థియోరియా మరియు అర్జినిన్ గోధుమలలో ఉప్పు ఒత్తిడిని తగ్గించడం ద్వారా రెడాక్స్ హోమియోస్టాసిస్ మరియు అయాన్ సమతుల్యతను సినర్జిస్టిక్‌గా నిర్వహిస్తాయి.

మొక్కల పెరుగుదల నియంత్రకాలు (PGRలు)ఒత్తిడి పరిస్థితుల్లో మొక్కల రక్షణను పెంచడానికి ఖర్చుతో కూడుకున్న మార్గం. ఈ అధ్యయనం రెండింటి సామర్థ్యాన్ని పరిశోధించిందిPGRలు, థియోరియా (TU) మరియు అర్జినిన్ (Arg), గోధుమలలో ఉప్పు ఒత్తిడిని తగ్గించడానికి. TU మరియు Arg, ముఖ్యంగా కలిసి ఉపయోగించినప్పుడు, ఉప్పు ఒత్తిడిలో మొక్కల పెరుగుదలను నియంత్రించగలవని ఫలితాలు చూపించాయి. వాటి చికిత్సలు గోధుమ మొలకలలో రియాక్టివ్ ఆక్సిజన్ జాతులు (ROS), మాలోండియాల్డిహైడ్ (MDA), మరియు సాపేక్ష ఎలక్ట్రోలైట్ లీకేజ్ (REL) స్థాయిలను తగ్గిస్తూ యాంటీఆక్సిడెంట్ ఎంజైమ్‌ల కార్యకలాపాలను గణనీయంగా పెంచాయి. అదనంగా, ఈ చికిత్సలు Na+ మరియు Ca2+ సాంద్రతలను మరియు Na+/K+ నిష్పత్తిని గణనీయంగా తగ్గించాయి, అదే సమయంలో K+ సాంద్రతను గణనీయంగా పెంచాయి, తద్వారా అయాన్-ఆస్మాటిక్ సమతుల్యతను కొనసాగించాయి. మరింత ముఖ్యంగా, TU మరియు Arg ఉప్పు ఒత్తిడిలో గోధుమ మొలకల క్లోరోఫిల్ కంటెంట్, నికర కిరణజన్య సంయోగక్రియ రేటు మరియు వాయు మార్పిడి రేటును గణనీయంగా పెంచాయి. TU మరియు Arg ఒంటరిగా లేదా కలిపి ఉపయోగించడం వల్ల పొడి పదార్థం చేరడం 9.03–47.45% పెరుగుతుంది మరియు వాటిని కలిపి ఉపయోగించినప్పుడు పెరుగుదల గొప్పది. ముగింపులో, ఉప్పు ఒత్తిడికి మొక్కల సహనాన్ని పెంచడానికి రెడాక్స్ హోమియోస్టాసిస్ మరియు అయాన్ సమతుల్యతను నిర్వహించడం ముఖ్యమని ఈ అధ్యయనం హైలైట్ చేస్తుంది. అదనంగా, TU మరియు Arg సంభావ్యంగా సిఫార్సు చేయబడ్డాయి.మొక్కల పెరుగుదల నియంత్రకాలు,ముఖ్యంగా గోధుమ దిగుబడిని పెంచడానికి కలిపి ఉపయోగించినప్పుడు.
వాతావరణం మరియు వ్యవసాయ పద్ధతుల్లో వేగవంతమైన మార్పులు వ్యవసాయ పర్యావరణ వ్యవస్థల క్షీణతను పెంచుతున్నాయి1. అత్యంత తీవ్రమైన పరిణామాలలో ఒకటి భూమి లవణీకరణ, ఇది ప్రపంచ ఆహార భద్రతకు ముప్పు కలిగిస్తుంది2. లవణీకరణ ప్రస్తుతం ప్రపంచవ్యాప్తంగా వ్యవసాయ యోగ్యమైన భూమిలో దాదాపు 20%ని ప్రభావితం చేస్తుంది మరియు ఈ సంఖ్య 20503 నాటికి 50%కి పెరుగుతుంది. ఉప్పు-క్షార ఒత్తిడి పంట వేళ్ళలో ఆస్మాటిక్ ఒత్తిడిని కలిగిస్తుంది, ఇది మొక్కలోని అయానిక్ సమతుల్యతను దెబ్బతీస్తుంది4. ఇటువంటి ప్రతికూల పరిస్థితులు వేగవంతమైన క్లోరోఫిల్ విచ్ఛిన్నం, కిరణజన్య సంయోగక్రియ రేట్లు తగ్గడం మరియు జీవక్రియ ఆటంకాలకు దారితీయవచ్చు, చివరికి మొక్కల దిగుబడి తగ్గుతుంది5,6. అంతేకాకుండా, ఒక సాధారణ తీవ్రమైన ప్రభావం రియాక్టివ్ ఆక్సిజన్ జాతుల (ROS) ఉత్పత్తి పెరగడం, ఇది DNA, ప్రోటీన్లు మరియు లిపిడ్‌లు7తో సహా వివిధ జీవఅణువులకు ఆక్సీకరణ నష్టాన్ని కలిగిస్తుంది.
గోధుమ (ట్రిటికమ్ ఈస్టివమ్) ప్రపంచంలోనే అత్యంత ముఖ్యమైన తృణధాన్యాల పంటలలో ఒకటి. ఇది విస్తృతంగా పండించే తృణధాన్యాల పంట మాత్రమే కాదు, ముఖ్యమైన వాణిజ్య పంట కూడా8. అయితే, గోధుమలు ఉప్పుకు సున్నితంగా ఉంటాయి, ఇది దాని పెరుగుదలను నిరోధించగలదు, దాని శారీరక మరియు జీవరసాయన ప్రక్రియలకు అంతరాయం కలిగించగలదు మరియు దాని దిగుబడిని గణనీయంగా తగ్గిస్తుంది. ఉప్పు ఒత్తిడి ప్రభావాలను తగ్గించడానికి ప్రధాన వ్యూహాలలో జన్యు మార్పు మరియు మొక్కల పెరుగుదల నియంత్రకాల వాడకం ఉన్నాయి. జన్యుపరంగా మార్పు చెందిన జీవులు (GM) ఉప్పు-తట్టుకోగల గోధుమ రకాలను అభివృద్ధి చేయడానికి జన్యు సవరణ మరియు ఇతర పద్ధతులను ఉపయోగించడం9,10. మరోవైపు, మొక్కల పెరుగుదల నియంత్రకాలు శారీరక కార్యకలాపాలు మరియు ఉప్పు సంబంధిత పదార్థాల స్థాయిలను నియంత్రించడం ద్వారా గోధుమలలో ఉప్పు సహనాన్ని పెంచుతాయి, తద్వారా ఒత్తిడి నష్టాన్ని తగ్గిస్తాయి11. ఈ నియంత్రకాలు సాధారణంగా ట్రాన్స్జెనిక్ విధానాల కంటే ఎక్కువగా ఆమోదించబడతాయి మరియు విస్తృతంగా ఉపయోగించబడతాయి. అవి లవణీయత, కరువు మరియు భారీ లోహాలు వంటి వివిధ అబియోటిక్ ఒత్తిళ్లకు మొక్కల సహనాన్ని పెంచుతాయి మరియు విత్తనాల అంకురోత్పత్తి, పోషకాల తీసుకోవడం మరియు పునరుత్పత్తి పెరుగుదలను ప్రోత్సహిస్తాయి, తద్వారా పంట దిగుబడి మరియు నాణ్యతను పెంచుతాయి. 12 మొక్కల పెరుగుదల నియంత్రకాలు పంట పెరుగుదలను నిర్ధారించడంలో మరియు దిగుబడి మరియు నాణ్యతను నిర్వహించడంలో కీలకం, ఎందుకంటే వాటి పర్యావరణ అనుకూలత, వాడుకలో సౌలభ్యం, ఖర్చు-సమర్థత మరియు ఆచరణాత్మకత. 13 అయితే, ఈ మాడ్యులేటర్లు ఒకే విధమైన చర్య విధానాలను కలిగి ఉన్నందున, వాటిలో ఒకదాన్ని మాత్రమే ఉపయోగించడం ప్రభావవంతంగా ఉండకపోవచ్చు. ప్రతికూల పరిస్థితులలో గోధుమల పెంపకానికి, దిగుబడిని పెంచడానికి మరియు ఆహార భద్రతను నిర్ధారించడానికి గోధుమలలో ఉప్పు సహనాన్ని మెరుగుపరచగల పెరుగుదల నియంత్రకాల కలయికను కనుగొనడం చాలా ముఖ్యం.
TU మరియు Arg ల మిశ్రమ వినియోగాన్ని పరిశోధించే అధ్యయనాలు ఏవీ లేవు. ఈ వినూత్న కలయిక ఉప్పు ఒత్తిడిలో గోధుమ పెరుగుదలను సినర్జిస్టిక్‌గా ప్రోత్సహించగలదా లేదా అనేది అస్పష్టంగా ఉంది. అందువల్ల, ఈ రెండు వృద్ధి నియంత్రకాలు గోధుమలపై ఉప్పు ఒత్తిడి యొక్క ప్రతికూల ప్రభావాలను సినర్జిస్టిక్‌గా తగ్గించగలవా అని నిర్ణయించడం ఈ అధ్యయనం యొక్క లక్ష్యం. ఈ లక్ష్యంతో, TU మరియు Arg ల మిశ్రమ అప్లికేషన్ యొక్క ప్రయోజనాలను పరిశోధించడానికి మేము స్వల్పకాలిక హైడ్రోపోనిక్ గోధుమ విత్తనాల ప్రయోగాన్ని నిర్వహించాము, ఇది మొక్కల రెడాక్స్ మరియు అయానిక్ సమతుల్యతపై దృష్టి సారించింది. TU మరియు Arg ల కలయిక ఉప్పు ఒత్తిడి-ప్రేరిత ఆక్సీకరణ నష్టాన్ని తగ్గించడానికి మరియు అయానిక్ అసమతుల్యతను నిర్వహించడానికి సినర్జిస్టిక్‌గా పనిచేస్తుందని, తద్వారా గోధుమలలో ఉప్పు సహనాన్ని పెంచుతుందని మేము పరికల్పన చేసాము.
నమూనాల MDA కంటెంట్‌ను థియోబార్బిట్యూరిక్ యాసిడ్ పద్ధతి ద్వారా నిర్ణయించారు. 0.1 గ్రా తాజా నమూనా పొడిని ఖచ్చితంగా తూకం వేయండి, 10 నిమిషాల పాటు 1 ml 10% ట్రైక్లోరోఅసిటిక్ యాసిడ్‌తో సారాన్ని, 20 నిమిషాల పాటు 10,000 గ్రా వద్ద సెంట్రిఫ్యూజ్‌ను ఉంచి, సూపర్‌నాటెంట్‌ను సేకరించండి. ఈ సారాన్ని 0.75% థియోబార్బిట్యూరిక్ యాసిడ్ సమాన పరిమాణంలో కలిపి 100 °C వద్ద 15 నిమిషాలు పొదిగించారు. ఇంక్యుబేషన్ తర్వాత, సూపర్‌నాటెంట్‌ను సెంట్రిఫ్యూగేషన్ ద్వారా సేకరించారు మరియు 450 nm, 532 nm మరియు 600 nm వద్ద OD విలువలను కొలుస్తారు. MDA సాంద్రతను ఈ క్రింది విధంగా లెక్కించారు:
3-రోజుల చికిత్స మాదిరిగానే, ఆర్గ్ మరియు టు యొక్క అప్లికేషన్ కూడా 6-రోజుల చికిత్సలో గోధుమ మొలకల యాంటీఆక్సిడెంట్ ఎంజైమ్ కార్యకలాపాలను గణనీయంగా పెంచింది. TU మరియు ఆర్గ్ కలయిక ఇప్పటికీ అత్యంత ప్రభావవంతంగా ఉంది. అయితే, చికిత్స తర్వాత 6 రోజులలో, వివిధ చికిత్సా పరిస్థితులలో నాలుగు యాంటీఆక్సిడెంట్ ఎంజైమ్‌ల కార్యకలాపాలు చికిత్స తర్వాత 3 రోజులతో పోలిస్తే తగ్గుతున్న ధోరణిని చూపించాయి (మూర్తి 6).
మొక్కలలో పొడి పదార్థం పేరుకుపోవడానికి కిరణజన్య సంయోగక్రియ ఆధారం మరియు క్లోరోప్లాస్ట్‌లలో సంభవిస్తుంది, ఇవి ఉప్పుకు చాలా సున్నితంగా ఉంటాయి. ఉప్పు ఒత్తిడి ప్లాస్మా పొర యొక్క ఆక్సీకరణకు దారితీస్తుంది, సెల్యులార్ ఆస్మాటిక్ సమతుల్యతకు అంతరాయం కలిగిస్తుంది, క్లోరోప్లాస్ట్ అల్ట్రాస్ట్రక్చర్ దెబ్బతింటుంది36, క్లోరోఫిల్ క్షీణతకు కారణమవుతుంది, కాల్విన్ సైకిల్ ఎంజైమ్‌ల కార్యకలాపాలను తగ్గిస్తుంది (రుబిస్కోతో సహా), మరియు PS II నుండి PS I37కి ఎలక్ట్రాన్ బదిలీని తగ్గిస్తుంది. అదనంగా, ఉప్పు ఒత్తిడి స్టోమాటల్ మూసివేతను ప్రేరేపిస్తుంది, తద్వారా ఆకు CO2 సాంద్రతను తగ్గిస్తుంది మరియు కిరణజన్య సంయోగక్రియను నిరోధిస్తుంది38. ఉప్పు ఒత్తిడి గోధుమలలో స్టోమాటల్ వాహకతను తగ్గిస్తుందని, ఫలితంగా ఆకు ట్రాన్స్‌పిరేషన్ రేటు మరియు కణాంతర CO2 సాంద్రత తగ్గుతుందని, ఇది చివరికి కిరణజన్య సంయోగక్రియ సామర్థ్యం తగ్గడానికి మరియు గోధుమ బయోమాస్ తగ్గడానికి దారితీస్తుందని మా ఫలితాలు మునుపటి పరిశోధనలను నిర్ధారించాయి (Fig. 1 మరియు 3). ముఖ్యంగా, TU మరియు Arg అప్లికేషన్ ఉప్పు ఒత్తిడిలో గోధుమ మొక్కల కిరణజన్య సంయోగక్రియ సామర్థ్యాన్ని పెంచుతుంది. TU మరియు Arg ఒకేసారి వర్తించినప్పుడు కిరణజన్య సంయోగక్రియ సామర్థ్యంలో మెరుగుదల చాలా ముఖ్యమైనది (Fig. 3). TU మరియు Arg స్టోమాటల్ ఓపెనింగ్ మరియు క్లోజింగ్‌ను నియంత్రిస్తాయి, తద్వారా కిరణజన్య సంయోగక్రియ సామర్థ్యాన్ని పెంచుతాయి, దీనికి మునుపటి అధ్యయనాలు మద్దతు ఇస్తున్నాయి. ఉదాహరణకు, బెన్‌కార్టి మరియు ఇతరులు ఉప్పు ఒత్తిడిలో, TU అట్రిప్లెక్స్ పోర్టులాకోయిడ్స్ L.39లో PSII ఫోటోకెమిస్ట్రీ యొక్క స్టోమాటల్ కండక్టెన్స్, CO2 సమీకరణ రేటు మరియు గరిష్ట క్వాంటం సామర్థ్యాన్ని గణనీయంగా పెంచిందని కనుగొన్నారు. ఉప్పు ఒత్తిడికి గురైన మొక్కలలో ఆర్గ్ స్టోమాటల్ ఓపెనింగ్ మరియు క్లోజింగ్‌ను నియంత్రించగలదని నిరూపించే ప్రత్యక్ష నివేదికలు లేనప్పటికీ, సిల్వీరా మరియు ఇతరులు కరువు పరిస్థితులలో ఆర్గ్ ఆకులలో గ్యాస్ మార్పిడిని ప్రోత్సహించగలదని సూచించారు22.
సారాంశంలో, ఈ అధ్యయనం ప్రకారం, TU మరియు Arg లు గోధుమ మొలకలలో NaCl ఒత్తిడికి పోల్చదగిన నిరోధకతను అందించగలవు, ముఖ్యంగా కలిసి ఉపయోగించినప్పుడు. TU మరియు Arg ల అప్లికేషన్ గోధుమ మొలకల యాంటీఆక్సిడెంట్ ఎంజైమ్ రక్షణ వ్యవస్థను సక్రియం చేయగలదు, ROS కంటెంట్‌ను తగ్గిస్తుంది మరియు పొర లిపిడ్‌ల స్థిరత్వాన్ని కాపాడుతుంది, తద్వారా మొలకలలో కిరణజన్య సంయోగక్రియ మరియు Na+/K+ సమతుల్యతను నిర్వహిస్తుంది. అయితే, ఈ అధ్యయనంలో పరిమితులు కూడా ఉన్నాయి; TU మరియు Arg యొక్క సినర్జిస్టిక్ ప్రభావం నిర్ధారించబడినప్పటికీ మరియు దాని శారీరక యంత్రాంగం కొంతవరకు వివరించబడినప్పటికీ, మరింత సంక్లిష్టమైన పరమాణు యంత్రాంగం అస్పష్టంగానే ఉంది. అందువల్ల, ట్రాన్స్క్రిప్టోమిక్, మెటబోలోమిక్ మరియు ఇతర పద్ధతులను ఉపయోగించి TU మరియు Arg యొక్క సినర్జిస్టిక్ యంత్రాంగం యొక్క మరింత అధ్యయనం అవసరం.
ప్రస్తుత అధ్యయనంలో ఉపయోగించిన మరియు/లేదా విశ్లేషించబడిన డేటాసెట్‌లు సంబంధిత రచయిత నుండి సహేతుకమైన అభ్యర్థనపై అందుబాటులో ఉన్నాయి.