A multi-component fermented fruit-juice attractant for tephritid monitoring: optimization, chemistry and field validation

उष्णकटिबंधीय और उपोष्णकटिबंधीय क्षेत्रों के आर्द्र बागों में, फसल पर एक मौन युद्ध लड़ा जा रहा है। छोटे फल वाली मक्खियाँ, जिन्हें वैज्ञानिक रूप से टेफ्रिटिड्स (tephritids) के रूप में जाना जाता है, फल और सब्जी की फसलों के सबसे विनाशकारी कीटों में से एक हैं। दो विशेष प्रजातियाँ, मेलोन फ्लाई (melon fly) और ओरिएंटल फ्रूट फ्लाई (oriental fruit fly), न केवल फल को खाकर बल्कि उसके अंदर अंडे रखकर भी भारी नुकसान पहुँचाती हैं। जब लार्वा बाहर निकलते हैं, तो वे अंदर से मांस को खा जाते हैं, जिससे उपज बेचने योग्य नहीं रह जाती और सख्त क्वारंटाइन (quarantine) नियमों को सक्रिय कर देती है जो व्यापार को पूरी तरह से रोक सकते हैं। दशकों से, किसान इन कीटों से लड़ने के लिए व्यापक-स्पेक्ट्रम वाले कीटनाशकों पर निर्भर रहे हैं, लेकिन इस दृष्टिकोण की भारी लागत है: यह भोजन पर रासायनिक अवशेष छोड़ देता है, लाभकारी कीटों को नुकसान पहुँचाता है, और अंततः ऐसी मक्खियों को जन्म देता है जो जहर के प्रति प्रतिरोधी हो जाती हैं। एक अधिक सटीक विकल्प मक्खियों के व्यवहार को समझने में निहित है। जिस तरह मनुष्य पकी हुई ब्रेड या पके हुए फल की गंध की ओर आकर्षित होते हैं, ये कीट भी हवा में मौजूद विशिष्ट रासायनिक संकेतों द्वारा निर्देशित होते हैं। वैज्ञानिक लंबे समय से जानते हैं कि किण्वित (fermenting) फल गैसों का एक जटिल बादल छोड़ते हैं—अल्कोहल, एस्टर और एसिड—जो भोजन के स्रोत का संकेत देते हैं। चुनौती इस प्राकृतिक संकेत को एक बोतल में फिर से बनाने की थी, एक ऐसा आकर्षण (lure) बनाना जो निगरानी के लिए मक्खियों को पकड़ने के लिए पर्याप्त मजबूत हो, लेकिन हर जगह किसानों के लिए विश्वसनीय होने के लिए पर्याप्त मानकीकृत हो।

चेनग्डू, चीन में शिपू टेक्नोलॉजी (Xipu Technology) के शोधकर्ताओं की एक टीम ने एक नए, बहु-घटक आकर्षण (multi-component attractant) को इंजीनियर करके इस समस्या को हल करने का लक्ष्य रखा। केवल एक रसायन पर निर्भर रहने के बजाय, उन्होंने किण्वित फलों के रस पर आधारित एक मिश्रण को पूर्ण बनाने का प्रयास किया, जो उस प्राकृतिक क्षय प्रक्रिया की नकल करता है जिसे मक्खियाँ अपरिहार्य मानती हैं। टीम ने "स्वीट स्पॉट" (sweet spot) खोजने के लिए विभिन्न चरों के विभिन्न संयोजनों का परीक्षण करना शुरू किया जहाँ किण्वन प्रक्रिया सबसे आकर्षक सुगंध पैदा करती है। उन्होंने सेब, केला, खरबूजा, नाशपाती और तरबूज सहित विभिन्न फलों के आधारों के साथ प्रयोग किया, जिसे एक विशिष्ट प्रकार के यीस्ट (yeast) के साथ मिलाया गया। उन्होंने पाया कि इन फलों का मिश्रण किसी भी एकल प्रकार की तुलना में बेहतर काम करता है। इसके बाद उन्होंने रेसिपी को सूक्ष्मता से सुधारा, जिसमें यीस्ट की मात्रा, किण्वन के तापमान और मिश्रण को कितनी देर तक पकने के लिए छोड़ा गया, को समायोजित किया गया। इष्टतम स्थितियाँ स्पष्ट रूप से उभर कर आईं: पांच से छह प्रतिशत यीस्ट वाला मिश्रण, जो छः से छः डेढ़ दिन के लिए सत्ताईस से अट्ठाईस डिग्री सेल्सियस के गर्म तापमान पर किण्वित किया गया हो। अंतिम उत्पाद में एक विशिष्ट अम्लता स्तर होना चाहिए और चीनी की मात्रा ब्रिक्स स्केल (Brix scale) पर सोलह डिग्री होनी चाहिए, जो तरल पदार्थों में घुले हुए ठोस पदार्थों को मापने की एक मानक इकाई है। इस किण्वित आधार में, उन्होंने मिथाइल यूजेनॉल (methyl eugenol) नामक एक शक्तिशाली रसायन की बहुत कम मात्रा मिलाई, जो विशेष रूप से नर ओरिएंटल फ्रूट फ्लाई के लिए एक सशक्त संकेत के रूप में जाना जाता है।

एक बार जब रेसिपी तय हो गई, तो शोधकर्ताओं को यह समझने की आवश्यकता थी कि बोतल के भीतर वास्तव में क्या है। उन्नत रासायनिक विश्लेषण का उपयोग करते हुए, उन्होंने किण्वन द्वारा छोड़े गए वाष्पशील यौगिकों (volatile compounds) की पहचान करने के लिए तरल के ऊपर की हवा का परीक्षण किया। परिणामों ने एक जटिल रासायनिक परिदृश्य दिखाया। सबसे प्रचुर पदार्थ इथेनॉल था, जो बीयर और वाइन में पाया जाने वाला अल्कोहल है, जिसने पता लगाए गए लगभग आधे वाष्पशील पदार्थों का हिस्सा बनाया। हालाँकि, टीम ने सावधानी से नोट किया कि भले ही इथेनॉल सबसे प्रचुर मात्रा में था, इसका मतलब यह नहीं था कि यह मक्खियों को आकर्षित करने के लिए सबसे महत्वपूर्ण था। मिश्रण में अन्य यौगिकों की भी छोटी लेकिन महत्वपूर्ण मात्रा शामिल थी, जिसमें एथिल एसीटेट, एल्डिहाइड और हेक्सिल एसीटेट शामिल हैं, जो सुगंध के फ्रूटी और विलायक जैसे नोट्स में योगदान करते हैं। महत्वपूर्ण रूप से, विश्लेषण ने 0.04 प्रतिशत की सांद्रता पर मिथाइल यूजेनॉल की उपस्थिति की पुष्टि की, जो कि किण्वन के उप-उत्पादों के साथ मौजूद था। इसने पुष्टि की कि अंतिम उत्पाद एक हाइब्रिड आकर्षण था, जो किण्वित फलों के व्यापक आकर्षण को जोड़े गए रसायन के विशिष्ट, उच्च-शक्ति वाले संकेत के साथ जोड़ता है।

इस आकर्षण का वास्तविक परीक्षण फील्ड में हुआ, जहाँ शोधकर्ताओं ने सीचुआन प्रांत के तीन अलग-अलग स्थानों पर दो अलग-अलग मौसमों में जाल (traps) तैनात किए। उन्होंने अपने नए अनुकूलित आकर्षण, एक मानक वाणिज्यिक आकर्षण (जिसमें केवल मिथाइल यूजेनॉल था), और सादे पानी से भरे कंट्रोल ट्रैप के बीच एक कठोर तुलना स्थापित की। परिणाम आश्चर्यजनक थे। उनके नए किण्वित मिश्रण से युक्त ट्रैप ने अन्य दोनों विकल्पों की तुलना में काफी अधिक मक्खियाँ पकड़ीं। औसतन, नए आकर्षण ने प्रति सप्ताह पचास से अधिक मक्खियाँ पकड़ीं, जबकि वाणिज्यिक आकर्षण ने लगभग चौबीस मक्खियाँ पकड़ीं, और पानी के कंट्रोल ट्रैप ने नौ से भी कम मक्खियाँ पकड़ीं। यह अंतर सभी तीन स्थानों और अध्ययन के दोनों वर्षों में सुसंगत था, जिससे साबित हुआ कि यह प्रदर्शन किसी एक मौसम या स्थान का संयोग नहीं था। इसके अलावा, शोधकर्ताओं ने ट्रैप में पकड़ी गई कीटों की जांच की और पाया कि उनमें से लगभग नब्बे प्रतिशत लक्षित फल मक्खियाँ थीं, जबकि शेष दस प्रतिशत अन्य कीट जैसे पतंगे या घरेलू मक्खियाँ थीं। पकड़ी गई मक्खियों में मेलोन फ्लाई, ओरिएंटल फ्रूट फ्लाई और अन्य संबंधित प्रजातियों का मिश्रण शामिल था, जो सुझाव देता है कि यह आकर्षण कीट परिवार की एक विस्तृत श्रृंखला के खिलाफ प्रभावी था।

इन प्रभावशाली परिणामों के बावजूद, लेखकों ने सावधानीपूर्वक यह परिभाषित किया कि उनका अध्ययन क्या सिद्ध करता है और क्या नहीं। उन्होंने इस बात पर जोर दिया कि जबकि यह आकर्षण मक्खियों की निगरानी और गिनती करने के लिए उत्कृष्ट था, अध्ययन ने यह प्रदर्शित नहीं किया कि यह कीटों की कुल आबादी को दबा सकता है या कीटनाशकों की आवश्यकता को पूरी तरह से बदल सकता है। आकर्षण को मक्खियों को देखने और गिनने के लिए आकर्षित करने और पकड़ने के लिए डिज़ाइन किया गया था, न कि एक ऐसे जहर के रूप में कार्य करने के लिए जो कॉलोनी को खत्म कर दे। इसके अतिरिक्त, शोधकर्ताओं ने उल्लेख किया कि वे मिथाइल यूजेओल के विशिष्ट योगदान को किण्वित फल के रस से अलग नहीं कर सके। चूंकि उन्होंने फील्ड में मिथाइल यूजेनॉल के बिना आकर्षण का संस्करण नहीं परखा, इसलिए यह स्पष्ट नहीं है कि सफलता का कितना हिस्सा केवल किण्वन प्रक्रिया से आया और कितना जोड़े गए रसायन से। अध्ययन ने यह भी रेखांकित किया कि गर्म क्षेत्र में बैठे रहने के दौरान आकर्षण की रासायनिक संरचना समय के साथ बदल सकती है, और उन्होंने उस दो सप्ताह की अवधि के बाद सुगंध प्रोफाइल को नहीं मापा जब चारा ट्रैप में छोड़ा गया था।

यह कार्य एक विश्वसनीय, कम-अवशेष वाले कीट प्रबंधन उपकरण बनाने की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम है। किण्वन प्रक्रिया को मानकीकृत करके, टीम ने उस अनुमान लगाने की प्रक्रिया से दूरी बना ली है जो अक्सर घरेलू फलों के चारे के साथ जुड़ी रहती है। उन्होंने दिखाया है कि फलों, यीस्ट और एक विशिष्ट घटक का सावधानीपूर्वक नियंत्रित मिश्रण इन विनाशकारी कीटों को पकड़ने में मौजूदा वाणिज्यिक विकल्पों से बेहतर प्रदर्शन कर सकता है। निष्कर्ष बताते हैं कि यह बहु-घटक दृष्टिकोण किसानों और कृषि अधिकारियों के लिए कीट आबादी पर कड़ी नज़र रखने के लिए एक शक्तिशाली उपकरण है। हालाँकि, शोधकर्ता निष्कर्ष निकालते हैं कि रासायनिक अंतःक्रियाओं को पूरी तरह से समझने और यह परीक्षण करने के लिए कि क्या यह आकर्षण कीटनाशकों के उपयोग को कम करने की एक बड़ी रणनीति का हिस्सा बन सकता है, और अधिक काम की आवश्यकता है। फिलहाल, यह अध्ययन एक स्पष्ट प्रदर्शन है कि किण्वन की रसायन विज्ञान को समझकर, विज्ञान बागों के मौन संकेतों को सुनने का एक बेहतर तरीका बना सकता है।