نائٹروجن-نئے بیکٹیریل تناؤ میں منتقل ہونے والے جینز کو ٹھیک کرنا، کھاد پر انحصار کو کم کرنے کی کوشش کو آگے بڑھانا

محققین نے یہ ظاہر کیا ہے کہ حیاتیاتی نائٹروجن کے تعین کے لیے ذمہ دار جینیاتی مشینری کو بیکٹیریا کے نئے تناؤ میں منتقل کیا جا سکتا ہے، جس سے اس بات کی واضح تفہیم ہوتی ہے کہ یہ اہم زرعی خصوصیت فطرت میں کیسے پھیلتی ہے اور مصنوعی نائٹروجن کھادوں پر زراعت کے انحصار کو کم کرنے کے لیے ممکنہ طور پر نئی راہیں کھولتی ہے۔

نتائج، میں شائعموجودہ حیاتیات28 مئی کو، جنگلی ریزوبیا-مٹی کے بیکٹیریا پر توجہ مرکوز کریں جو پھلی دار فصلوں جیسے مٹر اور پھلیاں کے ساتھ علامتی تعلق قائم کرتے ہیں۔ یہ بیکٹیریا ماحول کی نائٹروجن کو ان شکلوں میں تبدیل کرتے ہیں جو پودے استعمال کر سکتے ہیں، جس سے پھلیاں بہت کم یا کوئی بیرونی نائٹروجن کھاد کے ساتھ اگنے کی اجازت دیتی ہیں۔ سائنس دانوں کا کہنا ہے کہ مطالعہ اس بات پر روشنی ڈالتا ہے کہ اس سمبیوسس پر حکمرانی کرنے والے جین بیکٹیریل نسبوں کے ذریعہ کیسے حاصل کیے جاسکتے ہیں جن میں پہلے قابلیت کا فقدان تھا، دوسری فصلوں تک حیاتیاتی نائٹروجن فکسشن کو بڑھانے کی طرف ایک اہم قدم۔

سمبیوسس کی جینیاتی بنیاد کو سمجھنا

انجلیکا پی. مونٹویا اور ان کے ساتھیوں کی سربراہی میں ہونے والے اس مطالعے نے جنگلی ریزوبیا میں نئے ابھرتے ہوئے اینڈوسیبیوٹک تعلقات کے ارتقائی جینومکس کا جائزہ لیا۔ بیکٹیریا کی آبادی کے درمیان نائٹروجن-فکسنگ جینز کیسے منتقل ہوتے ہیں اس کا پتہ لگا کر، محققین ایسے جینیاتی راستوں کی نشاندہی کرنے میں کامیاب ہو گئے جو بیکٹیریا کو پودوں کے ساتھ کامیاب شراکت قائم کرنے کے قابل بناتے ہیں۔

پھلیوں میں نائٹروجن کا تعین خصوصی جڑوں کے نوڈولس پر منحصر ہوتا ہے، جہاں ریزوبیا حیاتیاتی طور پر طے شدہ نائٹروجن کے بدلے میزبان پودے سے کاربوہائیڈریٹ حاصل کرتا ہے۔ جب کہ یہ تعلق قدرتی طور پر لاکھوں سالوں میں تیار ہوا ہے، سائنسدانوں نے طویل عرصے سے غیر-فلیوں کی فصلوں میں اسی طرح کے نظام کو نقل کرنے کے طریقے تلاش کیے ہیں۔

یہ تحقیق نئے ثبوت فراہم کرتی ہے کہ سمبیوسس کے لیے درکار جینیاتی خصلتیں بیکٹیریل نسبوں میں پھیل سکتی ہیں، یہ تجویز کرتی ہے کہ نائٹروجن- فکسنگ پارٹنرشپ کا ارتقاء پہلے سمجھے جانے والے سے زیادہ لچکدار ہو سکتا ہے۔ اس طرح کے نتائج محققین کو اناج کی فصلوں سے وابستہ بیکٹیریا میں اسی طرح کے تعلقات قائم کرنے کے لیے درکار جینیاتی شرائط کی نشاندہی کرنے میں مدد کر سکتے ہیں۔

فرٹیلائزر منڈیوں کے لیے پیش رفت کیوں اہمیت رکھتی ہے۔

حیاتیاتی نائٹروجن فکسشن کی اہمیت پودوں کی حیاتیات سے بھی آگے ہے۔ دنیا کی زیادہ تر اہم فصلیں-بشمول گندم، مکئی اور چاول-ماحول میں نائٹروجن کو ٹھیک نہیں کر سکتیں اور اس لیے ہیبر-بوش کے عمل کے ذریعے پیدا ہونے والی نائٹروجن کھادوں پر بہت زیادہ انحصار کرتی ہیں۔

امونیا کی تیاری، نائٹروجن کھاد کی بنیاد، عالمی سطح پر سب سے زیادہ توانائی کے-صنعتی عمل میں سے ایک ہے اور قدرتی گیس کی قیمتوں، جغرافیائی سیاسی رکاوٹوں اور تجارتی پابندیوں سے بہت زیادہ متاثر رہتا ہے۔ کھاد کی منڈیوں میں حالیہ اتار چڑھاؤ، بشمول مشرق وسطیٰ کے جہاز رانی کے راستوں سے منسلک سپلائی کے خدشات اور بڑے پیداواری ممالک سے برآمدی کنٹرول، نے نئی ٹیکنالوجیز میں دلچسپی پیدا کی ہے جو مصنوعی نائٹروجن پر انحصار کم کر سکتی ہے۔

اگر اناج کی فصلیں حیاتیاتی تعین کے ذریعے اپنی نائٹروجن کی ضروریات کا ایک بامعنی حصہ حاصل کر سکتی ہیں، تو کھاد کی طلب پر طویل مدتی اثرات کافی ہو سکتے ہیں۔ اگرچہ اس طرح کی منتقلی دور رہتی ہے، اس نے زرعی بائیو ٹیکنالوجی کمپنیوں، بائیولوجیکل ان پٹ ڈویلپرز اور فصلوں کے بڑے-غذائی اجزاء فراہم کرنے والوں کی طرف سے قابل قدر سرمایہ کاری کو راغب کیا ہے جو مزید پائیدار غذائی اجزاء-انتظامی حل تلاش کر رہے ہیں۔

پچھلی پیشرفت پر تعمیر

نیا مطالعہ تحقیق کے بڑھتے ہوئے جسم میں اضافہ کرتا ہے جس کا مقصد ان مالیکیولر میکانزم کو سمجھنا ہے جو پودوں-مائکروب سمبیوسس کو کنٹرول کرتے ہیں۔ ابتدائی تحقیقات میں پودوں کے مخصوص پروٹین، سگنلنگ پاتھ ویز اور کیلشیم-ثالثی ردعمل کی نشاندہی کی گئی ہے جو اس بات کا تعین کرتے ہیں کہ پودے نائٹروجن کو قبول کرتے ہیں یا رد کرتے ہیں-فکسنگ بیکٹیریا۔

محققین نے پہلے سے ہی ماڈل پلانٹس میں تصور کی تبدیلیوں کا ثبوت--کا مظاہرہ کیا ہے اور کچھ اناج کی پرجاتیوں، بشمول جو، یہ ظاہر کر رہے ہیں کہ سمبیوٹک سگنلنگ نیٹ ورک کے اجزاء سے ہیرا پھیری کی جا سکتی ہے۔ تاہم، اہم اناج کی فصلوں میں قابل اعتماد اور معاشی طور پر بامعنی نائٹروجن فکسشن کا حصول زرعی سائنس میں سب سے زیادہ مہتواکانکشی اہداف میں سے ایک ہے۔

حیاتیات کی موجودہ دریافتیں رشتے کے مائکروبیل پہلو پر توجہ مرکوز کرتے ہوئے ایک تکمیلی نقطہ نظر فراہم کرتی ہیں، جس سے یہ ظاہر ہوتا ہے کہ قدرتی ماحول میں بیکٹیریا کی آبادی کے درمیان نائٹروجن-فکسنگ کی صلاحیتیں کیسے ابھرتی اور پھیلتی ہیں۔

تجارتی تعیناتی برسوں دور ہے۔

سائنسی ترقی کے باوجود، محققین احتیاط کرتے ہیں کہ عملی زرعی ایپلی کیشنز ایک طویل-مقصد بنی ہوئی ہیں۔ جنگلی بیکٹیریل نظاموں میں جین کی منتقلی اور علامتی صلاحیت کا مظاہرہ ایک اہم سائنسی سنگ میل کی نمائندگی کرتا ہے، لیکن اس طرح کی دریافتوں کو تجارتی مصنوعات میں ترجمہ کرنے سے قبل اہم چیلنجز باقی ہیں۔

حیاتیاتی کھاد کے شعبے نے پچھلی دہائی کے دوران خاطر خواہ وینچر کیپیٹل اور کارپوریٹ سرمایہ کاری کو راغب کیا ہے، پھر بھی اس صنعت کو دھچکے کا سامنا کرنا پڑا ہے کیونکہ کمپنیاں فیلڈ حالات میں لیبارٹری کے نتائج کو مستقل طور پر دوبارہ پیش کرنے کے لیے جدوجہد کرتی ہیں۔ مستحکم نوآبادیات کا حصول، کافی نائٹروجن طے کرنے کی شرح اور کاشتکاروں کے لیے معاشی منافع ایک پیچیدہ چیلنج ہے۔

نتیجے کے طور پر، تازہ ترین نتائج کا کھاد کی طلب پر کوئی فوری اثر پڑنے کا امکان نہیں ہے۔ اس کے بجائے، وہ ایک بڑھتی ہوئی سائنسی بنیاد میں حصہ ڈالتے ہیں جو آخر کار اگلی-جنریشن کی مائکروبیل ٹیکنالوجیز کی ترقی میں مدد کر سکتی ہے جو مصنوعی نائٹروجن ایپلی کیشنز کو مکمل کرنے یا جزوی طور پر تبدیل کرنے کے لیے بنائی گئی ہے۔

محققین کے لیے اگلے اقدامات

تحقیق کا اگلا مرحلہ اس بات پر توجہ مرکوز کرے گا کہ آیا جنگلی ریزوبیا میں جینیاتی میکانزم کو بیکٹیریل پرجاتیوں میں متعارف کرایا جا سکتا ہے جو قدرتی طور پر اناج کی فصل کی جڑوں کے ساتھ منسلک ہوتے ہیں۔ سائنسدانوں کو اس کے بعد یہ طے کرنا چاہیے کہ آیا یہ انجنیئر مائکروبیل کمیونٹیز تجارتی کھیتی کے حالات میں قابل پیمائش زرعی فوائد فراہم کرنے کے لیے حیاتیاتی طور پر طے شدہ نائٹروجن فراہم کر سکتی ہیں۔

کامیابی فصلوں کی غذائیت میں ایک بڑی تبدیلی کی نمائندگی کرے گی، ممکنہ طور پر کسانوں کو پیداوار کو برقرار رکھتے ہوئے کھاد کے استعمال کو کم کرنے کی اجازت دے گی۔ تاہم، ابھی کے لیے، یہ کام زراعت کے سب سے زیادہ مطلوبہ اہداف میں سے ایک کی جانب ایک ابتدائی لیکن قابل ذکر قدم ہے: اناج کی بڑی فصلوں کو مکمل طور پر تیار شدہ کھادوں پر انحصار کرنے کی بجائے حیاتیاتی شراکت کے ذریعے نائٹروجن تک رسائی کے قابل بنانا۔