थायोयुरिया आणि आर्जिनिन एकत्रितपणे रेडॉक्स होमियोस्टॅसिस आणि आयन संतुलन राखतात, ज्यामुळे गव्हामधील क्षारांचा ताण कमी होतो.

वनस्पती वाढ नियामक (PGRs)ताणतणावाच्या परिस्थितीत वनस्पतींचे संरक्षण वाढवण्यासाठी हे एक किफायतशीर मार्ग आहेत. या अभ्यासात दोनच्या क्षमतेची तपासणी करण्यात आली.पीआरजीगव्हामधील क्षार ताण कमी करण्यासाठी थायोयुरिया (TU) आणि आर्जिनिन (Arg) यांचा वापर करण्यात आला. निकालांवरून असे दिसून आले की, TU आणि Arg, विशेषतः एकत्र वापरल्यास, क्षार ताणाखाली वनस्पतींची वाढ नियंत्रित करू शकतात. त्यांच्या उपचारांमुळे गव्हाच्या रोपांमध्ये अँटिऑक्सिडंट एन्झाइम्सची क्रियाशीलता लक्षणीयरीत्या वाढली, तर रिॲक्टिव्ह ऑक्सिजन स्पीशीज (ROS), मॅलॉन्डियलडिहाइड (MDA) आणि रिलेटिव्ह इलेक्ट्रोलाइट लीकेज (REL) यांचे प्रमाण कमी झाले. याव्यतिरिक्त, या उपचारांमुळे Na+ आणि Ca2+ चे प्रमाण आणि Na+/K+ गुणोत्तर लक्षणीयरीत्या कमी झाले, तर K+ चे प्रमाण लक्षणीयरीत्या वाढले, ज्यामुळे आयन-ऑस्मोटिक संतुलन राखले गेले. सर्वात महत्त्वाचे म्हणजे, TU आणि Arg मुळे क्षार ताणाखाली गव्हाच्या रोपांमधील क्लोरोफिलचे प्रमाण, निव्वळ प्रकाशसंश्लेषण दर आणि वायू विनिमय दर लक्षणीयरीत्या वाढले. TU आणि Arg स्वतंत्रपणे किंवा एकत्रितपणे वापरल्यास शुष्क पदार्थाचे संचयन ९.०३–४७.४५% ने वाढू शकते आणि ते एकत्र वापरल्यास ही वाढ सर्वाधिक होती. निष्कर्षतः, हा अभ्यास अधोरेखित करतो की वनस्पतींची क्षार ताणाप्रती सहनशीलता वाढवण्यासाठी रेडॉक्स होमियोस्टॅसिस आणि आयन संतुलन राखणे महत्त्वाचे आहे. याव्यतिरिक्त, TU आणि Arg यांची संभाव्य म्हणून शिफारस करण्यात आली.वनस्पती वाढ नियामक,विशेषतः एकत्र वापरल्यास, गव्हाचे उत्पादन वाढते.
हवामान आणि शेती पद्धतींमधील जलद बदलांमुळे कृषी परिसंस्थांचा ऱ्हास वाढत आहे¹. याचा एक सर्वात गंभीर परिणाम म्हणजे जमिनीचे क्षारीकरण, जे जागतिक अन्न सुरक्षेला धोका निर्माण करते². सध्या जगभरातील सुमारे २०% लागवडीयोग्य जमिनीवर क्षारीकरणाचा परिणाम झाला आहे आणि २०५० पर्यंत हा आकडा ५०% पर्यंत वाढू शकतो³. क्षार-अल्कली ताणामुळे पिकांच्या मुळांमध्ये परासरणी ताण निर्माण होऊ शकतो, ज्यामुळे वनस्पतीमधील आयनिक संतुलन बिघडते⁴. अशा प्रतिकूल परिस्थितीमुळे क्लोरोफिलचे विघटन वेगाने होणे, प्रकाशसंश्लेषणाचा दर कमी होणे आणि चयापचयातील बिघाड होऊ शकतो, ज्यामुळे अखेरीस वनस्पतींचे उत्पन्न कमी होते⁵,⁶. शिवाय, एक सामान्य गंभीर परिणाम म्हणजे प्रतिक्रियाशील ऑक्सिजन प्रजातींची (ROS) वाढलेली निर्मिती, ज्यामुळे डीएनए, प्रथिने आणि लिपिड्ससह विविध जैवरेणूंना ऑक्सिडेटिव्ह नुकसान होऊ शकते⁷.
गहू (ट्रिटिकम एस्टिव्हम) हे जगातील सर्वात महत्त्वाच्या तृणधान्य पिकांपैकी एक आहे. हे केवळ सर्वाधिक प्रमाणात पिकवले जाणारे तृणधान्य पीकच नाही, तर एक महत्त्वाचे व्यावसायिक पीकदेखील आहे⁸. तथापि, गहू क्षारांप्रति संवेदनशील असतो, ज्यामुळे त्याची वाढ खुंटू शकते, त्याच्या शारीरिक आणि जैवरासायनिक प्रक्रिया विस्कळीत होऊ शकतात आणि त्याच्या उत्पन्नात लक्षणीय घट होऊ शकते. क्षार ताणाचे परिणाम कमी करण्याच्या मुख्य उपायांमध्ये जनुकीय बदल आणि वनस्पती वाढ नियंत्रकांचा वापर यांचा समावेश होतो. जनुकीय सुधारित जीव (GM) म्हणजे क्षार-सहिष्णु गव्हाचे वाण विकसित करण्यासाठी जनुकीय संपादन आणि इतर तंत्रांचा वापर करणे⁹,¹⁰. दुसरीकडे, वनस्पती वाढ नियंत्रक शारीरिक क्रिया आणि क्षारांशी संबंधित पदार्थांची पातळी नियंत्रित करून गव्हामधील क्षार सहनशीलता वाढवतात, ज्यामुळे ताणामुळे होणारे नुकसान कमी होते¹¹. हे नियंत्रक सामान्यतः जनुकीय बदल केलेल्या पद्धतींपेक्षा अधिक स्वीकारले जातात आणि मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात. ते क्षारता, दुष्काळ आणि जड धातू यांसारख्या विविध अजैविक ताणांप्रति वनस्पतीची सहनशीलता वाढवू शकतात आणि बियाणे उगवण, पोषक तत्वांचे शोषण आणि पुनरुत्पादक वाढीस प्रोत्साहन देतात, ज्यामुळे पिकाचे उत्पन्न आणि गुणवत्ता वाढते. १२ वनस्पती वाढ नियामक हे त्यांच्या पर्यावरणपूरकतेमुळे, वापरण्यास सोपेपणामुळे, किफायतशीरपणामुळे आणि व्यावहारिकतेमुळे पिकांची वाढ सुनिश्चित करण्यासाठी आणि उत्पन्न व गुणवत्ता टिकवून ठेवण्यासाठी महत्त्वपूर्ण आहेत. १३ तथापि, या नियंत्रकांची कार्यपद्धती सारखीच असल्यामुळे, त्यांपैकी एकाचाच वापर प्रभावी ठरू शकत नाही. प्रतिकूल परिस्थितीत गव्हाच्या पैदाशीसाठी, उत्पन्न वाढवण्यासाठी आणि अन्नसुरक्षा सुनिश्चित करण्यासाठी, गव्हामधील क्षार सहनशीलता सुधारू शकणाऱ्या वाढ नियामकांचे मिश्रण शोधणे अत्यंत महत्त्वाचे आहे.
TU आणि Arg यांच्या एकत्रित वापराचा अभ्यास करणारी कोणतीही संशोधनं उपलब्ध नाहीत. हे नाविन्यपूर्ण मिश्रण क्षार ताणाखाली गव्हाच्या वाढीस सहक्रियात्मकरित्या चालना देऊ शकते की नाही, हे अस्पष्ट आहे. त्यामुळे, हे दोन वाढ नियंत्रक गव्हावरील क्षार ताणाचे प्रतिकूल परिणाम सहक्रियात्मकरित्या कमी करू शकतात की नाही, हे निश्चित करणे हा या अभ्यासाचा उद्देश होता. यासाठी, आम्ही वनस्पतींच्या रेडॉक्स आणि आयनिक संतुलनावर लक्ष केंद्रित करून, क्षार ताणाखाली गव्हासाठी TU आणि Arg च्या एकत्रित वापराचे फायदे तपासण्याकरिता एक अल्प-मुदतीचा हायड्रोपोनिक गव्हाच्या रोपांचा प्रयोग केला. आमची अशी गृहीत कल्पना होती की, TU आणि Arg यांचे मिश्रण सहक्रियात्मकरित्या कार्य करून क्षार ताणामुळे होणारे ऑक्सिडेटिव्ह नुकसान कमी करू शकते आणि आयनिक असंतुलन व्यवस्थापित करू शकते, ज्यामुळे गव्हामध्ये क्षार सहनशीलता वाढेल.
नमुन्यांमधील MDA चे प्रमाण थायोबार्बिट्युरिक ॲसिड पद्धतीने निश्चित करण्यात आले. ०.१ ग्रॅम ताज्या नमुना पावडरचे अचूक वजन करून, १ मिली १०% ट्रायक्लोरोॲसिटिक ॲसिडमध्ये १० मिनिटांसाठी अर्क काढा, १०,००० g वर २० मिनिटांसाठी सेंट्रीफ्यूज करा आणि वरचा द्रव (सुपरनॅटंट) गोळा करा. हा अर्क समान प्रमाणात ०.७५% थायोबार्बिट्युरिक ॲसिडमध्ये मिसळण्यात आला आणि १०० °C तापमानावर १५ मिनिटांसाठी उबवण्यात आला. उबवल्यानंतर, सेंट्रीफ्यूगेशनद्वारे वरचा द्रव (सुपरनॅटंट) गोळा करण्यात आला आणि ४५० nm, ५३२ nm, ​​आणि ६०० nm वरील OD मूल्ये मोजण्यात आली. MDA चे प्रमाण खालीलप्रमाणे मोजण्यात आले:
३-दिवसांच्या उपचारांप्रमाणेच, ६-दिवसांच्या उपचारांतर्गत Arg आणि Tu च्या वापरामुळे गव्हाच्या रोपांमधील अँटिऑक्सिडंट एन्झाइमच्या क्रियाशीलतेत लक्षणीय वाढ झाली. TU आणि Arg यांचे मिश्रण अजूनही सर्वात प्रभावी होते. तथापि, उपचारानंतर ६ दिवसांनी, वेगवेगळ्या उपचार परिस्थितींमधील चार अँटिऑक्सिडंट एन्झाइमच्या क्रियाशीलतेत, उपचारानंतरच्या ३ दिवसांच्या तुलनेत घट होण्याचा कल दिसून आला (आकृती ६).
प्रकाशसंश्लेषण हे वनस्पतींमधील शुष्क पदार्थ संचयनाचा आधार आहे आणि ते हरितलवकांमध्ये (क्लोरोप्लास्ट) होते, जे क्षारांप्रति अत्यंत संवेदनशील असतात. क्षारांच्या ताणामुळे प्लाझ्मा पडद्याचे ऑक्सिडीकरण, पेशीय परासरणी संतुलनात बिघाड, हरितलवकांच्या सूक्ष्म संरचनेचे नुकसान³⁶, क्लोरोफिलचा ऱ्हास, कॅल्विन चक्रातील विकरांची (एन्झाइम्स) (रुबिस्कोसह) क्रियाशीलता कमी होणे, आणि PS II पासून PS I पर्यंत होणारे इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण कमी होणे³⁷ होऊ शकते. याव्यतिरिक्त, क्षारांच्या ताणामुळे पर्णरंध्रे बंद होऊ शकतात, ज्यामुळे पानांमधील CO₂ चे प्रमाण कमी होते आणि प्रकाशसंश्लेषण थांबते³⁸. आमच्या निष्कर्षांनी पूर्वीच्या निष्कर्षांची पुष्टी केली की क्षारांच्या ताणामुळे गव्हामधील पर्णरंध्रांची वहनक्षमता कमी होते, ज्यामुळे पानांमधील बाष्पोत्सर्जनाचा दर आणि पेशींमधील CO₂ चे प्रमाण कमी होते, आणि परिणामी गव्हाची प्रकाशसंश्लेषण क्षमता आणि जैववस्तुमान कमी होते (आकृती १ आणि ३). विशेष म्हणजे, TU आणि Arg च्या वापरामुळे क्षारांच्या ताणाखाली गव्हाच्या रोपांची प्रकाशसंश्लेषण कार्यक्षमता वाढू शकते. जेव्हा TU आणि Arg एकाच वेळी वापरले गेले, तेव्हा प्रकाशसंश्लेषण कार्यक्षमतेतील सुधारणा विशेषतः लक्षणीय होती (आकृती ३). याचे कारण असे असू शकते की टीयू (TU) आणि आर्ग (Arg) पर्णरंध्रांचे उघडणे आणि बंद होणे नियंत्रित करतात, ज्यामुळे प्रकाशसंश्लेषणाची कार्यक्षमता वाढते, ज्याला मागील अभ्यासांनी दुजोरा दिला आहे. उदाहरणार्थ, बेनकार्टी आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी असे आढळून आणले की क्षार ताणाच्या परिस्थितीत, टीयूने ॲट्रिप्लेक्स पोर्टुलाकोइड्स एल.39 मध्ये पर्णरंध्र चालकता, CO2 आत्मसात करण्याचा दर आणि PSII प्रकाशरसायनशास्त्राची कमाल क्वांटम कार्यक्षमता लक्षणीयरीत्या वाढवली. क्षार ताणाखाली असलेल्या वनस्पतींमध्ये आर्ग पर्णरंध्रांचे उघडणे आणि बंद होणे नियंत्रित करू शकते हे सिद्ध करणारे कोणतेही थेट अहवाल नसले तरी, सिल्वेरा आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी सूचित केले आहे की दुष्काळाच्या परिस्थितीत आर्ग पानांमधील वायू विनिमयास चालना देऊ शकते22.
सारांशतः, या अभ्यासातून हे स्पष्ट होते की, त्यांच्या कार्यपद्धती आणि भौतिक-रासायनिक गुणधर्म भिन्न असूनही, TU आणि Arg गव्हाच्या रोपांमध्ये NaCl ताणाला तुलनीय प्रतिकारशक्ती देऊ शकतात, विशेषतः जेव्हा ते एकत्र वापरले जातात. TU आणि Arg च्या वापरामुळे गव्हाच्या रोपांची अँटिऑक्सिडंट एन्झाइम संरक्षण प्रणाली सक्रिय होते, ROS चे प्रमाण कमी होते आणि पेशीपटलातील लिपिड्सची स्थिरता टिकून राहते, ज्यामुळे रोपांमध्ये प्रकाशसंश्लेषण आणि Na+/K+ संतुलन राखले जाते. तथापि, या अभ्यासाला काही मर्यादा देखील आहेत; जरी TU आणि Arg चा सहक्रियात्मक परिणाम सिद्ध झाला असला आणि त्याची शारीरिक कार्यप्रणाली काही प्रमाणात स्पष्ट झाली असली, तरी अधिक गुंतागुंतीची आण्विक कार्यप्रणाली अजूनही अस्पष्ट आहे. त्यामुळे, ट्रान्सक्रिप्टोमिक, मेटाबोलॉमिक आणि इतर पद्धती वापरून TU आणि Arg च्या सहक्रियात्मक कार्यप्रणालीचा अधिक अभ्यास करणे आवश्यक आहे.
या अभ्यासादरम्यान वापरलेले आणि/किंवा विश्लेषण केलेले डेटासेट, योग्य विनंती केल्यावर संबंधित लेखकाकडून उपलब्ध होतील.