தியோரியா மற்றும் அர்ஜினைன் ஆகியவை கோதுமையில் உப்பு அழுத்தத்தைக் குறைத்து, ரெடாக்ஸ் ஹோமியோஸ்டாஸிஸ் மற்றும் அயனி சமநிலையை ஒருங்கிணைத்து பராமரிக்கின்றன.

தாவர வளர்ச்சி ஒழுங்குபடுத்திகள் (PGRகள்)மன அழுத்த சூழ்நிலைகளின் கீழ் தாவர பாதுகாப்பை மேம்படுத்துவதற்கான செலவு குறைந்த வழியாகும். இந்த ஆய்வு இரண்டின் திறனை ஆராய்ந்தது.PGRகள், தியோரியா (TU) மற்றும் அர்ஜினைன் (Arg), கோதுமையில் உப்பு அழுத்தத்தைக் குறைக்க. TU மற்றும் Arg, குறிப்பாக ஒன்றாகப் பயன்படுத்தப்படும்போது, ​​உப்பு அழுத்தத்தின் கீழ் தாவர வளர்ச்சியைக் கட்டுப்படுத்த முடியும் என்று முடிவுகள் காட்டுகின்றன. அவற்றின் சிகிச்சைகள் ஆக்ஸிஜனேற்ற நொதிகளின் செயல்பாடுகளை கணிசமாக அதிகரித்தன, அதே நேரத்தில் கோதுமை நாற்றுகளில் எதிர்வினை ஆக்ஸிஜன் இனங்கள் (ROS), மாலோண்டியால்டிஹைட் (MDA) மற்றும் தொடர்புடைய எலக்ட்ரோலைட் கசிவு (REL) அளவைக் குறைத்தன. கூடுதலாக, இந்த சிகிச்சைகள் Na+ மற்றும் Ca2+ செறிவுகளையும் Na+/K+ விகிதத்தையும் கணிசமாகக் குறைத்தன, அதே நேரத்தில் K+ செறிவை கணிசமாக அதிகரித்து, அதன் மூலம் அயனி-சவ்வூடு சமநிலையை பராமரிக்கின்றன. மிக முக்கியமாக, TU மற்றும் Arg உப்பு அழுத்தத்தின் கீழ் கோதுமை நாற்றுகளின் குளோரோபில் உள்ளடக்கம், நிகர ஒளிச்சேர்க்கை விகிதம் மற்றும் வாயு பரிமாற்ற வீதத்தை கணிசமாக அதிகரித்தன. TU மற்றும் Arg தனியாகவோ அல்லது இணைந்து பயன்படுத்தப்பட்டால் உலர் பொருள் குவிப்பு 9.03–47.45% அதிகரிக்கக்கூடும், மேலும் அவை ஒன்றாகப் பயன்படுத்தப்படும்போது அதிகரிப்பு அதிகமாக இருந்தது. முடிவில், உப்பு அழுத்தத்திற்கு தாவர சகிப்புத்தன்மையை அதிகரிக்க ரெடாக்ஸ் ஹோமியோஸ்டாஸிஸ் மற்றும் அயன் சமநிலையை பராமரிப்பது முக்கியம் என்பதை இந்த ஆய்வு எடுத்துக்காட்டுகிறது. கூடுதலாக, TU மற்றும் Arg ஆகியவை சாத்தியமானவையாக பரிந்துரைக்கப்பட்டன.தாவர வளர்ச்சி கட்டுப்பாட்டாளர்கள்,குறிப்பாக கோதுமை விளைச்சலை அதிகரிக்க ஒன்றாகப் பயன்படுத்தும்போது.
காலநிலை மற்றும் விவசாய நடைமுறைகளில் ஏற்படும் விரைவான மாற்றங்கள் விவசாய சுற்றுச்சூழல் அமைப்புகளின் சீரழிவை அதிகரித்து வருகின்றன1. மிகவும் கடுமையான விளைவுகளில் ஒன்று நில உமிழ்நீர் 2 ஆகும், இது உலகளாவிய உணவுப் பாதுகாப்பை அச்சுறுத்துகிறது2. உமிழ்நீர் 20% உலகளவில் விளைநிலங்களை பாதிக்கிறது, மேலும் இந்த எண்ணிக்கை 20503 ஆம் ஆண்டுக்குள் 50% ஆக அதிகரிக்கக்கூடும். உப்பு-கார அழுத்தம் பயிர் வேர்களில் சவ்வூடுபரவல் அழுத்தத்தை ஏற்படுத்தும், இது தாவரத்தில் அயனி சமநிலையை சீர்குலைக்கிறது4. இத்தகைய பாதகமான நிலைமைகள் துரிதப்படுத்தப்பட்ட குளோரோபில் முறிவு, ஒளிச்சேர்க்கை விகிதங்கள் குறைதல் மற்றும் வளர்சிதை மாற்ற இடையூறுகளுக்கு வழிவகுக்கும், இறுதியில் தாவர விளைச்சல் குறைவதற்கு வழிவகுக்கும்5,6. மேலும், ஒரு பொதுவான தீவிர விளைவு எதிர்வினை ஆக்ஸிஜன் இனங்கள் (ROS) அதிகரித்த உற்பத்தி ஆகும், இது DNA, புரதங்கள் மற்றும் லிப்பிடுகள் உட்பட பல்வேறு உயிரி மூலக்கூறுகளுக்கு ஆக்ஸிஜனேற்ற சேதத்தை ஏற்படுத்தும்7.
கோதுமை (Triticum aestivum) உலகின் மிக முக்கியமான தானிய பயிர்களில் ஒன்றாகும். இது மிகவும் பரவலாக வளர்க்கப்படும் தானிய பயிர் மட்டுமல்ல, ஒரு முக்கியமான வணிகப் பயிராகும்8. இருப்பினும், கோதுமை உப்புக்கு உணர்திறன் கொண்டது, இது அதன் வளர்ச்சியைத் தடுக்கலாம், அதன் உடலியல் மற்றும் உயிர்வேதியியல் செயல்முறைகளை சீர்குலைக்கலாம் மற்றும் அதன் விளைச்சலைக் கணிசமாகக் குறைக்கலாம். உப்பு அழுத்தத்தின் விளைவுகளைத் தணிப்பதற்கான முக்கிய உத்திகளில் மரபணு மாற்றம் மற்றும் தாவர வளர்ச்சி கட்டுப்பாட்டாளர்களின் பயன்பாடு ஆகியவை அடங்கும். மரபணு மாற்றப்பட்ட உயிரினங்கள் (GM) மரபணு திருத்தம் மற்றும் உப்பு-சகிப்புத்தன்மை கொண்ட கோதுமை வகைகளை உருவாக்குவதற்கான பிற நுட்பங்களைப் பயன்படுத்துவதாகும்9,10. மறுபுறம், தாவர வளர்ச்சி கட்டுப்பாட்டாளர்கள் உடலியல் செயல்பாடுகள் மற்றும் உப்பு தொடர்பான பொருட்களின் அளவை ஒழுங்குபடுத்துவதன் மூலம் கோதுமையில் உப்பு சகிப்புத்தன்மையை மேம்படுத்துகிறார்கள், இதன் மூலம் மன அழுத்த சேதத்தைத் தணிக்கின்றனர்11. இந்த கட்டுப்பாட்டாளர்கள் பொதுவாக மரபணு மாற்ற அணுகுமுறைகளை விட அதிகமாக ஏற்றுக்கொள்ளப்பட்டு பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறார்கள். அவை உப்புத்தன்மை, வறட்சி மற்றும் கன உலோகங்கள் போன்ற பல்வேறு அஜியோடிக் அழுத்தங்களுக்கு தாவர சகிப்புத்தன்மையை மேம்படுத்தலாம், மேலும் விதை முளைப்பு, ஊட்டச்சத்து உறிஞ்சுதல் மற்றும் இனப்பெருக்க வளர்ச்சியை ஊக்குவிக்கலாம், இதன் மூலம் பயிர் மகசூல் மற்றும் தரத்தை அதிகரிக்கும். 12 தாவர வளர்ச்சி கட்டுப்பாட்டாளர்கள் பயிர் வளர்ச்சியை உறுதி செய்வதற்கும், மகசூல் மற்றும் தரத்தை பராமரிப்பதற்கும், அவற்றின் சுற்றுச்சூழல் நட்பு, பயன்பாட்டின் எளிமை, செலவு-செயல்திறன் மற்றும் நடைமுறைத்தன்மை காரணமாக முக்கியமானவர்கள். 13 இருப்பினும், இந்த மாடுலேட்டர்கள் ஒரே மாதிரியான செயல்பாட்டு வழிமுறைகளைக் கொண்டிருப்பதால், அவற்றில் ஒன்றை மட்டும் பயன்படுத்துவது பயனுள்ளதாக இருக்காது. கோதுமையில் உப்பு சகிப்புத்தன்மையை மேம்படுத்தக்கூடிய வளர்ச்சி கட்டுப்பாட்டாளர்களின் கலவையைக் கண்டறிவது, பாதகமான சூழ்நிலைகளில் கோதுமை இனப்பெருக்கம் செய்வதற்கும், விளைச்சலை அதிகரிப்பதற்கும், உணவுப் பாதுகாப்பை உறுதி செய்வதற்கும் மிகவும் முக்கியமானது.
TU மற்றும் Arg ஆகியவற்றின் ஒருங்கிணைந்த பயன்பாட்டை ஆராயும் ஆய்வுகள் எதுவும் இல்லை. உப்பு அழுத்தத்தின் கீழ் கோதுமை வளர்ச்சியை இந்த புதுமையான கலவையால் ஒருங்கிணைக்க முடியுமா என்பது தெளிவாகத் தெரியவில்லை. எனவே, இந்த இரண்டு வளர்ச்சி கட்டுப்பாட்டாளர்களும் கோதுமையில் உப்பு அழுத்தத்தின் பாதகமான விளைவுகளை ஒருங்கிணைக்கும் வகையில் குறைக்க முடியுமா என்பதை தீர்மானிப்பதே இந்த ஆய்வின் நோக்கமாகும். இந்த நோக்கத்திற்காக, TU மற்றும் Arg ஆகியவற்றின் ஒருங்கிணைந்த பயன்பாட்டின் நன்மைகளை ஆராய, தாவரங்களின் ரெடாக்ஸ் மற்றும் அயனி சமநிலையை மையமாகக் கொண்டு, உப்பு அழுத்தத்தின் கீழ் கோதுமைக்கு ஒரு குறுகிய கால ஹைட்ரோபோனிக் கோதுமை நாற்று பரிசோதனையை மேற்கொண்டோம். TU மற்றும் Arg ஆகியவற்றின் கலவையானது உப்பு அழுத்தத்தால் தூண்டப்பட்ட ஆக்ஸிஜனேற்ற சேதத்தைக் குறைப்பதற்கும் அயனி ஏற்றத்தாழ்வை நிர்வகிப்பதற்கும், அதன் மூலம் கோதுமையில் உப்பு சகிப்புத்தன்மையை மேம்படுத்துவதற்கும் ஒருங்கிணைந்த முறையில் செயல்பட முடியும் என்று நாங்கள் கருதுகிறோம்.
மாதிரிகளின் MDA உள்ளடக்கம் தியோபார்பிட்யூரிக் அமில முறையால் தீர்மானிக்கப்பட்டது. 0.1 கிராம் புதிய மாதிரிப் பொடியை துல்லியமாக எடைபோட்டு, 10 நிமிடங்களுக்கு 1 மில்லி 10% ட்ரைக்ளோரோஅசெடிக் அமிலத்துடன் சாற்றை எடுத்து, 20 நிமிடங்களுக்கு 10,000 கிராம் மையவிலக்கு செய்து, சூப்பர்நேட்டண்டை சேகரிக்கவும். சாறு 0.75% தியோபார்பிட்யூரிக் அமிலத்தின் சம அளவுடன் கலக்கப்பட்டு 100 °C வெப்பநிலையில் 15 நிமிடங்களுக்கு அடைகாக்கப்பட்டது. அடைகாத்த பிறகு, சூப்பர்நேட்டண்ட் மையவிலக்கு மூலம் சேகரிக்கப்பட்டது, மேலும் 450 nm, 532 nm மற்றும் 600 nm இல் OD மதிப்புகள் அளவிடப்பட்டன. MDA செறிவு பின்வருமாறு கணக்கிடப்பட்டது:
3-நாள் சிகிச்சையைப் போலவே, Arg மற்றும் Tu இன் பயன்பாடும் 6-நாள் சிகிச்சையின் கீழ் கோதுமை நாற்றுகளின் ஆக்ஸிஜனேற்ற நொதி செயல்பாடுகளை கணிசமாக அதிகரித்தது. TU மற்றும் Arg இன் கலவை இன்னும் மிகவும் பயனுள்ளதாக இருந்தது. இருப்பினும், சிகிச்சைக்குப் பிறகு 6 நாட்களில், வெவ்வேறு சிகிச்சை நிலைமைகளின் கீழ் நான்கு ஆக்ஸிஜனேற்ற நொதிகளின் செயல்பாடுகள் சிகிச்சையின் பின்னர் 3 நாட்களுடன் ஒப்பிடும்போது குறைந்து வரும் போக்கைக் காட்டின (படம் 6).
தாவரங்களில் உலர் பொருள் குவிப்புக்கு ஒளிச்சேர்க்கை அடிப்படையாகும், மேலும் குளோரோபிளாஸ்ட்களில் இது நிகழ்கிறது, அவை உப்புக்கு மிகவும் உணர்திறன் கொண்டவை. உப்பு அழுத்தம் பிளாஸ்மா சவ்வு ஆக்சிஜனேற்றம், செல்லுலார் ஆஸ்மோடிக் சமநிலையை சீர்குலைத்தல், குளோரோபிளாஸ்ட் அல்ட்ராஸ்ட்ரக்சருக்கு சேதம் விளைவிக்கும்36, குளோரோபில் சிதைவை ஏற்படுத்தும், கால்வின் சுழற்சி நொதிகளின் செயல்பாட்டைக் குறைக்கும் (ரூபிஸ்கோ உட்பட), மற்றும் PS II இலிருந்து PS I37 க்கு எலக்ட்ரான் பரிமாற்றத்தைக் குறைக்கும். கூடுதலாக, உப்பு அழுத்தம் ஸ்டோமாடல் மூடலைத் தூண்டும், இதன் மூலம் இலை CO2 செறிவு குறைகிறது மற்றும் ஒளிச்சேர்க்கையைத் தடுக்கிறது38. உப்பு அழுத்தம் கோதுமையில் ஸ்டோமாடல் கடத்துத்திறனைக் குறைக்கிறது, இதன் விளைவாக இலை டிரான்ஸ்பிரேஷன் விகிதம் மற்றும் உள்செல்லுலார் CO2 செறிவு குறைகிறது, இது இறுதியில் ஒளிச்சேர்க்கை திறன் குறைவதற்கும் கோதுமையின் உயிரி அளவு குறைவதற்கும் வழிவகுக்கிறது என்ற முந்தைய கண்டுபிடிப்புகளை எங்கள் முடிவுகள் உறுதிப்படுத்தின (படம் 1 மற்றும் 3). குறிப்பாக, TU மற்றும் Arg பயன்பாடு உப்பு அழுத்தத்தின் கீழ் கோதுமை தாவரங்களின் ஒளிச்சேர்க்கை செயல்திறனை மேம்படுத்தக்கூடும். TU மற்றும் Arg ஒரே நேரத்தில் பயன்படுத்தப்பட்டபோது ஒளிச்சேர்க்கை செயல்திறனில் முன்னேற்றம் குறிப்பாக குறிப்பிடத்தக்கதாக இருந்தது (படம் 3). TU மற்றும் Arg ஆகியவை ஸ்டோமாடல் திறப்பு மற்றும் மூடுதலை ஒழுங்குபடுத்துகின்றன, இதன் மூலம் ஒளிச்சேர்க்கை செயல்திறனை மேம்படுத்துகின்றன என்பதே இதற்குக் காரணமாக இருக்கலாம், இது முந்தைய ஆய்வுகளால் ஆதரிக்கப்படுகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, பென்கார்டி மற்றும் பலர், உப்பு அழுத்தத்தின் கீழ், TU, அட்ரிப்ளெக்ஸ் போர்ட்லுகாய்டுகள் L.39 இல் PSII ஒளி வேதியியலின் ஸ்டோமாடல் கடத்துத்திறன், CO2 ஒருங்கிணைப்பு விகிதம் மற்றும் அதிகபட்ச குவாண்டம் செயல்திறனை கணிசமாக அதிகரித்ததாகக் கண்டறிந்தனர். உப்பு அழுத்தத்திற்கு ஆளான தாவரங்களில் ஸ்டோமாடல் திறப்பு மற்றும் மூடுதலை Arg ஒழுங்குபடுத்த முடியும் என்பதை நிரூபிக்கும் நேரடி அறிக்கைகள் எதுவும் இல்லை என்றாலும், வறட்சி நிலைமைகளின் கீழ் Arg இலைகளில் வாயு பரிமாற்றத்தை ஊக்குவிக்க முடியும் என்று சில்வீரா மற்றும் பலர் சுட்டிக்காட்டினர்.
சுருக்கமாக, இந்த ஆய்வு, அவற்றின் வெவ்வேறு செயல்பாட்டு வழிமுறைகள் மற்றும் இயற்பியல் வேதியியல் பண்புகள் இருந்தபோதிலும், TU மற்றும் Arg ஆகியவை கோதுமை நாற்றுகளில் NaCl அழுத்தத்திற்கு ஒப்பிடத்தக்க எதிர்ப்பை வழங்க முடியும் என்பதை எடுத்துக்காட்டுகிறது, குறிப்பாக ஒன்றாகப் பயன்படுத்தும்போது. TU மற்றும் Arg இன் பயன்பாடு கோதுமை நாற்றுகளின் ஆக்ஸிஜனேற்ற நொதி பாதுகாப்பு அமைப்பை செயல்படுத்தலாம், ROS உள்ளடக்கத்தைக் குறைக்கலாம் மற்றும் சவ்வு லிப்பிட்களின் நிலைத்தன்மையை பராமரிக்கலாம், இதன் மூலம் நாற்றுகளில் ஒளிச்சேர்க்கை மற்றும் Na+/K+ சமநிலையை பராமரிக்கலாம். இருப்பினும், இந்த ஆய்வுக்கும் வரம்புகள் உள்ளன; TU மற்றும் Arg இன் ஒருங்கிணைந்த விளைவு உறுதிப்படுத்தப்பட்டு அதன் உடலியல் வழிமுறை ஓரளவிற்கு விளக்கப்பட்டாலும், மிகவும் சிக்கலான மூலக்கூறு வழிமுறை தெளிவாக இல்லை. எனவே, டிரான்ஸ்கிரிப்டோமிக், மெட்டபாலோமிக் மற்றும் பிற முறைகளைப் பயன்படுத்தி TU மற்றும் Arg இன் ஒருங்கிணைந்த பொறிமுறையைப் பற்றிய கூடுதல் ஆய்வு அவசியம்.
தற்போதைய ஆய்வின் போது பயன்படுத்தப்பட்ட மற்றும்/அல்லது பகுப்பாய்வு செய்யப்பட்ட தரவுத்தொகுப்புகள் நியாயமான கோரிக்கையின் பேரில் தொடர்புடைய ஆசிரியரிடமிருந்து கிடைக்கின்றன.