Growth physiological biochemical and antioxidant responses of rice to exogenous proline and ascorbic acid under salt stress

चावल अरबों लोगों का जीवन आधार है, एक मुख्य फसल जो दुनिया की आधी से अधिक आबादी का पेट भरती है। फिर भी, यह महत्वपूर्ण अनाज अपने पर्यावरण के प्रति अविश्वसनीय रूप से संवेदनशील है, विशेष रूप से तब जब मिट्टी नमकीन हो जाती है। जब जमीन में नमक जमा होता है, तो यह पौधे के लिए दोहरा खतरा पैदा करता है। पहला, यह एक स्पंज की तरह काम करता है जो जड़ों से पानी को दूर खींच लेता है, जिससे पौधे के लिए पानी पीना मुश्किल हो जाता है, भले ही मिट्टी गीली हो। दूसरा, नमक पौधे की कोशिकाओं के भीतर नाजुक रासायनिक संतुलन को बिगाड़ देता है, जिससे जहरीला सोडियम जमा होने लगता है और आवश्यक पोषक तत्व जैसे कि पोटेशियम बाहर निकल जाते हैं। यह आंतरिक उथल-पुथल पौधे की धूप के माध्यम से भोजन बनाने की क्षमता को नुकसान पहुँचाती है, इसकी संरचना को कमजोर करती है, और अक्सर इसे बीज पैदा करने से रोक देती है। जैसे-जैसे तटीय क्षेत्र बढ़ते समुद्र स्तर और बदलते मौसम के पैटर्न का सामना कर रहे हैं, चावल को नमकीन परिस्थितियों में जीवित रहने में मदद करने के तरीके खोजना वैश्विक खाद्य सुरक्षा का विषय बन गया है।

वैज्ञानिक लंबे समय से जानते हैं कि पौधों में ऐसे तनाव के खिलाफ अपनी रक्षा प्रणाली होती है। वे प्राकृतिक यौगिकों का उत्पादन कर सकते हैं जो ढाल के रूप में कार्य करते हैं, जिससे कोशिकाओं को पानी बनाए रखने और तनाव के हानिकारक उपोत्पादों को बेअसर करने में मदद मिलती है। इन सुरक्षात्मक यौगिकों में से दो हैं प्रोलाइन, एक अमीरल एसिड जो कोशिकाओं के भीतर पानी का संतुलन बनाए रखने में मदद करता है, और एस्कॉर्बिक एसिड, विटामिन सी का एक रूप जो एक शक्तिशाली एंटीऑक्सीडेंट के रूप में कार्य करता है। जबकि शोधकर्ताओं ने इन पदार्थों का व्यक्तिगत रूप से अध्ययन किया है, यह स्पष्ट नहीं था कि कौन सा सबसे अच्छा काम करता है, उन्हें कितनी बार लगाया जाना चाहिए, और क्या उन्हें एक साथ मिलाने से कोई अतिरिक्त लाभ मिलता है। बांग्लादेश के पतुआखाली विज्ञान और प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं की एक टीम ने नमकीन मिट्टी में उगने वाले चावल के पौधों पर इन उपचारों का परीक्षण करके इन सवालों के जवाब देने का प्रयास किया।

शोधकर्ताओं ने गमलों में चावल उगाया जिसमें मिट्टी को एक विशिष्ट स्तर तक नमकीन बनाया गया था, जो तटीय कृषि भूमि में पाई जाने वाली कठोर स्थितियों का अनुकरण करता था। उन्होंने विभिन्न रणनीतियों का परीक्षण करने के लिए पौधों को कई समूहों में विभाजित किया। कुछ पौधों को कोई उपचार नहीं दिया गया, जो यह देखने के लिए एक आधार रेखा (बेसलाइन) के रूप में कार्य करता था कि नमक उन्हें कितना नुकसान पहुँचाता है। अन्य पौधों पर प्रोलीन युक्त घोल का छिड़काव किया गया, जबकि एक अलग समूह को एस्कॉर्बिक एसिड का स्प्रे दिया गया। टीम ने यह भी परीक्षण किया कि एक या दो बार स्प्रे करने से कोई अंतर पड़ता है या नहीं, और क्या इन दोनों पदार्थों को एक साथ मिलाने से अकेले उपयोग करने की तुलना में बेहतर परिणाम मिलते हैं। लक्ष्य यह देखना था कि क्या ये बाहरी अनुप्रयोग पौधों को लंबा बढ़ने, अधिक पत्तियां पैदा करने और सबसे महत्वपूर्ण रूप से, नमकीन मिट्टी के बावजूद अनाज की उपज उत्पन्न करने में मदद कर सकते हैं।

परिणाम चौंकाने वाले थे, जिससे पता चला कि प्रोलीन का एक एकल छिड़काव सबसे प्रभावी उपचार था। नमकीन मिट्टी में बिना उपचार वाले पौधे अत्यधिक संघर्ष कर रहे थे; वे छोटे थे, उनमें कम तने थे, और लगभग कोई अनाज पैदा नहीं हुआ। वास्तव में, सामान्य मिट्टी में उगने वाले स्वस्थ पौधों की तुलना में इन पौधों द्वारा उत्पादित अनाज की मात्रा में नब्बे प्रतिशत से अधिक की कमी आई। हालांकि, जिन पौधों पर प्रोलीन का एक बार फोलियर (पत्तियों पर) अनुप्रयोग किया गया, उनमें नाटकीय सुधार देखा गया। वे स्वस्थ पौधों के लगभग बराबर लंबे बढ़े, उनमें पूर्ण तनों का सेट विकसित हुआ, और उन्होंने बिना उपचार वाले नमकीन पौधों की तुलना में आठ गुना अधिक अनाज पैदा किया। इस एकल उपचार ने भरे हुए दानों की संख्या को गैर-नमकीन नियंत्रण समूह के स्तर के करीब बहाल कर दिया।

जबकि अन्य उपचारों ने कुछ मदद दी, वे एकल प्रोलीन स्प्रे के प्रदर्शन के बराबर नहीं थे। एस्कॉर्बिक एसिड से उपचारित पौधे बिना उपचार वाले नमकीन पौधों की तुलना में बेहतर बढ़े, लेकिन वे प्रोलीन-उपचारित समूह से काफी पीछे रह गए। इसी तरह, दो बार स्प्रे करने से परिणामों में सुधार नहीं हुआ; वास्तव में, प्रोलीन के एक एकल अनुप्रयोग ने दोहरे अनुप्रयोग से बेहतर प्रदर्शन किया। प्रोलीन और एस्कॉर्बिक एसिड को एक साथ मिलाने से भी प्रोलीन के अकेले उपयोग के मुकाबले कोई लाभ नहीं मिला। डेटा ने सुझाव दिया कि उपचार को अधिक मात्रा में देने या विभिन्न रसायनों को मिलाने से आवश्यक रूप से बेहतर सुरक्षा नहीं मिली। इसके बजाय, उपचार का समय और विशिष्ट यौगिक का चुनाव सबसे अधिक मायने रखता था।

केवल पौधों के आकार और अनाज की मात्रा को देखने के अलावा, शोधकर्ताओं ने यह समझने के लिए पत्तियों के भीतर भी देखा कि प्रोलीन इतना अच्छा क्यों काम करता है। उन्होंने पाया कि उपचारित पौधों में प्राकृतिक एंटीऑक्सीडेंट का उच्च स्तर था, जो वे रसायन हैं जो तनाव के कारण होने वाले सेलुलर नुकसान से कोशिकाओं की रक्षा करते हैं। प्रोलीन से स्प्रे किए गए पौधों ने खनिजों का बेहतर संतुलन भी बनाए रखा। नमक का तनाव आमतौर पर पौधों में जहरीला सोडियम जमा होने और आवश्यक पोटेशियम के नुकसान का कारण बनता है, लेकिन प्रोलीन-उपचारित पौधों ने अपने ऊतकों में अधिक पोटेशियम और कम सोडियम बनाए रखने में सफलता प्राप्त की। यह संतुलन पौधे की आंतरिक मशीनरी के सही ढंग से कार्य करने के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण है। उपचार ने पौधों को उनके हरे रंग के पिगमेंट (वर्णक) को अधिक बनाए रखने में भी मदद की, जो सूर्य के प्रकाश को पकड़ने के लिए आवश्यक है, और विटामिन सी के अपने स्वयं के उत्पादन को बढ़ाया, जिससे तनाव से लड़ने की उनकी क्षमता और बढ़ गई।

अध्ययन ने यह भी रेखांकित किया कि पौधे का हर पहलू एक ही तरह से प्रतिक्रिया नहीं करता है। जबकि प्रोलीन उपचार के साथ अनाज उत्पादन और तनों की संख्या में नाटकीय सुधार हुआ, पत्तियों की लंबाई में विभिन्न समूहों के बीच कोई महत्वपूर्ण परिवर्तन नहीं हुआ। यह सुझाव देता है कि नमक के तनाव ने व्यक्तिगत पत्तियों की लंबाई की तुलना में पौधे की प्रजनन क्षमता और समग्र संरचना को अधिक गंभीर रूप से प्रभावित किया। शोधकर्ताओं ने नोट किया कि हालांकि प्रोलीन उपचार ने पौधे के स्वास्थ्य में स्पष्ट रूप से सुधार किया, लेकिन सटीक आणविक तंत्र—जैसे कि पौधे के जीन कैसे चालू या बंद होते थे—का इस अध्ययन में मापन नहीं किया गया था। इसलिए, हालांकि परिणाम मजबूत हैं, वे एक पूर्ण आनुवंशिक व्याख्या के बजाय एक शारीरिक अवलोकन (फिजियोलॉजिकल ऑब्जर्वेशन) का प्रतिनिधित्व करते हैं।

अंत में, यह शोध एक जटिल समस्या के लिए एक सरल और व्यावहारिक समाधान की ओर संकेत करता है। नमकीन मिट्टी का सामना कर रहे चावल के किसानों के लिए, विकास के एक विशिष्ट चरण में प्रोलीन का एक एकल स्प्रे फसल बचाने के लिए एक शक्तिशाली उपकरण प्रतीत होता है। यह पौधे को पानी बनाए रखने, उसके आंतरिक रसायन विज्ञान को संतुलित रखने और उसकी कोशिकाओं की रक्षा करने में मदद करता है, जिससे वह प्रतिकूल वातावरण में भी अनाज पैदा कर पाता है। हालांकि, शोधकर्ता आगाह करते हैं कि यह निष्कर्ष एक ग्रीनहाउस सेटिंग में नियंत्रित प्रयोग से प्राप्त हुआ है। इससे पहले कि इस पद्धति को व्यापक रूप से खेतों में उपयोग के लिए अनुशंसित किया जा सके, इसे चावल की विभिन्न किस्मों और वास्तविक खेती की स्थितियों में परीक्षण करने की आवश्यकता है। आगे का मार्ग इन आशाजनक परिणामों को खेत में मान्य करने में निहित है, यह सुनिश्चित करने के लिए कि यह एकल स्प्रे दुनिया भर के किसानों के लिए विफल होती फसल को सफल कटाई में बदलने के लिए विश्वसनीय रूप से काम कर सके।