ग्लेडिस ज़िनाती, पीएच.डी. 1, *, वेड हेलर, पीएच.डी. 2, जो कैरारा, पीएच.डी. 3, और अमिया कालरा4
1वनस्पति प्रणाली परीक्षण के निदेशक, Rodale Institute, 4अनुसंधान तकनीशियन, 611 सिगफ्रीडेल रोड, कुट्ज़टाउन, पीए 19530; 2प्रमुख वैज्ञानिक, 3पोस्ट डॉक्टर, पूर्वी क्षेत्रीय अनुसंधान केंद्र, यूएसडीए कृषि अनुसंधान सेवा, 600 ईस्ट मरमेड लेन, विंडमूर, पीए 19038।
*संबंधित लेखक का ईमेल पता: Gladis.Zinati@RodaleInstitute.org
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माइकोरिज़ल कवक क्या हैं और उनके लाभ क्या हैं?
माइकोराइजा (ग्रीक मायकेस से "कवक" और राइजा, "जड़" के लिए) एक सहजीवी संघ है जिसमें कवक पौधों की जड़ों के साथ बनता है। इसे सहजीवी कहा जाता है क्योंकि जुड़ाव से इसमें शामिल दोनों जीवों को लाभ होता है; माइकोरिज़ल कवक प्रकाश संश्लेषण के माध्यम से उत्पादित कार्बोहाइड्रेट के बदले में अनुपलब्ध पोषक तत्वों को अपने मेजबान पौधों तक पहुंचाते हैं। इन पोषक तत्वों में फॉस्फेट, नाइट्रेट, जस्ता, तांबा, साथ ही कार्बनिक रूप से बंधे पोषक तत्व (बड़े अणुओं में कार्बन से जुड़े होते हैं जिनका पौधे उपयोग नहीं कर सकते) शामिल हैं, लेकिन इन्हीं तक सीमित नहीं हैं, जो पौधों के विकास के लिए महत्वपूर्ण हैं। मेजबान पौधे के साथ माइकोरिज़ल संबंध के द्वितीयक लाभों में रोग, सूखा और लवणता के प्रति प्रतिरोधक क्षमता में वृद्धि भी शामिल है।
रेगिस्तान से लेकर जंगलों से लेकर कृषि योग्य भूमि तक पारिस्थितिक तंत्र की एक विस्तृत श्रृंखला में उगने वाले लगभग सभी पौधे, माइकोरिज़ल कवक के साथ एक सहजीवी संबंध बनाते हैं। कुछ पादप परिवार जैसे ब्रैसिसेकी (सरसों परिवार) और अमरेंथेसी (हंसफुट परिवार) माइकोरिज़ल संघ नहीं बनाते हैं। इस कवक संबंध को राइजोबिया नामक मिट्टी के बैक्टीरिया के साथ सहजीवी संबंधों के साथ भ्रमित नहीं किया जाना चाहिए, जिसके परिणामस्वरूप फलीदार फसलों में नाइट्रोजन-स्थिरीकरण नोड्यूल होते हैं।
माइकोरिज़ल कवक के प्रकार
उनकी संरचना और कार्य के आधार पर दो प्रमुख प्रकार के माइकोरिज़ल कवक का वर्णन किया गया है: एक्टोमाइकोरिज़ल कवक और एंडोमाइकोरिज़ल कवक। दो अन्य छोटे कवक प्रकार हैं जो खुद को ऑर्किड और एरिकॉइड पौधों (जैसे ब्लूबेरी, क्रैनबेरी, रोडोडेंड्रोन और अज़ेलिया) से जोड़ते हैं।
एक्टोमाइकोराइजास (ईसीएम) समशीतोष्ण क्षेत्र के लकड़ी के पेड़ों (जैसे पाइन, चिनार और विलो) से जुड़े हैं। वे पौधों की जड़ों की एपिडर्मल कोशिकाओं की सतह पर रहते हैं और घने हाइफ़े आवरण बनाते हैं और राइजोस्फीयर तक शाखा करते हैं, लेकिन कोशिका की दीवारों में कभी प्रवेश नहीं करते हैं।
एंडोमाइकोराइजादूसरी ओर, ग्रह पर सभी पौधों में से 80% से जुड़े हुए हैं और इसमें अर्बुस्क्यूलर, एरिकॉइड और ऑर्किड माइकोराइजा शामिल हैं। एंडोमाइकोराइजा माइकोराइजा का एकमात्र प्रकार है जो जड़ी-बूटियों की जड़ों (सब्जियों सहित) से जुड़ता है, जो मेजबान पौधे की जड़ कोशिकाओं के अंदर रहता है, घनी शाखाओं वाली संरचनाएं बनाता है जिसे कहा जाता है आर्बुस्क्यूल्स (फोटो 1 देखें), और इस प्रकार इन्हें अर्बुस्कुलर माइकोरिज़ल के रूप में जाना जाता है (AM) कवक. एएम कवक की कुछ प्रजातियां लिपिड भंडारण भी बनाती हैं पुटिकाओं, और इस प्रकार नाम वेसिकुलर अर्बुस्कुलर माइकोराइजा (VAM) कभी-कभी प्रयोग किया जाता है। कवक जड़ से मिट्टी के वातावरण में तंतुमय संरचनाओं को विकसित करते हैं जिन्हें कहा जाता है हाईफे. भूमिगत माइकोरिज़ल हाइफ़ल नेटवर्क मिट्टी की मात्रा का विस्तार करता है जिसे पौधे की जड़ प्रणाली खोज सकती है और इसमें पौधों को जोड़ने की क्षमता होती है, जिससे पौधों के बीच संसाधनों की आवाजाही संभव हो जाती है। एएम कवक समुदायों की समृद्धि और संरचना मेजबान पौधे, जलवायु और मिट्टी की स्थितियों पर निर्भर करती है।
कार्बन (सी) साइक्लिंग पर माइकोरिज़ल कवक का प्रभाव
अनुसंधान से पता चला है कि पौधे अपने प्रकाश संश्लेषण का 10 से 20% के बीच एएम कवक को आवंटित करते हैं, जबकि 20% तक और कभी-कभी 50% तक आत्मसात (पौधे द्वारा बनाए गए कार्बनिक पदार्थ) ईसीएम कवक और एरिकॉइड माइकोरिज़ल कवक को आवंटित किया जा सकता है। [1,2]. लगभग सभी स्थलीय और कृषि पारिस्थितिकी प्रणालियों में एएम, ईसीएम और एरिकॉइड का प्रभुत्व है और पेड़ों, झाड़ियों, सब्जियों और जड़ी-बूटियों के साथ सहजीवी संबंध बनाते हैं, जो दर्शाता है कि माइकोरिज़ल कवक वैश्विक कार्बन चक्रण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।
नाइट्रोजन (एन) और फास्फोरस (पी) चक्रों पर माइकोरिज़ल कवक का प्रभाव
एएम कवक कम मिट्टी पी उपलब्धता के साथ पारिस्थितिक तंत्र में पौधों की मेजबानी के लिए 90% तक पौधे पी का योगदान करते हैं; पौधों के नाइट्रोजन (एन) में उनका योगदान कम स्पष्ट है और अक्सर मिट्टी के प्रकार, पानी की मात्रा और पीएच पर निर्भर करता है [3,4]. दूसरी ओर, ईसीएम कवक हाइफ़े में कार्बनिक रूप से बंधे एन और पी की महत्वपूर्ण मात्रा को प्राप्त और स्थिर कर सकता है, जो 80% पौधे एन और पी का प्रतिनिधित्व करता है।
यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि माइकोरिज़ल नेटवर्क में सी की बड़ी मात्रा में निवेश करने वाले सभी पौधों को बदले में बड़ी मात्रा में पोषक तत्व प्राप्त नहीं होते हैं। आइसोटोप अध्ययन [5] दिखाया गया है कि सन के पौधों को सी के कम निवेश के साथ माइकोरिज़ल नेटवर्क के माध्यम से 90% तक पौधे एन और पी प्राप्त होते हैं। इसके विपरीत, ज्वार जो बड़ी मात्रा में सी का निवेश करता है उसे बढ़े हुए पोषक तत्व ग्रहण के मामले में बहुत कम प्राप्त होता है। इस तरह के अध्ययन माइकोरिज़ल नेटवर्क में संसाधन विनिमय में असंतुलन दिखाते हैं। इस प्रकार, कुछ पौधों की प्रजातियों को दूसरों की तुलना में माइकोरिज़ल नेटवर्क से अधिक लाभ हो सकता है।
पौधों के पोषक तत्व ग्रहण में योगदान देने के अलावा, माइकोरिज़ल कवक मिट्टी में पोषक तत्वों की कमी को कम करते हैं निक्षालन या विनाइट्रीकरण के रूप में। अध्ययनों से पता चला है कि माइकोरिज़ल कवक कार्बनिक और अकार्बनिक खनिज पोषक तत्वों सहित एन (70 किलोग्राम एन/हेक्टेयर/वर्ष तक) और पी (150 ग्राम पी/हेक्टेयर/वर्ष तक) लीचिंग हानि को काफी कम कर सकता है। [6 - 9]. इस प्रकार, पोषक तत्वों के नुकसान को कम करके, माइकोरिज़ल कवक पोषक तत्व-उपयोग-दक्षता और पारिस्थितिकी तंत्र स्थिरता को बढ़ा सकता है। ये सेवाएँ विशेष रूप से पोषक तत्व-सीमित पारिस्थितिकी तंत्र में महत्वपूर्ण हैं। इसका दस्तावेजीकरण भी किया गया है एएम कवक ग्रीनहाउस गैस नाइट्रस ऑक्साइड (एन) को कम करता है2ओ) उत्सर्जन राइजोस्फीयर में जीवाणु समुदायों को प्रभावित करके और विनाइट्रिफाइंग माइक्रोबियल समुदायों में बदलाव को प्रेरित करके [10].
अधिकांश पौधों की जड़ें एक ही समय में माइकोरिज़ल कवक की कई प्रजातियों द्वारा उपनिवेशित (संबद्ध) होती हैं। कई अध्ययनों से पता चलता है कि पोषक तत्व (जैसे एन) हाइपल नेटवर्क के माध्यम से एक पौधे से दूसरे पौधे तक जाते हैं [11]. यह अंतरफसल प्रणालियों के लिए महत्वपूर्ण हो सकता है जहां एन संभावित रूप से एन-फिक्सिंग प्लांट से गैर-फिक्सिंग प्लांट में जा सकता है।
पारिस्थितिकी तंत्र के कार्य
माइकोरिज़ल कवक पौधों की वृद्धि और उत्पादकता में वृद्धि, अंकुर स्थापना, कूड़े का अपघटन, मिट्टी का निर्माण और एकत्रीकरण, और जैविक और अजैविक तनावों (जैसे सूखा, भारी धातु, रोगजनकों और कीट) के प्रतिरोध सहित पारिस्थितिकी तंत्र कार्यों की एक विस्तृत श्रृंखला प्रदान करते हैं।
माइकोरिज़ल कवक को मिट्टी या जड़ माध्यम में पी के कम लेकिन पर्याप्त स्तर के साथ प्राकृतिक और कृषि पारिस्थितिकी तंत्र में पौधों की वृद्धि और उत्पादकता बढ़ाने के लिए जाना जाता है। पी सीमा के तहत, पौधे सक्रिय रूप से माइकोरिज़ल उपनिवेशण को बढ़ाने के लिए, पौधे पी एकाग्रता को बढ़ाने के लिए रूट एक्सयूडेट्स के माध्यम से एएम कवक को संकेत देते हैं। [12]. हालाँकि, उच्च-इनपुट कृषि प्रणालियों में ऐसा लाभ कम हो जाता है, विशेष रूप से अतिरिक्त उर्वरक पी अनुप्रयोग में। विकास की प्रतिक्रियाएँ पौधों की प्रजातियों पर निर्भर करती हैं; जिनकी जड़ें मोटी होती हैं (जैसे झाड़ियाँ और पेड़) वे महीन जड़ों वाले पौधों (जैसे घास) की तुलना में माइकोरिज़ल कवक पर अधिक निर्भर होते हैं। आमतौर पर, परिपक्व पौधों की तुलना में पौधों के अंकुरों को माइकोरिज़ल कवक के साथ सहजीवी जुड़ाव से अधिक लाभ होता है।
गहन रूप से प्रबंधित कृषि योग्य खेतों और पी के अत्यंत सीमित स्तर वाली मिट्टी को छोड़कर, लगभग सभी पारिस्थितिक तंत्रों में माइकोरिज़ल से जुड़े पौधों का वर्चस्व है। कम-पी मिट्टी वाले खेतों में रोपाई से पहले एएम कवक के साथ लगाए गए पौधे प्रभावी रूप से एएम कवक के साथ जुड़ेंगे जहां बाद वाला पी प्रदान करता है। और पानी, जो शुष्क परिस्थितियों में पौधों की वृद्धि और स्थिरता के लिए महत्वपूर्ण हैं। इस प्रकार, एएम कवक के साथ टीकाकरण से उर्वरक इनपुट कम हो जाएगा, पोषक तत्व ग्रहण क्षमता, पौधों की वृद्धि और उपज में वृद्धि होगी।
मिट्टी-जड़ परिवेश में कवक हाइपहे की खोज के परिणामस्वरूप, एएमएफ मेजबान पौधे में पानी और पोषक तत्व वापस लाता है और सूखे के प्रति पौधे की सहनशीलता में सुधार करता है। अतिरिक्त लाभों में कुछ आयनों (जैसे कि Na) को बनाए रखकर मिट्टी की लवणता के प्रति मेजबान पौधों की सहनशीलता में वृद्धि शामिल है+ और सीएल-) जड़ प्रणाली तक नहीं पहुंच रहा है लेकिन K को अनुमति दे रहा है+, एमजी+2, और सीए+2. एएम कवक ग्लोमालिन नामक एक चिपचिपा शर्करा प्रोटीन यौगिक का उत्पादन करके मिट्टी के एकत्रीकरण में योगदान देता है जो मिट्टी के कणों को एक साथ चिपकाकर निर्माण एजेंट के रूप में कार्य करता है। [13], विशेष रूप से समग्र अंश >2.00 मिमी और मैक्रोएग्रीगेट्स [14]. मिट्टी की संरचना के निर्माण से पानी और पोषक तत्वों को बनाए रखने की क्षमता बढ़ती है [15]. एएम कवक राइजोस्फीयर में पोषक तत्वों के लिए प्रतिस्पर्धा करके और पॉलीसेकेराइड और फेनोलिक यौगिकों का उत्पादन करके, पौधे की कोशिका दीवार को मोटा करके, और जड़ रोगजनकों के प्रवेश के लिए एक यांत्रिक बाधा उत्पन्न करके मृदा जनित रोगों और कीटों के प्रति मेजबान प्रतिरोध को बढ़ाता है। [16].
माइकोरिज़ल इंटरेक्शन नेटवर्क
अध्ययनों से पता चला है कि एएम कवक इंटरेक्शन नेटवर्क नेस्टेड हैं, जिसका अर्थ है कि कई सामान्य कवक हैं जो लगभग सभी पौधों के साथ जुड़े हुए हैं। इनमें कवक शामिल हैं राइजोफैगस अनियमित (पूर्व में ग्लोमस इंट्रैराडिस), और फनेलिफोर्मिस मोसी (पूर्व में ग्लोमस मोसी).
मायसेलियल नेटवर्क की अनुपस्थिति में पौधों की जड़ों का उपनिवेशीकरण धीमा हो सकता है, जैसे कि वार्षिक पौधों वाले स्थानों में जो सघन रूप से प्रबंधित और जुते हुए कृषि क्षेत्रों, लंबे समय तक परती शुष्क वातावरण और आग से परेशान स्थानों पर निर्भर होते हैं। ऐसे समुदायों में माइकोरिज़ल नेटवर्क कम होता है क्योंकि माइकोरिज़ल हाइफ़े और नेटवर्क को बनाए रखने वाले वनस्पति आवरण की नियमित गड़बड़ी होती है।
एएम फंगी द्वारा जड़ उपनिवेशण में कमी लाने वाले कारक
ऐसे कई कारक हैं जो एएम कवक पौधे की जड़ के उपनिवेशण में कमी लाते हैं। नीचे हम उन सामान्य कारकों को सूचीबद्ध करते हैं जो मृदा एएम कवक में गिरावट में योगदान करते हैं:
- कृषि और अप्रबंधित दोनों प्रणालियों में मिट्टी की अशांति और तीव्रता में वृद्धि,
- भारी निषेचन,
- फसल चक्र में गैर माइकोराइजल फसलों (जैसे रेपसीड, जुताई मूली, चुकंदर) की खेती, जहां अगले सीजन की फसलों के लिए माइकोराइजल एसोसिएशन की आवश्यकता होती है,
- फफूंदनाशी और शाकनाशी से भरपूर अपवाह प्राप्त करने वाली मिट्टी, और
- वनों की कटाई या एएम कवक (जैसे मेपल, राख, बर्च और डॉगवुड) से जुड़े वन पेड़ों की स्पष्ट कटाई।
माइसेलियल नेटवर्क और रूट औपनिवेशीकरण को बढ़ाने के तरीके
- मेजबान पौधों को मिट्टी के माइकोरिज़ल कवक के साथ जुड़ने की अधिक संभावना प्रदान करने और बढ़ते मौसम के दौरान पौधों तक पोषक तत्वों और पानी के परिवहन के लिए हाइपहे के निर्माण की अनुमति देने के लिए गहन जुताई के स्थान पर कम या बिना जुताई की प्रथाओं को अपनाकर मिट्टी की गड़बड़ी को कम करें।
- पी के साथ उर्वरक की मात्रा को कम करें, विशेष रूप से पी के कम लेकिन पर्याप्त स्तर वाली मिट्टी में। इससे माइकोरिज़ल मायसेलियल नेटवर्क में वृद्धि होगी और पौधों की जड़ उपनिवेशण में वृद्धि होगी।
- बीज का टीकाकरण करें और माइकोरिज़ल कवक प्रजातियों के साथ पौधे रोपें जो मेजबान पौधों की प्रजातियों के साथ संगत हैं। टीकाकरण के लाभ सीमांत या उप-इष्टतम क्षेत्र की स्थितियों, जैसे अत्यधिक अपक्षय या क्षरित मिट्टी, कम वर्षा, या सीमित सिंचाई के तहत सबसे अधिक होते हैं। खेत में रोपाई से पहले पौधों का टीकाकरण जड़ों को अंकुर विकास चरण (अक्सर ग्रीनहाउस में) के दौरान माइकोरिज़ल संघ बनाने की अनुमति देता है, जिससे पोषक तत्वों और पानी के अवशोषण के लिए लाभ मिलता है जो रोपाई के लिए महत्वपूर्ण होते हैं।
- ऐसे पौधों के साथ फसल चक्र पर विचार करें जो मिट्टी में पहले से मौजूद देशी माइकोरिज़ल कवक को बढ़ाते हैं, जैसे प्याज, सूरजमुखी, शकरकंद, आलू, भिंडी और स्ट्रॉबेरी। फसल चक्र में पत्तागोभी, ब्रोकोली और पालक जैसे गैर-माइकोराइजल पौधों को शामिल करने से स्वदेशी माइकोराइजल कवक की आबादी कम हो सकती है जो माइकोराइजल फसलों को समर्थन देने के लिए आवश्यक हैं।
कृपया वेब लेख "माइकोराइज़ल फंगी: द कॉलोनाइजर्स, मीडिएटर्स, एंड प्रोटेक्टर्स ऑफ द इकोसिस्टम" पढ़ने के बाद इस संक्षिप्त सर्वेक्षण को भरने के लिए समय निकालें।
इस सर्वेक्षण के परिणामों को विशेष फसल उत्पादकों और फंडर्स द्वारा एकत्रित और विश्लेषण किया जाएगा ताकि लचीले पारिस्थितिकी तंत्र को जन्म देने वाली प्रौद्योगिकियों पर ज्ञान बढ़ाया जा सके।
