फसल उत्पादकता बढ़ाने वाले कवकीय जैव उर्वरक

21 Oct फसल उत्पादकता बढ़ाने वाले कवकीय जैव उर्वरक

Fungus biofertilizer that increases crop productivity

बढ़ती आबादी की माँगों को पूरा करने और भूख की समस्याओं को कम करने के दबाव ने शानदार  वैज्ञानिक प्रौद्योगिकियों और कृषि विज्ञान प्रथाओं को आगे बढ़ाया है। कवक (फफूंद) समुदायों के विविध समूह मृदा-पादप प्रणालियों के प्रमुख घटक हैं, जहां वे राइजोस्फीयर / एंडोफाइटिक / फेलोस्फेरिक इंटरैक्शन के गहन नेटवर्क में लगे हुए हैं।

कवक स्थायी कृषि के लिए एक महत्वपूर्ण और आशाजनक उपकरण के रूप में उभरा है।  कवक को स्थायी कृषि के लिए रासायनिक उर्वरकों के स्थान पर जैव उर्वरक के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। जैविक विज्ञान के तेजी से बढ़ते क्षेत्रों में से एक, माइक्रोबायोलॉजी, उपयोगी उत्पादों के उत्पादन के लिए जीवित जीवों या उनके घटकों की आनुवंशिक इंजीनियरिंग के साथ काम कर रही है, जिसमें टिकाऊ कृषि में उपयोग की एक विस्तृत श्रृंखला है।

जैवप्रौद्योगिकी के आणविक औजारों ने क्लोनिंग द्वारा सटीक प्रजनन को गति दी है और वांछित जीन एक से दूसरी प्रजाति में स्थानांतरित होते हैं। विभिन्न प्रकार के तरीकों का उपयोग टिकाऊ, पारिस्थितिक और आर्थिक विकास को पूरा करने के लिए तथा  जैवमंडल की रक्षा के साथ उपज बढ़ाने के उद्देश्य से किया जा रहा है । 

माइक्रोबियल जैव प्रौद्योगिकी एक अनिवार्य क्षेत्र है जो मानव पोषण, खाद्य सुरक्षा, संरक्षण और जानवरों और पौधों के संरक्षण और अंततः कृषि में समग्र मौलिक अनुसंधान को बढ़ावा देने में महत्वपूर्ण भूमिका निभा रहा है।

कृषि रसायनों पर निर्भरता को कम करके और जैव स्रोतों का अधिक उपयोग करके औद्योगिक माइक्रोबायोलॉजी स्थायी कृषि में बहुत योगदान दे रही है। स्थिरता प्राप्त करने के लिए आने वाले दशकों में प्रमुख फोकस मित्र जीवाणुओं पर होगा। पोषक तत्वों की आपूर्ति, जैव-नियंत्रण गतिविधियों और पर्यावरण की सफाई के संदर्भ में सूक्ष्मजीव  की क्षमता को ध्यान में रखते हुए, उन्हें कृषि में कार्यान्वयन के लिए अधिक से अधिक उपयोग करने की आवश्यकता है ताकि भविष्य में उत्पादक कृषि-पारिस्थितिकी तंत्र मजबूत किया जा सके।

लाभकारी कवक पौधों के विकास को बढ़ावा देने और विभिन्न अघुलनशील और अनुपलब्ध पोषक तत्वों के घुलनशीलता और विभिन्न पौधों के विकास के नियामकों के उत्पादन सहित विभिन्न सुधारों के माध्यम से पौधों की वृद्धि और उपज सुधार में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। ये पौधे के प्रतिकूल अजैविक तनाव प्रभावों को कम करने में सहायता करते हैं। ये मिट्टी के कणों से भी बंधते हैं जिससे मिट्टी की जल धारण क्षमता बढ़ जाती है।

लाभकारी कवक प्राकृतिक कृषि-पारिस्थितिकी तंत्र में मुख्य खिलाड़ी हैं क्योंकि वे पोषक तत्वों के अधिग्रहण, कार्बनिक पदार्थ रीसाइक्लिंग और पौधों के कीटों से सुरक्षा जैसी  महत्वपूर्ण गतिविधियों को अंजाम देते हैं । कवक डेकोम्पोजर्स में कठिन से कठिन यौगिकों को तोड़ने की क्षमता होती है।

शैवाल के साथ पारस्परिक सहजीवी संबंध में, लाइकेन लिचेनिक एसिड का उत्पादन करते हैं, जो रॉक और प्रोटोसिल्स के गठन के विलेयकरण में सहायक होता है। यह मिट्टी के एकत्रीकरण और स्थिरता में महत्वपूर्ण योगदान देती है। कवक जैसे की फेनेरोचैते वेलुटिना, पेरिस्पोरोप्सिस लेट एरिटिया और प्लुरोटस कठोर लकड़ी को उपयोगी रूप में परिवर्तित करते हैं।

पारिस्थितिक तंत्र के एक घटक के रूप में, कवक स्वयं भी खाद्य स्रोत के रूप में जानवरों द्वारा सेवन किया जा सकता है क्योंकि उनमें प्रोटीन और विटामिन अधिक मात्रा में होते हैं। कवक भी पौधों को लाभ प्रदान करते हैं। कवक की कुछ प्रजातियों के साथ पौधों की खेती बहुत उपयोगी सिद्ध होती है।

पेनिसिलियम, पिरिफोर्मोस्पा इंडिका और ट्राइकोडर्मा बहुत अच्छे जैव नियंत्रण एजेंट हैं और ये फसल उत्पादकता में वृद्धि करते हैं । कवक मिट्टी और पौधों के आवास के मुख्य निवासी हैं और पारिस्थितिकी तंत्र में एक आवश्यक भूमिका निभाते हैं । वे मुख्य डीकम्पोजर हैं जो मिट्टी के स्थिरीकरण में मदद करते हैं।

कवक पौधे के पोषण, विकास और स्वास्थ्य को प्रभावित करता है। इसके अलावा, पौधे के साथ कवक का जुड़ाव पौधे पौधे को रोगों से बचाता है। कृषि में जैव उर्वरक के रूप में कवक का उपयोग कई खनिजों का लाभ उठाते हुए पादप विकास में एक आवश्यक भूमिका निभाता है।

पोषण उन कारकों में से एक है जिन पर पौधे का विकास और स्वास्थ्य मुख्य रूप से निर्भर करता है। अब, फसलों का पोषण मुख्य रूप से रासायनिक उर्वरकों पर टिका हुआ है। रासायनिक आधारित उर्वरक मिट्टी की उर्वरता को प्रभावित करते हैं और पर्यावरण में प्रदूषण भी पैदा करते हैं। बायोफर्टिलाइज़र रासायनिक आधारित उत्पादों के लिए सबसे अच्छा विकल्प हैं जो पारिस्थितिक रूप से पौधों को पोषण प्रदान करते हैं।

कृषि में उपयोग किए जाने वाले कवक बायोफर्टिलाइजर्स मैक्रोन्यूट्रिएंट्स जैसे फास्फोरस, नाइट्रोजन, पोटेशियम और सूक्ष्म पोषक तत्व जैसे जस्ता, लोहा, तांबा और मैग्नीशियम सहित कई पोषक तत्व प्रदान करते हैं। कवक जैव उर्वरक पोषण प्रदान करने के साथ-साथ मिट्टी के पोषक तत्वों के नुकसान को भी कम करता है । पौधों के साथ आर्बुसकुलर मायकोरिज़ल कवक (एएमएफ) का संयोजन पोषण प्रदान करके पौधे की वृद्धि को बढ़ाता है।

एट्यूनिकटम, ग्लोमस क्लियरम और ग्लोमस कैलेडोनियम के कंसोर्टियम का मूल्यांकन खीरे के अंकुर पर किया गया और पाया गया कि अंकुर जीवित रहने, उपज, फॉस्फोरस और जिंक की सांद्रता में उल्लेखनीय वृद्धि हुई है। एएमएफ, ग्लोमस इंट्रैराडिस अकेले से और पीजीपीआर के साथ बेसिलस पोलीमिक्स, स्यूडोमोनस पुतिदा और एज़ोटोबैक्टर चिरोकोकम के साथ संयोजन में बायोमास, एनपीके तेज, स्टेविओसाइड और स्टेविया रेबाउडियाना के क्लोरोफिल को बढ़ाता है।

मोर्टिएरेला लम्बी, सेराटोबैसिडिएसिया, अल्टरनेरिया एम्बेलिसिया, डैक्टाइलोन्टेक्ट्रिया टोरेसेंसिस, टेट्राक्लेडियम मैक्सिलफोर्मे, कैडोफोरा,  इंडिका,  टोफिल्डिया, ओडियोडेन्ड्रान मायस, और राइनकोस्पोरोपिन सिक्योरिटीज, पौधे द्वारा फास्फोरस का उठाव  बढ़ाने में सहायक हैं ।

पादप वृद्धि नियामक कार्बनिक यौगिक हैं जो पौधों की वृद्धि और विकास में आवश्यक भूमिका निभाते हैं। इन्हें बायोस्टिमुलेंट्स भी कहा जाता है। आधुनिक कृषि रासायनिक उर्वरकों और कीटनाशकों पर निर्भर है । पौधों की वृद्धि नियामक आमतौर पर पौधों में बहुत कम सांद्रता में सक्रिय होते हैं। उन्हें मुख्य पांच समूहों में वर्गीकृत किया गया है जैसे ऑक्सिन, एब्सिसिक एसिड, साइटोकिनिन, गिबरेलिन और एथिलीन।

एथिलीन संयंत्र विकास नियामकों कि पहली पहचान की गई है। यह स्वाभाविक रूप से होने वाली दवाएं हैं, जो अनानास के फूलों के उत्पादन में सुधार करने में मदद करती हैं। वे कृत्रिम रूप से भी उत्पादित किए गए जो स्वाभाविक रूप से होने वाले पौधे हार्मोन की नकल करते हैं, तब से पौधे के विकास नियामकों का उपयोग काफी बढ़ रहा है और एक आधुनिक कृषि प्रमुख घटक बन गया है।

कवक दोनों उत्तेजक और वृद्धि के अवरोधकों की तरह प्रदर्शन कर सकता है, और पौधों के विभिन्न भागों (मूल स्टेम और कली) को अलग-अलग प्रतिक्रिया देने का कारण बना। उदाहरण के लिए, हर्बिसाइड्स के रूप में ऑक्सिन, एक कम समतलन स्तर पर कोशिका वृद्धि को प्रेरित करता है, जबकि उच्च सांद्रता में लगभग हमेशा एथिलीन उत्पादन में वृद्धि होती है। वे देरी करते हैं या यह कोशिकाओं के लिए भी विषाक्त है।

इसके अतिरिक्त, ऑक्सिन कोशिका विभेदन, पादप कटिंग जड़ निर्माण और जाइलम और फ्लोएम ऊतकों के विकास को बढ़ावा देते हैं। पौधे की शूटिंग में सेल बढ़ाव और विभाजन को गिबरेलिन द्वारा नियंत्रित किया जाता है। साइटोकिनिन सेल इज़ाफ़ा, प्लांट डिवीजन, सीनेसेंस और एमिनो एसिड परिवहन में कार्य करता है।

टिशू कल्चर वाहिकाओं में जमा एथिलीन तब कई पौधों के टिशू कल्चर के विकास और वृद्धि को रोक सकता है। इसके बजाय, एथिलीन ऑक्सिन के परिवहन और चयापचय पर प्रभाव डाल सकता है। आयरन पृथ्वी की सतह पर चौथा सबसे प्रचुर तत्व है, और यह हर जीवित जीव की वृद्धि और विकास प्रक्रियाओं के लिए आवश्यक है।

ईथीलीन सुगंधित, एंटीबायोटिक, साइटोक्रोम, पोरफाइरिन, वर्णक, न्यूक्लिक एसिड, साइडरोफोर, विष और विटामिन के जैवसंश्लेषण को नियंत्रित करता है। साइडरोफोरस आवश्यक मेटाबोलाइट्स हैं जो विभिन्न कवक में ऑक्सीडेटिव तनाव का जवाब देते हैं, जिसमें ट्राईकोडर्मा विरेन, जिबरेला ज़ी, कोचलीबोलस हेटरोस्ट्रोफ़स, एस्परगिलस फ़्यूमिगेट्स, एस्परगिलस निडुलन्स शामिल हैं और वे शंकुधारी अंकुरण और यौन विकास के लिए भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।

बायोटिक और अजैविक तनावों की बढ़ती घटना फसल की उपज के ठहराव के लिए एक बड़ी चुनौती और कारण बन गई है।अजैविक तनाव की स्थिति प्रबंधन के लिए लागत प्रभावी रणनीति विकसित करने की अधिक आवश्यकता है। इस संबंध में, कवक विभिन्न तंत्रों के माध्यम से अजैविक तनाव की स्थिति के प्रबंधन के लिए ध्यान आकर्षित कर रहे हैं। प्रोलिन, ग्लाइसिन बीटान और शर्करा संचय जैसे ओस्मोलाईटेस पानी की कमी की स्थिति के तहत पौधों की वृद्धि और अनुकूलन के लिए पत्तियों में ऑस्मोटिक क्षमता को कम करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।

संगत विलेय के रूप में प्रोलाइन को तनाव के तहत आसमाटिक बर्गर को बनाए रखने के लिए जाना जाता है, मैक्रोमोलेक्युल को स्थिर करता है और मुक्त कण विषहरण में मदद करता है। इसके अलावा, यह तनाव से राहत के बाद उपयोग के लिए कार्बन और नाइट्रोजन के सिंक के रूप में भी काम करता है।

तनाव को सहन करने की सीमा तक ग्लाइसिन बीटान संचय की सीमा सीधे जुड़ी हुई है। ग्लाइसीन बीटान एंजाइम चतुर्धातुक संरचनाओं और जटिल प्रोटीन को स्थिर करने के लिए जाना जाता है। यह नमक सांद्रता और गैर-शारीरिक तापमान पर झिल्लियों की अत्यधिक क्रमबद्ध अवस्था को भी बनाए रखता है।

ट्राइकोडर्मा हर्ज़ियानम के टीकाकरण और भारतीय सरसों में लवणता के तनाव को कम करने के साथ प्रोलिन सामग्री और अन्य विकास मापदंडों में वृद्धि होती है। आसमाटिक विनियमन तनाव की स्थिति के तहत कोशिका विकास और पौधे के विकास में मदद करता है। पौधे की पत्तियों में सापेक्ष जल सामग्री पौधे की पानी की स्थिति के माप के लिए एक और महत्वपूर्ण मानदंड है क्योंकि यह पौधे के ऊतकों में चयापचय गतिविधि में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

पानी की निचली सापेक्ष सामग्री कोशिका के सीमित विस्तार में शामिल होने वाले तूरग नुकसान को दर्शाती है और इस तरह पौधे की वृद्धि कम हो जाती है। आरडब्ल्यूसी में वृद्धि तनाव सहिष्णुता के लिए एक कुशल दृष्टिकोण हो सकती है। तनाव का एक और प्रमुख परिणाम प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों (आरओएस) का उत्पादन है जिसमें सुपरऑक्साइड रेडिकल, हाइड्रोजन पेरोक्साइड और हाइड्रॉक्सिल रेडिकल शामिल हैं।

प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों के उत्पादन से लिपिड और प्रोटीन को ऑक्सीडेटिव क्षति के माध्यम से पौधों की चयापचय गतिविधियों को प्रभावित होता है और अंततः कोशिका की मृत्यु हो जाती है। एथिलीन स्तर की वृद्धि अक्सर पौधे को नुकसान पहुंचाती है और इसके विकास को रोकती है। पौधे में उच्च एथिलीन स्तर भी पौधे की मृत्यु का कारण बन सकता है।

एथिलीन के स्तर को कम करने के लिए, कवक को बढ़ावा देने वाले पौधे का विकास 1-एमिनोसाइक्लोप्रोपेन-1-कार्बोक्सिलेट (एसीसी) डेमिनमिन नामक एक एंजाइम का उत्पादन करता है। यह एंजाइम एथिलीन का एक अग्रदूत है और अल्फा केटोबूटिरेट और अमोनिया में एसीसी को जोड़ता है जो एथिलीन की एकाग्रता को कम करने में मदद करता है, विभिन्न प्रकार के पर्यावरणीय तनावों का प्रभाव और पौधों पर इसका प्रभाव और इसके विकास को बढ़ावा देता है।

ट्राइकोडर्मा एस्परेलम में एसीसी डेमिनमिन की एंजाइमिक गतिविधि होती है जिसका उपयोग पौधे के विकास को बढ़ावा देने में किया जा सकता है। ट्राइकोडर्मा लॉन्गिब्रैचीअटम भी एसीसी डेमिनमस निर्माता है। ट्राइकोडर्मा हर्ज़िअनम एसीसी डेमिनमिन एंजाइम का उत्पादन भी करता है और सोयाबीन के विकास को बढ़ावा देता है। जैव विकास के रूप में कवक को बढ़ावा देने वाले पौधे के विकास का उपयोग एक एकीकृत पोषक तत्व प्रबंधन प्रणाली का एक अनिवार्य घटक है।

फफूंद समुदायों और विविध पारिस्थितिक नस्लों में उनकी गतिविधियों पर अधिक ध्यान देने की आवश्यकता है। इस तरह की प्रौद्योगिकियां समग्र पौधों की वृद्धि और विकास में सुधार करती हैं जिसके परिणामस्वरूप उच्च पैदावार होगी, मिट्टी की संरचना और उर्वरता बनाए रखी जाएगी, एग्रोकेमिकल्स का उपयोग कम होगा, और विभिन्न रोगजनकों से पौधों की रक्षा भी होगी।

रोगजनकों के हमले से कई विकासशील क्षेत्रों में फसल की हानि होती है। पादप रोगों का मृदा शमन एक महत्वपूर्ण विचार है। खारे, सूखे, उच्च और निम्न तापमान, भारी धातु, क्षारीयता, और अम्लता जैसे तनाव वाले वातावरण के लिए ये बायोरोसेज़ भी बहुत उपयोगी हैं। कुलीन और पारिस्थितिक रूप से कृषि सेवाओं का विकास वर्तमान समय में जनसंख्या और जलवायु परिवर्तन की मांग का एक प्रमुख मुद्दा है।

पर्यावरण में प्रचलित अजैविक तनाव कृषि उत्पादकता को प्रभावित करने वाला एक प्रमुख कारक है। पैदावार में सुधार के लिए कृषि रसायनों का उपयोग पर्यावरण को बहुत प्रभावित करने में अतिरिक्त उपयोग के रूप में हल करने के लिए एक और बड़ी चुनौती है। विविध नखरों में फंगल आबादी सामान्य और साथ ही तनाव की स्थिति में पौधे के विकास और नियमन में बहुत आवश्यक भूमिका निभाती है।

वे मिट्टी की उर्वरता को बहुत प्रभावित करते हैं, पोषक तत्वों के अधिग्रहण में मदद करते हैं और तनाव की स्थिति को दूर करते हैं। कवक के उपयोग के माध्यम से पौधों में तनाव की स्थिति के संशोधन को और अधिक पता लगाने की आवश्यकता है और जैव रासायनिक, आणविक और शारीरिक मापदंडों के ध्वनि आधार पर अध्ययन किया जाना चाहिए।

कृषि प्रणालियों में कवक के उपयोग से लागत कम होने के साथ-साथ रासायनिक उर्वरकों का उपयोग भी कम होगा, मिट्टी की प्राकृतिक उर्वरता बहाल होगी, और पौधे को अजैविक तथा जैविक तनावों से भी छुटकारा मिलेगा ।

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Authors:

*बलजीत सिंह सहारण, मोनिका कायस्थ और शिखा मेहता

माइक्रोबायोलॉजी विभाग

मौलिक विज्ञान और मानविकी महाविद्यालय

चौधरी चरण सिंह हरियाणा कृषि विश्वविद्यालय, हिसार 125 004

Email: BaljeetSaharan@hau.ac.in