Multi-trait Physio-biochemical Characterization of Contrasting Emmer Wheat (Triticum dicoccon Schrank) Germplasm under Controlled Post-anthesis Heat Stress
यह अध्ययन नियंत्रित पुष्पनोत्तर (post-anthesis) ताप तनाव के तहत पंद्रह *Triticum dicoccum* जीनोटाइप का लक्षण वर्णन करता है, जो विशिष्ट एक्सेसनों (विशेष रूप से G10 और मध्यम सहनशील लाइनों के एक समूह) को एंटीऑक्सीडेंट क्षमता और झिल्ली स्थिरता जैसे उत्कृष्ट भौतिक-जैव रासायनिक गुणों के साथ पहचानता है, जिससे उन्हें आधुनिक गेहूं प्रजनन में ताप सहनशीलता में सुधार के लिए आशाजनक आनुवंशिक संसाधनों के रूप में प्रमाणित किया जाता है।
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गेहूं दुनिया की सबसे महत्वपूर्ण खाद्य फसल है, जो हर दिन अरबों लोगों का पेट भरती है। हालांकि, यह फसल तापमान के प्रति अविश्वसनीय रूप से संवेदनशील है। जबकि यह ठंडे मौसम में फलती-फूलती है, जलवायु परिवर्तन के कारण बढ़ती गर्मी एक गंभीर खतरा पैदा करती है, विशेष रूप से विकास के अंतिम चरण के दौरान जब अनाज भर रहा होता है। जब इस महत्वपूर्ण क्षण में तापमान अचानक बढ़ जाता है, तो पौधे की कोशिकाएं सनबर्न (धूप से झुलसने) के समान नुकसान झेल सकती हैं, जिससे बीज सिकुड़ जाते हैं और फसल बर्बाद हो जाती है। जीवित रहने के लिए, पौधों ने आंतरिक रक्षा प्रणालियाँ विकसित की हैं। वे विशेष अणु उत्पन्न करते हैं जो कोशिकाओं को गर्मी से होने वाले नुकसान से बचाने के लिए ढाल की तरह काम करते हैं और ऐसे एंजाइम बनाते हैं जो तनाव के कारण उत्पन्न होने वाले हानिकारक उपोत्पादों की सफाई करते हैं। वैज्ञानिक लंबे समय से जानते हैं कि आधुनिक गेहूं की कुछ किस्में इन रक्षा प्रणालियों का उपयोग करने में दूसरों की तुलना में बेहतर हैं, लेकिन विविधता का एक विशाल, प्राचीन भंडार है जिसे काफी हद तक अनदेखा किया गया है। इसमें एम्मर गेहूं शामिल है, जो आज हम जो ब्रेड गेहूं खाते हैं उसका एक पुराना पूर्वज है, जिसने हजारों वर्षों तक खेतों में जीवित रहकर अस्तित्व बनाए रखा है और भविष्य के लिए गर्मी-प्रतिरोधी फसलें बनाने की कुंजी इसमें छिपी हो सकती है।
भारत में शोधकर्ताओं ने इस प्राचीन आनुवंशिक संसाधन का पता लगाने के लिए हाथ बढ़ाया कि क्या यह गर्मी के तनाव की आधुनिक समस्या को हल करने में मदद कर सकता है। उन्होंने एम्मर गेहूं की पंद्रह अलग-अलग किस्मों पर ध्यान केंद्रित किया, जिन्हें एक बड़े समूह में से इसलिए चुना गया क्योंकि कुछ ने गर्म परिस्थितियों में जीवित रहने की संभावना दिखाई थी जबकि अन्य संघर्ष करती रही थीं। इनका कड़ाई से परीक्षण करने के लिए, टीम ने इन पौधों को गमलों में उगाया और उन्हें दो अलग-अलग वातावरणों के अधीन किया। एक समूह को आरामदायक, ठंडी जलवायु में रखा गया, जबकि दूसरे को एक नियंत्रित कक्ष में ले जाया गया जहाँ अनाज भरने के चरण के दौरान तापमान को काफी बढ़ा दिया गया, जो एक भीषण हीटवेव (लू) की नकल करता था। एक सप्ताह के दौरान, वैज्ञानिकों ने सावधानीपूर्वक पौधों की प्रतिक्रिया को मापा, जिसमें उनकी पत्तियों में पानी की मात्रा से लेकर उनकी कोशिकाओं के भीतर रासायनिक संकेतों तक सब कुछ शामिल था।
प्रयोग से पता चला कि गर्मी के तनाव ने पौधों पर गहरा प्रभाव डाला, लेकिन सभी ने एक जैसी प्रतिक्रिया नहीं दी। गर्मी के कारण पत्तियों ने पानी खो दिया और उनकी आंतरिक झिल्लियाँ अस्थिर हो गईं, ठीक वैसे ही जैसे एक गुब्बारा अपना आकार खो देता है। पौधों ने कोशिकीय क्षति के संकेत भी दिखाए, जिसमें हानिकारक पदार्थों का संचय हुआ जो तनाव का संकेत देते हैं। हालांकि, गर्मी-सहनशील किस्में अधिक प्रभावी ढंग से मुकाबला करती रहीं। वे अपनी पत्तियों के भीतर अधिक पानी बनाए रखने में सफल रहीं और संवेदनशील किस्मों की तुलना में अपनी कोशिका दीवारों की अखंडता को बेहतर ढंग से बनाए रखा। इन अधिक मजबूत पौधों के भीतर, शोधकर्ताओं ने सुरक्षात्मक एंजाइमों और तनाव से लड़ने वाले अणुओं के उच्च स्तर को पाया। विशेष रूप से, सहनशील किस्मों ने 'प्रोलिन' नामक अणु का अधिक उत्पादन किया, जो कोशिकाओं को पानी थामे रखने में मदद करता है, और उन्होंने विषाक्त उपोत्पादों को बेअसर करने के लिए अपने एंटीऑक्सीडेंट एंजाइमों को अधिक सक्रिय किया।
इन सभी विभिन्न मापों की तुलना करके, वैज्ञानिक पंद्रह किस्मों को स्पष्ट श्रेणियों में वर्गीकृत करने में सक्षम हुए। उन्होंने पाया कि सात विशिष्ट जीनोटाइप मध्यम रूप से गर्मी-सहनशील पाए गए। ये पौधे प्रकाश संश्लेषण की मशीनरी (photosynthetic machinery), जो कि वह प्रक्रिया है जिसके माध्यम से पौधे सूर्य के प्रकाश को ऊर्जा में बदलते हैं, को बनाए रखने में सक्षम थे, भले ही तापमान बढ़ गया हो। एक विशेष किस्म, जिसे G10 के रूप में जाना जाता है, असाधारण रूप से अच्छा प्रदर्शन करती रही, जिसमें सबसे कम क्षति और सबसे मजबूत रक्षा तंत्र देखा गया। जब शोधकर्ताओं ने इन्हीं पौधों को नियंत्रित लैब से बाहर निकालकर प्राकृतिक गर्म परिस्थितियों में खुले खेतों में उगाया, तो परिणाम सही साबित हुए। G10 किस्म ने अन्य किस्मों की तुलना में बेहतर प्रदर्शन करना जारी रखा, जिससे पुष्टि हुई कि गर्मी सहने की इसकी क्षमता वास्तविक और स्थिर थी, न कि केवल लैब के वातावरण का परिणाम।
यह अध्ययन इस बात पर प्रकाश डालता है कि प्राचीन गेहूं की किस्में केवल ऐतिहासिक जिज्ञासा मात्र नहीं हैं बल्कि कृषि के भविष्य के लिए महत्वपूर्ण संसाधन हैं। अनुसंधान प्रदर्शित करता है कि जल प्रतिधारण (water retention) जैसे भौतिक लक्षणों और एंजाइम गतिविधि जैसे रासायनिक लक्षणों के संयोजन को देखकर, वैज्ञानिक यह पहचान सकते हैं कि कौन से पौधे गर्म होती दुनिया में जीवित रहने के लिए सबसे उपयुक्त हैं। गर्मी-सहनशील एम्मर लाइनों की सफल पहचान यह सुझाव देती है कि ब्रीडर्स अब आधुनिक गेहूं की किस्मों को बेहतर बनाने के लिए इनका उपयोग कर सकते हैं। इन लचीले प्राचीन पौधों को वर्तमान फसलों के साथ क्रॉस-ब्रीडिंग करके, ऐसी नई गेहूं की किस्में बनाना संभव हो सकता है जो उच्च तापमान का सामना कर सकें, जिससे यह सुनिश्चित होगा कि यह मुख्य फसल जलवायु परिवर्तन की चुनौतियों के बावजूद वैश्विक आबादी का पेट भरना जारी रख सके।
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