Chemical heterogeneity of Kappaphycus alvarezii and Gracilaria edulis biostimulants reshapes the maize phyllosphere microbiome and improves plant performance
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि *कप्पाफिस अल्वारेजी* (Kappaphycus alvarezii) और *ग्रैसिलारिया एडुलिस* (Gracilaria edulis) से प्राप्त बायोस्टिमुलेंट्स का पर्ण अनुप्रयोग (foliar application), लाभकारी टैक्सों के संवर्धन के माध्यम से मक्का के फाइलोस्फीयर माइक्रोबायोम को पुनर्गठित करता है, जिससे प्रकाश संश्लेषण के प्रदर्शन, बायोमास संचय और उपज में वृद्धि होती है।
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पौधे कभी अकेले नहीं होते। यहाँ तक कि मिट्टी से काफी ऊपर, हवा और धूप के संपर्क में रहने वाली पत्तियों में भी बैक्टीरिया, कवक (फंगस) और अन्य सूक्ष्मजीवों के विशाल, अदृश्य शहर बसे होते हैं। पौधे की यह ऊपरी सतह, जिसे 'फिलोस्फीयर' (phyllosphere) कहा जाता है, सूक्ष्मजीवों के रहने के लिए एक कठोर स्थान है; यह शुष्क है, पराबैंगनी विकिरण से स्नान करती है, और मौसम के साथ लगातार बदलती रहती है। फिर भी, वहाँ एक विविध समुदाय फल-फूल रहा है, और वैज्ञानिकों ने लंबे समय से संदेह जताया है कि पौधे का स्वास्थ्य उस विशिष्ट सूक्ष्मजीव मिश्रण से गहराई से जुड़ा होता है जो वह अपने साथ लेकर चलता है। जिस तरह एक स्वस्थ आंत मनुष्य को भोजन पचाने और बीमारियों से लड़ने में मदद करती है, उसी तरह पत्ती पर एक संतुलित समुदाय पौधे को पोषक तत्व अवशोषित करने और रोगों से लड़ने में मदद कर सकता है। उन किसानों के लिए जो कठोर रासायनिक उर्वरकों पर निर्भर हुए बिना अधिक भोजन उगाना चाहते हैं, इन सूक्ष्मजीव समुदायों को धीरे से निर्देशित करना समझना एक प्रमुख लक्ष्य बन गया है। एक आशाजनक उपकरण समुद्री पौधों से बना एक प्राकृतिक तरल पदार्थ, समुद्री शैवाल अर्क (seaweed extract) है, जिसका उपयोग दशकों से फसल वृद्धि बढ़ाने के लिए किया जाता रहा है, हालांकि पत्ती के सूक्ष्म जगत पर इसके काम करने का सटीक तरीका एक रहस्य बना हुआ था।
एक हालिया अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने मक्का (जो दुनिया भर में व्यापक रूप से उगाया जाने वाला एक प्रकार का मक्का है) पर दो अलग-अलग प्रकार के समुद्री शैवालों का परीक्षण करके इस रहस्य को सुलझाने का प्रयास किया। उन्होंने दो विशिष्ट समुद्री शैवालों को चुना: कैपाफिस अलवेरी (Kappaphycus alvarezii) और ग्रैसिलारिया एडुलिस (Gracilaria edulis)। हालांकि दोनों समुद्री शैवाल हैं, लेकिन वे रासायनिक रूप से एक-दूसरे से काफी भिन्न हैं। टीम यह देखना चाहती थी कि क्या इन अर्क को युवा मक्का के पौधों की पत्तियों पर छिड़कने से वहां रहने वाले सूक्ष्मजीवों में बदलाव आता है, और क्या उन बदलावों से पौधों को बेहतर बढ़ने में मदद मिलती है। उन्होंने नियंत्रित परिस्थितियों में बड़े गमलों में मक्का उगाया और जब पौधे शुरुआती विकास के एक विशिष्ट चरण में थे, तो उन्होंने कुछ पर पानी छिड़का, कुछ पर पहले समुद्री शैवाल का अर्क छिड़का, और कुछ पर दूसरे का। दो दिन बाद, उन्होंने सूक्ष्मजीवों के विश्लेषण के लिए पत्तियों को सावधानीपूर्वक एकत्र किया, ताकि उन्नत जेनेटिक सीक्वेंसिंग का उपयोग करके यह पहचाना जा सके कि वास्तव में किस प्रकार के बैक्टीरिया और कवक मौजूद थे। उन्होंने यह भी मापा कि पौधे कितने ऊंचे बढ़े, उनके तने कितने मोटे हुए, और सीजन के अंत में उन्होंने कितना अनाज पैदा किया।
परिणामों से पता चला कि दोनों समुद्री शैवालों ने एक जैसा कार्य नहीं किया। ग्रैसिलारिया एडुलिस का अर्क परिवर्तन का एक शक्तिशाली कारक साबित हुआ। इसने पत्तियों पर सूक्ष्मजीव समुदाय को महत्वपूर्ण रूप से बदल दिया, अन्य उपचारों की तुलना में बैक्टीरिया और कवक की बहुत अधिक विविधता पेश की। पानी से उपचारित पौधों में, कुछ प्रकार के बैक्टीरिया परिदृश्य पर हावी थे, लेकिन ग्रैसिलारिया उपचार ने इस प्रभुत्व को तोड़ दिया, जिससे कई विभिन्न लाभकारी सूक्ष्मजीव स्थापित होने में सक्षम हुए। यह बदलाव पौधे के स्वास्थ्य में नाटकीय सुधार के साथ आया। ग्रैसिलारिया से उपचारित मक्का लंबा उगा, उसके तने मोटे विकसित हुए, और अनियंत्रित पौधों की तुलना में उसने काफी अधिक अनाज का उत्पादन किया। इसने प्रकाश संश्लेषण (photosynthesis) की एक बहुत उच्च दर भी दिखाई, जो वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा पौधे सूर्य के प्रकाश को ऊर्जा में बदलते हैं, और इसकी पत्तियां अधिक कार्बन डाइऑक्साइड लेने और अधिक जल वाष्प छोड़ने में सक्षम थीं, जो एक अधिक सक्रिय और कुशल पौधे का संकेत देता है।
दूसरे समुद्री शैवाल, कैपाफिस अलवेरी ने भी पौधों की मदद की, लेकिन इसके प्रभाव अधिक मामूली थे। इसने पानी वाले समूह की तुलना में वृद्धि और उपज में सुधार किया, लेकिन इसने पत्ती के सूक्ष्मजीव समुदाय को उतना व्यापक रूप से नया आकार नहीं दिया जितना कि ग्रैसिलारिया अर्क ने दिया। इन पत्तियों पर सूक्ष्मजीव अनियंत्रित पौधों के समान ही रहे, जिनमें नए प्रकार के सूक्ष्मजीव कम आए और मूल प्रभावी बैक्टीरिया नियंत्रण में रहे। यह अंतर बताता है कि समुद्री शैवाल की विशिष्ट रासायनिक संरचना बहुत मायने रखती है। पाया गया कि ग्रैसिलारिया अर्क प्रोटीन, फेनोलिक यौगिकों और विशिष्ट कार्बनिक अम्लों से समृद्ध था, जबकि कैपाफिस अर्क में लिपिड का उच्च स्तर और विभिन्न अमीनो एसिड थे। ऐसा प्रतीत होता है कि ग्रैसिलारिया अर्क के रसायनों के अनूठे मिश्रण ने एक संकेत के रूप में कार्य किया जिसने पत्ती की सतह पर अधिक विविध और सहायक सूक्ष्मजीव टीम को आमंत्रित किया, जिसने बदले में पौधे की तीव्र वृद्धि और उच्च उत्पादकता का समर्थन किया।
यह अध्ययन स्पष्ट प्रमाण प्रदान करता है कि समुद्री शैवाल बायोस्टिमुलेंट्स केवल साधारण पौधे के खाद्य पदार्थ नहीं हैं; वे जटिल उपकरण हैं जो पौधे की सतह पर रहने वाले सूक्ष्म जगत को सक्रिय रूप से पुनर्गठित कर सकते हैं। शोधकर्ताओं ने पाया कि समुद्री शैवाल स्प्रे के लाभ सीधे पत्ती के माइक्रोबायोम में इन परिवर्तनों से जुड़े थे। ग्रैसिलारिया अर्क ने केवल पौधे को पोषण ही नहीं दिया; इसने पौधे के रहने के लिए एक बेहतर पड़ोस बनाने में मदद की, जो सूक्ष्मजीवों की एक विविध श्रेणी से भरा हुआ था जो संभवतः पौधे को फलने-फूलने में मदद करते थे। जबकि कैपाफिस अर्क ने कुछ लाभ दिए, अध्ययन बताता है कि सभी समुद्री शैवाल अर्क समान नहीं होते हैं, और विशिष्ट रासायनिक घटक यह निर्धारित करते हैं कि वे पौधे के वातावरण को कितनी अच्छी तरह से नया आकार दे सकते हैं। टिकाऊ कृषि के लिए, इसका अर्थ यह है कि सही समुद्री शैवाल स्रोत का चयन करना उच्च पैदावार और स्वस्थ फसलों की कुंजी हो सकता है, जो कृत्रिम रसायनों की आवश्यकता के बिना, पौधों और उन सूक्ष्मजीवों के बीच प्राकृतिक साझेदारी के साथ काम करके प्राप्त किया जा सकता है जो उन पर रहते हैं।
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