Endophytic entomopathogenic fungi remodel phyllosphere microbiome and metabolome to suppress Spodoptera frugiperda and enhance parasitoid biocontrol
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि एंडोफाइटिक एंटोमोपैथोजेनिक फंगी स्ट्रेन GL-5 और H8 मक्का के फाइलोस्फीयर माइक्रोबायोम और मेटाबोलोम को पुनर्गठित करके *Spodoptera frugiperda* को दबाते हैं और परजीवी जैव-नियंत्रण को बढ़ाते हैं, जो कीट विकास और विषहरण मार्गों को बाधित करते हुए पौधों की वृद्धि को बढ़ावा देते हैं।
मूल पेपर CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) के तहत लाइसेंस किया गया है। नीचे दिए गए पेपर की यह व्याख्या AI से तैयार की गई है। इसे लेखकों ने न तो लिखा है, न इसका समर्थन किया है। तकनीकी सटीकता के लिए मूल पेपर देखें। पूरा डिस्क्लेमर पढ़ें
कृषि के विशाल क्षेत्रों में, पौधे केवल भूखे कीटों के निष्क्रिय शिकार नहीं हैं; वे एक जटिल रासायनिक युद्ध के सक्रिय भागीदार हैं। जब किसी पौधे पर हमला होता है, तो वह अक्सर रक्षात्मक यौगिकों का उत्पादन करके या अपनी आंतरिक रसायन विज्ञान को बदलकर प्रतिक्रिया देता है ताकि वह खुद को कम स्वादिष्ट या हमलावर के लिए अधिक विषैला बना सके। हालाँकि, पौधे ये लड़ाइयाँ अकेले नहीं लड़ते। वे अपनी पत्तियों पर और अपने ऊतकों के भीतर सूक्ष्मजीवों के समुदायों की मेजबानी करते हैं, जिन्हें माइक्रोबायोम कहा जाता है। ये नन्हे निवासी पौधे के स्वास्थ्य को प्रभावित कर सकते हैं, कभी इसके विकास को बढ़ावा देते हैं तो कभी इसे बीमारी से लड़ने में मदद करते हैं। वैज्ञानिक लंबे समय से सोचते आए हैं कि क्या हम कठोर रासायनिक छिड़काव पर निर्भर हुए बिना फसलों की रक्षा करने के लिए इन प्राकृतिक सहयोगियों का उपयोग कर सकते हैं। एक आशाजनक मार्ग में ऐसे लाभकारी कवक (फंगस) का उपयोग करना शामिल है जो पौधों के अंदर बिना उन्हें नुकसान पहुँचाए रहते हैं, जिन्हें एंडोफाइट्स (endophytes) कहा जाता है। ये कवक अदृश्य बॉडीगार्ड के रूप में कार्य कर सकते हैं, जो पौधे के आंतरिक वातावरण को इस तरह से बदलते हैं जिससे कीट भ्रमित या कमजोर हो जाते हैं।
चीन के गुइझोउ विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं का एक हालिया अध्ययन इस बात की खोज करता है कि कैसे इन मित्रवत कवक के दो विशिष्ट स्ट्रेन मक्का (जो एक महत्वपूर्ण वैश्विक फसल है) को फॉल आर्मीवॉर्म (fall armyworm) से बचाने में मदद कर सकते हैं। यह कीट एक अत्यंत भूखा जीव है जो दुनिया भर में तेजी से फैला है, जिससे मक्के के खेतों को भारी नुकसान हो रहा है। शोधकर्ता न केवल यह समझना चाहते थे कि क्या ये कवक कीड़ों को रोक सकते हैं, बल्कि यह भी कि वे ऐसा कैसे करते हैं। उन्होंने पूरे तंत्र का अध्ययन किया: मक्के के पौधे की वृद्धि, पत्तियों पर रहने वाले सूक्ष्म बैक्टीरिया और कवक, पौधे द्वारा उत्पादित रासायनिक यौगिक, और इन परिवर्तनों ने कीट और कीट के एक प्राकृतिक दुश्मन, एक नन्ही ततैया (wasp) को कैसे प्रभावित किया, जो कीड़े के अंदर अपने अंडे देती है, दोनों को कैसे प्रभावित किया। लक्ष्य यह देखना था कि क्या ये कवक पौधे को एक बेहतर किले और ततैया के लिए एक बेहतर सहयोगी के रूप में बना सकते हैं, जिससे संक्रमण को नियंत्रित करने के लिए एक त्रिपक्षीय साझेदारी बन सके।
शोधकर्ताओं ने दो अलग-अलग कवक स्ट्रेन, जिन्हें GL-5 और H8 नाम दिया गया है, को युवा मक्के के पौधों में पेश किया। उन्होंने ऐसा बीजों के आसपास मिट्टी में कवक के बीजाणुओं (spores) वाला तरल डालकर किया, जिससे कवक पौधों के भीतर विकसित हो सके। जैसे-जैसे पौधे बढ़े, टीम ने उनके आकार और स्वास्थ्य को मापा। बिना उपचार वाले पौधों की तुलना में दोनों कवक स्ट्रेन ने पौधों को लंबा होने और जड़ें एवं पत्तियां विकसित करने में मदद की। कवक से उपचारित पौधे स्पष्ट रूप से अधिक स्वस्थ और ऊर्जावान थे, जिससे पता चलता है कि ये सूक्ष्म अतिथि वहां केवल रह नहीं रहे थे बल्कि अपने मेजबान को फलने-फूलने में सक्रिय रूप से मदद कर रहे थे। विकास को मिलने वाले इस शुरुआती प्रोत्साहन ने प्रयोग के अगले चरण के लिए आधार तैयार किया, जहाँ शोधकर्ताओं ने फॉल आर्मीवॉर्म के लार्वा को उपचारित पौधों में पेश किया।
जब आर्मीवॉर्म ने उपचारित पौधों की पत्तियों को खाया, तो उनका विकास अराजकता में बदल गया। GL-5 स्ट्रेन वाले पौधों को खाने वाले कीड़ों को अपने शुरुआती चरणों से गुजरने में बहुत अधिक समय लगा, और कई वयस्क बनने से पहले ही मर गए। H8 उपचारित पौधों को खाने वाले कीड़े भी संघर्ष करते रहे, विशेष रूप से अपने बाद के लार्वा चरणों और प्यूपा (pupae) अवस्था में। जीवित बचे कीड़ों का भौतिक आकार छोटा था, और उनका वजन बिना उपचारित पत्तियों को खाने वालों की तुलना में काफी कम था। जो कीड़े वयस्क बनने में सफल रहे, उनकी प्रजनन क्षमता भी गंभीर रूप से बाधित हुई। GL-5 उपचारित पौधों को खाने वाले मादाओं ने बहुत कम अंडे दिए, और अंडे देने शुरू करने में उन्हें बहुत अधिक समय लगा। अनिवार्य रूप से, कवक ने मक्के के पौधों को एक कठिन आहार में बदल दिया जिसने कीड़ों की गति को धीमा कर दिया, उनके विकास को बाधित किया और उनकी संतान उत्पन्न करने की क्षमता को कम कर दिया।
शोधकर्ताओं ने यह समझने के लिए कि ये परिणाम क्यों आए, पौधे के भीतर और कीट के भीतर क्या हो रहा था, इसका भी अध्ययन किया। शोधकर्ताओं ने पाया कि कवक ने मक्के की पत्तियों की रासायनिक संरचना को बदल दिया। GL-5 स्ट्रेन ने पौधे को कुछ विशिष्ट रक्षात्मक रसायनों, विशेष रूप से फ्लेवोनोइड्स (flavonoids) और फिनोलिक एसिड (phenolic acids) के उच्च स्तर बनाने के लिए प्रेरित किया, जो कीटों को दूर भगाने के लिए जाने जाते हैं। साथ ही, कवक ने पत्ती की सतह पर रहने वाले बैक्टीरिया के समुदाय को भी बदल दिया। GL-5 स्ट्रेन ने 'एन्टेरोबैक्टर' (Enterobacter) नामक एक विशिष्ट प्रकार के बैक्टीरिया के विकास को बढ़ावा दिया, जो इन रक्षात्मक रसायनों के उत्पादन से जुड़ा है। इसके विपरीत, H8 स्ट्रेन ने 'क्राइसेओबैक्टीरियम' (Chryseobacterium) नामक एक अलग बैक्टीरिया को बढ़ावा दिया और पौधे के शुगर मेटाबॉलिज्म (चीनी चयापचय) को बदल दिया। पौधे के रसायन और उसके सूक्ष्मजीवी पड़ोसियों में इन परिवर्तनों ने कीड़े के अपने आंतरिक तंत्र को बाधित कर दिया। उपचारित पौधों को खाने वाले कीड़ों को विषाक्त पदार्थों (toxins) को संसाधित करने में कठिनाई हुई, क्योंकि उनके डिटॉक्सिफिकेशन एंजाइम या तो अत्यधिक काम कर रहे थे या दब गए थे, जिससे वे असुरक्षित और ठीक से विकसित होने में असमर्थ हो गए।
सबसे आश्चर्यजनक खोज यह थी कि इन परिवर्तनों ने फॉल आर्मीवॉर्म के एक प्राकृतिक दुश्मन को कैसे प्रभावित किया: एक परजीवी ततैया जिसे 'माइक्रोप्लिटिस मनीला' (Microplitis manilae) कहा जाता है। यह ततैया कीड़ों का शिकार करती है और उनके अंदर अपने अंडे देती है, जिससे अंततः मेजबान की मृत्यु हो जाती है। शोधकर्ता यह जानना चाहते थे कि क्या कवक-उपचारित पौधे इन सहायक ततैया के लिए मददगार होंगे या नुकसानदेह। उन्होंने पाया कि GL-5 स्ट्रेन ने वास्तव में ततैया को अधिक प्रभावी बना दिया। जब ततैया को उन कीड़ों का शिकार करने दिया गया जो GL-5 उपचारित पौधों को खा रहे थे, तो उन्होंने अधिक सफलतापूर्वक परजीवी बनाया, और उनके द्वारा उत्पादित ततैया के कोकून (cocoons) भारी और मजबूत थे। इससे पता चलता है कि पौधे में हुए परिवर्तनों ने कीड़ों को ततैया के लिए आसान लक्ष्य बना दिया, शायद कीड़ों को कमजोर करके या उनके द्वारा भेजे जाने वाले संकेतों को बदलकर। हालाँकि, H8 स्ट्रेन ने ततैया को ऐसा कोई लाभ नहीं पहुँचाया, जो यह दर्शाता है कि विभिन्न कवक स्ट्रेन के पूरे पारिस्थितिकी तंत्र पर बहुत विशिष्ट और अलग-अलग प्रभाव हो सकते हैं।
अध्ययन यह निष्कर्ष निकालता है कि ये एंडोफाइटिक कवक कीट प्रबंधन के लिए शक्तिशाली उपकरण हैं, लेकिन वे उपयोग किए जाने वाले स्ट्रेन के आधार पर अलग-अलग तरीकों से काम करते हैं। GL-5 स्ट्रेन एक संयुक्त रणनीति के लिए बेहतर विकल्प प्रतीत होता है, क्योंकि यह न केवल सीधे तौर पर कीट को कमजोर करता है बल्कि उन प्राकृतिक शिकारियों के प्रदर्शन को भी बढ़ाता है जो उन्हें नियंत्रित करने में मदद करते हैं। पौधे के आंतरिक रसायन और उसकी पत्तियों के सूक्ष्मजीव समुदाय को नया रूप देकर, ये कवक एक ऐसा वातावरण बनाते हैं जहाँ कीट जीवित रहने और प्रजनन करने के लिए संघर्ष करते हैं, जबकि उनके प्राकृतिक दुश्मन फलते-फूलते हैं। यह शोध इस बात की एक झलक देता है कि भविष्य में किसान अपनी फसलों की रक्षा के लिए इन सूक्ष्म सहयोगियों का उपयोग कैसे कर सकते हैं, जो भारी रासायनिक हस्तक्षेप की आवश्यकता के बिना पौधों, कवक, कीटों और बैक्टीरिया के बीच के जटिल संबंधों पर भरोसा करते हैं। ये निष्कर्ष एक स्पष्ट तंत्र प्रदान करते हैं कि कैसे ये अंतःक्रियाएं काम करती हैं, जिससे कृषि के सबसे विनाशकारी कीटों में से एक से लड़ने के अधिक टिकाऊ और प्रभावी तरीकों का मार्ग प्रशस्त होता है।
अपने क्षेत्र के पेपरों की भीड़ में उलझे हुए हैं?
आपके रिसर्च कीवर्ड से मेल खाने वाले सबसे नए और अलग सोच वाले पेपरों का रोज़ाना Digest पाएँ—तकनीकी सारांश के साथ, आपकी भाषा में।