Metabolomic characterization and plant growth-promoting traits of Cytobacillus oceanisediminis PP10 isolated from the Plantago ovata rhizosphere

हमारे पैरों के नीचे छिपी इस दुनिया में, मिट्टी केवल धूल मात्र नहीं है; यह सूक्ष्म जीवन का एक हलचल भरा शहर है जहाँ बैक्टीरिया और पौधे एक निरंतर, मौन आदान-प्रदान में संलग्न रहते हैं। इनमें से कुछ नन्हे निवासी लाभकारी पड़ोसी हैं, जिन्हें 'प्लांट ग्रोथ-प्रमोटिंग राइजोबैक्टीरिया' (पादप वृद्धि को बढ़ावा देने वाले राइजोबैक्टीरिया) के रूप में जाना जाता है। वे पौधों की जड़ों के आसपास के तत्काल क्षेत्र, जिसे राइजोस्फीयर (rhizosphere) कहा जाता है, में रहते हैं और अपने मेजबानों को फलने-फूलने में मदद करते हैं। वे उन पोषक तत्वों को मुक्त करने में मदद करते हैं जो अन्यथा मिट्टी में बंद ही रह जाते, प्राकृतिक हार्मोन का उत्पादन करते हैं जो विकास को प्रोत्साहित करते हैं, और पौधों को हानिकारक कवक (फंगस) से बचाते हैं। यह साझेदारी विशेष रूप से उन कठिन वातावरणों में महत्वपूर्ण है जहाँ मिट्टी में नमक या सूखा फसलों को नष्ट कर सकता है। किसान और वैज्ञानिक रासायनिक उर्वरकों और कीटनाशकों की आवश्यकता को कम करने या उन्हें बदलने के लिए इन प्राकृतिक सहयोगियों की ओर तेजी से देख रहे हैं, ताकि भोजन उगाने का एक ऐसा तरीका खोजा जा सके जो उत्पादक भी हो और पर्यावरण के अनुकूल भी।

हाल ही में एक अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने एक विशिष्ट, सूखा-सहनशील जड़ी-बूटी की ओर अपना ध्यान केंद्रित किया जिसे प्लांटैगो ओवाटा (Plantago ovata) कहा जाता है, जिसे व्यापक रूप से इसबगोल या साइलियम के रूप में जाना जाता है, जो पश्चिमी भारत के अर्ध-शुष्क क्षेत्रों में एक महत्वपूर्ण फसल है। इसका लक्ष्य एक ऐसा देशी सूक्ष्मजीव खोजना था जो इस मूल्यवान पौधे को कठिन परिस्थितियों में जीवित रहने और फलने-फूलने में मदद कर सके। सुरेंद्रनगर जिले में स्वस्थ इसबगोल के पौधों की जड़ों से चिपकी मिट्टी से, टीम ने बैक्टीरिया के एक नए स्ट्रेन को अलग किया, जिसे उन्होंने PP10 नाम दिया। सावधानीपूर्वक आनुवंशिक विश्लेषण के माध्यम से, उन्होंने इस सूक्ष्मजीव की पहचान साइटोबैसिलस ओशनिसिडिमिनिस (Cytobacillus oceanisediminis) के रूप में की, जो एक ऐसी प्रजाति है जिसे पहले इस विशेष फसल की मदद करने की क्षमता के लिए प्रलेखित नहीं किया गया था। शोधकर्ताओं ने यह निर्धारित करने के लिए काम शुरू किया कि क्या यह बैक्टीरिया केवल एक निष्क्रिय निवासी था या एक सक्रिय भागीदार जो पौधे के स्वास्थ्य को बढ़ाने और बीमारी से लड़ने में सक्षम है।

जांच की शुरुआत बैक्टीरिया की फाइटोपैथोजन्स (कवक रोगजनकों) से लड़ने की क्षमता का परीक्षण करने से हुई, जो दुनिया भर में फसल के नुकसान का एक प्रमुख कारण हैं। जब शोधकर्ताओं ने एक पेट्री डिश में एक हानिकारक कवक, जिसे फ्यूसेरियम (Fusarium) कहा जाता है, के बगल में इस नए बैक्टीरियल स्ट्रेन को रखा, तो बैक्टीरिया ने एक ढाल की तरह काम किया। कवक की वृद्धि वहीं रुक गई, और अकेले बढ़ने की तुलना में इसमें 60 प्रतिशत की कमी आई। इससे संकेत मिला कि बैक्टीरिया उन पदार्थों का स्राव कर रहा था जो सक्रिय रूप से दुश्मन को बाधित करते हैं। यह समझने के लिए कि यह कैसे हुआ, टीम ने बैक्टीरिया द्वारा छोड़े गए रासायनिक मिश्रण का विश्लेषण किया। उन्होंने बायोएक्टिव यौगिकों के एक जटिल मिश्रण की खोज की, जिसमें इंडोल-3-एसिटिक एसिड और जिबरेलिक एसिड जैसे विशिष्ट अणु शामिल थे, जो पौधों को जड़ें और अंकुर कब विकसित करने चाहिए, यह बताने के लिए आवश्यक हैं। उन्होंने फास्फेट को घोलने की क्षमता भी प्रदर्शित की, जो एक प्रमुख पोषक तत्व है जो अक्सर मिट्टी में फंसा रहता है, जिससे यह पौधे के लिए उपलब्ध हो जाता है। इसके अलावा, बैक्टीरिया ने अमोनिया का उत्पादन किया, जो नाइट्रोजन का एक रूप है जिसकी पौधों को अपने ऊतकों के निर्माण के लिए आवश्यकता होती है, और चिपचिपे पदार्थ का स्राव किया जो उन्हें जड़ों पर सुरक्षात्मक फिल्म या बायोफिल्म बनाने में मदद करते हैं। शायद सबसे प्रभावशाली बात यह थी कि बैक्टीरिया अविश्वसनीय रूप से मजबूत साबित हुआ। यह तब भी बढ़ता और कार्य करता रहा जब इसके वातावरण में नमक की सांद्रता 13 प्रतिशत तक पहुँच गई, जो एक ऐसा स्तर है जो अन्य अधिकांश बैक्टीरिया को मार सकता है और पौधों को गंभीर तनाव दे सकता है। यह हैलोटोलरेंस (लवण सहिष्णुता), या नमक के प्रति सहनशीलता, लवणीय मिट्टी में उगाई जाने वाली फसलों के लिए एक महत्वपूर्ण गुण है।

यह देखने के लिए कि क्या प्रयोगशाला के ये निष्कर्ष वास्तविक दुनिया के परिणामों में परिवर्तित होते हैं, शोधकर्ताओं ने एक पॉट प्रयोग (pot experiment) आयोजित किया। उन्होंने इसबगोल के बीजों को मिट्टी में बोया, जिनमें से आधे बीजों पर इस नए बैक्टीरियल स्ट्रेन का लेप लगाया और अन्य को बिना उपचार के छोड़ दिया। दो महीने की अवधि के दौरान, अंतर स्पष्ट था। उपचारित बीज अधिक विश्वसनीयता से अंकुरित हुए और बहुत बड़े पौधों के रूप में विकसित हुए। परीक्षण के अंत तक, उपचारित पौधों की जड़ें नियंत्रण समूह (control group) की तुलना में काफी लंबी थीं, जो 8.10 सेमी के मुकाबले 14.63 सेमी तक पहुँचीं, और उनके अंकुर भी काफी लंबे और भारी थे। उपचारित पौधों की पत्तियाँ भी अधिक हरी थीं, जो क्लोरोफिल के उच्च स्तर को दर्शाती हैं, जो सूर्य के प्रकाश को पकड़ने वाला वर्णक है। इन परिणामों ने पुष्टि की कि बैक्टीरिया केवल मिट्टी में जीवित ही नहीं रहा; इसने सक्रिय रूप से पौधे के विकास को बदल दिया, जिससे बायोमास में पर्याप्त वृद्धि हुई।

यह कार्य पहली बार है जब इस विशिष्ट बैक्टीरिया को प्लांटैगो ओवाटा के साथ रहने के दौरान इतने व्यापक रेंज के लाभकारी गुणों को प्रदर्शित करते हुए रिपोर्ट किया गया है। निष्कर्ष बताते हैं कि साइटोबैसिलस ओशनिसिडिमिनिस PP10 एक बहुआयामी सहयोगी है, जो पौधे को बीमारी से बचाने, पोषक तत्वों को अवशोषित करने में मदद करने और नमकीन स्थितियों में भी इसके विकास को बढ़ावा देने में सक्षम है। हालांकि यह अध्ययन खुले खेतों के बजाय नियंत्रित पॉट परीक्षणों में किया गया था, फिर भी परिणाम भविष्य के कार्य के लिए एक मजबूत आधार प्रदान करते हैं। यह शोध एक देशी सूक्ष्मजीव के रूप में उपयोग करने की क्षमता को उजागर करता है जो एक प्राकृतिक जैव-उर्वर (biofertilizer) के रूप में कार्य कर सकता है, जो चुनौतीपूर्ण कृषि परिदृश्यों में इसबगोल और अन्य फसलों की खेती के लिए एक सतत मार्ग प्रदान करता है।