Green Synthesis of Silver Nanoparticles Using Tagetes erecta Flower Extract: Structural Characterization and Dose-Dependent Antifungal Efficacy Against Fusarium oxysporum and Rhizoctonia solani of chickpea

अर्ध-शुष्क उष्णकटिबंधीय क्षेत्रों में, जहाँ चना प्रोटीन के एक महत्वपूर्ण स्रोत के रूप में लाखों लोगों के लिए जीवन रेखा है, यह फसल मिट्टी के नीचे एक शांत, निरंतर शत्रु का सामना करती है। दो कवक रोगजनक (फंगल पैथोजन्स)—एक जो पौधों को जड़ों से ऊपर तक सुखा देने वाले विल्ट (मुरझान) का कारण बनता है और दूसरा जो स्वयं जड़ प्रणाली को सड़ा देता है—पूरे खेतों को तबाह कर सकते हैं, जिससे उन पैदावारों का नुकसान होता है जिन पर किसान अपनी आजीविका के लिए निर्भर रहते हैं। दशकों से, इसका समाधान रासायनिक कवकनाशक (फंगीसाइड्स) रहे हैं, जो शक्तिशाली सिंथेटिक यौगिक हैं जो इन आक्रमणकारियों को मार देते हैं लेकिन अपने साथ भारी लागत भी लाते हैं: वे पर्यावरण में अवशेष छोड़ सकते हैं, गैर-लक्षित जीवों को नुकसान पहुँचा सकते हैं, और अंततः अपनी शक्ति खो देते हैं क्योंकि कवक उनके प्रति प्रतिरोधक क्षमता विकसित कर लेते हैं। इसने वैज्ञानिकों को एक अलग प्रकार की ढाल खोजने के लिए प्रेरित किया है, जो प्रकृति के विरुद्ध नहीं बल्कि प्रकृति के साथ मिलकर काम करे। 'ग्रीन सिंथेसिस' (हरित संश्लेषण) का क्षेत्र एक आशाजनक मार्ग प्रदान करता है, जो नैनोकणों जैसे छोटे, शक्तिशाली कण बनाने के लिए पौधों में पाई जाने वाली प्राकृतिक रसायन विज्ञान का उपयोग करता है। ये वे बड़े रेत या धूल के कण नहीं हैं जिन्हें हम नग्न आंखों से देखते हैं, बल्कि ऐसी संरचनाएं हैं जो इतनी छोटी हैं कि हजारों कण एक पिन के सिर पर समा सकते हैं। जब इन्हें चांदी (सिल्वर) से बनाया जाता है, तो इनमें कवक की कोशिका भित्तियों (सेल वॉल्स) को बाधित करने की एक अनूठी क्षमता होती है, जिससे उनकी वृद्धि और प्रजनन रुक जाता है। शोधकर्ता यह सवाल पूछ रहे थे कि क्या एक साधारण, सामान्य फूल का उपयोग इन सूक्ष्म रक्षकों को एक प्रमुख खाद्य फसल की रक्षा करने के लिए प्रभावी ढंग से बनाने के लिए किया जा सकता है।

भारत के जवाहरलाल नेहरू कृषि विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों की एक टीम ने गेंदे के फूल की ओर मुड़कर, जिसे स्थानीय रूप से टेजेस इरेक्टा (Tagetes erecta) के रूप में जाना जाता है, इस प्रश्न का उत्तर देने का प्रयास किया। उन्होंने इन सिल्वर नैनोकणों को बनाने के लिए जटिल मशीनरी या कठोर औद्योगिक रसायनों का उपयोग नहीं किया। इसके बजाय, उन्होंने ताजे गेंदे के फूलों को लिया, उन्हें काटकर, पानी में उबाला जिससे एक साधारण चाय जैसा अर्क तैयार हुआ। यह तरल, जो फ्लेवोनोइड्स और फिनोल जैसे प्राकृतिक यौगिकों से समृद्ध था, फिर सिल्वर नाइट्रेट के घोल में मिलाया गया। लगभग तुरंत ही, मिश्रण का रंग बदलने लगा, जो पारदर्शी से गहरे भूरे रंग में बदल गया। यह दृश्य परिवर्तन इस बात का पहला संकेत था कि पौधों का अर्क अपना काम कर रहा था, जो सिल्वर आयनों को ठोस धातु में बदलने के लिए एक 'रिड्यूसिंग एजेंट' और नए कणों को आपस में जुड़ने से रोकने के लिए एक 'कैपिंग एजेंट' के रूप में कार्य कर रहा था। इसका परिणाम सिल्वर नैनोकणों का एक निलंबन (सस्पेंशन) था, जो पानी में निलंबित चांदी के सूक्ष्म गोले थे, जो परीक्षण के लिए तैयार थे।

उन्होंने वास्तव में क्या बनाया था, इसे समझने के लिए, शोधकर्ताओं ने शक्तिशाली सूक्ष्मदर्शी और एक्स-रे विवर्तन (एक्स-रे डिफ्रैक्शन) के माध्यम से कणों का परीक्षण किया, जो परमाणुओं की आंतरिक व्यवस्था को प्रकट करने वाली एक तकनीक है। उन्होंने पाया कि कण वास्तव में क्रिस्टलीय थे, जिसमें धात्विक चांदी की विशिष्ट संरचना थी, और उनका औसत आकार लगभग 19 नैनोमीटर था। हालांकि अधिकांश कण गोलाकार थे, लेकिन वे पूरी तरह से एक समान नहीं थे; कुछ थोड़े अंडाकार थे, और वे आपस में गुच्छे बनाने की प्रवृत्ति रखते थे, जो उस जैविक पादप सामग्री की एक पतली परत में लिपटे हुए थे जिसने उन्हें बनाने में मदद की थी। यह कोटिंग अत्यंत महत्वपूर्ण है, क्योंकि यह कणों को स्थिर करती है और संभवतः उन्हें कवक कोशिकाओं के साथ परस्पर क्रिया करने में मदद करती है। विश्लेषण से यह भी पता चला कि सिल्वर के साथ थोड़ा सा सिल्वर क्लोराइड भी मिश्रित था, जो पौधों के अर्क में प्राकृतिक लवणों के उपयोग के दौरान एक सामान्य घटना है, लेकिन इसने कणों की प्रभावशीलता में बाधा नहीं डाली।

नैनोकणों के लक्षण वर्णन के बाद, टीम वास्तविक परीक्षण की ओर बढ़ी: क्या वे उन कवकों को रोक सकते हैं जो चने के खेतों को प्रभावित करते हैं? उन्होंने प्रयोगशाला में एक नियंत्रित प्रयोग से शुरुआत की, जिसमें उन्होंने विभिन्न मात्रा में सिल्वर ननोंोकणों से युक्त पोषक जेल वाले पेट्री डिश में कवक रखे। उन्होंने 50, 100 और 200 पार्ट्स प्रति मिलियन (ppm) की सांद्रता का परीक्षण किया। परिणाम स्पष्ट और सुसंगत थे: उन्होंने जितने अधिक नैनोकण डाले, कवक की वृद्धि उतनी ही कम हुई। सबसे कम खुराक पर, विल्ट (मुरझान) पैदा करने वाले कवक की वृद्धि लगभग 32 प्रतिशत कम हुई, जबकि रूट-रॉट (जड़ सड़न) कवक को लगभग 42 प्रतिशत तक रोका गया। जैसे-जैसे सांद्रता बढ़कर 200 पार्ट्स प्रति मिलियन हुई, निषेध (इनहिबिशन) बहुत मजबूत हो गया, जिससे विल्ट कवक की वृद्धि लगभग 70 प्रतिशत और रूट-रॉट कवक की वृद्धि 77 प्रतिशत से अधिक रुक गई। तुलना के लिए, उन्होंने 'एज़ोक्सीस्ट्रोबिन' नामक एक मानक वाणिज्यिक कवकनाशक का भी परीक्षण किया, जिसका किसान व्यापक रूप से उपयोग करते हैं। हालांकि रासायनिक कवकनाशक उच्चतम खुराक पर थोड़ा अधिक प्रभावी था, लेकिन गेंदे के फूलों से बने सिल्वर नैनोकक कणों ने उल्लेखनीय प्रदर्शन किया, और रासायनिक मानक के बहुत करीब के परिणाम प्राप्त किए।

शोधकर्ताओं ने इस प्रयोग को लैब से बाहर निकालकर एक ग्रीनहाउस में ले लिया, जो उन स्थितियों का अनुकरण करता है जिनका सामना एक किसान को करना पड़ता है। उन्होंने संक्रमित मिट्टी में चने के बीज बोए और रोपण से पहले बीजों को सिल्वर नैनोकण समाधान से उपचारित किया। उन्होंने एक स्वस्थ समूह और एक मानक रासायनिक कवकनाशक से उपचारित समूह को भी शामिल किया। साठ दिनों के बाद, उन्होंने पौधों के स्वास्थ्य को मापा। अनुपचारित, संक्रमित पौधों में गंभीर बीमारी देखी गई, जिसमें अधिकांश पौधों में मुरझाने या जड़ सड़न के लक्षण दिखाई दिए। हालांकि, 200 पार्ट्स प्रति मिलियन सिल्वर नैनोकण समाधान से उपचारित बीजों में नाटकीय सुधार देखा गया। विल्ट रोग की गंभीरता लगभग 65 प्रतिशत कम हो गई, और रूट-रॉट में 72 प्रतिशत से अधिक की कमी आई। ये कमियां रासायनिक कवकनाशक द्वारा कम खुराक पर प्राप्त की गई कमियों के लगभग समान थीं, जिससे यह सिद्ध हुआ कि पौधे से बने नैनोकण जीवित वातावरण में भी फसल की रक्षा कर सकते हैं, न कि केवल पेट्री डिश में।

सबसे दिलचस्प निष्कर्षों में से एक यह था कि दोनों कवकों ने बिल्कुल एक जैसी प्रतिक्रिया नहीं दी। रूट-रॉट कवक, राइजोक्टोनिया सोलानी (Rhizoctonia solani), विल्ट कवक, फ्यूसेरियम ऑक्सीस्पोरम (Fusarium oxysporum) की तुलना में सिल्वर नैनोकणों के प्रति लगातार अधिक संवेदनशील था। प्रत्येक सांद्रता पर, रूट-रॉट कवक को अधिक प्रभावी ढंग से रोका गया। यह सुझाव देता है कि कवक की कोशिका भित्तियों की संरचना भिन्न हो सकती है जो एक को दूसरे की तुलना में नैनोकणों के प्रवेश या व्यवधान के लिए अधिक सुलभ बनाती है। हालांकि रासायनिक कवकनाशक समग्र रूप से सबसे प्रभावी उपचार बना रहा, लेकिन सिल्वर नैनोकणों ने बिना किसी पर्यावरणीय अवशेष के जोखिम या कवक द्वारा प्रतिरोध विकसित करने की संभावना के, इसके प्रदर्शन के करीब पहुँचते हुए एक सम्मोहक विकल्प पेश किया। अध्ययन का निष्कर्ष है कि सिल्वर नैनोकणों के संश्लेषण के लिए गेंदे के फूलों का उपयोग करना मिट्टी से होने वाली इन बीमारियों के प्रबंधन के लिए एक व्यवहार्य और टिकाऊ रणनीति है। यह उन सामग्रियों का उपयोग करके नैनोटेक्नोलॉजी की शक्ति का लाभ उठाने का एक तरीका प्रदान करता है जिन्हें उगाना और संसाधित करना आसान है, जिससे किसानों को सिंथेटिक रसायनों पर अपनी निर्भरता कम करते हुए अपनी चने की फसलों की रक्षा करने के लिए एक संभावित उपकरण मिलता है।