UPPSC 2019 प्रारंभिक प्रश्नपत्र-I · प्रश्न 11 / 150

सही उत्तर — (A) दालें। राइज़ोबियम समूह (राइज़ोबियम, ब्रैडीराइज़ोबियम, मीज़ोराइज़ोबियम, साइनोराइज़ोबियम) के नाइट्रोजन-स्थिरीकरण जीवाणु दलहनी पौधों — दालों: चना, अरहर, मूंग, उड़द, मसूर, मटर, तथा मूंगफली व सोयाबीन — की जड़-रोमों को संक्रमित करते हैं और जड़ के वल्कुट (कॉर्टेक्स) की कोशिकाओं के भीतर बहुगुणित होते हैं, जो सूजकर दृश्यमान जड़-गाँठ (root nodules) बनाते हैं। गाँठ के भीतर ये जीवाणु बैक्टेरॉइड में बदल जाते हैं और नाइट्रोजनेज़ एंज़ाइम का उपयोग करते हुए वायुमंडलीय N2 को अमोनिया में अपचयित करते हैं जिसे पौधा उपयोग कर सके; बदले में पौधा शर्करा प्रदान करता है और लेगहीमोग्लोबिन बनाता है, जो एक गुलाबी ऑक्सीजन-बंधक वर्णक है जो ऑक्सीजन-संवेदी नाइट्रोजनेज़ से मुक्त ऑक्सीजन को दूर रखता है। यह शाब्दिक 'जड़ की कोशिकाओं के साथ संयोजन' दलहनों की विशेषता है, और इसीलिए दालें मिट्टी को नाइट्रोजन से समृद्ध करके छोड़ती हैं और अनाज के बाद मानक फसल-चक्रण फसल होती हैं।

• (b)चावल — चावल घास परिवार (पोएसी) की एक अनाज फसल है और कोई जड़-गाँठ नहीं बनाता। जलमग्न धान के खेतों को जैविक रूप से स्थिरीकृत नाइट्रोजन मिलती अवश्य है, परंतु खड़े पानी में स्वतंत्र-जीवी सायनोबैक्टीरिया (एनाबीना, नॉस्टॉक) और एज़ोला जल-फर्न से, जो अपनी पत्ती-गुहाओं में एनाबीना एज़ोली को रखता है — न कि जड़ कोशिकाओं के भीतर रहने वाले जीवाणुओं से।
• (c)गेहूँ — गेहूँ भी एक गैर-दलहनी अनाज है जिसमें कोई गाँठ-सहजीविता नहीं होती। इसकी नाइट्रोजन मृदा कार्बनिक पदार्थ और लागू यूरिया/अमोनियम उर्वरक से आती है; अनाजों को गाँठ बनाने योग्य बनाना एक सक्रिय शोध लक्ष्य है, खेत की वास्तविकता नहीं।
• (d)गन्ना — गन्ना भी एक घास है। कुछ नाइट्रोजन-स्थिरीकरण जीवाणु गन्ने के ऊतक के भीतर एंडोफाइट के रूप में रहते हुए रिपोर्ट किए गए हैं, परंतु यह एक साहचर्य संबंध है — गन्ना कोई जड़-गाँठ नहीं बनाता, इसलिए यह वह जड़-कोशिका-सहजीविता नहीं है जिसका वर्णन इस प्रश्न में किया गया है।

वायुमंडलीय नाइट्रोजन वायु का 78% है, परंतु यह N2 त्रिबंध में बंद है जिसे पौधे तोड़ नहीं सकते। केवल कुछ प्रोकैरियोट्स में नाइट्रोजनेज़ होता है, वह एंज़ाइम जो N2 को अमोनिया में अपचयित करता है — यही जैविक नाइट्रोजन स्थिरीकरण है। यह तीन रूपों में आता है: सहजीवी (दलहनी जड़-गाँठों के भीतर राइज़ोबियम; कैज़्युरिना व एल्नस की गाँठों के भीतर फ्रैंकिया), स्वतंत्र-जीवी (एज़ोटोबैक्टर, क्लॉस्ट्रीडियम, और सायनोबैक्टीरिया एनाबीना व नॉस्टॉक), और साहचर्य/एंडोफाइटिक (अनाज-जड़ों के साथ एज़ोस्पिरिलम)। केवल सहजीवी रूप में ही जीवाणु पौधे की अपनी जड़-कोशिकाओं के भीतर रहता है।

'जड़ों की कोशिकाओं के साथ संयोजन करते हैं' वाक्यांश जड़-ऊतक के भीतर सहजीविता, अर्थात् जड़-गाँठ, की ओर संकेत करता है। फिर विकल्प स्वयं क्रमबद्ध हो जाते हैं: चावल, गेहूँ और गन्ना सभी घास हैं, और केवल 'दालें' ही दलहनी परिवार का नाम लेता है। जब भी कोई परीक्षा नाइट्रोजन-प्रश्न में एक दलहन को तीन अनाजों/घासों के विरुद्ध रखे, दलहन ही लगभग हमेशा उत्तर होता है।

• राइज़ोबियम + दलहन (दाल) जड़ें जड़-गाँठ बनाती हैं; उनके भीतर नाइट्रोजनेज़ N2 को अमोनिया में परिवर्तित करता है
• लेगहीमोग्लोबिन, गाँठ का गुलाबी वर्णक, नाइट्रोजनेज़ को ऑक्सीजन से सुरक्षित रखता है
• चावल, गेहूँ और गन्ना घास परिवार के हैं और कोई जड़-गाँठ नहीं बनाते
• धान हेतु नाइट्रोजन स्वतंत्र-जीवी सायनोबैक्टीरिया (एनाबीना, नॉस्टॉक) और एज़ोला-एनाबीना फर्न सहजीविता द्वारा स्थिरीकृत होती है
• गैर-दलहनी जड़-गाँठें भी अस्तित्व में हैं: एक्टिनोमाइसीट फ्रैंकिया कैज़्युरिना और एल्नस को गाँठदार बनाता है

• यह मान लेना कि चावल को कोई जैविक रूप से स्थिरीकृत नाइट्रोजन नहीं मिलती — मिलती है, परंतु जड़-गाँठों से नहीं, पानी में मौजूद सायनोबैक्टीरिया और एज़ोला से
• राइज़ोबियम (सहजीवी, गाँठों में) को एज़ोटोबैक्टर (मिट्टी में स्वतंत्र-जीवी) और माइकोराइज़ा (कवकीय, मुख्यतः फॉस्फोरस अवशोषण में सहायक) के साथ भ्रमित करना
• हर मृदा-जीवाणु को नाइट्रोजन-स्थिरीकारक मान लेना

UPPSC और UPSC इसे 'किस फसल में नाइट्रोजन-स्थिरीकरण जीवाणु मेज़बानी करते हैं', 'चावल हेतु कौन-सा जीव जैव-उर्वरक है', या नाइट्रोजन चक्र पर कथन-समूह के रूप में पूछते हैं — दलहन-राइज़ोबियम-गाँठ शृंखला वह तथ्य है जो बार-बार लाभ देता है।

• अभ्यास — वास्तविक PYQ नहीं

  दलहनों की जड़-गाँठों में पाया जाने वाला गुलाबी वर्णक लेगहीमोग्लोबिन मुख्यतः किस कार्य के लिए होता है?

  • (a)वायुमंडलीय नाइट्रोजन को सीधे स्थिर करना
  • (b)नाइट्रोजनेज़ एंज़ाइम को ऑक्सीजन से सुरक्षित रखना
  • (c)पत्तियों से जीवाणुओं तक शर्करा पहुँचाना
  • (d)गाँठ को उसकी विशिष्ट आकृति देना

  उत्तर(b) नाइट्रोजनेज़ एंज़ाइम को ऑक्सीजन से सुरक्षित रखना — लेगहीमोग्लोबिन मुक्त O2 से बँधकर गाँठ के भीतरी भाग को लगभग ऑक्सीजन-मुक्त रखता है, क्योंकि नाइट्रोजनेज़ ऑक्सीजन से नष्ट हो जाता है।

• अभ्यास — वास्तविक PYQ नहीं

  निम्नलिखित में से किसका उपयोग विशेष रूप से धान (चावल) के खेतों हेतु जैव-उर्वरक के रूप में किया जाता है?

  • (a)राइज़ोबियम
  • (b)एज़ोला
  • (c)बैसिलस थुरिन्जिएंसिस
  • (d)ट्राइकोडर्मा

  उत्तर(b) एज़ोला — वह तैरता जल-फर्न जिसकी पत्ती-गुहाएँ नाइट्रोजन-स्थिरीकारक सायनोबैक्टीरिया एनाबीना एज़ोली रखती हैं, जलमग्न धान हेतु आदर्श। राइज़ोबियम को दलहनी जड़ों की आवश्यकता होती है, Bt एक कीटनाशी जीवाणु है और ट्राइकोडर्मा एक जैव-नियंत्रण कवक है।