यूनिवर्सिटी पार्क, पीए – दशकों के अनुसंधान ने कृषि के सामने आने वाली कई समस्याओं को हल करने के लिए माइक्रोबायोम विज्ञान का उपयोग करने का वादा दिखाया है, लेकिन पेन स्टेट कॉलेज ऑफ एग्रीकल्चरल साइंसेज के वैज्ञानिकों की एक टीम के अनुसार, इन निष्कर्षों को अभी तक उत्पादकों के लिए व्यावहारिक सिफारिशों में अनुवादित नहीं किया गया है।
शोधकर्ताओं ने एप्लाइड एंड एनवायर्नमेंटल माइक्रोबायोलॉजी जर्नल में एक पेपर लिखा है कि कैसे वैज्ञानिक और उत्पादक फसल उत्पादन में माइक्रोबायोम अनुसंधान को सिद्धांत से व्यावहारिक अनुप्रयोगों में अनुवाद कर सकते हैं।
नीचे दिए गए प्रश्नोत्तर में, कुछ लेखकों – कैरोली बुल, बैक्टीरियल सिस्टमैटिक्स और प्लांट पैथोलॉजी के प्रोफेसर; एलेक्स वोम्पे, पोस्टडॉक्टरल विद्वान; मोज्दे हामिदीज़ादे, पोस्टडॉक्टरल विद्वान; और केविन हॉकेट, माइक्रोबियल पारिस्थितिकी के एसोसिएट प्रोफेसर – ने इस बारे में बात की कि विज्ञान कृषि में माइक्रोबायोम अनुसंधान के साथ कहां खड़ा है और इसका उपयोग फसल उत्पादन को लाभ पहुंचाने के लिए कैसे किया जा सकता है।
प्रश्न: माइक्रोबायोम क्या है और कृषि में इनका महत्व क्यों है?
साँड़: माइक्रोबायोम सूक्ष्मजीवों का समुदाय है – जिसमें बैक्टीरिया, आर्किया, वायरस और कवक सहित माइक्रोयूकैरियोट्स शामिल हैं – जो एक विशिष्ट निवास स्थान में रहते हैं, जो एक विशिष्ट जीव हो सकता है। जब हम पौधों के बारे में बात कर रहे हैं, तो हम फाइटोबायोम का भी उल्लेख करते हैं, जो एक ऐसी प्रणाली है जिसमें पौधे के बीच की बातचीत, पौधे में रहने वाले सूक्ष्म जीवों की विविधता और पौधे के चारों ओर की मिट्टी शामिल होती है।
पिछले शोध ने कृषि के सामने आने वाली कई समस्याओं के समाधान खोजने में माइक्रोबायोम विज्ञान की मदद का वादा दिखाया है। उदाहरण के लिए, अध्ययनों से पता चला है कि पौधों की वृद्धि को बढ़ावा देने वाले सूक्ष्मजीव फसल के प्रदर्शन पर पर्यावरणीय तनाव और पौधों की बीमारी के प्रभाव को कम कर सकते हैं।
कृषि प्रणालियों में खाद्य सुरक्षा भी एक महत्वपूर्ण चुनौती है, और खाद्य जनित बीमारी के जोखिम को कम करने के लिए रोगाणुओं का उपयोग काफी संभावनाएं दिखाता है। इसके अतिरिक्त, रासायनिक कीटनाशकों के उपयोग को कम करने के लिए माइक्रोबायोम का उपयोग किया जा सकता है, जिससे कृषि श्रमिकों और अन्य लोगों का रासायनिक कीटनाशकों के संपर्क में कमी आएगी, जिससे उनके स्वास्थ्य पर संभावित प्रभाव कम होगा। रासायनिक कीटनाशकों के प्रति प्रतिरोधी कीटों की आबादी के प्रबंधन के लिए माइक्रोबियल कीटनाशकों का भी उपयोग किया जा सकता है।
फिर भी, जबकि माइक्रोबायोम हेरफेर और माइक्रोबियल इनोकुलेंट्स आशाजनक समाधान प्रस्तुत करते हैं, उनका व्यावहारिक अनुप्रयोग अब तक चुनौतीपूर्ण साबित हुआ है।
प्रश्न: माइक्रोबायोम विज्ञान इन समस्याओं का समाधान कैसे कर सकता है?
पम्प: ऐसी कई रणनीतियाँ हैं जो कृषि परिणामों को बेहतर बनाने के लिए माइक्रोबायोम का उपयोग कर सकती हैं। पहला माइक्रोबियल समुदायों या सब्सट्रेट को जोड़ना है जो प्रीबायोटिक्स और प्रोबायोटिक्स जैसे बेहतर पौधों के स्वास्थ्य और फसल उत्पादकता को बढ़ावा देने के लक्ष्य के साथ संयंत्र प्रणालियों में लाभकारी माइक्रोबियल समुदाय को बढ़ावा देता है।
कृषि में सफल प्रोबायोटिक उपयोग के एक उदाहरण में पौधों को एक अलग, रोगजनक बैक्टीरिया के खिलाफ प्रतिरोध प्रदान करने के लिए बीजों में कुछ बैक्टीरिया लगाना शामिल है। दूसरा, नाइट्रोजन उर्वरकों को आंशिक रूप से या पूरी तरह से बदलने के लिए सोयाबीन में विशिष्ट बैक्टीरिया लगा रहा है, जो पर्यावरण और स्वास्थ्य संबंधी मुद्दों से जुड़े हैं।
लाभ प्रदान करने के अलावा, माइक्रोबायोम हानिकारक रोगाणुओं को रोककर पौधों की मदद भी कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, बैक्टीरियोफेज कृषि प्रणालियों में महत्वपूर्ण शिकारी हैं और लक्षित बैक्टीरिया आबादी को प्रभावी ढंग से कम करने के लिए इसका उपयोग किया जा सकता है।
हॉकेट: माइक्रोबायोम को “पासेजिंग” नामक प्रक्रिया में समय के साथ चयनात्मक दबाव के माध्यम से भी आकार दिया जा सकता है। इसका तात्पर्य एक माइक्रोबियल समुदाय को बार-बार एक ही वातावरण और उससे जुड़े दबावों के अधीन करना है, आमतौर पर एक विशेषता को बढ़ाने के लक्ष्य के साथ, जैसे कि पौधों में नमक सहिष्णुता या रोग दमन को बढ़ाना।
हमीदीज़ादे: अंत में, बीज माइक्रोबायोम माइक्रोबियल भंडार के रूप में कार्य कर सकते हैं जो पीढ़ियों तक पौधों को प्रभावित कर सकते हैं। वे अंकुरण दर, अंकुर स्वास्थ्य में सुधार कर सकते हैं और महत्वपूर्ण पौधों के कार्यात्मक गुणों को प्रभावित कर सकते हैं। वे जैविक और अजैविक तनाव के प्रति सहनशीलता बढ़ाते हुए पोषक तत्वों की उपलब्धता और उपभोग को भी बढ़ा सकते हैं।
प्रश्न: इन समाधानों को व्यवहार में लाने में कुछ चुनौतियाँ क्या हैं?
हमीदीज़ादे: मेज़बानों या वातावरणों को कार्यात्मक माइक्रोबियल समुदायों के साथ पूरक करना कई चुनौतियाँ प्रस्तुत करता है।
सबसे पहले, मेजबान या पर्यावरण को कई बार रोगाणुओं के साथ पुनः पूरक करना पड़ सकता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि जटिल, वास्तविक दुनिया के पारिस्थितिकी तंत्र में इन सूक्ष्म जीव उपभेदों की दृढ़ता अप्रत्याशित हो सकती है। दूसरा, मौजूदा माइक्रोबायोम प्रोबायोटिक्स आमतौर पर बैक्टीरिया तक ही सीमित होते हैं, जो आर्किया, माइक्रो-यूकेरियोट्स और वायरस जैसे जीवों के संभावित लाभों को नजरअंदाज करते हैं।
तीसरा, ये शुरू किए गए समुदाय संभावित रूप से एंटीबायोटिक प्रतिरोध और अन्य अवांछनीय लक्षणों के लिए जीन को आश्रय दे सकते हैं। अंत में, विभिन्न स्थितियों में प्रोबायोटिक प्रभावशीलता, स्थिरता और सुरक्षा के मूल्यांकन के मानक सीमित हैं और इन्हें और अधिक विकास और सत्यापन की आवश्यकता है।
प्रश्न: हम इन समाधानों को कैसे व्यवहार में ला सकते हैं, और कृषि में माइक्रोबायोम विज्ञान के लिए आगे क्या है?
पम्प: इनमें से कुछ समाधान दृष्टिकोण अधिक परिपक्व और व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं, जबकि अन्य अधिक नवीन हैं और जैविक जटिलता और नवीनता के कारण अनुवाद में चुनौतियों का सामना करते हैं। हमारा मानना है कि मुख्य उद्देश्यों की एक श्रृंखला है जिन्हें अनुवादात्मक रूप से माइक्रोबायोम को सबसे प्रभावी ढंग से लागू करने के लिए पूरा किया जाना चाहिए।
सबसे पहले, सटीक कृषि प्राथमिकता होनी चाहिए। माइक्रोबायोम-सूचित उपचारों के सफल होने के लिए, हमें फसलों के लिए वैयक्तिकृत उपचार प्रदान करने, व्यक्तिगत खेतों, खेतों के हिस्सों और संभावित रूप से, व्यक्तिगत पौधों का उपचार करने में सक्षम होने की आवश्यकता होगी।
दूसरा, उत्पादकों के लिए माइक्रोबायोम उत्पादों को विनियमित और व्यावसायीकरण किया जाना चाहिए। यह प्रक्रिया उत्पाद सुरक्षा, प्रभावशीलता और प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्यता के लिए मानक स्थापित करेगी। इसके अतिरिक्त, हमें हितधारकों के साथ संबंध और विश्वास विकसित करना चाहिए। उत्पादकों की स्वीकृति एक बड़ी बाधा है, और विस्तार अनुसंधान उत्पादकों की स्वीकृति की दिशा में एक प्रमुख पुल बना हुआ है। सहभागी अनुसंधान, जिसमें उत्पादक अनुसंधान के सह-डिजाइनर होते हैं, स्वीकृति और अपनाने की ओर ले जाने वाला एक सफल दृष्टिकोण है।
अंत में, उपरोक्त उद्देश्यों को संबोधित करने के लिए वैज्ञानिकों के पास उपलब्ध सर्वोत्तम उपकरण कृषि प्रणालियों की विविधता का प्रतिनिधित्व करने के लिए विभिन्न प्रकार की मिट्टी और जलवायु स्थितियों वाले स्थानों में सावधानीपूर्वक डिजाइन किए गए दीर्घकालिक प्रयोग हैं। समय और स्थितियों की विविधता दोनों प्रदान करके, वैज्ञानिक फसल स्वास्थ्य पर माइक्रोबायोम हस्तक्षेप के प्रभाव को बेहतर ढंग से समझने में सक्षम होंगे।
