थायोयूरिया और आर्जिनिन सहक्रियात्मक रूप से रेडॉक्स होमियोस्टेसिस और आयन संतुलन बनाए रखते हैं, जिससे गेहूं में नमक के तनाव को कम किया जा सकता है।

पादप वृद्धि नियामक (पीजीआर)तनावपूर्ण परिस्थितियों में पौधों की रोग प्रतिरोधक क्षमता बढ़ाने का एक किफायती तरीका है। इस अध्ययन में दो प्रकार की तकनीकों की क्षमता का परीक्षण किया गया।पीजीआरगेहूं में नमक के तनाव को कम करने के लिए थियोयूरिया (टीयू) और आर्जिनिन (आर्जिनिन) का प्रयोग किया गया। परिणामों से पता चला कि टीयू और आर्जिनिन, विशेष रूप से जब एक साथ प्रयोग किए जाते हैं, तो नमक के तनाव में पौधे की वृद्धि को नियंत्रित कर सकते हैं। इनके प्रयोग से गेहूं के पौधों में एंटीऑक्सीडेंट एंजाइमों की गतिविधि में उल्लेखनीय वृद्धि हुई, जबकि रिएक्टिव ऑक्सीजन स्पीशीज (आरओएस), मैलोंडिएल्डिहाइड (एमडीए) और रिलेटिव इलेक्ट्रोलाइट लीकेज (आरईएल) का स्तर कम हुआ। इसके अतिरिक्त, इन प्रयोगों से Na+ और Ca2+ की सांद्रता और Na+/K+ अनुपात में उल्लेखनीय कमी आई, जबकि K+ की सांद्रता में उल्लेखनीय वृद्धि हुई, जिससे आयन-परासरण संतुलन बना रहा। इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि टीयू और आर्जिनिन ने नमक के तनाव में गेहूं के पौधों में क्लोरोफिल की मात्रा, शुद्ध प्रकाश संश्लेषण दर और गैस विनिमय दर में उल्लेखनीय वृद्धि की। टीयू और आर्जिनिन का अकेले या संयोजन में प्रयोग करने से शुष्क पदार्थ संचय में 9.03–47.45% की वृद्धि हो सकती है, और यह वृद्धि सबसे अधिक तब देखी गई जब इनका एक साथ प्रयोग किया गया। निष्कर्षतः, यह अध्ययन दर्शाता है कि लवण तनाव के प्रति पौधों की सहनशीलता बढ़ाने के लिए रेडॉक्स समस्थिति और आयन संतुलन बनाए रखना महत्वपूर्ण है। इसके अतिरिक्त, TU और Arg को संभावित कारकों के रूप में अनुशंसित किया गया है।पादप वृद्धि नियामक,विशेषकर जब इनका एक साथ उपयोग किया जाता है, तो गेहूं की पैदावार बढ़ाने में मदद मिलती है।
जलवायु और कृषि पद्धतियों में तेजी से हो रहे बदलावों के कारण कृषि पारिस्थितिक तंत्रों का क्षरण बढ़ रहा है1। इसके सबसे गंभीर परिणामों में से एक है भूमि का लवणीकरण, जो वैश्विक खाद्य सुरक्षा के लिए खतरा है2। लवणीकरण वर्तमान में विश्व स्तर पर लगभग 20% कृषि योग्य भूमि को प्रभावित कर रहा है, और यह आंकड़ा 2050 तक 50% तक बढ़ सकता है3। लवण-क्षार तनाव फसल की जड़ों में परासरण तनाव पैदा कर सकता है, जिससे पौधे में आयनिक संतुलन बिगड़ जाता है4। ऐसी प्रतिकूल परिस्थितियाँ क्लोरोफिल के तेजी से टूटने, प्रकाश संश्लेषण की दर में कमी और चयापचय संबंधी गड़बड़ी का कारण बन सकती हैं, जिसके परिणामस्वरूप अंततः पौधों की पैदावार कम हो जाती है5,6। इसके अलावा, एक सामान्य गंभीर प्रभाव प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों (आरओएस) के उत्पादन में वृद्धि है, जो डीएनए, प्रोटीन और लिपिड सहित विभिन्न जैव-अणुओं को ऑक्सीडेटिव क्षति पहुंचा सकती है7।
गेहूं (ट्रिटिकम एस्टाइवम) विश्व 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 है।8 हालांकि, गेहूं नमक के प्रति संवेदनशील होता है, जो इसकी वृद्धि को बाधित कर सकता है, इसकी शारीरिक और जैव रासायनिक प्रक्रियाओं को प्रभावित कर सकता है और इसकी उपज को काफी कम कर सकता है। नमक के 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) जीन संपादन और अन्य तकनीकों का उपयोग करके नमक-सहिष्णु गेहूं की किस्में विकसित करना है।9,10 दूसरी ओर, पादप वृद्धि नियामक शारीरिक गतिविधियों और नमक से संबंधित पदार्थों के स्तर को नियंत्रित करके गेहूं में नमक सहनशीलता को बढ़ाते हैं, जिससे तनाव से होने वाले नुकसान को कम किया जा सकता है।11 ये नियामक आमतौर पर ट्रांसजेनिक दृष्टिकोणों 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 पौधे की सहनशीलता को बढ़ा सकते हैं, 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 पर्यावरण के अनुकूल, उपयोग में आसान, किफायती और व्यावहारिक होने के कारण फसल की वृद्धि सुनिश्चित करने और उपज एवं गुणवत्ता बनाए रखने के लिए महत्वपूर्ण हैं। 13 हालांकि, चूंकि इन नियामकों की क्रियाविधि समान होती है, इसलिए इनमें से किसी एक का अकेले उपयोग प्रभावी नहीं हो सकता है। प्रतिकूल परिस्थितियों में गेहूं की खेती के लिए, उपज बढ़ाने और खाद्य सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए, गेहूं में नमक सहनशीलता बढ़ाने वाले वृद्धि नियामकों का संयोजन खोजना महत्वपूर्ण है।
TU और Arg के संयुक्त उपयोग पर कोई अध्ययन उपलब्ध नहीं है। यह स्पष्ट नहीं है कि क्या यह अभिनव संयोजन नमक के तनाव के तहत गेहूं की वृद्धि को सहक्रियात्मक रूप से बढ़ावा दे सकता है। इसलिए, इस अध्ययन का उद्देश्य यह निर्धारित करना था कि क्या ये दोनों वृद्धि नियामक गेहूं पर नमक के तनाव के प्रतिकूल प्रभावों को सहक्रियात्मक रूप से कम कर सकते हैं। इस उद्देश्य के लिए, हमने नमक के तनाव के तहत गेहूं पर TU और Arg के संयुक्त अनुप्रयोग के लाभों की जांच करने के लिए एक अल्पकालिक हाइड्रोपोनिक गेहूं के पौधे का प्रयोग किया, जिसमें पौधों के रेडॉक्स और आयनिक संतुलन पर ध्यान केंद्रित किया गया। हमने परिकल्पना की कि TU और Arg का संयोजन नमक के तनाव से प्रेरित ऑक्सीडेटिव क्षति को कम करने और आयनिक असंतुलन को नियंत्रित करने के लिए सहक्रियात्मक रूप से कार्य कर सकता है, जिससे गेहूं में नमक सहनशीलता बढ़ सकती है।
नमूनों में एमडीए की मात्रा का निर्धारण थायोबार्बिट्यूरिक अम्ल विधि द्वारा किया गया। ताजे नमूने के पाउडर का 0.1 ग्राम सटीक रूप से तौलें, 1 मिलीलीटर 10% ट्राइक्लोरोएसिटिक अम्ल के साथ 10 मिनट के लिए अर्क निकालें, 10,000 ग्राम पर 20 मिनट के लिए सेंट्रीफ्यूज करें और सुपरनेटेंट को एकत्रित करें। अर्क को 0.75% थायोबार्बिट्यूरिक अम्ल की समान मात्रा के साथ मिलाया गया और 100 डिग्री सेल्सियस पर 15 मिनट के लिए इनक्यूबेट किया गया। इनक्यूबेशन के बाद, सेंट्रीफ्यूज द्वारा सुपरनेटेंट को एकत्रित किया गया और 450 एनएम, 532 एनएम और 600 एनएम पर ओडी मानों को मापा गया। एमडीए सांद्रता की गणना निम्नलिखित सूत्र से की गई:
तीन दिवसीय उपचार के समान, आर्जिनिन और ट्यूमिनल के प्रयोग से छह दिवसीय उपचार के तहत गेहूं के पौधों में एंटीऑक्सीडेंट एंजाइमों की गतिविधि में उल्लेखनीय वृद्धि हुई। ट्यूमिनल और आर्जिनिन का संयोजन अभी भी सबसे प्रभावी था। हालांकि, उपचार के छह दिन बाद, विभिन्न उपचार स्थितियों के तहत चारों एंटीऑक्सीडेंट एंजाइमों की गतिविधि 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 नमक के प्रति अत्यंत संवेदनशील होते हैं। नमक का तनाव प्लाज्मा झिल्ली के ऑक्सीकरण, कोशिकीय परासरण संतुलन में गड़बड़ी, क्लोरोप्लास्ट की अतिसंरचना को क्षति36, क्लोरोफिल के क्षरण, केल्विन चक्र एंजाइमों (रुबिस्को सहित) की गतिविधि में कमी और PS II से PS I में इलेक्ट्रॉन स्थानांतरण में कमी37 का कारण बन सकता है। इसके अतिरिक्त, नमक का तनाव स्टोमेटा के बंद होने को प्रेरित 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 नमक का तनाव गेहूं में स्टोमेटा की चालकता को कम करता है, जिसके परिणामस्वरूप पत्ती के वाष्पोत्सर्जन की दर और अंतःकोशिकीय CO2 की सांद्रता कम हो जाती है, जो अंततः गेहूं की प्रकाश संश्लेषक क्षमता और जैव द्रव्यमान में कमी की ओर ले जाता है (चित्र 1 और 3)। विशेष रूप से, TU और Arg के प्रयोग से नमक के तनाव के तहत गेहूं के पौधों की प्रकाश संश्लेषक दक्षता में वृद्धि हो सकती है। प्रकाश संश्लेषक दक्षता में सुधार विशेष रूप से तब महत्वपूर्ण था जब TU और Arg को एक साथ प्रयोग किया गया था (चित्र 3)। इसका कारण यह हो सकता है कि TU और Arg स्टोमेटा के खुलने और बंद होने को नियंत्रित करते हैं, जिससे प्रकाश संश्लेषण की दक्षता बढ़ती है, जिसका समर्थन पिछले अध्ययनों से भी होता है। उदाहरण के लिए, बेनकार्टी एट अल. ने पाया कि नमक के तनाव में, TU ने एट्रीप्लेक्स पोर्टुलाकोइड्स एल.39 में स्टोमेटा चालकता, CO2 आत्मसात्करण दर और PSII फोटोकेमिस्ट्री की अधिकतम क्वांटम दक्षता में उल्लेखनीय वृद्धि की। यद्यपि ऐसे कोई प्रत्यक्ष प्रमाण नहीं हैं जो यह साबित करते हों कि Arg नमक के तनाव से प्रभावित पौधों में स्टोमेटा 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 दर्शाता है कि क्रियाविधि और भौतिक-रासायनिक गुणों में भिन्नता के बावजूद, TU और Arg गेहूं के पौधों में NaCl तनाव के प्रति तुलनीय प्रतिरोध प्रदान कर सकते हैं, विशेषकर जब इन्हें एक साथ प्रयोग किया जाए। TU और Arg का प्रयोग गेहूं 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। हालांकि, इस अध्ययन की कुछ सीमाएँ भी हैं; यद्यपि TU और Arg के सहक्रियात्मक प्रभाव की पुष्टि हो गई है और इसकी शारीरिक क्रियाविधि को कुछ हद तक समझाया गया है, फिर भी अधिक जटिल आणविक क्रियाविधि अभी भी स्पष्ट नहीं है। इसलिए, ट्रांसक्रिप्टोमिक, मेटाबोलोमिक और अन्य विधियों का उपयोग करके TU और Arg की सहक्रियात्मक क्रियाविधि का आगे अध्ययन करना आवश्यक है।
वर्तमान अध्ययन के दौरान उपयोग किए गए और/या विश्लेषण किए गए डेटासेट उचित अनुरोध पर संबंधित लेखक से प्राप्त किए जा सकते हैं।