Growth promotion of tomato plants through bacteria derived from spent substrate of edible mushrooms
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि उपयोग किए जा चुके मशरूम सब्सट्रेट (spent mushroom substrate) से प्राप्त जीवाणु आइसोलेट्स, विशेष रूप से आइसोलेट BUD 5, में पादप वृद्धि-पोषक लक्षण मौजूद हैं और जब इन्हें पर्ण छिड़काव (foliar spraying) या बीज उपचार के माध्यम से लगाया जाता है, तो वे ग्रीनहाउस की स्थितियों में टमाटर की वृद्धि और जड़ के विकास को प्रभावी ढंग से बढ़ाते हैं।
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टमाटर दुनिया में सबसे व्यापक रूप से उगाई जाने वाली सब्जियों में से एक हैं, जो लाखों लोगों का पेट भरते हैं और अनगिनत आहारों का आधार बनते हैं। दुनिया की भूख मिटाने के लिए, किसानों को लगातार ऐसे तरीके खोजने होंगे जिससे वे भूमि को नुकसान पहुँचाए बिना अधिक भोजन उगा सकें। दशकों से, मानक समाधान रासायनिक उर्वरक रहे हैं, लेकिन ये भूजल में रिस सकते हैं और समय के साथ मिट्टी के स्वास्थ्य को नुकसान पहुँचा सकते हैं। हालाँकि, प्रकृति एक शांत विकल्प प्रदान करती है: मिट्टी में रहने वाले सूक्ष्म बैक्टीरिया जो पौधों को बढ़ने में मदद करते हैं। ये सूक्ष्म सहायक, जिन्हें अक्सर 'प्लांट ग्रोथ-प्रमोटिंग बैक्टीरिया' (पादप वृद्धि बढ़ाने वाले बैक्टीरिया) कहा जाता है, केवल निष्क्रिय नहीं बैठे रहते; वे प्राकृतिक यौगिकों का उत्पादन करते हैं जो पोषक तत्वों को मुक्त करते हैं, हानिकारक सूक्ष्मजीवों से लड़ते हैं, और यहाँ तक कि पौधे के अपने विकास हार्मोन को भी उत्तेजित करते हैं। वैज्ञानिकों के लिए चुनौती इन बैक्टीरिया के सही उपभेदों (स्ट्रेन्स) को खोजना और उन्हें फसलों तक पहुँचाने का सबसे अच्छा तरीका पता लगाना है।
ब्राजील के शोधकर्ताओं की एक टीम ने इन सहायकों को खोजने के लिए एक अप्रत्याशिक स्रोत की ओर रुख किया: मशरूम फार्मों से बचा हुआ अवशेष। जब खाद्य मशरूमों की कटाई की जाती है, तो वे एक 'स्पेंट सबस्ट्रेट' (उपयोग किया गया आधार) छोड़ देते हैं—जो छिलके, बीज, लकड़ी और अन्य कृषि उप-उत्पादों का मिश्रण है जिसे कवक द्वारा पहले ही आंशिक रूप से तोड़ दिया गया है। यह समृद्ध, जैविक कचरा सूक्ष्मजीवी जीवन से भरा होता है। शोधकर्ताओं ने इस स्पेंट मशरूम सबस्ट्रेट से बीस अलग-अलग बैक्टीरियल स्ट्रेन एकत्र किए और यह देखने के लिए उनका परीक्षण किया कि कौन से टमाटर के पौधे की मदद करने में सबसे अधिक सक्षम थे। उन्होंने विशिष्ट जैविक गतिविधियों की तलाश की, जैसे कि सख्त पादप रेशों को तोड़ने वाले एंजाइम बनाने की क्षमता, मिट्टी से लोहा पकड़ने वाले पदार्थ, और प्राकृतिक विकास हार्मोन जो जड़ों को फैलाने के लिए प्रोत्साहित करते हैं।
स्क्रीनिंग प्रक्रिया से पता चला कि परीक्षण किए गए प्रत्येक बैक्टीरियल स्ट्रेन में कुछ उपयोगी क्षमता थी, लेकिन तीन विशेष रूप से आशाजनक निकले। एक स्ट्रेन, जिसे BUD 5 नाम दिया गया, एक शक्तिशाली माध्यम था जिसने इंडोल-3-एसिटिक एसिड नामक विकास हार्मोन के साथ-साथ सेल्युलोज को तोड़ने वाले एंजाइम और लोहा सुरक्षित करने वाले यौगिकों का उत्पादन किया। एक अन्य, BUD 7 ने भी विकास हार्मोन और सेल्युलोज को तोड़ने वाले एंजाइमों का उत्पादन किया। तीसरा, BUD 7, लोहे को पकड़ने वाले यौगिकों का एक मजबूत उत्पादक था और सेल्युलोज तोड़ने वाले एंजाइम भी बनाता था। यह देखने के लिए कि क्या ये बैक्टीरिया वास्तव में जीवित पौधे में अंतर ला सकते हैं, टीम ने अपना काम लैब बेंच से ग्रीनहाउस तक स्थानांतरित कर दिया। उन्होंने गमलों में टमाटर के पौधे उगाए और तीन अलग-अलग तरीकों से बैक्टीरिया का प्रयोग किया: रोपण से पहले बीजों को भिगोना, पत्तियों पर छिड़काव करना, या दोनों करना। उन्होंने दो बढ़ते मौसमों के दौरान पौधों की निगरानी की, जिसमें उनके बढ़ने की ऊंचाई से लेकर उनकी जड़ प्रणाली के आकार और वजन तक सब कुछ मापा गया।
परिणामों ने दिखाया कि बैक्टीरिया ने वास्तव में टमाटरों की मदद की, हालांकि प्रभाव लगाने के तरीके और वर्ष के आधार पर भिन्न थे। पहले वर्ष में, BUD 5 स्ट्रेन के साथ बीजों को उपचारित करने और पत्तियों पर छिड़काव करने के संयोजन ने सबसे नाटकीय परिणाम दिए। इन पौधों ने ऐसी जड़ प्रणाली विकसित की जो अनुपचारित नियंत्रण पौधों की तुलना में आयतन में लगभग चालीस प्रतिशत बड़ी थी। BUD 5 से उपचारित पौधों की पत्तियों के ताजे वजन में भी महत्वपूर्ण वृद्धि देखी गई, जो नियंत्रण समूह की तुलना में लगभग पैंतालीस प्रतिशत भारी बढ़ीं। बैक्टीरिया ने पौधों को अधिक जड़ द्रव्यमान बनाने के लिए प्रोत्साहित करके काम किया, जिससे बदले में उन्हें मिट्टी से अधिक पानी और पोषक तत्व खींचने में मदद मिली, जिसने जमीन के ऊपर पत्तियों और तनों के विकास को ईंधन दिया।
प्रयोग के दूसरे वर्ष ने पुष्टि की कि ये बैक्टीरिया विश्वसनीय थे, भले ही विशिष्ट विजेता थोड़े बदल गए हों। जबकि नियंत्रण वाले पौधे ऊंचाई के मामले में उपचारित पौधों के समान ही ऊंचे थे, उपचारित पौधों ने अक्सर अधिक मजबूत जड़ प्रणाली विकसित की और अपनी जड़ों तथा प्ररोहों (शूट्स) में अधिक शुष्क पदार्थ संचित किया। उदाहरण के लिए, BUD 7 स्ट्रेन के साथ बीजों को उपचारित करने से एक ऐसी जड़ प्रणाली प्राप्त हुई जो नियंत्रण की तुलना में बीस प्रतिशत से अधिक बड़ी थी। शोधकर्ताओं ने यह भी मापा कि पौधे प्रकाश संश्लेषण (फोटोसिंथेसिस) के लिए प्रकाश का उपयोग कितनी कुशलता से करते हैं, जो वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा पौधे सूर्य के प्रकाश को ऊर्जा में बदलते हैं। बैक्टीरिया-उपचारित पौधों ने स्वस्थ प्रकाश संश्लेषक मशीनरी बनाए रखी, जिसमें कुछ उपचारों ने इलेक्ट्रॉन परिवहन की दक्षता में उल्लेखनीय वृद्धि दिखाई, जो प्रकाश ऊर्जा को रासायनिक ऊर्जा में बदलने का एक प्रमुख चरण है। यह सुझाव देता है कि बैक्टीरिया ने पौधों को सूर्य के प्रकाश का अधिक प्रभावी ढंग से उपयोग करने में मदद की, जिससे उन्हें बड़े जड़ और प्ररोह विकास को सहारा देने के लिए आवश्यक अतिरिक्त ऊर्जा मिली।
यह खोज विशेष रूप से दिलचस्प है क्योंकि बैक्टीरिया का स्रोत क्या है। मशरूम खेती के स्पेंट सबस्ट्रेट का उपयोग करके, शोधकर्ताओं ने सूक्ष्मजीवों के एक ऐसे भंडार का लाभ उठाया है जो जटिल कार्बनिक पदार्थों को तोड़ने के लिए पहले से ही अनुकूलित हैं। ये बैक्टीरिया स्वाभाविक रूप से सख्त पादप रेशों को नष्ट करने और पोषक तत्वों को पुनर्चक्रित करने के उपकरणों से लैस हैं, जो गुण टमाटर के पौधों में स्थानांतरित होने पर फायदेमंद साबित हुए। यह अध्ययन दर्शाता है कि मशरूम फार्मों के ये अपशिष्ट उत्पाद केवल फेंकने के लिए कचरा नहीं हैं, बल्कि कृषि के लिए नए जैविक उपकरण खोजने के लिए एक मूल्यवान संसाधन हैं। तीन चयनित स्ट्रेन, BUD 5, BUD 7, और BUD 19 ने दिखाया कि वे लगातार विकास को बढ़ावा दे सकते हैं, जड़ विकास में सुधार कर सकते हैं और सूर्य से ऊर्जा प्राप्त करने की पौधे की क्षमता को बढ़ा सकते हैं।
अध्ययन ने यह नहीं पाया कि बैक्टीरिया हर बार एक ही तरह से काम करते हैं; परिणाम दो वर्षों के बीच बदल गए, जिसका कारण संभवतः पर्यावरणीय स्थितियों में प्राकृतिक भिन्नता थी। हालाँकि, निरंतर रुझान यह था कि बैक्टीरिया ने पौधों को अधिक तेजी से बढ़ने में मदद की, विशेष रूप से उनकी जड़ प्रणाली में। यह एक महत्वपूर्ण निष्कर्ष है क्योंकि एक मजबूत जड़ प्रणाली का अर्थ है कि पौधा तनाव को झेलने और पोषक तत्वों तक पहुँचने के लिए बेहतर रूप से सुसज्जित है। शोधकर्ताओं ने निष्कर्ष निकाला कि इन बैक्टीरियल आइसोलेट्स में बायो-इनपुट के रूप में विकसित होने की वास्तविक क्षमता है, जो रासायनिक उर्वरकों पर निर्भर हुए बिना टमाटर के उत्पादन को बढ़ाने का एक सतत तरीका प्रदान करते हैं। यह कार्य एक सरल लेकिन शक्तिशाली विचार को उजागर करता है: एक कृषि प्रक्रिया के कचरे को देखकर, हम दूसरी प्रक्रिया को सुधारने की कुंजी पा सकते हैं।
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