दो प्रकाशनों में, यूट्रेक्ट जीवविज्ञानी और अंतरराष्ट्रीय सहयोगियों ने गर्मी के अनुकूल होने के लिए पौधों द्वारा उपयोग की जाने वाली प्रक्रियाओं का वर्णन किया है। खोज इस बात की अंतर्दृष्टि प्रदान करती है कि पौधे उप-उच्च तापमान के तहत बेहतर तरीके से कैसे कार्य करते हैं। यह पौधों के विकास को नियंत्रित करने और उन्हें ग्लोबल वार्मिंग के प्रति अधिक प्रतिरोधी बनाने की दिशा में एक कदम भी प्रदान कर सकता है। शोधकर्ता अपने परिणाम द प्लांट जर्नल और नेचर कम्युनिकेशंस में प्रकाशित करते हैं।
रेगिस्तान में ध्रुवीय भालू
फिर भी कई पौधों की प्रजातियों ने उच्च तापमान से निपटने के तरीके विकसित किए हैं। "जानवरों के विपरीत, कई पौधे गर्मी और अन्य पर्यावरणीय कारकों के जवाब में अपने शरीर के आकार को अनुकूलित कर सकते हैं," शोधकर्ता मार्टिजन वैन ज़ांटेन कहते हैं, जो यूट्रेक्ट विश्वविद्यालय से संबद्ध है और दोनों प्रकाशनों में योगदान दिया है। "जानवर एक पूरी अलग कहानी है। सीधे शब्दों में कहें, यदि आप एक ध्रुवीय भालू को रेगिस्तान में रखते हैं, तब भी वह मोटे फर कोट वाले ध्रुवीय भालू की तरह दिखाई देगा। लेकिन अगर कोई पौधा गर्म परिस्थितियों में बढ़ता है, तो वह अपने शरीर के आकार को उसी के अनुसार ढाल लेगा। इस तरह, संयंत्र इन कम अनुकूल परिस्थितियों में बेहतर ढंग से काम करने की कोशिश करता है।”
कॉम्पैक्ट से ओपन प्लांट फॉर्म तक
कई पौधों की प्रजातियां अपने तनों और पत्तियों के आकार को उच्च तापमान के प्रति अधिक प्रतिरोधी बनाने के लिए अनुकूलित कर सकती हैं। यह थैले क्रेस (अरबीडोप्सिस थलियाना) के लिए भी सच है, जिसे कई पौधे जीवविज्ञानी अपने पसंदीदा पौधे मॉडल के रूप में मानते हैं। ठंड की स्थिति में, ये पौधे कॉम्पैक्ट होते हैं और इनके पत्ते जमीन के करीब होते हैं। जब तापमान बढ़ता है, तो वे अधिक खुली मुद्रा लेते हैं। उदाहरण के लिए, पत्तियां अधिक सीधी हो जाती हैं। यह सूर्य से प्रत्यक्ष विकिरण को बहुत कम करता है। इसके अलावा, पत्ती के डंठल खिंचेंगे, जिससे अधिक हवा पत्तियों को पार करने और गर्मी को नष्ट करने की अनुमति देगी।
वांछित और अवांछित खींच
फिर भी फसलों और (कटे हुए) फूलों में, इस तरह का खिंचाव अक्सर अवांछित होता है। उत्पादक इन परिवर्तनों को नियंत्रित करना चाहते हैं क्योंकि स्ट्रेचिंग उत्पाद की गुणवत्ता को बाधित कर सकता है। "लेकिन साथ ही, जलवायु परिवर्तन से उत्पन्न उच्च तापमान के लिए फसलों को अधिक प्रतिरोधी बनाने के लिए अनुकूलन आवश्यक है। लंबी अवधि में उत्पादन बनाए रखने के लिए इसकी जरूरत है, ”वान ज़ांटन कहते हैं।
पौधों को अधिक जलवायु-सहिष्णु बनाना
"कई खेती की गई फ़सलों ने उच्च तापमान पर अच्छी प्रतिक्रिया देने की क्षमता खो दी है," वैन ज़ैंटन कहते हैं। "विभिन्न फसलों में, यह पालतू बनाने और प्रजनन प्रक्रिया के दौरान गायब हो गया क्योंकि प्रजनकों ने मुख्य रूप से अन्य लक्षणों पर ध्यान केंद्रित किया।"
जलवायु परिवर्तन से तापमान बढ़ रहा है, वैन ज़ांटेन का कहना है कि पौधों को अधिक जलवायु-सहिष्णु बनाने की आवश्यकता बढ़ रही है। "इसके लिए इस ज्ञान की आवश्यकता है कि पौधे उच्च तापमान का सामना कैसे करते हैं। वे प्राप्त होने वाले तापमान संकेतों को विकास अनुकूलन में कैसे परिवर्तित करते हैं? आणविक तंत्र का शोध करना जिसके द्वारा पौधे उप-तापमान के अनुकूल होते हैं, उपकरणों को प्रजनन के माध्यम से फसलों की वास्तुकला को समायोजित करने की अनुमति देता है। ”
आणविक तंत्र गर्मी मुद्रा पर स्विच करता है
थेल क्रेस के पौधे जो अब उच्च तापमान के अनुकूल नहीं दिखाई देते हैं, कुछ रसायनों के संपर्क में आने पर उस क्षमता को पुनः प्राप्त कर सकते हैं। यह वैन ज़ांटेन के नेतृत्व में एक अंतरराष्ट्रीय शोध दल द्वारा खोजा गया था। टीम ने एक थैले क्रेस म्यूटेंट पर बड़ी संख्या में पदार्थों का परीक्षण किया जो अब उच्च तापमान के अनुकूल नहीं होते हैं। उन्हें एक ऐसा अणु मिला जो युवा पौधों में कम तापमान पर भी उच्च तापमान के अनुकूलन को 'स्विच ऑन' कर सकता है।
शोधकर्ता इस यौगिक को 'हीटिन' कहते हैं। अणु को रासायनिक रूप से संशोधित करके और फिर अध्ययन करके कि कौन से प्रोटीन गर्म करने के लिए बाध्य हो सकते हैं, उन्होंने नाइट्रिलेस नामक प्रोटीन का एक समूह पाया। पहचाना गया उपसमूह केवल गोभी और संबंधित प्रजातियों में पाया जाता है, जिसमें थैले क्रैस भी शामिल है।
एक प्लांट ब्रीडिंग कंपनी के साथ, जीवविज्ञानियों ने पाया कि वास्तव में गोभी की प्रजातियां हीटिंग का जवाब देती हैं। उन्होंने यह भी पाया कि उच्च तापमान के अनुकूलन के लिए नाइट्रिलेस की आवश्यकता होती है, शायद इसलिए कि वे प्रसिद्ध वृद्धि हार्मोन ऑक्सिन के उत्पादन को सक्षम करते हैं। शोधकर्ताओं ने इस खोज को द प्लांट जर्नल में प्रकाशित किया।
उच्च तापमान अनुकूलन के लिए नया मार्ग
हीटिन परिणामों का प्रकाशन आज नेचर कम्युनिकेशंस में एक अन्य प्रकाशन के साथ मेल खाता है। उस शोध का नेतृत्व बेल्जियम में वीआईबी संस्थान के वैज्ञानिकों ने किया था, जिसमें वैन ज़ांटेन भी शामिल थे। टीम ने पहले से अज्ञात प्रोटीन की खोज की जो पौधों को गर्म वातावरण में अनुकूलित करने के तरीके को नियंत्रित करता है। प्रोटीन को MAP4K4/TOT3 नाम दिया गया था, जिसका अर्थ है TOT का अर्थ तापमान का लक्ष्य।
उल्लेखनीय रूप से, टीओटी 3-संचालित प्रक्रिया अन्य सभी सिग्नलिंग मार्गों से काफी हद तक स्वतंत्र है जो जीवविज्ञानी अब तक पौधों में गर्मी अनुकूलन से जुड़े हुए हैं। इसके अलावा, TOT3 द्वारा अनुकूलन एक पौधे पर चमकने वाले प्रकाश की मात्रा और संरचना पर निर्भर नहीं दिखता है।
वैन ज़ैंटन: "आणविक तंत्र में बहुत अधिक ओवरलैप है जिसके द्वारा पौधे प्रकाश संरचना और उच्च तापमान को बदलने के लिए विकास को अनुकूलित करते हैं। टीओटी3 के साथ, अब हमारे पास एक कारक है जिसके साथ हम उच्च तापमान के तहत विकास को नियंत्रित कर सकते हैं, बिना पौधे के प्रकाश के साथ व्यवहार करने के तरीके में हस्तक्षेप किए बिना। ”
व्यापक अनुप्रयोग
वैन ज़ैंटन कहते हैं, "जो इसे और भी दिलचस्प बनाता है, वह यह है कि टीओटी 3 थाल क्रेस और गेहूं दोनों में उच्च तापमान के तहत विकास अनुकूलन में समान भूमिका निभाता है। वे दो प्रजातियां आनुवंशिक रूप से एक दूसरे से काफी अलग हैं। इसलिए यह व्यापक अनुप्रयोगों के लिए काफी संभावनाएं प्रदान करता है।"
विकास अवरोधकों का विकल्प
अंततः, TOT3 की खोज और नाइट्रिलेस की भूमिका जलवायु परिवर्तन के कारण तापमान बढ़ने पर भी पर्याप्त फसल उगाने में मदद कर सकती है। खोजों से रसायनों के विकल्प विकसित करने के अवसर भी मिलते हैं जो अब अक्सर पौधों के विकास को रोकने के लिए उपयोग किए जाते हैं। एक उदाहरण के रूप में, वैन ज़ांटेन ने कटे हुए फूलों का उल्लेख किया है, जो तापमान में उतार-चढ़ाव के लिए बहुत दृढ़ता से प्रतिक्रिया करते हैं। इसलिए, फूलों की खेती में, पौधों को अच्छा और कॉम्पैक्ट रखने के लिए कई विकास अवरोधकों का उपयोग किया जाता है।
"जिस क्षण आप ट्यूलिप खरीदते हैं, उदाहरण के लिए, उनके पास अभी भी एक अच्छा छोटा तना होता है," वैन ज़ैंटन कहते हैं। “लेकिन आपके घर में कुछ दिनों के बाद, वे फूलदान के किनारे पर लटकने लगते हैं। उच्च इनडोर तापमान के कारण पौधों में खिंचाव होता है, जिससे अंततः वे लंगड़ा कर झुक जाते हैं। हमें उम्मीद है कि नया ज्ञान नई फूलों की किस्मों के चयन में योगदान देगा जो उच्च तापमान के तहत कम फैलती हैं। इस तरह, हम हानिकारक विकास अवरोधकों के उपयोग को कम कर सकते हैं।"
अधिक जानकारी के लिए:
यूट्रेक्ट विश्वविद्यालय
www.uu.nl