തിയോറിയയും അർജിനൈനും റെഡോക്സ് ഹോമിയോസ്റ്റാസിസും അയോൺ ബാലൻസും സമന്വയപരമായി നിലനിർത്തുന്നു, ഇത് ഗോതമ്പിലെ ഉപ്പ് സമ്മർദ്ദം കുറയ്ക്കുന്നു.

സസ്യവളർച്ചാ നിയന്ത്രണ ഉപകരണങ്ങൾ (PGRs)സമ്മർദ്ദ സാഹചര്യങ്ങളിൽ സസ്യ പ്രതിരോധം വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിനുള്ള ചെലവ് കുറഞ്ഞ മാർഗമാണ്. ഈ പഠനം രണ്ടിന്റെ കഴിവ് അന്വേഷിച്ചു.പിജിആറുകൾ, തയോറിയ (TU), അർജിനൈൻ (Arg), ഗോതമ്പിലെ ഉപ്പ് സമ്മർദ്ദം ലഘൂകരിക്കാൻ. TU, Arg എന്നിവ, പ്രത്യേകിച്ച് ഒരുമിച്ച് ഉപയോഗിക്കുമ്പോൾ, ഉപ്പ് സമ്മർദ്ദത്തിൽ സസ്യവളർച്ചയെ നിയന്ത്രിക്കാൻ കഴിയുമെന്ന് ഫലങ്ങൾ കാണിച്ചു. ഗോതമ്പ് തൈകളിലെ റിയാക്ടീവ് ഓക്സിജൻ സ്പീഷീസുകൾ (ROS), മാലോണ്ടിയാൾഡിഹൈഡ് (MDA), ആപേക്ഷിക ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് ചോർച്ച (REL) എന്നിവയുടെ അളവ് കുറയ്ക്കുന്നതിനൊപ്പം അവയുടെ ചികിത്സകൾ ആന്റിഓക്‌സിഡന്റ് എൻസൈമുകളുടെ പ്രവർത്തനങ്ങൾ ഗണ്യമായി വർദ്ധിപ്പിച്ചു. കൂടാതെ, ഈ ചികിത്സകൾ Na+, Ca2+ സാന്ദ്രതകളും Na+/K+ അനുപാതവും ഗണ്യമായി കുറച്ചു, അതേസമയം K+ സാന്ദ്രത ഗണ്യമായി വർദ്ധിപ്പിച്ചു, അതുവഴി അയോൺ-ഓസ്മോട്ടിക് ബാലൻസ് നിലനിർത്തി. ഏറ്റവും പ്രധാനമായി, TU, Arg എന്നിവ ഉപ്പ് സമ്മർദ്ദത്തിൽ ഗോതമ്പ് തൈകളുടെ ക്ലോറോഫിൽ ഉള്ളടക്കം, മൊത്തം ഫോട്ടോസിന്തറ്റിക് നിരക്ക്, വാതക വിനിമയ നിരക്ക് എന്നിവ ഗണ്യമായി വർദ്ധിപ്പിച്ചു. TU, Arg എന്നിവ ഒറ്റയ്ക്കോ സംയോജിച്ചോ ഉപയോഗിക്കുന്നത് വരണ്ട പദാർത്ഥ ശേഖരണം 9.03–47.45% വർദ്ധിപ്പിക്കും, അവ ഒരുമിച്ച് ഉപയോഗിക്കുമ്പോൾ വർദ്ധനവ് ഏറ്റവും വലുതായിരുന്നു. ഉപസംഹാരമായി, ഉപ്പ് സമ്മർദ്ദത്തോടുള്ള സസ്യ സഹിഷ്ണുത വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിന് റെഡോക്സ് ഹോമിയോസ്റ്റാസിസും അയോൺ ബാലൻസും നിലനിർത്തുന്നത് പ്രധാനമാണെന്ന് ഈ പഠനം എടുത്തുകാണിക്കുന്നു. കൂടാതെ, TU, Arg എന്നിവ സാധ്യതയുള്ളതായി ശുപാർശ ചെയ്തു.സസ്യവളർച്ച റെഗുലേറ്ററുകൾ,പ്രത്യേകിച്ച് ഗോതമ്പ് വിളവ് വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിന് ഒരുമിച്ച് ഉപയോഗിക്കുമ്പോൾ.
കാലാവസ്ഥയിലും കാർഷിക രീതികളിലുമുള്ള ദ്രുതഗതിയിലുള്ള മാറ്റങ്ങൾ കാർഷിക ആവാസവ്യവസ്ഥയുടെ തകർച്ച വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു1. ഏറ്റവും ഗുരുതരമായ പ്രത്യാഘാതങ്ങളിലൊന്നാണ് ഭൂമിയിലെ ഉപ്പുവെള്ളം, ഇത് ആഗോള ഭക്ഷ്യസുരക്ഷയെ ഭീഷണിപ്പെടുത്തുന്നു2. നിലവിൽ ലോകമെമ്പാടുമുള്ള കൃഷിയോഗ്യമായ ഭൂമിയുടെ ഏകദേശം 20% ലവണാംശം ബാധിക്കുന്നു, 20503 ആകുമ്പോഴേക്കും ഈ കണക്ക് 50% ആയി ഉയരും. ഉപ്പ്-ക്ഷാര സമ്മർദ്ദം വിള വേരുകളിൽ ഓസ്മോട്ടിക് സമ്മർദ്ദത്തിന് കാരണമാകും, ഇത് സസ്യത്തിലെ അയോണിക സന്തുലിതാവസ്ഥയെ തടസ്സപ്പെടുത്തുന്നു4. അത്തരം പ്രതികൂല സാഹചര്യങ്ങൾ ത്വരിതപ്പെടുത്തിയ ക്ലോറോഫിൽ തകർച്ച, പ്രകാശസംശ്ലേഷണ നിരക്ക് കുറയൽ, ഉപാപചയ അസ്വസ്ഥതകൾ എന്നിവയ്ക്കും കാരണമാകും, ഇത് ഒടുവിൽ സസ്യ വിളവ് കുറയുന്നതിന് കാരണമാകും5,6. മാത്രമല്ല, ഡിഎൻഎ, പ്രോട്ടീനുകൾ, ലിപിഡുകൾ എന്നിവയുൾപ്പെടെ വിവിധ ജൈവതന്മാത്രകൾക്ക് ഓക്സിഡേറ്റീവ് നാശത്തിന് കാരണമാകുന്ന റിയാക്ടീവ് ഓക്സിജൻ സ്പീഷീസുകളുടെ (ROS) വർദ്ധിച്ച ഉത്പാദനമാണ് പൊതുവായ ഒരു ഗുരുതരമായ ഫലം.
ഗോതമ്പ് (ട്രിറ്റിക്കം ഈസ്റ്റിവം) ലോകത്തിലെ ഏറ്റവും പ്രധാനപ്പെട്ട ധാന്യവിളകളിൽ ഒന്നാണ്. ഇത് ഏറ്റവും വ്യാപകമായി വളരുന്ന ധാന്യവിള മാത്രമല്ല, ഒരു പ്രധാന വാണിജ്യ വിള കൂടിയാണ്8. എന്നിരുന്നാലും, ഗോതമ്പ് ഉപ്പിനോട് സംവേദനക്ഷമതയുള്ളതാണ്, ഇത് അതിന്റെ വളർച്ചയെ തടയുകയും അതിന്റെ ശാരീരികവും ജൈവ രാസപരവുമായ പ്രക്രിയകളെ തടസ്സപ്പെടുത്തുകയും അതിന്റെ വിളവ് ഗണ്യമായി കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യും. ഉപ്പ് സമ്മർദ്ദത്തിന്റെ ഫലങ്ങൾ ലഘൂകരിക്കുന്നതിനുള്ള പ്രധാന തന്ത്രങ്ങളിൽ ജനിതക പരിഷ്കരണവും സസ്യ വളർച്ചാ റെഗുലേറ്ററുകളുടെ ഉപയോഗവും ഉൾപ്പെടുന്നു. ജനിതകമാറ്റം വരുത്തിയ ജീവികൾ (GM) ഉപ്പ്-സഹിഷ്ണുതയുള്ള ഗോതമ്പ് ഇനങ്ങൾ വികസിപ്പിക്കുന്നതിനുള്ള ജീൻ എഡിറ്റിംഗും മറ്റ് സാങ്കേതിക വിദ്യകളും ഉപയോഗിക്കുന്നതാണ്9,10. മറുവശത്ത്, സസ്യ വളർച്ചാ റെഗുലേറ്ററുകൾ ശരീരശാസ്ത്രപരമായ പ്രവർത്തനങ്ങളും ഉപ്പുമായി ബന്ധപ്പെട്ട വസ്തുക്കളുടെ അളവും നിയന്ത്രിക്കുന്നതിലൂടെ ഗോതമ്പിൽ ഉപ്പ് സഹിഷ്ണുത വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു, അതുവഴി സമ്മർദ്ദ നാശം ലഘൂകരിക്കുന്നു11. ട്രാൻസ്ജെനിക് സമീപനങ്ങളേക്കാൾ ഈ റെഗുലേറ്ററുകൾ പൊതുവെ കൂടുതൽ അംഗീകരിക്കപ്പെടുകയും വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു. ലവണാംശം, വരൾച്ച, ഘനലോഹങ്ങൾ തുടങ്ങിയ വിവിധ അജീവീയ സമ്മർദ്ദങ്ങളോടുള്ള സസ്യ സഹിഷ്ണുത വർദ്ധിപ്പിക്കാനും വിത്ത് മുളയ്ക്കൽ, പോഷക ആഗിരണം, പ്രത്യുൽപാദന വളർച്ച എന്നിവ പ്രോത്സാഹിപ്പിക്കാനും അതുവഴി വിള വിളവും ഗുണനിലവാരവും വർദ്ധിപ്പിക്കാനും അവയ്ക്ക് കഴിയും. 12 പരിസ്ഥിതി സൗഹൃദം, ഉപയോഗ എളുപ്പം, ചെലവ്-ഫലപ്രാപ്തി, പ്രായോഗികത എന്നിവ കാരണം വിളകളുടെ വളർച്ച ഉറപ്പാക്കുന്നതിനും വിളവും ഗുണനിലവാരവും നിലനിർത്തുന്നതിനും സസ്യവളർച്ചാ നിയന്ത്രണ ഉപകരണങ്ങൾ നിർണായകമാണ്. 13 എന്നിരുന്നാലും, ഈ മോഡുലേറ്ററുകൾക്ക് സമാനമായ പ്രവർത്തന സംവിധാനങ്ങൾ ഉള്ളതിനാൽ, അവയിൽ ഒന്ന് മാത്രം ഉപയോഗിക്കുന്നത് ഫലപ്രദമാകണമെന്നില്ല. പ്രതികൂല സാഹചര്യങ്ങളിൽ ഗോതമ്പ് പ്രജനനത്തിനും വിളവ് വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിനും ഭക്ഷ്യസുരക്ഷ ഉറപ്പാക്കുന്നതിനും ഗോതമ്പിൽ ഉപ്പ് സഹിഷ്ണുത മെച്ചപ്പെടുത്താൻ കഴിയുന്ന വളർച്ചാ നിയന്ത്രണ ഉപകരണങ്ങളുടെ സംയോജനം കണ്ടെത്തുന്നത് നിർണായകമാണ്.
TU, Arg എന്നിവയുടെ സംയോജിത ഉപയോഗത്തെക്കുറിച്ച് അന്വേഷിക്കുന്ന പഠനങ്ങളൊന്നുമില്ല. ഉപ്പ് സമ്മർദ്ദത്തിൽ ഗോതമ്പ് വളർച്ചയെ ഈ നൂതന സംയോജനത്തിന് പ്രോത്സാഹിപ്പിക്കാൻ കഴിയുമോ എന്ന് വ്യക്തമല്ല. അതിനാൽ, ഈ രണ്ട് വളർച്ചാ നിയന്ത്രണ ഘടകങ്ങൾക്കും ഉപ്പ് സമ്മർദ്ദത്തിന്റെ പ്രതികൂല ഫലങ്ങൾ സഹവർത്തിത്വപരമായി ലഘൂകരിക്കാൻ കഴിയുമോ എന്ന് നിർണ്ണയിക്കുക എന്നതായിരുന്നു ഈ പഠനത്തിന്റെ ലക്ഷ്യം. ഇതിനായി, ഉപ്പ് സമ്മർദ്ദത്തിൽ ഗോതമ്പിൽ TU, Arg എന്നിവയുടെ സംയോജിത പ്രയോഗത്തിന്റെ ഗുണങ്ങൾ അന്വേഷിക്കുന്നതിനായി ഞങ്ങൾ ഒരു ഹ്രസ്വകാല ഹൈഡ്രോപോണിക് ഗോതമ്പ് തൈ പരീക്ഷണം നടത്തി, സസ്യങ്ങളുടെ റെഡോക്സ്, അയോണിക് സന്തുലിതാവസ്ഥയിൽ ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിച്ചു. ഉപ്പ് സമ്മർദ്ദം മൂലമുണ്ടാകുന്ന ഓക്സിഡേറ്റീവ് നാശനഷ്ടങ്ങൾ കുറയ്ക്കുന്നതിനും അയോണിക് അസന്തുലിതാവസ്ഥ കൈകാര്യം ചെയ്യുന്നതിനും TU, Arg എന്നിവയുടെ സംയോജനം സഹവർത്തിത്വപരമായി പ്രവർത്തിക്കുമെന്നും അതുവഴി ഗോതമ്പിൽ ഉപ്പ് സഹിഷ്ണുത വർദ്ധിപ്പിക്കുമെന്നും ഞങ്ങൾ അനുമാനിച്ചു.
തയോബാർബിറ്റ്യൂറിക് ആസിഡ് രീതി ഉപയോഗിച്ചാണ് സാമ്പിളുകളിലെ എംഡിഎ ഉള്ളടക്കം നിർണ്ണയിച്ചത്. 0.1 ഗ്രാം പുതിയ സാമ്പിൾ പൊടി കൃത്യമായി തൂക്കി, 10 മിനിറ്റിന് 1 മില്ലി 10% ട്രൈക്ലോറോഅസെറ്റിക് ആസിഡ് സത്തിൽ ചേർത്ത്, 20 മിനിറ്റിന് 10,000 ഗ്രാം സെൻട്രിഫ്യൂജ് ഉപയോഗിച്ച് സൂപ്പർനേറ്റന്റ് ശേഖരിക്കുക. സത്തിൽ തുല്യ അളവിൽ 0.75% തയോബാർബിറ്റ്യൂറിക് ആസിഡുമായി കലർത്തി 100 °C യിൽ 15 മിനിറ്റ് ഇൻകുബേറ്റ് ചെയ്തു. ഇൻകുബേഷനുശേഷം, സൂപ്പർനേറ്റന്റ് സെൻട്രിഫ്യൂഗേഷൻ വഴി ശേഖരിച്ചു, 450 nm, 532 nm, 600 nm എന്നിവയിലെ OD മൂല്യങ്ങൾ അളന്നു. MDA സാന്ദ്രത ഇനിപ്പറയുന്ന രീതിയിൽ കണക്കാക്കി:
3 ദിവസത്തെ ചികിത്സയ്ക്ക് സമാനമായി, 6 ദിവസത്തെ ചികിത്സയിൽ ആർഗ്, ടിയു എന്നിവയുടെ പ്രയോഗം ഗോതമ്പ് തൈകളുടെ ആന്റിഓക്‌സിഡന്റ് എൻസൈം പ്രവർത്തനങ്ങൾ ഗണ്യമായി വർദ്ധിപ്പിച്ചു. ടിയു, ആർഗ് എന്നിവയുടെ സംയോജനമാണ് ഇപ്പോഴും ഏറ്റവും ഫലപ്രദമായത്. എന്നിരുന്നാലും, ചികിത്സയ്ക്ക് 6 ദിവസത്തിനുശേഷം, വ്യത്യസ്ത ചികിത്സാ സാഹചര്യങ്ങളിൽ നാല് ആന്റിഓക്‌സിഡന്റ് എൻസൈമുകളുടെ പ്രവർത്തനങ്ങൾ ചികിത്സയ്ക്ക് 3 ദിവസത്തിനു ശേഷമുള്ളതിനേക്കാൾ കുറയുന്ന പ്രവണത കാണിച്ചു (ചിത്രം 6).
സസ്യങ്ങളിൽ വരണ്ട പദാർത്ഥങ്ങളുടെ ശേഖരണത്തിന് അടിസ്ഥാനം ഫോട്ടോസിന്തസിസ് ആണ്, ഇത് ഉപ്പിനോട് വളരെ സെൻസിറ്റീവ് ആയ ക്ലോറോപ്ലാസ്റ്റുകളിലാണ് സംഭവിക്കുന്നത്. ഉപ്പ് സമ്മർദ്ദം പ്ലാസ്മ മെംബ്രണിന്റെ ഓക്സീകരണത്തിനും, സെല്ലുലാർ ഓസ്മോട്ടിക് ബാലൻസ് തടസ്സപ്പെടുത്തുന്നതിനും, ക്ലോറോപ്ലാസ്റ്റ് അൾട്രാസ്ട്രക്ചറിന് കേടുപാടുകൾ വരുത്തുന്നതിനും, ക്ലോറോഫിൽ ഡീഗ്രേഡേഷന് കാരണമാകുന്നതിനും, കാൽവിൻ സൈക്കിൾ എൻസൈമുകളുടെ (റൂബിസ്കോ ഉൾപ്പെടെ) പ്രവർത്തനം കുറയ്ക്കുന്നതിനും, PS II മുതൽ PS I37 വരെയുള്ള ഇലക്ട്രോൺ കൈമാറ്റം കുറയ്ക്കുന്നതിനും കാരണമാകും. കൂടാതെ, ഉപ്പ് സമ്മർദ്ദം സ്റ്റോമറ്റൽ ക്ലോഷറിന് കാരണമാകും, അതുവഴി ഇല CO2 സാന്ദ്രത കുറയ്ക്കുകയും പ്രകാശസംശ്ലേഷണത്തെ തടയുകയും ചെയ്യും38. ഉപ്പ് സമ്മർദ്ദം ഗോതമ്പിലെ സ്റ്റോമറ്റൽ ചാലകത കുറയ്ക്കുകയും, ഇല ട്രാൻസ്പിറേഷൻ നിരക്കും ഇൻട്രാ സെല്ലുലാർ CO2 സാന്ദ്രതയും കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യുന്നു, ഇത് ആത്യന്തികമായി ഫോട്ടോസിന്തറ്റിക് ശേഷി കുറയുന്നതിനും ഗോതമ്പിന്റെ ബയോമാസ് കുറയുന്നതിനും കാരണമാകുമെന്ന മുൻ കണ്ടെത്തലുകൾ ഞങ്ങളുടെ ഫലങ്ങൾ സ്ഥിരീകരിച്ചു (ചിത്രം 1 ഉം 3 ഉം). ശ്രദ്ധേയമായി, TU ഉം Arg ഉം പ്രയോഗിക്കുന്നത് ഉപ്പ് സമ്മർദ്ദത്തിൽ ഗോതമ്പ് സസ്യങ്ങളുടെ ഫോട്ടോസിന്തറ്റിക് കാര്യക്ഷമത വർദ്ധിപ്പിക്കും. TU ഉം Arg ഉം ഒരേസമയം പ്രയോഗിച്ചപ്പോൾ ഫോട്ടോസിന്തറ്റിക് കാര്യക്ഷമതയിലെ പുരോഗതി പ്രത്യേകിച്ചും പ്രാധാന്യമർഹിക്കുന്നു (ചിത്രം 3). TU ഉം Arg ഉം സ്റ്റോമറ്റൽ തുറക്കലും അടയ്ക്കലും നിയന്ത്രിക്കുകയും അതുവഴി ഫോട്ടോസിന്തറ്റിക് കാര്യക്ഷമത വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നതിനാലാകാം ഇത്, മുൻ പഠനങ്ങൾ ഇത് പിന്തുണയ്ക്കുന്നു. ഉദാഹരണത്തിന്, ഉപ്പ് സമ്മർദ്ദത്തിൽ, TU ആട്രിപ്ലെക്സ് പോർട്ടുലക്കോയിഡുകൾ L.39 ലെ PSII ഫോട്ടോകെമിസ്ട്രിയുടെ സ്റ്റോമറ്റൽ ചാലകത, CO2 സ്വാംശീകരണ നിരക്ക്, പരമാവധി ക്വാണ്ടം കാര്യക്ഷമത എന്നിവ ഗണ്യമായി വർദ്ധിപ്പിച്ചതായി ബെൻകാർട്ടി തുടങ്ങിയവർ കണ്ടെത്തി. ഉപ്പ് സമ്മർദ്ദത്തിന് വിധേയമാകുന്ന സസ്യങ്ങളിൽ Arg ന് സ്റ്റോമറ്റൽ തുറക്കലും അടയ്ക്കലും നിയന്ത്രിക്കാൻ കഴിയുമെന്ന് തെളിയിക്കുന്ന നേരിട്ടുള്ള റിപ്പോർട്ടുകളൊന്നുമില്ലെങ്കിലും, വരൾച്ച സാഹചര്യങ്ങളിൽ Arg ഇലകളിൽ വാതക കൈമാറ്റം പ്രോത്സാഹിപ്പിക്കുമെന്ന് സിൽവീര തുടങ്ങിയവർ സൂചിപ്പിച്ചു.
ചുരുക്കത്തിൽ, വ്യത്യസ്ത പ്രവർത്തന സംവിധാനങ്ങളും ഭൗതിക രാസ ഗുണങ്ങളും ഉണ്ടായിരുന്നിട്ടും, TU, Arg എന്നിവ ഗോതമ്പ് തൈകളിൽ NaCl സമ്മർദ്ദത്തിന് താരതമ്യപ്പെടുത്താവുന്ന പ്രതിരോധം നൽകാൻ കഴിയുമെന്ന് ഈ പഠനം എടുത്തുകാണിക്കുന്നു, പ്രത്യേകിച്ച് ഒരുമിച്ച് പ്രയോഗിക്കുമ്പോൾ. TU, Arg എന്നിവയുടെ പ്രയോഗം ഗോതമ്പ് തൈകളുടെ ആന്റിഓക്‌സിഡന്റ് എൻസൈം പ്രതിരോധ സംവിധാനത്തെ സജീവമാക്കാനും ROS ഉള്ളടക്കം കുറയ്ക്കാനും മെംബ്രൻ ലിപിഡുകളുടെ സ്ഥിരത നിലനിർത്താനും അതുവഴി തൈകളിൽ പ്രകാശസംശ്ലേഷണവും Na+/K+ സന്തുലിതാവസ്ഥയും നിലനിർത്താനും കഴിയും. എന്നിരുന്നാലും, ഈ പഠനത്തിനും പരിമിതികളുണ്ട്; TU, Arg എന്നിവയുടെ സിനർജിസ്റ്റിക് പ്രഭാവം സ്ഥിരീകരിക്കുകയും അതിന്റെ ഫിസിയോളജിക്കൽ സംവിധാനം ഒരു പരിധിവരെ വിശദീകരിക്കുകയും ചെയ്തിട്ടുണ്ടെങ്കിലും, കൂടുതൽ സങ്കീർണ്ണമായ തന്മാത്രാ സംവിധാനം വ്യക്തമല്ല. അതിനാൽ, ട്രാൻസ്ക്രിപ്റ്റോമിക്, മെറ്റബോളോമിക്, മറ്റ് രീതികൾ ഉപയോഗിച്ച് TU, Arg എന്നിവയുടെ സിനർജിസ്റ്റിക് സംവിധാനത്തെക്കുറിച്ച് കൂടുതൽ പഠനം ആവശ്യമാണ്.
നിലവിലെ പഠനത്തിൽ ഉപയോഗിച്ചതും/അല്ലെങ്കിൽ വിശകലനം ചെയ്തതുമായ ഡാറ്റാസെറ്റുകൾ ന്യായമായ അഭ്യർത്ഥന പ്രകാരം ബന്ധപ്പെട്ട രചയിതാവിൽ നിന്ന് ലഭ്യമാണ്.