Rhizobacteria
ریزوبیکٹیریا جڑ سے وابستہ بیکٹیریا ہیں جو پودوں کی نشوونما پر نقصان دہ (پرجیوی اقسام)، غیر جانبدار یا فائدہ مند اثر ڈال سکتے ہیں۔ یہ نام یونانی rhiza سے آیا ہے، جس کا مطلب جڑ ہے۔ یہ اصطلاح عام طور پر بیکٹیریا سے مراد ہے جو بہت سے پودوں (باہمی) کے ساتھ سمبائیوٹک تعلقات تشکیل دیتے ہیں۔ ریزوبیکٹیریا کو اکثر پودوں کی نشوونما کو فروغ دینے والے ریزوبیکٹیریا، یا پی جی پی آر کہا جاتا ہے۔ پی جی پی آر کی اصطلاح سب سے پہلے 1970 کی دہائی کے آخر میں جوزف ڈبلیو کلوپر نے استعمال کی تھی اور یہ سائنسی ادب میں عام طور پر استعمال ہونے لگا ہے۔ عام طور پر، ریزسفیر بیکٹیریا کے تقریبا 2-5% پی جی پی آر ہوتے ہیں۔ وہ حیاتیاتی کھاد میں استعمال ہونے والے خرد حیاتیات کا ایک اہم گروہ ہیں۔ دنیا بھر میں فصلوں کو نائٹروجن کی فراہمی میں بائیو فرٹیلائزیشن کا حصہ تقریبا 65 فیصد ہے۔ میزبان پودوں کی مختلف انواع کے ساتھ پی جی پی آر کے مختلف تعلقات ہیں۔ تعلقات کی دو بڑی کلاسیں ریزوسفیرک اور اینڈوفائٹک ہیں۔ ریزاسفیئرک تعلقات پی جی پی آر پر مشتمل ہوتے ہیں جو جڑ کی سطح، یا میزبان پودے کے سطحی بین سیلولر خالی جگہوں کو آباد کرتے ہیں، جو اکثر جڑ کی نوڈلز بناتے ہیں۔ ریزسفیر میں پائی جانے والی غالب انواع ایزاسپیریلم جینس کا ایک مائکروب ہے۔ اینڈوفائٹک تعلقات میں پی جی پی آر شامل ہوتے ہیں جو اپوپلاسٹک کی جگہ میں میزبان پودے کے اندر رہتے اور بڑھتے ہیں۔ نائٹروجن فکسشن رائیزوبیکٹیریا کے ذریعے انجام دیے جانے والے سب سے زیادہ فائدہ مند عمل میں سے ایک ہے۔ نائٹروجن پودوں کے لیے ایک اہم غذائیت ہے اور دونوں ایٹموں کے درمیان ٹرپل بانڈ کو توڑنے کے لیے درکار اعلی توانائی کی وجہ سے گیسی نائٹروجن (N2) ان کے لیے دستیاب نہیں ہے۔ ریزوبیکٹیریا، نائٹروجن فکسشن کے ذریعے، گیس نائٹروجن (این 2) کو امونیا (این ایچ 3) میں تبدیل کرنے کے قابل ہوتے ہیں جس سے یہ میزبان پودے کے لیے دستیاب غذائیت بن جاتا ہے جو پودوں کی نشوونما میں مدد اور اضافہ کر سکتا ہے۔ میزبان پودا بیکٹیریا کو امینو ایسڈ فراہم کرتا ہے تاکہ انہیں امونیا کو جذب کرنے کی ضرورت نہ پڑے۔ اس کے بعد امینو ایسڈ کو نئے طے شدہ نائٹروجن کے ساتھ پلانٹ میں واپس بھیج دیا جاتا ہے۔ نائٹروجنز ایک انزائم ہے جو نائٹروجن فکسشن میں شامل ہوتا ہے اور اس کے لیے انیروبک حالات کی ضرورت ہوتی ہے۔ جڑ کی نوڈلز کے اندر میمبرینز ان حالات کو فراہم کرنے کے قابل ہیں۔ ریزوبیکٹیریا کو میٹابولائز کرنے کے لیے آکسیجن کی ضرورت ہوتی ہے، اس لیے آکسیجن ہیموگلوبن پروٹین کے ذریعے فراہم کی جاتی ہے جسے لیگھیموگلوبن کہا جاتا ہے جو گانٹھوں کے اندر پیدا ہوتا ہے۔ پھلیاں نائٹروجن کو درست کرنے والی معروف فصلیں ہیں اور صدیوں سے فصلوں کی گردش میں مٹی کی صحت کو برقرار رکھنے کے لیے استعمال ہوتی رہی ہیں۔ سمبائیوٹک تعلقات ریزوبیکٹیریا اور ان کے میزبان پودوں کے درمیان سمبائیوٹک تعلقات لاگت کے بغیر نہیں ہیں۔ پودے کو ریزوبیکٹیریا کے ذریعہ فراہم کردہ اضافی دستیاب غذائی اجزاء سے فائدہ اٹھانے کے قابل ہونے کے لیے، اسے ریزوبیکٹیریا کے رہنے کے لیے جگہ اور مناسب حالات فراہم کرنے کی ضرورت ہے۔ ریزوبیکٹیریا کے لیے جڑ کی گانٹھوں کو بنانے اور برقرار رکھنے میں پودے کی کل فوٹو سنتھیٹک پیداوار کے 12-25% کے درمیان لاگت آسکتی ہے۔ پھلیاں اکثر غذائی اجزاء کی عدم دستیابی کی وجہ سے ابتدائی جانشینی والے ماحول کو آباد کرنے کے قابل ہوتی ہیں۔ ایک بار نوآبادیاتی ہونے کے بعد، اگرچہ، ریزوبیکٹیریا پودے کے آس پاس کی مٹی کو زیادہ غذائیت سے بھرپور بناتے ہیں، جس کے نتیجے میں دوسرے پودوں کے ساتھ مقابلہ ہو سکتا ہے۔ سمبائیوٹک تعلقات، مختصر طور پر، بڑھتی ہوئی مسابقت کا باعث بن سکتے ہیں۔ پی جی پی آر غذائی اجزاء کی غیر دستیاب شکلوں کے گھلنشیل ہونے اور سائڈروفورز کی پیداوار کے ذریعے غذائی اجزاء کی دستیابی میں اضافہ کرتے ہیں جو غذائی اجزاء کی نقل و حمل کو آسان بنانے میں مدد کرتے ہیں۔ فاسفورس، جو پودوں کی نشوونما کے لیے ایک محدود غذائیت ہے، مٹی میں وافر مقدار میں ہو سکتا ہے، لیکن یہ عام طور پر اگھلنشیل شکلوں میں پایا جاتا ہے۔ پودوں کے rhizospheres میں پائے جانے والے rhizobacteria کے ذریعے خارج ہونے والے نامیاتی ایسڈ اور فاسفوٹیس فاسفورس کی اگھلنشیل شکلوں کو پودوں کے لیے دستیاب شکلوں جیسے H2PO4− میں تبدیل کرنے میں سہولت فراہم کرتے ہیں۔ پی جی پی آر بیکٹیریا میں سیوڈوموناس پوٹیڈا، ایزوسپیرلم فلوروسینس، اور ایزوسپیرلم لیپوفرم شامل ہیں اور پھلیوں سے وابستہ قابل ذکر نائٹروجن فکسنگ بیکٹیریا میں ایلورہیزوبیم، ایزورہیزوبیم، بریڈرہیزوبیم، اور ریزوبیم شامل ہیں۔ اگرچہ مائکروبیل ٹیکے فصلوں کے لیے فائدہ مند ہو سکتے ہیں، لیکن وہ صنعتی زراعت میں بڑے پیمانے پر استعمال نہیں ہوتے ہیں، کیونکہ بڑے پیمانے پر استعمال کی تکنیکیں ابھی تک معاشی طور پر قابل عمل نہیں بنی ہیں۔ ایک قابل ذکر رعایت مٹر جیسی پھلیوں کے لیے rhizobial inoculants کا استعمال ہے۔ پی جی پی آر کے ساتھ ٹیکہ کاری موثر نائٹروجن فکسشن کو یقینی بناتی ہے، اور وہ 100 سال سے زیادہ عرصے سے شمالی امریکہ کی زراعت میں استعمال ہو رہے ہیں۔ پودوں کی نشوونما کو فروغ دینے والے ریزوبیکٹیریا پلانٹ کی نشوونما کو فروغ دینے والے ریزوبیکٹیریا (پی جی پی آر) کی تعریف سب سے پہلے کلوپر اور شروتھ نے مٹی کے بیکٹیریا کے طور پر کی تھی جو بیج پر ٹیکہ لگانے کے بعد پودوں کی جڑوں کو آباد کرتے ہیں اور جو پودوں کی نشوونما میں اضافہ کرتے ہیں۔ نوآبادیاتی عمل میں درج ذیل مضمر ہیں: بیج پر ٹیکہ لگانے سے بچنے کی صلاحیت، بیج کے اخراج کے جواب میں فضا (بیج کے آس پاس کے علاقے) میں ضرب لگانا، جڑ کی سطح سے منسلک ہونا، اور ترقی پذیر جڑ کے نظام کو آباد کرنا۔ کھیت میں پی جی پی آر کی عدم تاثیر کو اکثر پودوں کی جڑوں کو آباد کرنے میں ان کی ناکامی سے منسوب کیا جاتا ہے۔ مختلف قسم کے بیکٹیریل خصلتیں اور مخصوص جین اس عمل میں حصہ ڈالتے ہیں، لیکن صرف چند کی شناخت کی گئی ہے۔ ان میں حرکت پذیری، بیج اور جڑ کے اخراج کے لیے کیموٹیکسس، پیلی یا فمبریا کی پیداوار، خلیوں کی سطح کے مخصوص اجزاء کی پیداوار، جڑ کے اخراج کے مخصوص اجزاء کو استعمال کرنے کی صلاحیت، پروٹین کا اخراج، اور کورم سینسنگ شامل ہیں۔ ان خصلتوں کے اظہار میں تبدیل شدہ متغیرات کی نسل نوآبادیاتی عمل میں ہر ایک کے عین کردار کے بارے میں ہماری سمجھ میں مدد کر رہی ہے۔ جین فیوژن ٹیکنالوجیز پر انحصار کرنے والی غیر جانبدار اسکریننگ حکمت عملیوں کا استعمال کرتے ہوئے نئے، پہلے سے غیر خصوصیت والے جینوں کی شناخت میں پیش رفت کی جا رہی ہے۔ یہ حکمت عملی نوآبادیات کے دوران ظاہر ہونے والے جینوں کا پتہ لگانے کے لیے رپورٹر ٹرانسپوسن اور ان وٹرو ایکسپریشن ٹیکنالوجی (IVET) کا استعمال کرتی ہیں۔ سالماتی مارکر جیسے سبز فلوروسینٹ پروٹین یا فلوروسینٹ اینٹی باڈیز کا استعمال کرتے ہوئے، کنفوکل لیزر اسکیننگ مائکروسکوپی کا استعمال کرتے ہوئے جڑ پر انفرادی ریزوبیکٹیریا کے مقام کی نگرانی کرنا ممکن ہے۔ اس نقطہ نظر کو rRNA-ٹارگیٹنگ تحقیقات کے ساتھ بھی جوڑا گیا ہے تاکہ ریزسفیر میں ریزوبیکٹیریل تناؤ کی میٹابولک سرگرمی کی نگرانی کی جا سکے اور یہ ظاہر کیا جا سکے کہ جڑ کی نوک پر واقع بیکٹیریا سب سے زیادہ فعال تھے۔ میکانزم آف ایکشن پی جی پی آر پودوں کی نشوونما کو براہ راست اور بالواسطہ ذرائع سے بڑھاتے ہیں، لیکن اس میں شامل مخصوص میکانزم سبھی اچھی طرح سے نمایاں نہیں ہوئے ہیں۔ پی جی پی آر کے ذریعے پودوں کی نشوونما کو فروغ دینے کے براہ راست طریقہ کار کا مظاہرہ پودوں کے پیتھوجینز یا دیگر ریزسفیر مائکروجنزموں کی عدم موجودگی میں کیا جا سکتا ہے، جبکہ بالواسطہ طریقہ کار میں پی جی پی آر کی صلاحیت شامل ہوتی ہے تاکہ فصلوں کی پیداوار پر پودوں کے پیتھوجینز کے نقصان دہ اثرات کو کم کیا جا سکے۔ پی جی پی آر کو مختلف میکانزم کے ذریعے پودوں کی نشوونما میں براہ راست اضافہ کرنے کی اطلاع دی گئی ہے: پودے میں منتقل ہونے والے ماحولیاتی نائٹروجن کی فکسشن، سائڈروفورز کی پیداوار جو آئرن کو چیلیٹ کرتی ہے اور اسے پودوں کی جڑ تک دستیاب کراتی ہے، فاسفورس جیسے معدنیات کی گھلنشیلتا، اور فائٹو ہارمونز کی ترکیب۔ پی جی پی آر کی موجودگی میں جڑ کی سطح پر مخصوص آئن کے بہاؤ میں اضافے کی وجہ سے معدنیات کے جذب میں براہ راست اضافہ بھی رپورٹ کیا گیا ہے۔ پی جی پی آر تناؤ ریزسفیر میں ان میں سے ایک یا زیادہ میکانزم کا استعمال کر سکتے ہیں۔ مائکروبیل اور پلانٹ میوٹینٹس کا استعمال کرتے ہوئے سالماتی طریقوں میں مخصوص فائٹو ہارمونز کی ترکیب یا جواب دینے کی صلاحیت میں تبدیلی نے پی جی پی آر کے ذریعہ پودوں کی نشوونما میں اضافے کے براہ راست طریقہ کار کے طور پر فائٹو ہارمون کی ترکیب کے کردار کے بارے میں تفہیم میں اضافہ کیا ہے۔ پی جی پی آر کی نشاندہی کی گئی ہے جو آکسین، گبریلن اور کینیٹین کی ترکیب کرتا ہے یا جو پودوں کی ایتھلین کی ترکیب میں مداخلت کرتا ہے۔ حیاتیاتی کھادوں اور حیاتیاتی جراثیم کش ادویات میں پی جی پی آر کی ترقی فصلوں کی پیداوار بڑھانے اور بیماریوں کے واقعات کو کم کرنے کا ایک نیا طریقہ ہو سکتا ہے، جبکہ کیمیائی جراثیم کش ادویات اور کھادوں پر انحصار کم ہو سکتا ہے جو اکثر مقامی ماحولیات اور ماحول پر نقصان دہ اثرات مرتب کر سکتے ہیں۔ شکر چقندر کی فصلوں پر کیے گئے مطالعات سے پتہ چلا ہے کہ کچھ جڑ کو کالونائز کرنے والے بیکٹیریا نقصان دہ ریزوبیکٹیریا (ڈی آر بی) تھے۔ ڈی آر بی کے ساتھ ٹیکہ لگائے گئے چقندر کے بیجوں نے شگفتگی کی شرح، جڑوں کے زخم، جڑوں کی لمبائی میں کمی، جڑوں کی مسخ، پھپھوندی کے انفیکشن میں اضافہ، اور پودوں کی نشوونما میں کمی کی تھی۔ ایک آزمائش میں چقندر کی پیداوار میں 48 فیصد کمی واقع ہوئی۔ ریزوبیکٹیریا کے چھ اقسام کو ڈی آر بی کے طور پر شناخت کیا گیا ہے۔ یہ تناؤ اینٹروبیکٹر، کلیبیلا، سائٹروبیکٹر، فلاووبیکٹیریم، ایکروموبیکٹر، اور آرتھروبیکٹر کی نسل میں ہیں۔ ٹیکسونومک پرجاتیوں کی ایک بڑی تعداد کی وجہ سے ابھی تک بیان نہیں کیا گیا ہے، مکمل خصوصیت ممکن نہیں ہے کیونکہ ڈی آر بی انتہائی متغیر ہیں۔ پی جی پی آر کی موجودگی شکر چقندر کی جڑوں پر ڈی آر بی کی نوآبادیات کو کم کرنے اور روکنے کے لیے ثابت ہوئی ہے۔ پی جی پی آر اور ڈی آر بی کے ساتھ ٹیکہ لگائے گئے پلاٹوں کی پیداوار میں 39 فیصد کا اضافہ ہوا جبکہ صرف ڈی آر بی کے ساتھ ٹریٹ کیے گئے پلاٹوں کی پیداوار میں 30 فیصد کی کمی ہوئی۔ بائیو کنٹرول ریزوبیکٹیریا پودوں کی بیماریوں کو بھی کنٹرول کرنے کے قابل ہیں جو دوسرے بیکٹیریا اور فنگی کی وجہ سے ہوتی ہیں۔ بیماری کو محرک نظاماتی مزاحمت اور اینٹی فنگل میٹابولائٹس کی پیداوار کے ذریعے دبایا جاتا ہے۔ پودوں کی نشوونما کو بہتر بنانے اور زرعی فصلوں کی بیماری کے خلاف مزاحمت کو بہتر بنانے کے لیے سیوڈوموناس بائیو کنٹرول تناؤ کو جینیاتی طور پر تبدیل کیا گیا ہے۔ زراعت میں، ٹیکہ لگانے والے بیکٹیریا اکثر بیج کے کوٹ پر بوئے جانے سے پہلے لگائے جاتے ہیں۔ غیر ٹیکہ شدہ بیج فصل پر قابل ذکر فائدہ مند اثرات پیدا کرنے کے لیے ریزسفیر کے اندر کافی بڑی ریزوبیکٹیریل آبادی قائم کرنے کا زیادہ امکان رکھتے ہیں۔ وہ مویشیوں میں پیتھوجینک جرثوموں کا مقابلہ بھی کر سکتے ہیں۔ مختلف چارہ کی انواع اپنے ہی ریزسفیر کو مختلف ڈگریوں تک منظم کرتی ہیں اور مختلف جرثوموں کی حمایت کرتی ہیں۔ کیسلکووا اور دیگر 2015 نے پودے لگانے والی چارہ کی انواع کو تلاش کیا جو مقامی ریزوبیکٹیریا کی حوصلہ افزائی کے لیے جانا جاتا ہے جو گائے کے پاخانہ کے جراثیم کے اینٹی بائیوٹک مزاحمتی جین کی مٹی کے اندر پھیلاؤ کو روکتا ہے۔ حوالہ جات بیکٹیریا مٹی حیاتیات بوٹنی