थायोयूरिया और आर्जिनिन सहक्रियात्मक रूप से रेडॉक्स होमियोस्टेसिस और आयन संतुलन को बनाए रखते हैं, जिससे गेहूं में नमक का तनाव कम होता है।

पादप वृद्धि नियामक (पीजीआर)तनाव की स्थिति में पौधों की सुरक्षा बढ़ाने का एक किफ़ायती तरीका है। इस अध्ययन में दो पौधों की क्षमता की जाँच की गईपीजीआर, थायोयूरिया (टीयू) और आर्जिनिन (आर्ग), गेहूं में नमक तनाव को कम करने के लिए। परिणामों से पता चला कि टीयू और आर्ग, विशेष रूप से जब एक साथ उपयोग किए जाते हैं, तो नमक तनाव के तहत पौधे की वृद्धि को नियंत्रित कर सकते हैं। उनके उपचारों ने गेहूं के पौधों में प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों (आरओएस), मैलोनडिएल्डिहाइड (एमडीए), और सापेक्ष इलेक्ट्रोलाइट रिसाव (आरईएल) के स्तर को कम करते हुए एंटीऑक्सिडेंट एंजाइमों की गतिविधियों को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाया। इसके अलावा, इन उपचारों ने Na + और Ca2+ सांद्रता और Na + / K + अनुपात को महत्वपूर्ण रूप से कम कर दिया, जबकि K + सांद्रता में उल्लेखनीय रूप से वृद्धि हुई, जिससे आयन-आसमाटिक संतुलन बना रहा। इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि टीयू और आर्ग ने नमक तनाव के तहत गेहूं के पौधों की क्लोरोफिल सामग्री, शुद्ध प्रकाश संश्लेषण दर और गैस विनिमय दर में उल्लेखनीय रूप से वृद्धि की। निष्कर्षतः, यह अध्ययन इस बात पर प्रकाश डालता है कि रेडॉक्स होमियोस्टेसिस और आयन संतुलन बनाए रखना पौधों में लवण तनाव के प्रति सहनशीलता बढ़ाने के लिए महत्वपूर्ण है। इसके अतिरिक्त, TU और Arg को संभावित रूप से अनुशंसित किया गया है।पौधों की वृद्धि नियामक,विशेष रूप से जब इन्हें एक साथ प्रयोग किया जाए, तो गेहूं की उपज बढ़ाने के लिए।
जलवायु और कृषि पद्धतियों में तेज़ी से हो रहे बदलावों के कारण कृषि पारिस्थितिकी तंत्रों का क्षरण बढ़ रहा है1। सबसे गंभीर परिणामों में से एक भूमि का लवणीकरण है, जो वैश्विक खाद्य सुरक्षा के लिए ख़तरा है2। वर्तमान में, लवणीकरण दुनिया भर में लगभग 20% कृषि योग्य भूमि को प्रभावित करता है, और यह आँकड़ा 2050 तक बढ़कर 50% हो सकता है3। लवण-क्षार तनाव फसल की जड़ों में आसमाटिक तनाव पैदा कर सकता है, जिससे पौधे में आयनिक संतुलन बिगड़ जाता है4। ऐसी प्रतिकूल परिस्थितियाँ क्लोरोफिल के विघटन में तेज़ी, प्रकाश संश्लेषण की दर में कमी और चयापचय संबंधी गड़बड़ी का कारण भी बन सकती हैं, जिसके परिणामस्वरूप अंततः पौधों की उपज में कमी आती है5,6। इसके अलावा, एक सामान्य गंभीर प्रभाव प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों (ROS) का बढ़ता उत्पादन है, जो डीएनए, प्रोटीन और लिपिड सहित विभिन्न जैव-अणुओं को ऑक्सीडेटिव क्षति पहुँचा सकता है7।
गेहूँ (ट्रिटिकम एस्टिवम) दुनिया की सबसे महत्वपूर्ण अनाज फसलों में से एक है। यह न केवल सबसे व्यापक रूप से उगाई जाने वाली अनाज फसल है, बल्कि एक महत्वपूर्ण व्यावसायिक फसल भी है8। हालाँकि, गेहूँ नमक के प्रति संवेदनशील होता है, जो इसकी वृद्धि को बाधित कर सकता है, इसकी शारीरिक और जैव रासायनिक प्रक्रियाओं को बाधित कर सकता है, और इसकी उपज को काफी कम कर सकता है। नमक तनाव के प्रभावों को कम करने की मुख्य रणनीतियों में आनुवंशिक संशोधन और पादप वृद्धि नियामकों का उपयोग शामिल है। आनुवंशिक रूप से संशोधित जीव (जीएम) नमक-सहिष्णु गेहूँ की किस्मों को विकसित करने के लिए जीन संपादन और अन्य तकनीकों का उपयोग हैं9,10। दूसरी ओर, पादप वृद्धि नियामक शारीरिक गतिविधियों और नमक-संबंधी पदार्थों के स्तर को नियंत्रित करके गेहूँ में नमक सहनशीलता को बढ़ाते हैं, जिससे तनाव क्षति को कम किया जा सकता है11। ये नियामक आमतौर पर ट्रांसजेनिक तरीकों की तुलना में अधिक स्वीकृत और व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं। ये लवणता, सूखा और भारी धातुओं जैसे विभिन्न अजैविक तनावों के प्रति पौधों की सहनशीलता को बढ़ा सकते हैं, और बीज अंकुरण, पोषक तत्वों के अवशोषण और प्रजनन वृद्धि को बढ़ावा दे सकते हैं, जिससे फसल की उपज और गुणवत्ता में वृद्धि होती है। 12 पादप वृद्धि नियामक अपनी पर्यावरण मित्रता, उपयोग में आसानी, लागत-प्रभावशीलता और व्यावहारिकता के कारण फसल की वृद्धि सुनिश्चित करने और उपज एवं गुणवत्ता बनाए रखने के लिए महत्वपूर्ण हैं। 13 हालाँकि, चूँकि इन मॉड्युलेटरों की क्रियाविधि समान होती है, इसलिए इनमें से किसी एक का अकेले उपयोग प्रभावी नहीं हो सकता है। गेहूँ में लवण सहनशीलता में सुधार लाने वाले वृद्धि नियामकों का एक संयोजन खोजना प्रतिकूल परिस्थितियों में गेहूँ के प्रजनन, उपज बढ़ाने और खाद्य सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण है।
टीयू और आर्ग के संयुक्त उपयोग पर कोई अध्ययन उपलब्ध नहीं है। यह स्पष्ट नहीं है कि यह नवोन्मेषी संयोजन लवणता की स्थिति में गेहूँ की वृद्धि को सहक्रियात्मक रूप से बढ़ावा दे सकता है या नहीं। इसलिए, इस अध्ययन का उद्देश्य यह निर्धारित करना था कि क्या ये दोनों वृद्धि नियामक गेहूँ पर लवणता की स्थिति के प्रतिकूल प्रभावों को सहक्रियात्मक रूप से कम कर सकते हैं। इस उद्देश्य से, हमने लवणता की स्थिति में गेहूँ पर टीयू और आर्ग के संयुक्त अनुप्रयोग के लाभों की जाँच करने के लिए एक अल्पकालिक हाइड्रोपोनिक गेहूँ पौध प्रयोग किया, जिसमें पौधों के रेडॉक्स और आयनिक संतुलन पर ध्यान केंद्रित किया गया। हमने यह परिकल्पना की कि टीयू और आर्ग का संयोजन लवणता की स्थिति से उत्पन्न ऑक्सीडेटिव क्षति को कम करने और आयनिक असंतुलन को प्रबंधित करने के लिए सहक्रियात्मक रूप से कार्य कर सकता है, जिससे गेहूँ में लवण सहनशीलता में वृद्धि होती है।
नमूनों में MDA की मात्रा थायोबार्बिट्यूरिक अम्ल विधि द्वारा निर्धारित की गई। 0.1 ग्राम ताज़ा नमूने के चूर्ण का सटीक वजन करें, 1 मिली 10% ट्राइक्लोरोएसेटिक अम्ल के साथ 10 मिनट तक सत्व को मिलाएं, 10,000 ग्राम पर 20 मिनट तक अपकेंद्रित्र करें, और सतह पर तैरनेवाला पदार्थ एकत्र करें। सत्व को 0.75% थायोबार्बिट्यूरिक अम्ल की समान मात्रा के साथ मिलाया गया और 100°C पर 15 मिनट तक संवर्धित किया गया। संवर्धित होने के बाद, सतह पर तैरनेवाले पदार्थ को अपकेंद्रित्र द्वारा एकत्र किया गया, और 450 नैनोमीटर, 532 नैनोमीटर और 600 नैनोमीटर पर OD मानों को मापा गया। MDA सांद्रता की गणना निम्न प्रकार से की गई:
तीन-दिवसीय उपचार की तरह, आर्ग और टीयू के प्रयोग से भी छह-दिवसीय उपचार के तहत गेहूँ के पौधों की एंटीऑक्सीडेंट एंजाइम गतिविधियों में उल्लेखनीय वृद्धि हुई। टीयू और आर्ग का संयोजन अभी भी सबसे प्रभावी था। हालाँकि, उपचार के छह दिन बाद, विभिन्न उपचार स्थितियों में चार एंटीऑक्सीडेंट एंजाइमों की गतिविधियों में उपचार के तीन दिन बाद की तुलना में कमी देखी गई (चित्र 6)।
प्रकाश संश्लेषण पौधों में शुष्क पदार्थ संचय का आधार है और यह क्लोरोप्लास्ट में होता है, जो लवण के प्रति अत्यंत संवेदनशील होते हैं। लवण तनाव प्लाज्मा झिल्ली के ऑक्सीकरण, कोशिकीय परासरण संतुलन में व्यवधान, क्लोरोप्लास्ट की अतिसंरचना को क्षति36, क्लोरोफिल क्षरण, केल्विन चक्र एंजाइमों (रूबिस्को सहित) की क्रियाशीलता में कमी, और PS II से PS I37 तक इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण में कमी का कारण बन सकता है। इसके अतिरिक्त, लवण तनाव रंध्रों को बंद कर सकता है, जिससे पत्ती में CO2 की सांद्रता कम हो जाती है और प्रकाश संश्लेषण बाधित होता है38। हमारे परिणामों ने पिछले निष्कर्षों की पुष्टि की कि लवण तनाव गेहूँ में रंध्र चालकता को कम करता है, जिसके परिणामस्वरूप पत्ती वाष्पोत्सर्जन दर और कोशिका के भीतर CO2 की सांद्रता कम हो जाती है, जिससे अंततः गेहूँ की प्रकाश संश्लेषण क्षमता और जैवभार में कमी आती है (चित्र 1 और 3)। उल्लेखनीय रूप से, TU और Arg का प्रयोग लवण तनाव में गेहूँ के पौधों की प्रकाश संश्लेषण क्षमता को बढ़ा सकता है। प्रकाश संश्लेषण क्षमता में सुधार विशेष रूप से तब महत्वपूर्ण था जब TU और Arg का एक साथ प्रयोग किया गया (चित्र 3)। ऐसा इस तथ्य के कारण हो सकता है कि TU और Arg रंध्रों के खुलने और बंद होने को नियंत्रित करते हैं, जिससे प्रकाश संश्लेषण की दक्षता बढ़ती है, जिसकी पुष्टि पिछले अध्ययनों से होती है। उदाहरण के लिए, बेनकार्टी एट अल. ने पाया कि लवण तनाव में, TU ने एट्रिप्लेक्स पोर्टुलाकोइड्स L.39 में रंध्र चालकता, CO2 आत्मसात दर और PSII प्रकाश रसायन की अधिकतम क्वांटम दक्षता में उल्लेखनीय वृद्धि की। हालाँकि ऐसी कोई प्रत्यक्ष रिपोर्ट नहीं है जो यह साबित करती हो कि Arg लवण तनाव वाले पौधों में रंध्रों के खुलने और बंद होने को नियंत्रित कर सकता है, सिल्वेरा एट अल. ने संकेत दिया कि Arg सूखे की स्थिति में पत्तियों में गैस विनिमय को बढ़ावा दे सकता है22।
संक्षेप में, यह अध्ययन इस बात पर प्रकाश डालता है कि अपनी भिन्न क्रियाविधि और भौतिक-रासायनिक गुणों के बावजूद, TU और Arg गेहूँ के पौधों में NaCl तनाव के प्रति तुलनीय प्रतिरोध प्रदान कर सकते हैं, विशेष रूप से जब एक साथ प्रयोग किए जाते हैं। TU और Arg का प्रयोग गेहूँ के पौधों की एंटीऑक्सीडेंट एंजाइम रक्षा प्रणाली को सक्रिय कर सकता है, ROS की मात्रा को कम कर सकता है, और झिल्ली लिपिड की स्थिरता बनाए रख सकता है, जिससे पौधों में प्रकाश संश्लेषण और Na+/K+ संतुलन बना रहता है। हालाँकि, इस अध्ययन की भी सीमाएँ हैं; हालाँकि TU और Arg के सहक्रियात्मक प्रभाव की पुष्टि हो चुकी है और इसके शारीरिक तंत्र को कुछ हद तक समझाया गया है, लेकिन अधिक जटिल आणविक तंत्र अस्पष्ट बना हुआ है। इसलिए, ट्रांसक्रिप्टोमिक, मेटाबोलोमिक और अन्य विधियों का उपयोग करके TU और Arg के सहक्रियात्मक तंत्र का आगे अध्ययन आवश्यक है।
वर्तमान अध्ययन के दौरान उपयोग किए गए और/या विश्लेषित डेटासेट उचित अनुरोध पर संबंधित लेखक से उपलब्ध हैं।