نانوکومپوزائٹس فائٹو پیتھوجینز کو ماریں گے۔

دنیا نے طویل عرصے سے نامیاتی مصنوعات کے ارد گرد ایک تیزی شروع کر رکھی ہے جو ماحول دوست ہونے سمیت بعض معیارات پر پورا اترتی ہیں۔ اور مطلوبہ پاکیزگی کیسے حاصل کی جائے، اگر تقریباً تمام فصلیں جرثوموں کی وجہ سے ہونے والی بیماریوں کا شکار ہوں؟ "کیمسٹری" کے بغیر اس طرح کے مسئلے کو حل کرنا آسان نہیں ہے۔ اس لیے سائنس دان سوچ رہے ہیں کہ کیمیکلز کو پودوں اور انسانی صحت کے لیے زیادہ سے زیادہ نقصان دہ کیسے بنایا جائے۔ روسی اکیڈمی آف سائنسز کی سائبیرین برانچ کی سائبیرین انسٹی ٹیوٹ آف پلانٹ فزیالوجی اینڈ بائیو کیمسٹری کی لیبارٹری آف پلانٹ مائیکروبیل تعاملات کی سینئر محقق آلا پرفیلیوا نے اپنی سائنسی ٹیم کے ساتھ مل کر اس مسئلے کا حل نکالا۔ . تحقیقی موضوع "کیمیکل اور مائکرو بائیولوجیکل ترکیب کے ذریعہ حاصل کردہ سیلینیم نانوکومپوزائٹس کا استعمال کرتے ہوئے بیکٹیریل اور فنگل فائٹو پیتھوجینز سے زرعی پودوں کی بہتری" کو روسی فیڈریشن کے صدر کی گرانٹ سے تعاون حاصل تھا۔

• اللہ کا کہنا ہے کہ فائٹو پیتھوجینک جرثومے کاشت شدہ پودوں کی بیماریوں کا سبب بنتے ہیں۔ وہ وائرس، بیکٹیریا یا فنگی کی شکل میں ہو سکتے ہیں۔ عالمی موسمیاتی تبدیلیوں کی وجہ سے، بہت سے پیتھوجینک جرثوموں کی رینج پھیل رہی ہے، بشمول نئے علاقوں میں پھیلنا۔ پیتھوجینز پودے لگانے کے مواد کی شکست کا باعث بنتے ہیں - بلب، پودوں کے tubers. نتیجے کے طور پر، بڑھتے ہوئے موسم کے دوران پودے کی نشوونما سست ہو جاتی ہے: اس کا مجموعی سائز یا اس کے اعضاء کم ہو جاتے ہیں - پتے چھوٹے ہو جاتے ہیں، جڑ کا نظام خراب ترقی کرتا ہے۔ رنگت میں تبدیلیاں: زرد پڑ جاتا ہے، اعضاء ہلکے سبز ہو جاتے ہیں۔ پتے اور تنے مرجھا جاتے ہیں، پودوں کی مکمل موت کے واقعات غیر معمولی نہیں ہیں۔ یہ سب یقیناً فصل پر منفی اثر ڈالتا ہے۔

- اس سے کیسے نمٹا جائے؟

- فائٹو پیتھوجینک مائکروجنزموں کو دبانے کے لیے، زہریلے کیڑے مار ادویات استعمال کی جاتی ہیں۔ تاہم، وہ فنگی کے خلاف کام کرتے ہیں اور بیکٹیریا کے خلاف غیر موثر ہیں۔ لیکن ایسے فنڈز کی بلاشبہ ضرورت ہے۔

• یہ پتہ چلتا ہے کہ phytopathogenic بیکٹیریا ہر چیز کو تباہ کر دیتے ہیں اور اس کے بارے میں کچھ نہیں کیا جا سکتا؟
• فائٹو پیتھوجینز کے لیے ہر چیز کو تباہ کرنا غیر منافع بخش ہے، کیونکہ انہیں کھانے کی بنیاد کی ضرورت ہوتی ہے۔ اگر وہ میزبان پودوں کو مکمل طور پر ختم کر دیتے ہیں، تو پھر ان کے پاس رہنے کے لیے اور کھانے کے لیے کچھ نہیں ہو گا۔ لہذا، فائٹو پیتھوجینز پودوں کو آہستہ آہستہ روکتے ہیں۔

بیماریوں کی نشوونما موسمی حالات سے متاثر ہوتی ہے، بعض اوقات وہ کسی شخص کے حق میں نکلتے ہیں، پیتھوجینز نہیں۔ مثال کے طور پر، مختلف سڑیں، بشمول دیر سے جھلسنے کی بیماری، سرد اور برساتی گرمیوں میں زیادہ فعال طور پر نشوونما پاتی ہے، اور خشک اور گرم موسم ان کے لیے ناگوار ہوتا ہے۔ بعض اوقات فصل کے نقصانات نمایاں ہوتے ہیں اور اس کی مقدار 40-70% تک ہوتی ہے۔ کسی کو اس حقیقت کو مدنظر رکھنا چاہیے کہ فائٹو پیتھوجنز کبھی اکیلے کام نہیں کرتے۔ ایک اصول کے طور پر، پودوں پر فنگی اور بیکٹیریا کا ایک پیچیدہ اثر ہے. نتیجے کے طور پر، ایک انفیکشن (اکثر فنگس) پودوں کے جاندار کو کمزور کر دیتا ہے، اور باقی فائٹو پیتھوجینز بعد میں حملہ کرتے ہیں۔

• یہ پتہ چلتا ہے کہ کچھ فصلیں بالکل نہیں اگائی جانی چاہئیں - کیا بیکٹیریا انہیں پھر بھی کھائیں گے؟
• طویل مدتی انتخاب کے نتیجے میں، ایک شخص نے کاشت شدہ پودوں کی سب سے زیادہ مزاحم اقسام کا انتخاب کیا۔ تاہم، فائیٹوپیتھوجینز کا ارتقا میزبان پودوں کے ارتقاء کے متوازی طور پر ہوتا ہے - وہ بھی زیادہ سخت ہو جاتے ہیں۔

- مسئلہ کو حل کرنے کے لیے فی الحال کون سی دوائیں تیار کی جا رہی ہیں؟

• Phytopathogenic microorganisms ماحولیاتی عوامل کے خلاف بہت مزاحم ہوتے ہیں، کیونکہ وہ اپنی زندگی کا کچھ حصہ مٹی میں رہتے ہوئے میزبان پودوں کے جاندار سے باہر گزارنے کے قابل ہوتے ہیں۔ لہذا، تمام مادہ ان کی عملداری کو متاثر نہیں کر سکتے ہیں. یہ میں مختلف کیمیکلز کی جانچ کے اپنے تجربے سے جانتا ہوں۔

- آپ نے سیلینیم نانوکومپوزائٹس کو آزمانے کا فیصلہ کیوں کیا؟

سیلینیم تمام جانداروں کے لیے ایک ضروری مائیکرو نیوٹرینٹ ہے۔ یہ سیل کے لیے ضروری انزائمز کا حصہ ہے، اس میں اعلیٰ حیاتیاتی سرگرمی اور اینٹی آکسیڈینٹ اثر ہے۔ تاہم، دنیا بھر کی مٹی میں اس کا مواد ناکافی ہے۔

نانوکومپوزائٹس کی ساخت میں، سیلینیم نینو پارٹیکلز کی شکل میں ہوتا ہے۔ ان پر کوئی چارج نہیں ہے، ان کا سائز 100 نینو میٹر تک ہے۔ کیمیائی عناصر کے روایتی مرکبات کے مقابلے میں، نینو پارٹیکلز کو چھوٹی مقدار میں استعمال کرنے کی ضرورت ہے۔ بڑی مقدار میں، ان کا زہریلا اثر ہوتا ہے۔

نانوکومپوزائٹس بناتے وقت، نینو پارٹیکلز ایک بڑے مالیکیول (میٹرکس) کے اندر گھنے بھرے ہوتے ہیں۔ یہ ایک قدرتی پولیمر ہے، مثال کے طور پر، آلو سے حاصل کیا جانے والا نشاستہ، یا کیریجینن، جو کھانے کی صنعت کے لیے گاڑھا کرنے والے کے طور پر استعمال ہوتا ہے، یا arabinogalactan، ایک پولی سیکرائیڈ جو سائبیرین لارچ سے الگ کیا جاتا ہے، نیز مزاحیہ مادوں سے۔ نینو پارٹیکلز نانوکومپوزائٹ کی سطح پر واقع نہیں ہیں، لیکن اندر، اس وجہ سے وہ کیمیائی رد عمل میں داخل ہونے سے قاصر ہیں۔

بیکٹیریا کیسے تباہ ہوتا ہے؟

- قدرتی پولیمر روگجنک بیکٹیریا کے لیے بطور خوراک پرکشش ہوتے ہیں۔ وہ باہر سے خاص مادے خارج کرتے ہیں - exoenzymes، جو کہ بیکٹیریل سیل کے باہر بڑے مالیکیولز کو چھوٹے oligomers اور monomers میں توڑنے کی صلاحیت رکھتے ہیں۔ بیکٹیریا ان پر کھانا کھاتے ہیں۔ جب نانوکومپوزائٹ میٹرکس کو exoenzymes کے ذریعے صاف کیا جاتا ہے تو سیلینیم نینو پارٹیکلز جاری ہوتے ہیں۔

وہ بیکٹیریل سیل کی سطح سے منسلک ہوتے ہیں اور جھلی کی صلاحیت پر عمل کرتے ہیں، یعنی سیل کی سطح پر چارج۔ نتیجے کے طور پر، ماحول سے سیال بیکٹیریل سیل میں فعال طور پر داخل ہونا شروع ہوتا ہے، جو بیکٹیریم کے پھٹنے کا باعث بنتا ہے۔

ایک ہی وقت میں، دونوں سیلینیم نینو پارٹیکلز اور میٹرکس کا پودوں پر منفی اثر نہیں پڑتا ہے۔ مزید برآں، ہم نے متعدد مادوں کا مطالعہ کیا - مختلف قدرتی پولیمر میٹرکس میں سیلینیم نانوکومپوزائٹس - اور یہ پایا کہ وہ پودوں کی نشوونما اور نشوونما کو بھی متحرک کرتے ہیں، وٹرو میں فائٹو پیتھوجنز کے خلاف مزاحمت کو بڑھاتے ہیں، یعنی "ٹیسٹ ٹیوب میں"، اور پیداواری صلاحیت میں اضافہ کرتے ہیں۔ میدان کے حالات. تجربہ

ایک ہی وقت میں، سیلینیم ان کے علاج کے بعد پودوں کے ٹشوز میں جمع نہیں ہوتا ہے اور اس کا مٹی کے مائکروجنزموں پر کوئی نقصان دہ اثر نہیں پڑتا ہے، جو نانوکومپوزائٹس کے استعمال کی حفاظت کی نشاندہی کرتا ہے۔ مزید یہ کہ وہ پودوں کی معدنی غذائیت کو تقویت بخشتے ہیں، بیماریوں کے خلاف ان کی مزاحمت میں اضافہ کرتے ہیں۔ اس طرح، یہ پتہ چلتا ہے کہ سیلینیم نانوکومپوزائٹس فائیٹوپیتھوجینک مائکروجنزموں کو تباہ کرتے ہیں اور اس کے علاوہ، ماحول کو نقصان پہنچائے بغیر پودوں کے لیے نشوونما کا محرک اثر رکھتے ہیں۔

• آپ اس موضوع پر کتنے عرصے سے کام کر رہے ہیں؟ آپ کو اور کیا نتائج ملے؟

- میں نے اپنے پی ایچ ڈی کا دفاع کرنے کے فوراً بعد نانوکومپوزائٹس کی حیاتیاتی سرگرمی پر تحقیق شروع کر دی۔ 2013 میں مقالہ۔ سیلینیم نانوکومپوزائٹس کو روسی اکیڈمی آف سائنسز کی سائبیرین برانچ کے انسٹی ٹیوٹ آف کائینیٹکس اینڈ کمبشن میں بورس سکھوف کے سائنسی گروپ نے ترکیب کیا ہے۔ VV Voevodsky Novosibirsk میں۔ ہمارے انسٹی ٹیوٹ میں، میں اور میرے ساتھی نانو کمپوزٹ میں مصروف ہیں: ارینا گراسکووا، لیبارٹری آف پلانٹ مائکروبیل تعاملات کی چیف ریسرچر، ڈاکٹر آف بیالوجی، اولگا نوزکینا اور اناستاسیا گازیزووا، معروف انجینئر، نیز بیالوجی اور مٹی فیکلٹی کے طلباء ارکتسک اسٹیٹ یونیورسٹی کے، جو اپنے ٹرم پیپرز اور مقالوں کے لیے میری نگرانی میں تحقیق کرتے ہیں۔

ہم نے مولیوں، سویابین اور آلو کے انکرن پر میٹرکس میں متعدد سیلینیم پر مشتمل نانوکومپوزائٹس کے اثر کا مطالعہ کیا ہے۔ پایا کہ بعض صورتوں میں وہ ترقی کی حوصلہ افزائی کرتے ہیں۔ تین سالوں تک، 2020 سے 2022 تک، فیلڈ تجربات کے دوران، ہم نے آلو کی پیداواری صلاحیت پر سیلینیم نانوکومپوزائٹس کے اثر کا مطالعہ کیا اور پایا کہ انہوں نے ہر پودے سے حاصل ہونے والے tubers کی تعداد میں اضافہ کیا۔

اس کے علاوہ، ہم نے اس نقصان دہ اثر کو دریافت کیا جو سیلینیم نانوکومپوزائٹس کا آلو کی انگوٹھی کے روٹ بیکٹیریا، Clavibactersepedonicus، اور لیٹ بلائٹ پیتھوجین Phytophthora cactorum پر ہوتا ہے، جو سیب کے درختوں سے لے کر پھولوں تک فصلوں کی ایک وسیع رینج کو متاثر کرتا ہے۔

لیٹ بلائٹ پودوں کی ایک بیماری ہے جس میں پتوں کا زرد اور مرجھا جانا، بیل پر پھل کا سڑ جانا اور پودے کی مکمل موت بھی دیکھی جاتی ہے۔ نائٹ شیڈ خاندان کے نمائندوں میں اکثر پایا جاتا ہے - یہ ٹماٹر اور آلو ہیں. اب ہم اس بات کا مطالعہ کر رہے ہیں کہ سیلینیم نانوکومپوزائٹس کے ساتھ آلو کے کندوں کا پریپلانٹ ٹریٹمنٹ آلو کی فصل سے ٹبروں کی مائکروبیل کمپوزیشن (مائکروبیوم) کو کیسے متاثر کرتا ہے۔

10 سالوں سے، ہم نے دھاتوں کے نینو پارٹیکلز - چاندی، تانبا، مینگنیج، آئرن کے ساتھ ساتھ ان کے مختلف مرکبات پر مبنی متعدد نانو کمپوزائٹس کا مطالعہ کیا ہے۔ نیا دلچسپ ڈیٹا حاصل کیا گیا ہے، جس کے مطابق کچھ نانوکومپوزائٹس کی حیاتیاتی سرگرمی بہت زیادہ ہوتی ہے: وہ پودوں کی نشوونما اور نشوونما کو متحرک کرتے ہیں، اور ان کا اینٹی بیکٹیریل اثر زیادہ ہوتا ہے۔ ہم نے پہلے ہی مینگنیج نانوکومپوزائٹس کی حیاتیاتی سرگرمی کے رجسٹریشن کے لیے پیٹنٹ کے لیے درخواست دے دی ہے۔

- آپ کی تحقیق کے نتائج کی مانگ کتنی ہوگی؟

- آج، قومی معیشت کے مختلف شعبوں میں نینو ٹیکنالوجیز کے استعمال پر فعال طور پر تبادلہ خیال کیا جا رہا ہے۔ طب اور ویٹرنری ادویات میں، نینو پارٹیکلز پہلے ہی بڑے پیمانے پر کینسر کے علاج اور اینٹی آکسیڈینٹ کے طور پر استعمال ہوتے ہیں۔ نینو پارٹیکلز پر مشتمل مادوں کے استعمال کی کم مقدار کی وجہ سے زرعی کیمسٹری میں نینو ٹیکنالوجیز کا استعمال امید افزا ہے۔ ایک ہی وقت میں، اخراجات روایتی جراثیم کش ادویات کے مقابلے میں ہیں، اور نینو پارٹیکلز کے استعمال کا اثر بہت زیادہ ہے۔ اس حقیقت کی وجہ سے کہ مٹی میں سیلینیم کی کمی ہے، پودوں کو مناسب معدنی سپلیمنٹس کی ضرورت ہوتی ہے۔ تاہم، ان میں سے اکثر مٹی کی نمی میں مکمل طور پر تحلیل نہیں ہوتے ہیں اور پودوں کے ذریعے جذب ہو جاتے ہیں۔ لہذا، سیلینیم نانوکومپوزائٹس کے ساتھ پودے لگانے کے مواد کے علاج کی ضرورت واضح ہے.

اس کے علاوہ، نینو پارٹیکلز کے پودوں کے جانداروں، فائٹو پیتھوجینک مائکروجنزموں، اور پودوں اور مائکروبیل تعلقات پر اثر کے بارے میں ابھی تک کافی بنیادی معلومات نہیں ہیں۔ ہماری تحقیق ان خلا کو پُر کرتی ہے۔ ہم پہلے ہی بڑی تعداد میں لیبارٹری ٹیسٹ اور فیلڈ تجربات کر چکے ہیں، جس سے ہمیں مسئلہ کی کافی گہری سمجھ ملی ہے۔ اس علم کو عملی طور پر استعمال کرنے کے لیے زرعی فرم میں منظوری کی ضرورت ہے۔ یہ ہم بھی کریں گے لیکن بعد میں۔ اس طرح کے کام کے لیے لیبارٹری کے مطالعے کے مقابلے میں نانوکومپوزائٹس کی بہت بڑی مقدار کی ضرورت ہوتی ہے۔ یہ مصنوعی کیمیا دانوں کا کام ہے۔