From teosinte to modern maize: domestication and crop improvement reshape the endophytic microbiome

प्रत्येक पौधे के ऊतकों के भीतर एक छिपा हुआ संसार होता है, बैक्टीरिया और कवक (फंगस) का एक हलचल भरा समुदाय जो इसकी जड़ों और पत्तियों के अंदर रहता है। ये सूक्ष्म पड़ोसी केवल यात्री मात्र नहीं हैं; वे आवश्यक भागीदार हैं जो पौधे को पोषक तत्व एकत्र करने, तनाव सहने और रोग से रक्षा करने में मदद करते हैं। सदियों से, मनुष्यों ने फसलों के विकास को आकार दिया है, पौधों का बड़े बीजों या उच्च उपज जैसे गुणों के लिए चयन किया है। डोमेस्टिकेशन (पालतू बनाने की प्रक्रिया) के रूप में जानी जाने वाली इस प्रक्रिया ने जंगली पूर्वजों को आधुनिक किस्मों में बदल दिया है जिन्हें आज हम खाते हैं। लेकिन जैसे-जैसे पौधे के आनुवंशिकी (जेनेटिक्स) बदले, एक महत्वपूर्ण प्रश्न बना रहा: उनके भीतर रहने वाले सूक्ष्म समुदायों का क्या हुआ? क्या उन्हीं शक्तियों ने, जिन्होंने बेहतर मक्का विकसित किया, उन सूक्ष्मजीव भागीदारों को भी बदल दिया जो इसे जीवित रहने में मदद करते हैं? इस संबंध को समझना महत्वपूर्ण है, क्योंकि यदि आधुनिक खेती ने अनजाने में फसलों को लाभकारी सूक्ष्मजीवों से वंचित कर दिया है, तो हम अधिक लचीली और टिकाऊ कृषि के निर्माण के लिए एक प्रमुख उपकरण खो रहे हो सकते हैं।

शोधकर्ताओं की एक टीम ने मक्के के जंगली पूर्वज से लेकर आज के खेतों में पाई जाने वाली उच्च-उपज वाली हाइब्रिड किस्मों तक, इसके आंतरिक सूक्ष्मजीवी जीवन की तुलना करके इस अदृश्य इतिहास का पता लगाने का प्रयास किया। उन्होंने मक्के के विकास के पूरे स्पेक्ट्रम का प्रतिनिधित्व करने वाले बीज एकत्र किए: जंगली घास जिसे टीओसिंते (teosinte) कहा जाता है, पीढ़ियों से किसानों द्वारा उगाई जाने वाली पारंपरिक किस्में, और आधुनिक, वैज्ञानिक रूप से विकसित लाइनें। एक निष्पक्ष तुलना सुनिश्चित करने के लिए, उन्होंने इन सभी विभिन्न प्रकार के पौधों को एक ही ग्रीनहाउस में, समान मिट्टी और देखभाल के साथ उगाया, ताकि उनके आंतरिक सूक्ष्मजीवों में कोई भी अंतर उनके पर्यावरण के बजाय पौधों के अपने आनुवंशिकी के कारण हो सके। उन्होंने प्रत्येक पौधे से पत्तियों और जड़ों को सावधानीपूर्वक एकत्र किया, सतहों को कीटाणुरहित किया ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि वे केवल पौधे के भीतर रहने वाले सूक्ष्मजीवों का ही अध्ययन कर रहे हैं, और फिर यह देखने के लिए कि कौन मौजूद है और वे कितने विविध हैं, बैक्टीरिया और कवक समुदायों के डीएनए का अनुक्रमण (सीक्वेंसिंग) किया।

परिणामों ने एक स्पष्ट पैटर्न का खुलासा किया कि जैसे-जैसे मक्का जंगली अवस्था से आधुनिक खेत की ओर बढ़ा, उसमें कमी और परिवर्तन आया। जंगली टीओसिंते और पारंपरिक लैंड्रेस (landraces) में सूक्ष्मजीवों, विशेष रूप से कवक के सबसे समृद्ध और विविध समुदाय पाए गए। इसके विपरीत, आधुनिक, उन्नत मक्का लाइनों के ऊतकों के भीतर सूक्ष्मजीवों के प्रकार काफी कम थे। दिलचस्प बात यह है कि एक पारंपरिक लैंड्रेस और एक आधुनिक लाइन के बीच क्रॉस कराकर बनाए गए एक हाइब्रिड ने कवक विविधता में आश्चर्यजनक वृद्धि दिखाई, जो यह सुझाव देता है कि विभिन्न आनुवंशिक पृष्ठभूमियों को मिलाने से सदियों की ब्रीडिंग के दौरान खोई हुई सूक्ष्मजीव समृद्धि को बहाल करने में मदद मिल सकती है। शोधकर्ताओं ने पाया कि पौधे के भीतर का स्थान सबसे अधिक मायने रखता था; जड़ों में रहने वाले समुदाय पत्तियों में रहने वाले समुदायों से मौलिक रूप से भिन्न थे, जो पौधे के प्रकार के बावजूद विशिष्ट समूह बनाते थे। हालांकि, इन विशिष्ट स्थानों के भीतर भी, मक्के के प्रकार का महत्व था। जंगली पौधों में ऐसे बैक्टीरिया और कवक थे जो पोषक चक्रण और विकास में मदद करने के लिए जाने जाते थे, जबकि आधुनिक किस्में सूक्ष्मजीवों के विभिन्न समूहों के प्रभुत्व में थीं जो अक्सर प्रबंधित कृषि मिट्टी में पाए जाते हैं।

यह बदलाव केवल इस बारे में नहीं था कि कौन मौजूद है, बल्कि इस बारे में भी था कि वह समुदाय क्या करने में सक्षम है। जंगली मक्के के भीतर के सूक्ष्मजीव प्राकृतिक रूप से पौधे को उसके वातावरण के साथ बातचीत करने और तनाव प्रबंधन में मदद करने वाले यौगिकों को बनाने के लिए बेहतर सुसज्जित प्रतीत हुए। हालांकि, आधुनिक मक्के के सूक्ष्मजीवों का कार्यात्मक प्रोफाइल एक मानव-प्रबंधित दुनिया में जीवित रहने के अनुकूल था, जिसमें उन जीवों की उच्च उपस्थिति थी जो रोगजनक हो सकते हैं या विक्षुब्ध वातावरण में पनप सकते हैं। अध्ययन बताता है कि जबकि पौधे के ऊतक का भौतिक स्थान इन समुदायों को आकार देने वाला सबसे मजबूत बल है, पौधे का अपना इतिहास—चाहे वह एक जंगली घास हो या एक आधुनिक हाइब्रिड—ने चुपचाप इसके आंतरिक पारिस्थितिकी तंत्र की विविधता और कार्य को नया आकार दिया है। ये निष्कर्ष जंगली रिश्तेदारों और पारंपरिक किस्मों को सूक्ष्मजीव विविधता के मूल्यवान भंडार के रूप में देखते हैं, जो उन ब्रीडर्स (प्रजनक) के लिए एक संभावित मार्ग प्रदान करते हैं जो फसलों और उनके सूक्ष्म सहयोगियों के बीच लाभकारी साझेदारी को बहाल करना चाहते हैं।