थायोरिया आणि आर्जिनिन एकत्रितपणे रेडॉक्स होमिओस्टॅसिस आणि आयन संतुलन राखतात, ज्यामुळे गव्हातील मीठाचा ताण कमी होतो.

वनस्पती वाढ नियंत्रक (PGRs)तणावाच्या परिस्थितीत वनस्पतींचे संरक्षण वाढवण्याचा हा एक किफायतशीर मार्ग आहे. या अभ्यासात दोघांची क्षमता तपासली गेलीपीजीआरगव्हातील मीठाचा ताण कमी करण्यासाठी, थायोरिया (TU) आणि आर्जिनिन (Arg). निकालांवरून असे दिसून आले की TU आणि Arg, विशेषतः जेव्हा एकत्र वापरले जातात, तेव्हा ते मीठाच्या ताणाखाली वनस्पतींच्या वाढीचे नियमन करू शकतात. त्यांच्या उपचारांमुळे गव्हाच्या रोपांमध्ये प्रतिक्रियाशील ऑक्सिजन प्रजाती (ROS), मॅलोंडियाल्डिहाइड (MDA) आणि सापेक्ष इलेक्ट्रोलाइट गळती (REL) चे प्रमाण कमी करताना अँटिऑक्सिडंट एन्झाईम्सच्या क्रियाकलापांमध्ये लक्षणीय वाढ झाली. याव्यतिरिक्त, या उपचारांमुळे Na+ आणि Ca2+ सांद्रता आणि Na+/K+ गुणोत्तर लक्षणीयरीत्या कमी झाले, तर K+ सांद्रता लक्षणीयरीत्या वाढली, ज्यामुळे आयन-ऑस्मोटिक संतुलन राखले गेले. अधिक महत्त्वाचे म्हणजे, TU आणि Arg ने मीठाच्या ताणाखाली गव्हाच्या रोपांमध्ये क्लोरोफिल सामग्री, निव्वळ प्रकाशसंश्लेषण दर आणि वायू विनिमय दरात लक्षणीय वाढ केली. TU आणि Arg एकट्याने किंवा एकत्रितपणे वापरल्याने कोरड्या पदार्थांचे संचय 9.03–47.45% ने वाढू शकते आणि जेव्हा ते एकत्र वापरले गेले तेव्हा ही वाढ सर्वात जास्त होती. शेवटी, हा अभ्यास अधोरेखित करतो की रेडॉक्स होमिओस्टॅसिस आणि आयन संतुलन राखणे हे वनस्पतींना मीठाच्या ताणाविरुद्ध सहनशीलता वाढवण्यासाठी महत्वाचे आहे. याव्यतिरिक्त, TU आणि Arg ची संभाव्य म्हणून शिफारस करण्यात आलीवनस्पती वाढीचे नियामक,विशेषतः जेव्हा एकत्र वापरले जाते तेव्हा गव्हाचे उत्पादन वाढवण्यासाठी.
हवामान आणि शेती पद्धतींमध्ये जलद बदल कृषी परिसंस्थेचा ऱ्हास वाढवत आहेत. सर्वात गंभीर परिणामांपैकी एक म्हणजे जमिनीचे क्षारीकरण, जे जागतिक अन्न सुरक्षेला धोका निर्माण करते. क्षारीकरण सध्या जगभरातील सुमारे २०% शेतीयोग्य जमिनीवर परिणाम करते आणि २०५०३ पर्यंत हा आकडा ५०% पर्यंत वाढू शकतो. क्षार-क्षारीय ताणामुळे पिकांच्या मुळांमध्ये ऑस्मोटिक ताण येऊ शकतो, ज्यामुळे वनस्पतींमध्ये आयनिक संतुलन बिघडते ४. अशा प्रतिकूल परिस्थितीमुळे क्लोरोफिलचे जलद विघटन, प्रकाशसंश्लेषण दर कमी होणे आणि चयापचय विकार देखील होऊ शकतात, ज्यामुळे शेवटी वनस्पतींचे उत्पादन कमी होते ५,६. शिवाय, एक सामान्य गंभीर परिणाम म्हणजे प्रतिक्रियाशील ऑक्सिजन प्रजाती (ROS) ची वाढलेली निर्मिती, ज्यामुळे डीएनए, प्रथिने आणि लिपिडसह विविध जैव रेणूंना ऑक्सिडेटिव्ह नुकसान होऊ शकते.
गहू (ट्रिटिकम एस्टिव्हम) हे जगातील सर्वात महत्वाचे धान्य पिकांपैकी एक आहे. हे केवळ सर्वात जास्त प्रमाणात घेतले जाणारे धान्य पीक नाही तर एक महत्त्वाचे व्यावसायिक पीक देखील आहे8. तथापि, गहू मीठासाठी संवेदनशील आहे, जे त्याची वाढ रोखू शकते, त्याच्या शारीरिक आणि जैवरासायनिक प्रक्रियांमध्ये व्यत्यय आणू शकते आणि त्याचे उत्पादन लक्षणीयरीत्या कमी करू शकते. मीठाच्या ताणाचे परिणाम कमी करण्यासाठी मुख्य धोरणांमध्ये अनुवांशिक बदल आणि वनस्पती वाढ नियामकांचा वापर समाविष्ट आहे. अनुवांशिकरित्या सुधारित जीव (GM) म्हणजे मीठ-सहिष्णु गव्हाच्या जाती विकसित करण्यासाठी जनुक संपादन आणि इतर तंत्रांचा वापर 9,10. दुसरीकडे, वनस्पती वाढ नियामक शारीरिक क्रियाकलाप आणि मीठ-संबंधित पदार्थांच्या पातळीचे नियमन करून गव्हात मीठ सहनशीलता वाढवतात, ज्यामुळे ताणाचे नुकसान कमी होते11. हे नियामक सामान्यतः ट्रान्सजेनिक दृष्टिकोनांपेक्षा अधिक स्वीकारले जातात आणि मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात. ते क्षारता, दुष्काळ आणि जड धातूंसारख्या विविध अजैविक ताणांना वनस्पती सहनशीलता वाढवू शकतात आणि बियाणे अंकुर वाढवू शकतात, पोषक तत्वांचे शोषण आणि पुनरुत्पादन वाढीस प्रोत्साहन देऊ शकतात, ज्यामुळे पीक उत्पादन आणि गुणवत्ता वाढते. १२ वनस्पती वाढीचे नियामक हे पिकांची वाढ सुनिश्चित करण्यासाठी आणि उत्पादन आणि गुणवत्ता राखण्यासाठी त्यांच्या पर्यावरणपूरकतेमुळे, वापरण्यास सोपी, किफायतशीर आणि व्यावहारिकतेमुळे अत्यंत महत्त्वाचे आहेत. १३ तथापि, या मॉड्युलेटरमध्ये कृतीची समान यंत्रणा असल्याने, त्यापैकी एकाचा वापर प्रभावी ठरू शकत नाही. प्रतिकूल परिस्थितीत गव्हाच्या प्रजननासाठी, उत्पादन वाढवण्यासाठी आणि अन्न सुरक्षा सुनिश्चित करण्यासाठी गव्हातील क्षार सहनशीलता सुधारू शकणाऱ्या वाढ नियामकांचे संयोजन शोधणे अत्यंत महत्त्वाचे आहे.
टीयू आणि आर्गच्या एकत्रित वापराचा तपास करणारे कोणतेही अभ्यास नाहीत. हे नाविन्यपूर्ण संयोजन मिठाच्या ताणाखाली गव्हाच्या वाढीस सहकार्यात्मकपणे चालना देऊ शकते की नाही हे स्पष्ट नाही. म्हणूनच, या अभ्यासाचे उद्दिष्ट हे होते की हे दोन वाढ नियामक गव्हावर मिठाच्या ताणाचे प्रतिकूल परिणाम सहकार्यात्मकपणे कमी करू शकतात का. यासाठी, आम्ही मिठाच्या ताणाखाली गव्हावर टीयू आणि आर्गच्या एकत्रित वापराचे फायदे तपासण्यासाठी एक अल्पकालीन हायड्रोपोनिक गव्हाच्या रोपांचा प्रयोग केला, वनस्पतींच्या रेडॉक्स आणि आयनिक संतुलनावर लक्ष केंद्रित केले. आम्ही असे गृहीत धरले की टीयू आणि आर्गचे संयोजन मीठाच्या ताणामुळे होणारे ऑक्सिडेटिव्ह नुकसान कमी करण्यासाठी आणि आयनिक असंतुलन व्यवस्थापित करण्यासाठी सहकार्यात्मकपणे कार्य करू शकते, ज्यामुळे गव्हात मीठ सहनशीलता वाढते.
नमुन्यांमधील एमडीएचे प्रमाण थायोबार्बिट्यूरिक आम्ल पद्धतीने निश्चित केले गेले. ताज्या नमुना पावडरचे ०.१ ग्रॅम अचूक वजन करा, अर्क १ मिली १०% ट्रायक्लोरोएसेटिक आम्ल १० मिनिटांसाठी, सेंट्रीफ्यूज १०,००० ग्रॅमवर ​​२० मिनिटांसाठी, आणि सुपरनॅटंट गोळा करा. अर्क ०.७५% थायोबार्बिट्यूरिक आम्लच्या समान प्रमाणात मिसळला गेला आणि १०० डिग्री सेल्सिअस तापमानात १५ मिनिटांसाठी उबवला गेला. उबवणीनंतर, सुपरनॅटंट सेंट्रीफ्यूगेशनद्वारे गोळा केले गेले आणि ४५० एनएम, ५३२ एनएम आणि ६०० एनएमवरील ओडी मूल्ये मोजली गेली. एमडीए एकाग्रता खालीलप्रमाणे मोजली गेली:
३ दिवसांच्या उपचारांप्रमाणेच, ६ दिवसांच्या उपचारांतर्गत गव्हाच्या रोपांच्या अँटिऑक्सिडंट एन्झाइम क्रियाकलापांमध्ये आर्ग आणि टुचा वापर लक्षणीयरीत्या वाढला. टीयू आणि आर्गचे संयोजन अजूनही सर्वात प्रभावी होते. तथापि, उपचारानंतर ६ दिवसांनी, वेगवेगळ्या उपचार परिस्थितीत चार अँटिऑक्सिडंट एन्झाइमच्या क्रियाकलापांमध्ये उपचारानंतरच्या ३ दिवसांच्या तुलनेत घट दिसून आली (आकृती ६).
वनस्पतींमध्ये कोरड्या पदार्थांच्या संचयनाचा आधार प्रकाशसंश्लेषण आहे आणि क्लोरोप्लास्टमध्ये होतो, जे मिठास अत्यंत संवेदनशील असतात. मिठाच्या ताणामुळे प्लाझ्मा झिल्लीचे ऑक्सिडेशन होऊ शकते, सेल्युलर ऑस्मोटिक बॅलन्समध्ये व्यत्यय येऊ शकतो, क्लोरोप्लास्ट अल्ट्रास्ट्रक्चरला नुकसान होऊ शकते36, क्लोरोफिल डिग्रेडेशन होऊ शकते, कॅल्विन सायकल एन्झाईम्सची क्रिया कमी होऊ शकते (रुबिस्कोसह), आणि PS II पासून PS I37 पर्यंत इलेक्ट्रॉन ट्रान्सफर कमी होऊ शकते. याव्यतिरिक्त, मिठाच्या ताणामुळे स्टोमेटल क्लोजिंग होऊ शकते, ज्यामुळे पानांचे CO2 एकाग्रता कमी होते आणि प्रकाशसंश्लेषण रोखले जाते38. आमच्या निकालांनी मागील निष्कर्षांची पुष्टी केली की मिठाच्या ताणामुळे गव्हातील स्टोमेटल चालकता कमी होते, परिणामी पानांचे बाष्पोत्सर्जन दर आणि पेशीच्या आत CO2 एकाग्रता कमी होते, ज्यामुळे शेवटी प्रकाशसंश्लेषण क्षमता कमी होते आणि गव्हाची बायोमास कमी होते (आकृती 1 आणि 3). विशेष म्हणजे, TU आणि Arg वापरल्याने मीठाच्या ताणाखाली गव्हाच्या वनस्पतींची प्रकाशसंश्लेषण कार्यक्षमता वाढू शकते. TU आणि Arg एकाच वेळी लागू केले गेले तेव्हा प्रकाशसंश्लेषण कार्यक्षमतेत सुधारणा विशेषतः लक्षणीय होती (आकृती 3). हे कदाचित TU आणि Arg रंध्र उघडणे आणि बंद करण्याचे नियमन करतात या वस्तुस्थितीमुळे असू शकते, ज्यामुळे प्रकाशसंश्लेषण कार्यक्षमता वाढते, ज्याला मागील अभ्यासांनी समर्थन दिले आहे. उदाहरणार्थ, बेनकार्टी आणि इतरांना असे आढळून आले की क्षाराच्या ताणाखाली, TU ने Atriplex portulacoides L.39 मध्ये रंध्र चालकता, CO2 शोषण दर आणि PSII प्रकाशरसायनशास्त्राची कमाल क्वांटम कार्यक्षमता लक्षणीयरीत्या वाढवली. जरी Arg क्षाराच्या ताणाच्या संपर्कात असलेल्या वनस्पतींमध्ये रंध्र उघडणे आणि बंद करण्याचे नियमन करू शकते हे सिद्ध करणारे कोणतेही थेट अहवाल नसले तरी, सिल्वेरा आणि इतरांनी असे सूचित केले की दुष्काळाच्या परिस्थितीत Arg पानांमध्ये वायू विनिमय वाढवू शकते.
थोडक्यात, या अभ्यासात असे दिसून आले आहे की त्यांच्या कृतीच्या वेगवेगळ्या यंत्रणा आणि भौतिक-रासायनिक गुणधर्म असूनही, TU आणि Arg गव्हाच्या रोपांमध्ये NaCl ताणाला तुलनात्मक प्रतिकार प्रदान करू शकतात, विशेषतः जेव्हा एकत्र वापरले जातात. TU आणि Arg चा वापर गव्हाच्या रोपांची अँटिऑक्सिडंट एंझाइम संरक्षण प्रणाली सक्रिय करू शकतो, ROS सामग्री कमी करू शकतो आणि पडदा लिपिडची स्थिरता राखू शकतो, ज्यामुळे रोपांमध्ये प्रकाशसंश्लेषण आणि Na+/K+ संतुलन राखले जाऊ शकते. तथापि, या अभ्यासात देखील मर्यादा आहेत; जरी TU आणि Arg च्या सहक्रियात्मक प्रभावाची पुष्टी झाली आणि त्याची शारीरिक यंत्रणा काही प्रमाणात स्पष्ट केली गेली, तरी अधिक जटिल आण्विक यंत्रणा अस्पष्ट राहिली. म्हणून, ट्रान्सक्रिप्टोमिक, मेटाबोलोमिक आणि इतर पद्धती वापरून TU आणि Arg च्या सहक्रियात्मक यंत्रणेचा पुढील अभ्यास आवश्यक आहे.
सध्याच्या अभ्यासादरम्यान वापरलेले आणि/किंवा विश्लेषण केलेले डेटासेट संबंधित लेखकाकडून वाजवी विनंतीनुसार उपलब्ध आहेत.