Efficiency of melatonin as a mitigating agent for saline stress in Formosa papaya in hydroponic systems

दुनिया के उन शुष्क कोनों में, जहाँ सूरज की तपिश तेज होती है और ताज़ा पानी एक दुर्लभ वस्तु है, किसान एक मौन दुश्मन का सामना करते हैं: नमक। जब मिट्टी या सिंचाई के पानी में बहुत अधिक नमक होता है, तो यह एक स्पंज की तरह काम करता है जो नमी को पौधों की जड़ों से दूर खींच लेता है, जिससे वे पानी से घिरे होने के बावजूद प्यासे रह जाते हैं। लवणता तनाव (सैलिनिटी स्ट्रेस) के रूप में जानी जाने वाली यह स्थिति, पौधों को अपनी आंतरिक कार्यप्रणाली को बंद करने के लिए मजबूर कर देती है, जिससे उनकी वृद्धि और भोजन उत्पादन रुक जाता है। पपीते जैसी फसलों के लिए, जो उष्णकटिबंधीय क्षेत्रों की अर्थव्यवस्थाओं के लिए महत्वपूर्ण हैं, यह विनाशकारी हो सकता है। इससे निपटने के लिए, वैज्ञानिक पौधों को इन कठोर परिस्थितियों में जीवित रहने में मदद करने के तरीकों की खोज कर रहे हैं, और अक्सर ऐसी प्राकृतिक पदार्थों की ओर देख रहे हैं जो एक ढाल के रूप में कार्य कर सकें। ऐसा ही एक पदार्थ है मेलाटोनिन। जबकि अधिकांश लोग इसे एक ऐसे हार्मोन के रूप में जानते हैं जो मनुष्यों को सोने में मदद करता है, पौधे भी इसका उत्पादन करते हैं, और इसका उपयोग तनाव को प्रबंधित करने और उनकी कोशिकाओं को क्षति से बचाने के लिए करते हैं। शोधकर्ता जिस प्रश्न पर विचार कर रहे थे वह यह था कि क्या संघर्षरत पौधे को अतिरिक्त मेलाटोनिन देने से उसे नमकीन पानी के कष्टदायक प्रभावों को सहने में मदद मिल सकती है।

ब्राजील की एक शोध टीम ने पपीते के पौधों, विशेष रूप से 'फोर्मा' किस्म का उपयोग करके इस विचार का परीक्षण करने के लिए एक प्रयोग किया, जो अपने मीठे फल के लिए व्यापक रूप से उगाई जाती है। उन्होंने एक ग्रीनहाउस के अंदर अपना प्रयोग किया, जहाँ उन्होंने पौधों को दो अलग-अलग मिट्टी-रहित सेटअपों में उगाया। एक विधि में पौधों को फोम के बिस्तर पर तैराया गया, जिसमें उनकी जड़ें सीधे पोषक तत्वों से भरपूर जल घोल में लटकी हुई थीं। दूसरी विधि में वैज्ञानिकों ने पौधों को धुली हुई रेत से भरे गमलों में रखा, जिसे फिर उसी पोषक तत्व वाले घोल से सींचा गया। वैज्ञानिक यह देखना चाहते थे कि पौधों को उगाने का तरीका उनके नमक को संभालने के तरीके को बदलता है या नहीं। उन्होंने पौधों को नमक के विभिन्न स्तरों के संपर्क में लाया, जिसमें हल्के स्तर से लेकर उच्च सांद्रता तक शामिल थी जो सामान्यतः महत्वपूर्ण क्षति पहुँचा सकती है। उच्च नमक स्तरों का सामना कर रहे पौधों के लिए, शोधकर्ताओं ने उनकी पत्तियों पर मेलाटोनिन की विभिन्न खुराकें लगाईं, यह परीक्षण करने के लिए कि क्या यह हार्मोन एक बचाव एजेंट के रूप में कार्य कर सकता है।

परिणामों ने दोनों उगाने के तरीकों के बीच एक स्पष्ट अंतर प्रकट किया। फ्लोटिंग सिस्टम (तैरने वाली प्रणाली) में उगने वाले पौधे, जहाँ उनकी जड़ें लगातार पानी में डूबी रहती थीं, बहुत अधिक लचीले साबित हुए। अत्यधिक नमकीन पानी होने के बावजूद, ये पौधे अच्छी तरह बढ़ते रहे, जिससे पता चला कि खेती की यह विधि स्वाभाविक रूप से पपीते को उच्च नमक स्तरों को सहन करने में मदद करती है। इसके विपरीत, रेत के माध्यम (सब्सट्रेट) में उगने वाले पौधे उसी नमकीन पानी के संपर्क में आने पर काफी संघर्ष करते दिखे। उनकी वृद्धि धीमी हो गई, उनकी पत्तियाँ सिकुड़ गईं, और उन्होंने अपने तैरते हुए समकक्षों की तुलना में बहुत कम बायोमास, या कुल पौधे का वजन, उत्पन्न किया। यह सुझाव देता है कि रेत प्रणाली ने पौधों को नमक के तनाव के प्रति अधिक संवेदनशील बना दिया, संभवतः इसलिए क्योंकि तैरने वाली प्रणाली में, जहाँ पानी तुरंत उपलब्ध था, तुलना में रेत में जड़ों को पानी खोजने के लिए अधिक मेहनत करनी पड़ी।

हालाँकि, कहानी तब बदल गई जब संघर्षरत पौधों में मेलाटोनिन पेश किया गया। यह हार्मोन नमक के विरुद्ध एक शक्तिशाली बफर के रूप में कार्य करता है। जब शोधकर्ताओं ने रेत में उगने वाले पौधों की पत्तियों पर मेलाटोनिन लगाया, तो इसने नमक से होने वाले नुकसान को काफी कम कर दिया। मेलाटोनिन उपचार प्राप्त करने वाले पौधे बिना उपचार वाले पौधों की तुलना में अधिक ऊँचे बढ़े, उनके तने मोटे विकसित हुए, और उन्होंने अधिक पत्तियाँ और जड़ें पैदा कीं। अध्ययन में पाया गया कि एक विशिष्ट मध्यम स्तर से मेलाटोनिन की खुराक प्रभावी थी। हार्मोन ने पौधों को उनकी आंतरिक प्रणालियों को सुचारू रूप से चलाने में मदद की, जिससे उन्हें तनाव के तहत भी कार्बन डाइऑक्साइड अवशोषित करने और ऊर्जा उत्पन्न करने में मदद मिली। यह एक सुरक्षात्मक ढाल की तरह काम करता था, जिससे पौधों को अपनी संरचना बनाए रखने और निरंतर बढ़ने में मदद मिली, अन्यथा वे मुरझा जाते।

शोधकर्ताओं ने यह भी बारीकी से देखा कि पौधे कैसे सांस लेते हैं और ऊर्जा का प्रसंस्करण करते हैं। उन्होंने मापा कि पौधों ने अपनी पत्तियों के माध्यम से कितना पानी खोया और कितनी कार्बन डाइऑक्साइड अवशोषित की। फ्लोटिंग सिस्टम में, पौधों ने नमक को सहजता से संभाला, और उनकी श्वसन पद्धति में बहुत कम बदलाव दिखा। लेकिन रेत प्रणाली में, नमक के कारण पौधों ने पानी बचाने के लिए अपने छिद्रों (पोर्स) को बंद कर दिया, जिसके परिणामस्वरूप उन्होंने उस कार्बन डाइऑक्साइड को लेना बंद कर दिया जिसकी उन्हें बढ़ने के लिए आवश्यकता थी। मेलाटोनिन के अनुप्रयोग ने रेत में उगने वाले पौधों में इस प्रवृत्ति को उलटने में मदद की। इसने उन्हें बहुत अधिक पानी खोए बिना ठीक से कार्य करने के लिए अपने छिद्रों को पर्याप्त रूप से खुला रखने में सक्षम बनाया, जिससे उनकी आवश्यकताओं के बीच प्रभावी संतुलन बना। इस शारीरिक समायोजन का अर्थ था कि पौधे कठोर वातावरण के बावजूद नए ऊतकों का निर्माण करना और वजन जमा करना जारी रख सकते थे।

अंततः, अध्ययन ने यह प्रदर्शित किया कि जबकि फसल को कैसे उगाया जाता है, यह उसकी नमकीन स्थितियों में जीवित रहने की क्षमता में एक बड़ी भूमिका निभाता है, लेकिन जब वातावरण आदर्श से कम हो, तो मदद के लिए एक रासायनिक उपकरण उपलब्ध है। फ्लोटिंग हाइड्रोपोनिक प्रणाली ने एक प्राकृतिक लाभ प्रदान किया, जिससे पौधे स्वाभाविक रूप से नमक के प्रति सहनशील हो गए। लेकिन उन प्रणालियों के लिए जहाँ पौधे तनाव के अधिक संपर्क में होते हैं, जैसे कि रेत में, पत्तियों पर मेलाटोनिन लगाना एक व्यवहार्य समाधान प्रदान करता है। इसने तनाव को पूरी तरह से समाप्त नहीं किया, लेकिन इसने नुकसान को काफी कम कर दिया, जिससे पपीते के पौधों को अपना विकास और स्वास्थ्य बनाए रखने में मदद मिली। यह निष्कर्ष उन शुष्क, नमकीन क्षेत्रों के किसानों के लिए एक आशाजनक रणनीति प्रदान करता है जिन्हें ऐसी फसलों को उगाने की आवश्यकता है जो अन्यथा मानक कृषि के लिए बहुत कठोर होतीं। प्राकृतिक हार्मोन का उपयोग करके पौधों के लचीलेपन को सहारा देने के तरीके को समझकर, उपजाऊ भूमि को उत्पादक खेतों में बदलना संभव हो सकता है, जिससे यह सुनिश्चित हो सके कि पपीते जैसी महत्वपूर्ण फसलें भी तब फल-फूल सकें जब पानी आदर्श न हो।