DNA) का एक खंड जिसे 16S rRNA जीन कहा जाता है, वैज्ञानिकों ने पहचान की कि ये सूक्ष्मजीव कौन थे। परिणामों से पता चला कि एक विविध समुदाय मिला जो बैक्टीरिया के दस अलग-अलग जेनेरा (genera), या परिवारों में फैला हुआ था। सबसे आम समूह जो उन्हें मिला वह था पेंटोआ (Pantoea), जो अठारह में से पांच नमूनों में दिखाई दिया। अन्य परिवारों में बैसिलस (Bacillus), स्यूडोमोनास (Pseudomonas) और क्लेबसिएला (Klebsiella) जैसे जाने-माने नाम शामिल थे। ये बैक्टीरिया पेड़ के केवल एक हिस्से तक सीमित नहीं थे; वे जड़ों, तनों और पत्तियों में समान रूप से पाए गए, जो यह सुझाव देते हैं कि कोरच का पेड़ एक समृद्ध और विविध आंतरिक पारिस्थितिकी तंत्र का पोषण करता है।

शोधकर्ताओं ने फिर इन अठारह बैक्टीरियल आइसोलेट्स (isolates) को उनके उपयोगी कौशल देखने के लिए परीक्षणों की एक श्रृंखला के माध्यम से परखा। वे उन लक्षणों की तलाश कर रहे थे जो पौधों को बढ़ने में मदद करते हैं, जैसे कि अमोनिया का उत्पादन करने की क्षमता, जो नाइट्रोजन का एक रूप है जिसका पौधे उपयोग कर सकते हैं, या सिडेरोफोरस (siderophores) बनाना, जो अणु हैं जो पर्यावरण से लोहा पकड़ते हैं और इसे पौधे के लिए उपलब्ध कराते हैं। परिणाम आश्चर्यजनक थे: सभी अठारह बैक्टीरिया ने अमोनिया और सिडेरोफोरस का उत्पादन किया। इसका मतलब है कि उनके द्वारा अध्ययन किए गए पूरे समुदाय में पौधे को आवश्यक पोषक तत्व प्राप्त करने में मदद करने की अंतर्निहित क्षमता है।

इन सार्वभौमिक गुणों के अलावा, बैक्टीरिया ने अन्य क्षमताओं की एक विस्तृत श्रृंखला प्रदर्शित की। लगभग सभी में कार्बनिक अम्ल और फाइटेज (phytase) नामक एक एंजाइम बनाने की क्षमता थी, जो मिट्टी में जटिल फास्फोरस को तोड़ने में मदद करता है। अधिकांश बैक्टीरिया ने जिंक को घोलने की क्षमता दिखाई, जो एक महत्वपूर्ण सूक्ष्म पोषक तत्व है, जिससे पौधों के लिए इसे अवशोषित करना आसान हो जाता है। लगभग आधे बैक्टीरिया हाइड्रोजन साइनाइड का उत्पादन कर सकते थे, जो एक ऐसा यौगिक है जो हानिकारक रोगजनकों को दबा सकता है, जबकि अन्य प्रोटीन, वसा या सेल्युलोज जैसे पौधों के रेशों को तोड़ने वाले एंजाइमों का उत्पादन करते हैं। शायद सबसे उल्लेखनीय रूप से, प्रत्येक आइसोलेट ने जिबरेलिक एसिड (gibberellic acid) का उत्पादन किया, जो एक शक्तिशाली पादप हार्मोन है जो विकास और कोशिका विभाजन को उत्तेजित करता है।

जब वैज्ञानिकों ने इन क्षमताओं की शक्ति को मापा, तो उन्होंने पाया कि कुछ बैक्टीरिया विशेष रूप से शक्तिशाली थे। एक आइसोलेट, जिसे EB_12 लेबल किया गया था, एक पावरहाउस के रूप में उभरा। इसने सभी नमूनों में फॉस्फेट और जिंक दोनों को घोलने की उच्चतम क्षमता दिखाई, जबकि उच्च स्तर के विकास हार्मोन और अन्य लाभकारी यौगिकों का भी उत्पादन किया। दूसरे आइसोलेट, EB_13 ने, सर्वाधिक जिबरेलिक एसिड का उत्पादन किया। शोधकर्ताओं ने नोट किया कि इन शीर्ष प्रदर्शन करने वालों ने, कुछ अन्य के साथ मिलकर, ऐसे कौशल का संयोजन प्रदर्शित किया जो उन्हें उत्कृष्ट बायोइनोक्युलेंट्स (bioinoculants) के रूप में उपयोग के लिए उपयुक्त उम्मीदवार बना सकता है। ये प्राकृतिक तैयारीएँ हैं जिन्हें पौधों के स्वास्थ्य को बढ़ावा देने के लिए बीजों या मिट्टी पर लगाया जाता है, जिसमें कृत्रिम रसायनों की आवश्यकता नहीं होती है।

यह अध्ययन इस बात पर प्रकाश डालता है कि कोरच का पेड़, जो रत्नागुल दलदल के उतार-चढ़ाव वाले पानी में फलता-फूलता है, एक ऐसे बैक्टीरिया समुदाय को धारण करता है जो न केवल विविध है बल्कि कार्यात्मक रूप से भी समृद्ध है। तथ्य यह है कि ये सूक्ष्मजीव पोषक तत्वों को घोल सकते हैं और विकास हार्मोन का उत्पादन कर सकते हैं, यह सुझाव देता है कि वे दलदल की चुनौतीपूर्ण, जलमग्न स्थितियों के अनुकूल हैं। हालांकि शोधकर्ता आगाह करते हैं कि ये निष्कर्ष उन बैक्टीरिया पर आधारित हैं जिन्हें वे लैब में उगा सकते थे—जो कुल समुदाय का एक छोटा हिस्सा है—परिणाम उत्साहजनक हैं। वे सुझाव देते हैं कि कोरच के पेड़ के एंडोफाइट्स में कृषि को सहारा देने के लिए नए, प्राकृतिक उपकरण विकसित करने के लिए महत्वपूर्ण क्षमता है, विशेष रूप से उन वातावरणों में जहाँ मिट्टी के पोषक तत्व कम होते हैं या पौधों के लिए कठिन होते हैं। यह कार्य यह समझने का द्वार खोलता है कि कैसे प्रकृति के अपने सूक्ष्म सहयोगियों का उपयोग फसलों को फलने-फूलने में मदद करने के लिए किया जा सकता है।