థియోయూరియా మరియు ఆర్జినైన్ సమన్వయంతో రెడాక్స్ హోమియోస్టాసిస్ మరియు అయాన్ సమతుల్యతను కాపాడుతూ, గోధుమలలో లవణ ఒత్తిడిని తగ్గిస్తాయి.

మొక్కల పెరుగుదల నియంత్రకాలు (PGRలు)ఒత్తిడి పరిస్థితులలో మొక్కల రక్షణను మెరుగుపరచడానికి ఇవి తక్కువ ఖర్చుతో కూడిన మార్గం. ఈ అధ్యయనం రెండు వాటి సామర్థ్యాన్ని పరిశోధించింది.పీజీఆర్‌లుగోధుమలో లవణ ఒత్తిడిని తగ్గించడానికి థియోయూరియా (TU) మరియు ఆర్జినైన్ (Arg) లను ఉపయోగించారు. ఈ ఫలితాలు TU మరియు Arg, ముఖ్యంగా రెండింటినీ కలిపి ఉపయోగించినప్పుడు, లవణ ఒత్తిడిలో మొక్కల పెరుగుదలను నియంత్రించగలవని చూపించాయి. వీటితో చేసిన చికిత్సలు గోధుమ మొలకలలో యాంటీఆక్సిడెంట్ ఎంజైమ్‌ల కార్యకలాపాలను గణనీయంగా పెంచగా, రియాక్టివ్ ఆక్సిజన్ స్పీసీస్ (ROS), మలోండియాల్డిహైడ్ (MDA), మరియు రిలేటివ్ ఎలక్ట్రోలైట్ లీకేజ్ (REL) స్థాయిలను తగ్గించాయి. అదనంగా, ఈ చికిత్సలు Na+ మరియు Ca2+ గాఢతలను మరియు Na+/K+ నిష్పత్తిని గణనీయంగా తగ్గించగా, K+ గాఢతను గణనీయంగా పెంచి, తద్వారా అయాన్-ఆస్మోటిక్ సమతుల్యతను కాపాడాయి. మరింత ముఖ్యంగా, TU మరియు Arg లవణ ఒత్తిడిలో ఉన్న గోధుమ మొలకలలో క్లోరోఫిల్ కంటెంట్, నికర కిరణజన్య సంయోగక్రియ రేటు, మరియు వాయు మార్పిడి రేటును గణనీయంగా పెంచాయి. TU మరియు Arg లను విడిగా లేదా కలిపి ఉపయోగించినప్పుడు పొడి పదార్థం చేరడాన్ని 9.03–47.45% వరకు పెంచవచ్చు, మరియు రెండింటినీ కలిపి ఉపయోగించినప్పుడు ఈ పెరుగుదల అత్యధికంగా ఉంది. ముగింపుగా, లవణ ఒత్తిడికి మొక్కల తట్టుకునే శక్తిని పెంచడానికి రెడాక్స్ హోమియోస్టాసిస్ మరియు అయాన్ సమతుల్యతను కాపాడుకోవడం ముఖ్యమని ఈ అధ్యయనం నొక్కి చెబుతోంది. అదనంగా, TU మరియు Arg లు సంభావ్యమైనవిగా సిఫార్సు చేయబడ్డాయి.మొక్కల పెరుగుదల నియంత్రకాలు,ముఖ్యంగా రెండింటినీ కలిపి ఉపయోగించినప్పుడు, గోధుమ దిగుబడిని పెంచడానికి.
వాతావరణం మరియు వ్యవసాయ పద్ధతులలో వేగవంతమైన మార్పులు వ్యవసాయ పర్యావరణ వ్యవస్థల క్షీణతను పెంచుతున్నాయి¹. దీని యొక్క అత్యంత తీవ్రమైన పరిణామాలలో ఒకటి భూమి లవణీకరణం, ఇది ప్రపంచ ఆహార భద్రతకు ముప్పు కలిగిస్తుంది². ప్రస్తుతం ప్రపంచవ్యాప్తంగా సుమారు 20% సాగుభూమి లవణీకరణం బారిన పడుతోంది, మరియు ఈ సంఖ్య 2050 నాటికి 50%కి పెరగవచ్చు³. లవణ-క్షార ఒత్తిడి పంట వేళ్లలో ద్రవాభిసరణ ఒత్తిడిని కలిగిస్తుంది, ఇది మొక్కలోని అయానిక సమతుల్యతను దెబ్బతీస్తుంది⁴. ఇటువంటి ప్రతికూల పరిస్థితులు పత్రహరిత విచ్ఛిన్నం వేగవంతం కావడానికి, కిరణజన్య సంయోగక్రియ రేట్లు తగ్గడానికి, మరియు జీవక్రియలో అవాంతరాలకు దారితీయవచ్చు, చివరికి ఇది మొక్కల దిగుబడి తగ్గడానికి కారణమవుతుంది⁵,6. అంతేకాకుండా, ఒక సాధారణ తీవ్రమైన ప్రభావం ఏమిటంటే, క్రియాశీల ఆక్సిజన్ జాతుల (ROS) ఉత్పత్తి పెరగడం, ఇది DNA, ప్రోటీన్లు మరియు లిపిడ్లతో సహా వివిధ జీవకణాలకు ఆక్సీకరణ నష్టాన్ని కలిగిస్తుంది⁷.
గోధుమ (ట్రిటికమ్ ఏస్టివమ్) ప్రపంచంలోని అత్యంత ముఖ్యమైన ధాన్యపు పంటలలో ఒకటి. ఇది అత్యంత విస్తృతంగా పండించే ధాన్యపు పంట మాత్రమే కాకుండా, ఒక ముఖ్యమైన వాణిజ్య పంట కూడా. అయితే, గోధుమ ఉప్పుకు సున్నితమైనది, ఇది దాని పెరుగుదలను నిరోధించగలదు, దాని శారీరక మరియు జీవరసాయన ప్రక్రియలను దెబ్బతీస్తుంది మరియు దాని దిగుబడిని గణనీయంగా తగ్గిస్తుంది. ఉప్పు ఒత్తిడి ప్రభావాలను తగ్గించడానికి ప్రధాన వ్యూహాలలో జన్యు మార్పిడి మరియు మొక్కల పెరుగుదల నియంత్రకాల వాడకం ఉన్నాయి. జన్యుపరంగా మార్పు చెందిన జీవులు (GM) అంటే ఉప్పును తట్టుకునే గోధుమ రకాలను అభివృద్ధి చేయడానికి జన్యు సవరణ మరియు ఇతర సాంకేతిక పద్ధతులను ఉపయోగించడం. మరోవైపు, మొక్కల పెరుగుదల నియంత్రకాలు గోధుమలో శారీరక కార్యకలాపాలను మరియు ఉప్పు సంబంధిత పదార్థాల స్థాయిలను నియంత్రించడం ద్వారా ఉప్పును తట్టుకునే శక్తిని పెంచుతాయి, తద్వారా ఒత్తిడి నష్టాన్ని తగ్గిస్తాయి. ఈ నియంత్రకాలు సాధారణంగా జన్యు మార్పిడి పద్ధతుల కంటే ఎక్కువగా ఆమోదించబడ్డాయి మరియు విస్తృతంగా ఉపయోగించబడతాయి. ఇవి లవణీయత, కరువు మరియు భార లోహాలు వంటి వివిధ నిర్జీవ ఒత్తిళ్లకు మొక్కల తట్టుకునే శక్తిని పెంచుతాయి మరియు విత్తన అంకురోత్పత్తి, పోషకాల గ్రహణం మరియు పునరుత్పత్తి పెరుగుదలను ప్రోత్సహిస్తాయి, తద్వారా పంట దిగుబడి మరియు నాణ్యతను పెంచుతాయి. 12 మొక్కల పెరుగుదల నియంత్రకాలు వాటి పర్యావరణ అనుకూలత, వాడుకలో సౌలభ్యం, తక్కువ ఖర్చు మరియు ఆచరణాత్మకత కారణంగా పంట పెరుగుదలను నిర్ధారించడానికి, దిగుబడి మరియు నాణ్యతను కాపాడుకోవడానికి కీలక పాత్ర పోషిస్తాయి. 13 అయితే, ఈ మాడ్యులేటర్లు ఒకే విధమైన కార్యాచరణ విధానాలను కలిగి ఉన్నందున, వాటిలో ఒకదానిని మాత్రమే ఉపయోగించడం ప్రభావవంతంగా ఉండకపోవచ్చు. ప్రతికూల పరిస్థితులలో గోధుమల పెంపకానికి, దిగుబడిని పెంచడానికి మరియు ఆహార భద్రతను నిర్ధారించడానికి, గోధుమలలో లవణ సహనాన్ని మెరుగుపరచగల పెరుగుదల నియంత్రకాల కలయికను కనుగొనడం చాలా కీలకం.
TU మరియు Arg ల సంయుక్త వినియోగాన్ని పరిశోధించే అధ్యయనాలు ఏవీ లేవు. ఈ వినూత్న కలయిక లవణీయత ఒత్తిడిలో గోధుమ పెరుగుదలను సమన్వయంతో ప్రోత్సహించగలదా లేదా అనేది అస్పష్టంగా ఉంది. అందువల్ల, ఈ రెండు పెరుగుదల నియంత్రకాలు గోధుమపై లవణీయత ఒత్తిడి యొక్క ప్రతికూల ప్రభావాలను సమన్వయంతో తగ్గించగలవా అని నిర్ధారించడమే ఈ అధ్యయనం యొక్క లక్ష్యం. ఈ లక్ష్యంతో, మేము మొక్కల యొక్క రెడాక్స్ మరియు అయానిక సమతుల్యతపై దృష్టి సారిస్తూ, లవణీయత ఒత్తిడిలో గోధుమకు TU మరియు Arg ల సంయుక్త అనువర్తనం యొక్క ప్రయోజనాలను పరిశోధించడానికి ఒక స్వల్పకాలిక హైడ్రోపోనిక్ గోధుమ నారు ప్రయోగాన్ని నిర్వహించాము. TU మరియు Arg ల కలయిక లవణీయత ఒత్తిడి-ప్రేరిత ఆక్సీకరణ నష్టాన్ని తగ్గించడానికి మరియు అయానిక అసమతుల్యతను నిర్వహించడానికి సమన్వయంతో పనిచేయగలదని, తద్వారా గోధుమలో లవణీయతను తట్టుకునే సామర్థ్యాన్ని పెంచుతుందని మేము ఊహించాము.
నమూనాలలోని MDA పరిమాణాన్ని థయోబార్బిట్యూరిక్ ఆమ్ల పద్ధతి ద్వారా నిర్ధారించారు. 0.1 గ్రాముల తాజా నమూనా పొడిని ఖచ్చితంగా తూచి, 1 మి.లీ 10% ట్రైక్లోరోఎసిటిక్ ఆమ్లంతో 10 నిమిషాల పాటు సారం తీసి, 10,000 g వద్ద 20 నిమిషాల పాటు సెంట్రిఫ్యూజ్ చేసి, పై ద్రవాన్ని (సూపర్‌నాటెంట్‌ను) సేకరించారు. ఈ సారాన్ని సమాన పరిమాణంలో ఉన్న 0.75% థయోబార్బిట్యూరిక్ ఆమ్లంతో కలిపి, 100 °C వద్ద 15 నిమిషాల పాటు ఇంక్యుబేట్ చేశారు. ఇంక్యుబేషన్ తర్వాత, సెంట్రిఫ్యూగేషన్ ద్వారా పై ద్రవాన్ని సేకరించి, 450 nm, 532 nm, మరియు 600 nm వద్ద OD విలువలను కొలిచారు. MDA గాఢతను ఈ క్రింది విధంగా లెక్కించారు:
3-రోజుల చికిత్స మాదిరిగానే, 6-రోజుల చికిత్సలో కూడా Arg మరియు Tu వాడకం గోధుమ మొలకల యాంటీఆక్సిడెంట్ ఎంజైమ్ కార్యకలాపాలను గణనీయంగా పెంచింది. TU మరియు Arg ల కలయిక ఇప్పటికీ అత్యంత ప్రభావవంతంగా ఉంది. అయితే, చికిత్స తర్వాత 6 రోజులకు, వివిధ చికిత్సా పరిస్థితులలో నాలుగు యాంటీఆక్సిడెంట్ ఎంజైమ్‌ల కార్యకలాపాలు, చికిత్స తర్వాత 3 రోజులతో పోలిస్తే తగ్గుదల ధోరణిని చూపించాయి (పటం 6).
మొక్కలలో పొడి పదార్థం పేరుకుపోవడానికి కిరణజన్య సంయోగక్రియ ఆధారం మరియు ఇది క్లోరోప్లాస్ట్‌లలో జరుగుతుంది, ఇవి లవణానికి అత్యంత సున్నితంగా ఉంటాయి. లవణ ఒత్తిడి ప్లాస్మా పొర యొక్క ఆక్సీకరణకు, కణాల ద్రవాభిసరణ సమతుల్యతకు భంగం కలిగించడానికి, క్లోరోప్లాస్ట్ సూక్ష్మ నిర్మాణానికి నష్టం కలిగించడానికి36, క్లోరోఫిల్ క్షీణతకు కారణం కావడానికి, కాల్విన్ చక్ర ఎంజైమ్‌ల (రుబిస్కోతో సహా) కార్యాచరణను తగ్గించడానికి, మరియు PS II నుండి PS I కి ఎలక్ట్రాన్ బదిలీని తగ్గించడానికి37 దారితీస్తుంది. అదనంగా, లవణ ఒత్తిడి పత్రరంధ్రాలు మూసుకుపోయేలా ప్రేరేపిస్తుంది, తద్వారా ఆకులలోని CO2 గాఢత తగ్గి, కిరణజన్య సంయోగక్రియను నిరోధిస్తుంది38. గోధుమలో లవణ ఒత్తిడి పత్రరంధ్రాల వాహకతను తగ్గిస్తుందని, ఫలితంగా ఆకులలోని భాష్పోత్సేకపు రేటు మరియు కణాలలోని CO2 గాఢత తగ్గి, ఇది అంతిమంగా కిరణజన్య సంయోగ సామర్థ్యం తగ్గడానికి మరియు గోధుమ జీవద్రవ్యరాశి తగ్గడానికి దారితీస్తుందని మునుపటి పరిశోధనలు కనుగొన్న విషయాన్ని మా ఫలితాలు ధృవీకరించాయి (పటాలు 1 మరియు 3). ముఖ్యంగా, TU మరియు Arg ప్రయోగం లవణ ఒత్తిడిలో గోధుమ మొక్కల కిరణజన్య సంయోగ సామర్థ్యాన్ని పెంచగలదు. TU మరియు Arg లను ఏకకాలంలో ప్రయోగించినప్పుడు కిరణజన్య సంయోగ సామర్థ్యంలో మెరుగుదల ప్రత్యేకంగా గణనీయంగా ఉంది (పటం 3). TU మరియు Arg లు పత్రరంధ్రాల తెరవడం మరియు మూసివేయడాన్ని నియంత్రించడం ద్వారా కిరణజన్య సంయోగ సామర్థ్యాన్ని పెంచుతాయి, దీనికి మునుపటి అధ్యయనాలు కూడా మద్దతు ఇస్తున్నాయి. ఉదాహరణకు, బెన్‌కార్టి మరియు ఇతరులు లవణ ఒత్తిడిలో, TU అనేది అట్రిప్లెక్స్ పోర్టులాకోయిడ్స్ L.39 లో పత్రరంధ్ర వాహకతను, CO2 సమీకరణ రేటును మరియు PSII ఫోటోకెమిస్ట్రీ యొక్క గరిష్ట క్వాంటం సామర్థ్యాన్ని గణనీయంగా పెంచిందని కనుగొన్నారు. లవణ ఒత్తిడికి గురైన మొక్కలలో Arg పత్రరంధ్రాల తెరవడం మరియు మూసివేయడాన్ని నియంత్రించగలదని నిరూపించే ప్రత్యక్ష నివేదికలు లేనప్పటికీ, సిల్వీరా మరియు ఇతరులు కరువు పరిస్థితులలో Arg ఆకులలో వాయు మార్పిడిని ప్రోత్సహించగలదని సూచించారు22.
సారాంశంలో, ఈ అధ్యయనం హైలైట్ చేసేదేమిటంటే, వాటి విభిన్నమైన కార్యాచరణ విధానాలు మరియు భౌతిక రసాయన లక్షణాలు ఉన్నప్పటికీ, TU మరియు Arg గోధుమ మొలకలలో NaCl ఒత్తిడికి సమానమైన నిరోధకతను అందించగలవు, ప్రత్యేకించి రెండింటినీ కలిపి ప్రయోగించినప్పుడు. TU మరియు Arg ప్రయోగం గోధుమ మొలకలలోని యాంటీఆక్సిడెంట్ ఎంజైమ్ రక్షణ వ్యవస్థను ఉత్తేజపరుస్తుంది, ROS కంటెంట్‌ను తగ్గిస్తుంది మరియు పొర లిపిడ్‌ల స్థిరత్వాన్ని కాపాడుతుంది, తద్వారా మొలకలలో కిరణజన్య సంయోగక్రియ మరియు Na+/K+ సమతుల్యతను కాపాడుతుంది. అయితే, ఈ అధ్యయనానికి పరిమితులు కూడా ఉన్నాయి; TU మరియు Arg యొక్క సినర్జిస్టిక్ ప్రభావం నిర్ధారించబడినప్పటికీ మరియు దాని శారీరక విధానం కొంతవరకు వివరించబడినప్పటికీ, మరింత సంక్లిష్టమైన అణు విధానం అస్పష్టంగానే ఉంది. అందువల్ల, ట్రాన్స్క్రిప్టోమిక్, మెటాబోలోమిక్ మరియు ఇతర పద్ధతులను ఉపయోగించి TU మరియు Arg యొక్క సినర్జిస్టిక్ విధానంపై మరింత అధ్యయనం చేయడం అవసరం.
ప్రస్తుత అధ్యయనంలో ఉపయోగించిన మరియు/లేదా విశ్లేషించిన డేటాసెట్‌లు, సహేతుకమైన అభ్యర్థనపై సంబంధిత రచయిత నుండి అందుబాటులో ఉంటాయి.