সকল জীবের মৌলিক চাহিদা মূলত একই। তাদের বৃদ্ধি ও বিকাশের জন্য কার্বোহাইড্রেট, প্রোটিন ও চর্বির মতো বৃহদাণু, এবং পানি ও খনিজ পদার্থের প্রয়োজন হয়।

এই অধ্যায়টি মূলত অজৈব উদ্ভিদ পুষ্টির উপর দৃষ্টি নিবদ্ধ করে, যেখানে আপনি উদ্ভিদের বৃদ্ধি ও বিকাশের জন্য অপরিহার্য মৌলগুলি চিহ্নিত করার পদ্ধতি এবং অপরিহার্যতা প্রতিষ্ঠার মানদণ্ডগুলি অধ্যয়ন করবেন। আপনি অপরিহার্য মৌলগুলির ভূমিকা, তাদের প্রধান অভাবজনিত লক্ষণ এবং এই অপরিহার্য মৌলগুলির শোষণের প্রক্রিয়াও অধ্যয়ন করবেন। অধ্যায়টি আপনাকে জৈবিক নাইট্রোজেন স্থিরীকরণের তাৎপর্য ও প্রক্রিয়ার সাথেও সংক্ষেপে পরিচয় করিয়ে দেবে।

১২.১ উদ্ভিদের খনিজ চাহিদা অধ্যয়নের পদ্ধতি

১৮৬০ সালে, জুলিয়াস ফন স্যাক্স, একজন বিশিষ্ট জার্মান উদ্ভিদবিজ্ঞানী, প্রথমবারের মতো প্রদর্শন করেন যে, মাটি সম্পূর্ণ অনুপস্থিতিতে একটি সংজ্ঞায়িত পুষ্টি দ্রবণে উদ্ভিদ পরিপক্কতা পর্যন্ত বেড়ে উঠতে পারে। পুষ্টি দ্রবণে উদ্ভিদ জন্মানোর এই কৌশলটি হাইড্রোপনিক্স নামে পরিচিত। তারপর থেকে, উদ্ভিদের জন্য অপরিহার্য খনিজ পুষ্টি নির্ধারণের চেষ্টা করতে বেশ কিছু উন্নত পদ্ধতি প্রয়োগ করা হয়েছে। এই সমস্ত পদ্ধতির সারমর্ম হল মাটি-মুক্ত, সংজ্ঞায়িত খনিজ দ্রবণে উদ্ভিদের চাষ করা। এই পদ্ধতিগুলির জন্য বিশুদ্ধ পানি ও খনিজ পুষ্টি লবণের প্রয়োজন হয়। আপনি কি ব্যাখ্যা করতে পারেন কেন এটি এত অপরিহার্য?

উদ্ভিদের শিকড় পুষ্টি দ্রবণে নিমজ্জিত করা হয় এবং যেখানে একটি মৌল যোগ/প্রতিস্থাপন/সরানো বা পরিবর্তিত ঘনত্বে দেওয়া হয় এমন একাধিক পরীক্ষার পর, উদ্ভিদের বৃদ্ধির জন্য উপযুক্ত একটি খনিজ দ্রবণ পাওয়া গেছে। এই পদ্ধতির দ্বারা, অপরিহার্য মৌলগুলি চিহ্নিত করা হয়েছে এবং তাদের অভাবজনিত লক্ষণ আবিষ্কৃত হয়েছে। হাইড্রোপনিক্স টমেটো, বীজহীন শসা এবং লেটুসের মতো সবজির বাণিজ্যিক উৎপাদনের কৌশল হিসাবে সফলভাবে নিয়োগ করা হয়েছে। এটি জোর দেওয়া আবশ্যক যে সর্বোত্তম বৃদ্ধি পেতে পুষ্টি দ্রবণগুলিকে পর্যাপ্তভাবে বায়ুচলাচল করতে হবে। দ্রবণগুলি যদি দুর্বলভাবে বায়ুচলাচল করা হয় তাহলে কী হবে? হাইড্রোপনিক কৌশলের চিত্রিত দৃশ্য চিত্র ১২.১ এবং ১২.২-এ দেওয়া হয়েছে।

১২.২ অপরিহার্য খনিজ মৌল

মাটিতে উপস্থিত বেশিরভাগ খনিজ পদার্থ শিকড়ের মাধ্যমে উদ্ভিদে প্রবেশ করতে পারে। প্রকৃতপক্ষে, এখন পর্যন্ত আবিষ্কৃত ১০৫টি মৌলের মধ্যে ষাটটিরও বেশি বিভিন্ন উদ্ভিদে পাওয়া যায়। কিছু উদ্ভিদ প্রজাতি সেলেনিয়াম জমা করে, কিছু অন্যান্য সোনা জমা করে, যখন কিছু উদ্ভিদ পারমাণবিক পরীক্ষার স্থানের কাছে জন্মায় এবং তেজস্ক্রিয় স্ট্রনশিয়াম গ্রহণ করে। এমন কৌশল রয়েছে যা খুব কম ঘনত্বেও (10-8 g/ mL) খনিজগুলি সনাক্ত করতে সক্ষম। প্রশ্ন হল, একটি উদ্ভিদে উপস্থিত সমস্ত বৈচিত্র্যময় খনিজ মৌল, উদাহরণস্বরূপ, উপরে উল্লিখিত সোনা এবং সেলেনিয়াম, সত্যিই উদ্ভিদের জন্য প্রয়োজনীয় কিনা? আমরা কীভাবে নির্ধারণ করব উদ্ভিদের জন্য কী অপরিহার্য এবং কী নয়?

১২.২.১ অপরিহার্যতার মানদণ্ড

একটি মৌলের অপরিহার্যতার মানদণ্ড নিচে দেওয়া হল:

(ক) স্বাভাবিক বৃদ্ধি ও প্রজননকে সমর্থন করার জন্য মৌলটি একেবারেই প্রয়োজনীয় হতে হবে। মৌলটির অনুপস্থিতিতে উদ্ভিদ তাদের জীবনচক্র সম্পূর্ণ করে না বা বীজ ধারণ করে না।

(খ) মৌলটির প্রয়োজনীয়তা নির্দিষ্ট হতে হবে এবং অন্য কোন মৌল দ্বারা প্রতিস্থাপনযোগ্য নয়। অন্য কথায়, যে কোন একটি মৌলের ঘাটতি অন্য কোন মৌল সরবরাহ করে পূরণ করা যায় না।

(গ) মৌলটি সরাসরি উদ্ভিদের বিপাক ক্রিয়ায় জড়িত থাকতে হবে।

উপরের মানদণ্ডের ভিত্তিতে মাত্র কয়েকটি মৌল উদ্ভিদের বৃদ্ধি ও বিপাকের জন্য একেবারে অপরিহার্য বলে পাওয়া গেছে। এই মৌলগুলিকে তাদের পরিমাণগত চাহিদার ভিত্তিতে আরও দুটি বিস্তৃত বিভাগে ভাগ করা হয়েছে।

(১) স্থূলপোষক, এবং

(২) সূক্ষ্মপোষক

স্থূলপোষকগুলি সাধারণত উদ্ভিদের কলায় প্রচুর পরিমাণে উপস্থিত থাকে (শুষ্ক পদার্থের 10 mmole Kg –1-এর বেশি)। স্থূলপোষকগুলির মধ্যে রয়েছে কার্বন, হাইড্রোজেন, অক্সিজেন, নাইট্রোজেন, ফসফরাস, সালফার, পটাশিয়াম, ক্যালসিয়াম এবং ম্যাগনেসিয়াম। এর মধ্যে কার্বন, হাইড্রোজেন এবং অক্সিজেন প্রধানত CO2 এবং H2O থেকে পাওয়া যায়, অন্যগুলি মাটি থেকে খনিজ পুষ্টি হিসাবে শোষিত হয়।

সূক্ষ্মপোষক বা অনু মৌল, খুব অল্প পরিমাণে প্রয়োজন (শুষ্ক পদার্থের 10 mmole Kg –1-এর কম)। এর মধ্যে রয়েছে আয়রন, ম্যাঙ্গানিজ, কপার, মলিবডেনাম, জিঙ্ক, বোরন, ক্লোরিন এবং নিকেল।

উপরে উল্লিখিত ১৭টি অপরিহার্য মৌল ছাড়াও, কিছু উপকারী মৌল রয়েছে যেমন সোডিয়াম, সিলিকন, কোবাল্ট এবং সেলেনিয়াম। উচ্চতর উদ্ভিদের দ্বারা এগুলি প্রয়োজন হয়।

অপরিহার্য মৌলগুলিকে তাদের বৈচিত্র্যময় কার্যের ভিত্তিতে চারটি বিস্তৃত বিভাগেও শ্রেণীবদ্ধ করা যেতে পারে। এই বিভাগগুলি হল: (১) অপরিহার্য মৌলগুলি জৈব অণুর উপাদান হিসাবে এবং তাই কোষের গাঠনিক উপাদান হিসাবে (যেমন, কার্বন, হাইড্রোজেন, অক্সিজেন এবং নাইট্রোজেন)।

(২) অপরিহার্য মৌল যা উদ্ভিদে শক্তি-সম্পর্কিত রাসায়নিক যৌগের উপাদান (যেমন, ক্লোরোফিলে ম্যাগনেসিয়াম এবং ATP-তে ফসফরাস)।

(৩) অপরিহার্য মৌল যা এনজাইমগুলিকে সক্রিয় বা নিষ্ক্রিয় করে, উদাহরণস্বরূপ Mg2+ রিবুলোজ বিসফসফেট কার্বক্সিলেজ-অক্সিজেনেজ এবং ফসফোইনল পাইরুভেট কার্বক্সিলেজ উভয়ের জন্য একটি অ্যাক্টিভেটর, যার উভয়ই সালোকসংশ্লেষী কার্বন স্থিরীকরণে গুরুত্বপূর্ণ এনজাইম; Zn2+ অ্যালকোহল ডিহাইড্রোজেনেজের একটি অ্যাক্টিভেটর এবং নাইট্রোজেন বিপাকের সময় নাইট্রোজেনেজের Mo। আপনি কি এই বিভাগে পড়ে এমন আরও কয়েকটি মৌলের নাম বলতে পারেন? এর জন্য, আপনাকে আগে অধ্যয়ন করা কিছু জৈব রাসায়নিক পথের কথা স্মরণ করতে হবে।

(৪) কিছু অপরিহার্য মৌল একটি কোষের অভিস্রবণীয় বিভব পরিবর্তন করতে পারে। পটাশিয়াম পত্ররন্ধ্রের খোলা ও বন্ধ হওয়ার ক্ষেত্রে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। আপনি একটি কোষের জল বিভব নির্ধারণে দ্রাবক হিসাবে খনিজগুলির ভূমিকা স্মরণ করতে পারেন।

১২.২.২ স্থূল- ও সূক্ষ্ম-পোষকের ভূমিকা

অপরিহার্য মৌলগুলি বিভিন্ন কার্য সম্পাদন করে। তারা উদ্ভিদ কোষে বিভিন্ন বিপাকীয় প্রক্রিয়ায় অংশগ্রহণ করে যেমন কোষ ঝিল্লির ভেদ্যতা, কোষ রসের অভিস্রবণীয় ঘনত্ব বজায় রাখা, ইলেকট্রন-পরিবহন ব্যবস্থা, বাফারিং ক্রিয়া, এনজাইমেটিক ক্রিয়াকলাপ এবং বৃহদাণু ও সহ-এনজাইমের প্রধান উপাদান হিসাবে কাজ করে।

অপরিহার্য পুষ্টি মৌলগুলির বিভিন্ন রূপ ও কার্য নিচে দেওয়া হল।

নাইট্রোজেন: এটি উদ্ভিদের দ্বারা সর্বাধিক পরিমাণে প্রয়োজনীয় অপরিহার্য পুষ্টি উপাদান। এটি প্রধানত NO3– হিসাবে শোষিত হয় যদিও কিছু NO2– বা NH4+ হিসাবেও গৃহীত হয়। নাইট্রোজেন একটি উদ্ভিদের সমস্ত অংশ দ্বারা প্রয়োজনীয়, বিশেষ করে মেরিস্টেম্যাটিক কলা এবং বিপাকীয়ভাবে সক্রিয় কোষ দ্বারা। নাইট্রোজেন প্রোটিন, নিউক্লিক অ্যাসিড, ভিটামিন এবং হরমোনের অন্যতম প্রধান উপাদান।

ফসফরাস: উদ্ভিদ মাটি থেকে ফসফেট আয়ন (হয় H2 PO−4 বা HPO2− 4) আকারে ফসফরাস শোষণ করে। ফসফরাস কোষ ঝিল্লি, নির্দিষ্ট প্রোটিন, সমস্ত নিউক্লিক অ্যাসিড এবং নিউক্লিওটাইডের একটি উপাদান, এবং সমস্ত ফসফরাইলেশন বিক্রিয়ার জন্য প্রয়োজন।

পটাশিয়াম: এটি পটাশিয়াম আয়ন (K+) হিসাবে শোষিত হয়। উদ্ভিদে, এটি মেরিস্টেম্যাটিক কলা, কুঁড়ি, পাতা এবং মূলের অগ্রভাগে আরও প্রচুর পরিমাণে প্রয়োজন। পটাশিয়াম কোষে অ্যানায়ন-ক্যাটায়ন ভারসাম্য বজায় রাখতে সাহায্য করে এবং প্রোটিন সংশ্লেষণ, পত্ররন্ধ্র খোলা ও বন্ধ করা, এনজাইম সক্রিয়করণ এবং কোষের স্ফীততা বজায় রাখতে জড়িত।

ক্যালসিয়াম: উদ্ভিদ মাটি থেকে ক্যালসিয়াম আয়ন (Ca2+) আকারে ক্যালসিয়াম শোষণ করে। ক্যালসিয়াম মেরিস্টেম্যাটিক এবং বিভেদকরণ কলা দ্বারা প্রয়োজন। কোষ বিভাজনের সময় এটি কোষ প্রাচীরের সংশ্লেষণে ব্যবহৃত হয়, বিশেষ করে মধ্য ল্যামেলায় ক্যালসিয়াম পেকটেট হিসাবে। এটি মাইটোটিক স্পিন্ডেল গঠনের সময়ও প্রয়োজন। এটি পুরানো পাতায় জমা হয়। এটি কোষ ঝিল্লির স্বাভাবিক কার্যকারিতায় জড়িত। এটি নির্দিষ্ট এনজাইমগুলিকে সক্রিয় করে এবং বিপাকীয় ক্রিয়াকলাপ নিয়ন্ত্রণে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে।

ম্যাগনেসিয়াম: এটি উদ্ভিদ দ্বারা দ্বিযোজী Mg2+ আকারে শোষিত হয়। এটি শ্বসন, সালোকসংশ্লেষণের এনজাইমগুলিকে সক্রিয় করে এবং DNA ও RNA সংশ্লেষণে জড়িত। ম্যাগনেসিয়াম ক্লোরোফিলের রিং কাঠামোর একটি উপাদান এবং রাইবোজোম কাঠামো বজায় রাখতে সাহায্য করে।

সালফার: উদ্ভিদ সালফেট (SO2− 4) আকারে সালফার পায়। সালফার দুটি অ্যামিনো অ্যাসিড - সিস্টিন এবং মেথিওনিনে উপস্থিত থাকে এবং বেশ কয়েকটি কোএনজাইম, ভিটামিন (থায়ামিন, বায়োটিন, কোএনজাইম A) এবং ফেরিডোক্সিনের প্রধান উপাদান।

আয়রন: উদ্ভিদ ফেরিক আয়ন (Fe3+) আকারে আয়রন পায়। এটি অন্যান্য সূক্ষ্মপোষকের তুলনায় বেশি পরিমাণে প্রয়োজন। এটি ইলেকট্রন স্থানান্তরে জড়িত প্রোটিনের একটি গুরুত্বপূর্ণ উপাদান যেমন ফেরিডোক্সিন এবং সাইটোক্রোম। এটি ইলেকট্রন স্থানান্তরের সময় Fe2+ থেকে Fe3+ তে বিপরীতভাবে জারিত হয়। এটি ক্যাটালেজ এনজাইম সক্রিয় করে এবং ক্লোরোফিল গঠনের জন্য অপরিহার্য।

ম্যাঙ্গানিজ: এটি ম্যাঙ্গানাস আয়ন (Mn2+) আকারে শোষিত হয়। এটি সালোকসংশ্লেষণ, শ্বসন এবং নাইট্রোজেন বিপাকের সাথে জড়িত অনেক এনজাইম সক্রিয় করে। ম্যাঙ্গানিজের সবচেয়ে ভালো সংজ্ঞায়িত কাজ হল সালোকসংশ্লেষণের সময় অক্সিজেন মুক্ত করতে জল ভাঙ্গার ক্ষেত্রে।

জিঙ্ক: উদ্ভিদ Zn2+ আয়ন হিসাবে জিঙ্ক পায়। এটি বিভিন্ন এনজাইম, বিশেষ করে কার্বক্সিলেজ সক্রিয় করে। এটি অক্সিন সংশ্লেষণের জন্যও প্রয়োজন।

কপার: এটি ক্যুপ্রিক আয়ন (Cu2+) হিসাবে শোষিত হয়। এটি উদ্ভিদের সামগ্রিক বিপাকের জন্য অপরিহার্য। আয়রনের মতো, এটি রেডক্স বিক্রিয়ায় জড়িত নির্দিষ্ট এনজাইমের সাথে যুক্ত এবং Cu+ থেকে Cu2+ তে বিপরীতভাবে জারিত হয়।

বোরন: এটি BO3− বা B4O2− 7 হিসাবে শোষিত হয়। বোরন Ca-এর গ্রহণ ও ব্যবহার, ঝিল্লি কার্যকারিতা, পরাগ অঙ্কুরোদগম, কোষ দীর্ঘায়ন, কোষ বিভেদকরণ এবং শর্করা স্থানান্তরের জন্য প্রয়োজন।

মলিবডেনাম: উদ্ভিদ এটি মলিবডেট আয়ন (MoO2+ 4) আকারে পায়। এটি বেশ কয়েকটি এনজাইমের একটি উপাদান, যার মধ্যে নাইট্রোজেনেজ এবং নাইট্রেট রিডাকটেজ উভয়ই নাইট্রোজেন বিপাকে অংশগ্রহণ করে।

ক্লোরিন: এটি ক্লোরাইড অ্যানায়ন (Cl–) আকারে শোষিত হয়। Na+ এবং K+ এর সাথে, এটি দ্রাবক ঘনত্ব এবং কোষে অ্যানায়ন-ক্যাটায়ন ভারসাম্য নির্ধারণ করতে সাহায্য করে। এটি সালোকসংশ্লেষণে জল-বিভাজন বিক্রিয়ার জন্য অপরিহার্য, একটি বিক্রিয়া যা অক্সিজেন বিবর্তনের দিকে নিয়ে যায়।

১২.২.৩ অপরিহার্য মৌলের অভাবজনিত লক্ষণ

যখনই একটি অপরিহার্য মৌলের সরবরাহ সীমিত হয়ে পড়ে, উদ্ভিদের বৃদ্ধি বাধাগ্রস্ত হয়। যে ঘনত্বের নিচে উদ্ভিদের বৃদ্ধি বাধাগ্রস্ত হয় তাকে সমালোচনামূলক ঘনত্ব বলে। সমালোচনামূলক ঘনত্বের নিচে উপস্থিত থাকলে মৌলটিকে ঘাটতিপূর্ণ বলা হয়। যেহেতু প্রতিটি মৌলের উদ্ভিদে এক বা একাধিক নির্দিষ্ট গাঠনিক বা কার্যকরী ভূমিকা রয়েছে, তাই যে কোন নির্দিষ্ট মৌলের অনুপস্থিতিতে, উদ্ভিদগুলি কিছু মরফোলজিকাল পরিবর্তন দেখায়। এই মরফোলজিকাল পরিবর্তনগুলি নির্দিষ্ট মৌলের ঘাটতির নির্দেশক এবং এগুলিকে অভাবজনিত লক্ষণ বলা হয়। অভাবজনিত লক্ষণগুলি মৌল অনুসারে পরিবর্তিত হয় এবং ঘাটতিপূর্ণ খনিজ পুষ্টি উদ্ভিদকে সরবরাহ করা হলে সেগুলি অদৃশ্য হয়ে যায়। তবে, যদি বঞ্চনা অব্যাহত থাকে, তবে এটি শেষ পর্যন্ত উদ্ভিদের মৃত্যুর দিকে নিয়ে যেতে পারে। উদ্ভিদের যে অংশগুলি অভাবজনিত লক্ষণ দেখায় সেগুলিও উদ্ভিদে মৌলের গতিশীলতার উপর নির্ভর করে। উদ্ভিদের মধ্যে সক্রিয়ভাবে চলাচল করে এবং তরুণ বিকাশশীল কলায় রপ্তানি করা হয় এমন মৌলগুলির জন্য, অভাবজনিত লক্ষণগুলি প্রথমে পুরানো কলায় দেখা দেয়। উদাহরণস্বরূপ, নাইট্রোজেন, পটাশিয়াম এবং ম্যাগনেসিয়ামের অভাবজনিত লক্ষণ প্রথমে বার্ধক্যজনিত পাতায় দৃশ্যমান হয়। পুরানো পাতায়, এই মৌলগুলি ধারণকারী জৈব অণুগুলি ভেঙে যায়, এই মৌলগুলিকে তরুণ পাতায় চলাচলের জন্য উপলব্ধ করে তোলে।

যখনই মৌলগুলি তুলনামূলকভাবে অচল এবং পরিপক্ক অঙ্গ থেকে পরিবহন করা হয় না, তখন অভাবজনিত লক্ষণগুলি প্রথমে তরুণ কলায় দেখা দেয়, উদাহরণস্বরূপ, সালফার এবং ক্যালসিয়ামের মতো মৌলগুলি কোষের গাঠনিক উপাদানের অংশ এবং তাই সহজে মুক্তি পায় না। উদ্ভিদের খনিজ পুষ্টির এই দিকটি কৃষি ও উদ্যানপালনের জন্য অত্যন্ত তাৎপর্যপূর্ণ এবং গুরুত্বপূর্ণ।

উদ্ভিদে প্রদর্শিত অভাবজনিত লক্ষণের ধরনের মধ্যে রয়েছে ক্লোরোসিস, নেক্রোসিস, বামন উদ্ভিদের বৃদ্ধি, পাতা ও কুঁড়ির অকাল ঝরে পড়া এবং কোষ বিভাজন বাধা। ক্লোরোসিস হল ক্লোরোফিলের ক্ষতি যা পাতায় হলুদ হয়ে যাওয়ার দিকে নিয়ে যায়। এই লক্ষণটি N, K, Mg, S, Fe, Mn, Zn এবং Mo মৌলের ঘাটতির কারণে হয়। একইভাবে, নেক্রোসিস, বা কলার মৃত্যু, বিশেষ করে পাতার কলা, Ca, Mg, Cu, K-এর ঘাটতির কারণে হয়। N, K, S, Mo-এর অভাব বা নিম্ন মাত্রা কোষ বিভাজনে বাধা সৃষ্টি করে। কিছু মৌল যেমন N, S, Mo ফুল ফোটাতে বিলম্ব ঘটায় যদি উদ্ভিদে তাদের ঘনত্ব কম হয়।

আপনি উপরে থেকে দেখতে পারেন যে যে কোন মৌলের ঘাটতি একাধিক লক্ষণ সৃষ্টি করতে পারে এবং একই লক্ষণগুলি বিভিন্ন মৌলের একটির ঘাটতির কারণে হতে পারে। তাই, ঘাটতিপূর্ণ মৌল চিহ্নিত করতে, উদ্ভিদের সমস্ত বিভিন্ন অংশে বিকশিত সমস্ত লক্ষণ অধ্যয়ন করতে হবে এবং সেগুলি উপলব্ধ মানক সারণীর সাথে তুলনা করতে হবে। আমাদের এটিও সচেতন হতে হবে যে বিভিন্ন উদ্ভিদও একই মৌলের ঘাটতিতে ভিন্নভাবে সাড়া দেয়।

১২.২.৪ সূক্ষ্মপোষকের বিষাক্ততা

সূক্ষ্মপোষকের প্রয়োজন সর্বদা কম পরিমাণে থাকে যখন তাদের মাঝারি হ্রাস অভাবজনিত লক্ষণ সৃষ্টি করে এবং মাঝারি বৃদ্ধি বিষাক্ততা সৃষ্টি করে। অন্য কথায়, ঘনত্বের একটি সংকীর্ণ পরিসর রয়েছে যেখানে মৌলগুলি সর্বোত্তম। কলায় যে কোন খনিজ আয়নের ঘনত্ব যা কলার শুষ্ক ওজন প্রায় ১০ শতাংশ কমিয়ে দেয় তাকে বিষাক্ত বলে বিবেচনা করা হয়। এই ধরনের সমালোচনামূলক ঘনত্ব বিভিন্ন সূক্ষ্মপোষকের মধ্যে ব্যাপকভাবে পরিবর্তিত হয়। বিষাক্ততার লক্ষণগুলি চিহ্নিত করা কঠিন। যে কোন মৌলের জন্য বিষাক্ততার মাত্রাও বিভিন্ন উদ্ভিদের জন্য পরিবর্তিত হয়। অনেক সময়, একটি মৌলের আধিক্য অন্য মৌলের গ্রহণকে বাধা দিতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, ম্যাঙ্গানিজ বিষাক্ততার প্রধান লক্ষণ হল ক্লোরোটিক শিরা দ্বারা বেষ্টিত বাদামী দাগের উপস্থিতি। এটি জানা গুরুত্বপূর্ণ যে ম্যাঙ্গানিজ গ্রহণের জন্য আয়রন এবং ম্যাগনেসিয়ামের সাথে এবং এনজাইমের সাথে বাঁধার জন্য ম্যাগনেসিয়ামের সাথে প্রতিযোগিতা করে। ম্যাঙ্গানিজ অঙ্কুরের শীর্ষে ক্যালসিয়াম স্থানান্তরকেও বাধা দেয়। তাই, ম্যাঙ্গানিজের আধিক্য আসলে আয়রন, ম্যাগনেসিয়াম এবং ক্যালসিয়ামের ঘাটতি ঘটাতে পারে। এইভাবে, ম্যাঙ্গানিজ বিষাক্ততার লক্ষণ হিসাবে যা দেখা যায় তা আসলে আয়রন, ম্যাগনেসিয়াম এবং ক্যালসিয়ামের অভাবজনিত লক্ষণ হতে পারে। এই জ্ঞান কি একজন কৃষকের জন্য কিছু গুরুত্বপূর্ণ হতে পারে? একজন মালী? বা এমনকি আপনার রান্নাঘরের বাগানের জন্য?

১২.৩ মৌল শোষণের প্রক্রিয়া

উদ্ভিদ দ্বারা মৌল শোষণের প্রক্রিয়া সম্পর্কে অধ্যয়নের বেশিরভাগই বিচ্ছিন্ন কোষ, কলা বা অঙ্গে করা হয়েছে। এই গবেষণাগুলি প্রকাশ করে যে শোষণের প্রক্রিয়াটি দুটি প্রধান পর্যায়ে বিভক্ত করা যেতে পারে। প্রথম পর্যায়ে, কোষের ‘মুক্ত স্থান’ বা ‘বাহ্যিক স্থান’ - অ্যাপোপ্লাস্টে আয়নের প্রাথমিক দ্রুত গ্রহণ নিষ্ক্রিয়। গ্রহণের দ্বিতীয় পর্যায়ে, আয়নগুলি ধীরে ধীরে কোষের ‘অভ্যন্তরীণ স্থান’ - সিমপ্লাস্টে নেওয়া হয়। অ্যাপোপ্লাস্টে আয়নের নিষ্ক্রিয় চলাচল সাধারণত আয়ন-চ্যানেলের মাধ্যমে ঘটে, ট্রান্স-মেমব্রেন প্রোটিন যা নির্বাচনী ছিদ্র হিসাবে কাজ করে। অন্যদিকে, সিমপ্লাস্টে এবং থেকে আয়নের প্রবেশ বা প্রস্থান বিপাকীয় শক্তির ব্যয় প্রয়োজন, যা একটি সক্রিয় প্রক্রিয়া। আয়নের চলাচলকে সাধারণত ফ্লাক্স বলা হয়; কোষের ভিতরের দিকে চলাচল হল ইনফ্লাক্স এবং বাইরের দিকে চলাচল, এফ্লাক্স। আপনি অধ্যায় ১১-এ উদ্ভিদে খনিজ পুষ্টি গ্রহণ ও স্থানান্তরের দিকগুলি পড়েছেন।

১২.৪ দ্রাবকের স্থানান্তরণ

খনিজ লবণ জলের ঊর্ধ্বমুখী প্রবাহের সাথে জাইলেমের মাধ্যমে স্থানান্তরিত হয়, যা উদ্ভিদের মাধ্যমে ট্রান্সপিরেশনাল টান দ্বারা উপরে টানা হয়। জাইলেম রসের বিশ্লেষণে এতে খনিজ লবণের উপস্থিতি দেখায়। খনিজ মৌলের রেডিওআইসোটোপের ব্যবহারও এই দৃষ্টিভঙ্গিকে সমর্থন করে যে সেগুলি জাইলেমের মাধ্যমে পরিবাহিত হয়। আপনি ইতিমধ্যে অধ্যায় ১১-এ জাইলেমে জলের চলাচল নিয়ে আলোচনা করেছেন।

১২.৫ অপরিহার্য মৌলের আধার হিসাবে মাটি

উদ্ভিদের বৃদ্ধি ও বিকাশের জন্য অপরিহার্য বেশিরভাগ পুষ্টি শিকড়ের কাছে উপলব্ধ হয় শিলার আবহবিকার ও ভাঙ্গনের কারণে। এই প্রক্রিয়াগুলি মাটিকে দ্রবীভূত আয়ন ও অজৈব লবণ দিয়ে সমৃদ্ধ করে। যেহেতু তারা শিলা খনিজ থেকে উদ্ভূত, তাই উদ্ভিদ পুষ্টিতে তাদের ভূমিকাকে খনিজ পুষ্টি হিসাবে উল্লেখ করা হয়। মাটি বিভিন্ন ধরনের পদার্থ নিয়ে গঠিত। মাটি কেবল খনিজই সরবরাহ করে না বরং নাইট্রোজেন-স্থিরীকরণ ব্যাকটেরিয়া, অন্যান্য অণুজীবকে আশ্রয় দেয়, পানি ধরে রাখে, শিকড়ে বায়ু সরবরাহ করে এবং উদ্ভিদকে স্থিতিশীল করে এমন একটি ম্যাট্রিক্স হিসাবে কাজ করে। যেহেতু অপরিহার্য খনিজের ঘাটতি ফসলের ফলনকে প্রভাবিত করে, তাই প্রায়শই সার দিয়ে সেগুলি সরবরাহ করার প্রয়োজন হয়। স্থূলপোষক (N, P, K, S, ইত্যাদি) এবং সূক্ষ্মপোষক (Cu, Zn, Fe, Mn, ইত্যাদি) উভয়ই সারের উপাদান গঠন করে এবং প্রয়োজন অনুযায়ী প্রয়োগ করা হয়।

১২.৬ নাইট্রোজেনের বিপাক

১২.৬.১ নাইট্রোজেন চক্র

কার্বন, হাইড্রোজেন এবং অক্সিজেন ছাড়াও, নাইট্রোজেন জীবের মধ্যে সবচেয়ে প্রচলিত মৌল। নাইট্রোজেন অ্যামিনো অ্যাসিড, প্রোটিন, হরমোন, ক্লোরোফিল এবং অনেক ভিটামিনের একটি উপাদান। উদ্ভিদ মাটিতে উপলব্ধ সীমিত নাইট্রোজেনের জন্য অণুজীবের সাথে প্রতিযোগিতা করে। এইভাবে, নাইট্রোজেন প্রাকৃতিক ও কৃষি বাস্তুতন্ত্র উভয়ের জন্য একটি সীমিত পুষ্টি।

নাইট্রোজেন দুটি নাইট্রোজেন পরমাণু হিসাবে বিদ্যমান যা একটি খুব শক্তিশালী ত্রি-সহযোজী বন্ধন (N ≡ N) দ্বারা যুক্ত। নাইট্রোজেন (N2) থেকে অ্যামোনিয়ায় রূপান্তরের প্রক্রিয়াকে নাইট্রোজেন-স্থিরীকরণ বলা হয়। প্রকৃতিতে, বজ্রপাত এবং অতিবেগুনি বিকিরণ নাইট্রোজেনকে নাইট্রোজেন অক্সাইডে (NO, NO2, N2O) রূপান্তর করার জন্য পর্যাপ্ত শক্তি সরবরাহ করে। শিল্প দহন, বন দাবানল, অটোমোবাইল নিষ্কাশন এবং বিদ্যুৎ উৎপাদন কেন্দ্রগুলিও বায়ুমণ্ডলীয় নাইট্রোজেন অক্সাইডের উৎস। মৃত উদ্ভিদ ও প্রাণীর জৈব নাইট্রোজেনের পচনকে অ্যামোনিফিকেশন বলে। এই অ্যামোনিয়ার কিছু অংশ বাষ্পীভূত হয় এবং বায়ুমণ্ডলে পুনঃপ্রবেশ করে কিন্তু এর বেশিরভাগ নিম্নলিখিত ধাপে মাটির ব্যাকটেরিয়া দ্বারা নাইট্রেটে রূপান্তরিত হয়:

$2 \mathrm{NH}_3+3 \mathrm{O}_2 \longrightarrow 2 \mathrm{NO}_2^{-}+2 \mathrm{H}^{+}+2 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}$ …. (i)

$2 \mathrm{NO}_2^{-}+\mathrm{O}_2 \longrightarrow 2 \mathrm{NO}_3^{-}$ …… (ii)

অ্যামোনিয়া প্রথমে নাইট্রোসোমোনাস এবং/অথবা নাইট্রোকক্কাস ব্যাকটেরিয়া দ্বারা নাইট্রাইটে জারিত হয়। নাইট্রাইট নাইট্রোব্যাক্টার ব্যাকটেরিয়ার সাহায্যে আরও নাইট্রেটে জারিত হয়। এই ধাপগুলিকে নাইট্রিফিকেশন বলা হয় (চিত্র ১২.৩)। এই নাইট্রিফাইং ব্যাকটেরিয়া কেমোঅটোট্রফ।

এইভাবে গঠিত নাইট্রেট উদ্ভিদ দ্বারা শোষিত হয় এবং পাতায় পরিবাহিত হয়। পাতায়, এটি অ্যামোনিয়ায় হ্রাস পায় যা শেষ পর্যন্ত অ্যামিনো অ্যাসিডের অ্যামিনো গ্রূপ গঠন করে। মাটিতে উপস্থিত নাইট্রেট ডিনাইট্রিফিকেশন প্রক্রিয়ার দ্বারাও নাইট্রোজেনে হ্রাস পায়। ডিনাইট্রিফিকেশন ব্যাকটেরিয়া সিউডোমোনাস এবং থায়োব্যাসিলাস দ্বারা সম্পাদিত হয়।

১২.৬.২ জৈবিক নাইট্রোজেন স্থিরীকরণ

অত্যন্ত কম জীব বায়ুতে প্রচুর পরিমাণে উপলব্ধ N2 আকারে নাইট্রোজেন ব্যবহার করতে পারে। শুধুমাত্র কিছু প্রোক্যারিওটিক প্রজাতি নাইট্রোজেন স্থিরীকরণে সক্ষম। জীব দ্বারা নাইট্রোজেনকে অ্যামোনিয়ায় হ্রাস করাকে জৈবিক নাইট্রোজেন স্থিরীকরণ বলে। এনজাইম, নাইট্রোজেনেজ যা নাইট্রোজেন হ্রাস করতে সক্ষম তা একচেটিয়াভাবে প্রোক্যারিওটে উপস্থিত। এই ধরনের অণুজীবদের N2-স্থিরীকরণকারী বলা হয়। নাইট্রোজেনেজ

$\mathrm{N} \equiv \mathrm{N} \xrightarrow{\text { Nitrogenase }} \mathrm{NH}_3$

নাইট্রোজেন-স্থিরীকরণকারী অণুজীবগুলি মুক্ত-জীবন বা মিথোজীবী হতে পারে। মুক্ত-জীবন নাইট্রোজেন-স্থিরীকরণকারী এরোবিক অণুজীবের উদাহরণ হল অ্যাজোটোব্যাক্টর এবং বেইজেরিনকিয়া যখন রোডোস্পিরিলাম অ্যানেরোবিক এবং মুক্ত-জীবন। এছাড়াও, অ্যানাবিনা এবং নস্টকের মতো বেশ কয়েকটি সায়ানোব্যাকটেরিয়াও মুক্ত-জীবন নাইট্রোজেন-স্থিরীকরণকারী।

মিথোজীবী জৈবিক নাইট্রোজেন স্থিরীকরণ

বিভিন্ন ধরনের মিথোজীবী জৈবিক নাইট্রোজেন স্থিরীকরণ সংস্থা পরিচিত। তাদের মধ্যে সবচেয়ে বিশিষ্ট হল শিম-ব্যাকটেরিয়া সম্পর্ক। রড-আকৃতির রাইজোবিয়াম প্রজাতির আলফালফা, সুইট ক্লোভার, সুইট মটর, মসুর, গার্ডেন মটর, ব্রড বিন, ক্লোভার বিন ইত্যাদির মতো বেশ কয়েকটি শিমের শিকড়ের সাথে এই ধরনের সম্পর্ক রয়েছে। শিকড়ের উপর সবচেয়ে সাধারণ সংস্থা হল নডিউল। এই নডিউলগুলি শিকড়ের উপর ছোট আউটগ্রোথ। অণুজীব, ফ্রাঙ্কিয়া, অ-শিমজাতীয় উদ্ভিদের (যেমন, অ্যালনাস) শিকড়েও নাইট্রোজেন-স্থিরীকরণ নডিউল তৈরি করে। রাইজোবিয়াম এবং ফ্রাঙ্কিয়া উভয়ই মাটিতে মুক্ত-জীবন, কিন্তু মিথোজীবী হিসাবে, বায়ুমণ্ডলীয় নাইট্রোজেন স্থিরীকরণ করতে পারে।

ফুল ফোটার ঠিক আগে একটি সাধারণ ডালের যেকোনো একটি গাছ উপড়ে ফেলুন। আপনি শিকড়ের কাছে গোলাকার আউটগ্রোথ দেখতে পাবেন। এগুলি নডিউল। আপনি যদি তাদের মধ্য দিয়ে কাটেন তবে আপনি লক্ষ্য করবেন যে কেন্দ্রীয় অংশটি লাল বা গোলাপী। কী নডিউলগুলিকে গোলাপী করে তোলে? এটি লেগুমিনাস হিমোগ্লোবিন বা লেগ-হিমোগ্লোবিনের উপস্থিতির কারণে।

নডিউল গঠন

নডিউল গঠনে রাইজোবিয়াম এবং পোষক উদ্ভিদের শিকড়ের মধ্যে একাধিক মিথস্ক্রিয়ার একটি ক্রম জড়িত। নডিউল গঠনের প্রধান পর্যায়গুলি নিম্নরূপ সংক্ষিপ্ত করা হয়েছে:

রাইজোবিয়া গুণিত হয় এবং শিকড়ের চারপাশে উপনিবেশ স্থাপন করে এবং এপিডার্মাল ও মূল রোম কোষের সাথে সংযুক্ত হয়। মূল-রোমগুলি কুণ্ডলী পাকায় এবং ব্যাকটেরিয়া মূল-রোম আক্রমণ করে। একটি সংক্রমণ থ্রেড উৎপন্ন হয় যা ব্যাকটেরিয়াকে মূলের কর্টেক্সে বহন করে, যেখানে তারা মূলের কর্টেক্সে নডিউল গঠন শুরু করে। তারপর ব্যাকটেরিয়া থ্রেড থেকে কোষে মুক্তি পায় যা বিশেষায়িত নাইট্রোজেন স্থিরীকরণ কোষের বিভেদকরণের দিকে নিয়ে যায়। এইভাবে গঠিত নডিউল, পুষ্টি বিনিময়ের জন্য পোষকের সাথে একটি সরাসির সংবহন সংযোগ স্থাপন করে। এই ঘটনাগুলি চিত্র ১২.৪-এ চিত্রিত হয়েছে।

নডিউলে সমস্ত প্রয়োজনীয় জৈব রাসায়নিক উপাদান রয়েছে, যেমন এনজাইম নাইট্রোজেনেজ এবং লেগহিমোগ্লোবিন। এনজাইম নাইট্রোজেনেজ একটি Mo-Fe প্রোটিন এবং বায়ুমণ্ডলীয় নাইট্রোজেনকে অ্য