Thidiazuron delays postharvest kiwifruit softening with temporal shifts in ethylene, starch and cell-wall programmes
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि थिडियाज़ुरोन (TDZ) एथिलीन सिग्नलिंग, स्टार्च चयापचय और कोशिका-भित्ति पुनर्निर्माण से जुड़े समन्वित ट्रांसक्रिप्शनल कार्यक्रमों को सामयिक रूप से स्थानांतरित करके कटाई के बाद की कीवी फल के नरम होने में महत्वपूर्ण रूप से देरी करता है, जिससे बारह प्रमुख संभावित जीन की पहचान होती है जो इस पकने की देरी को नियंत्रित करते हैं।
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फलों का पकना एक जैविक उलटी गिनती है जो फल तोड़ने के क्षण से ही शुरू हो जाती है। कीवी के लिए, यह उलटी गिनती विशेष रूप से तीव्र होती है। एक बार कटाई के बाद, फल एक तीव्र परिवर्तन से गुजरता है जहाँ इसका सख्त गूदा नरम हो जाता है, इसका स्टार्च चीनी में बदल जाता है, और इसकी तीखी अम्लता कम हो जाती है। यह प्रक्रिया एथिलीन नामक एक प्राकृतिक पादप हार्मोन द्वारा संचालित होती है, जो एक रासायनिक संकेत के रूप में कार्य करता है जो फल को परिपक्व होने का निर्देश देता है। हालाँकि यह कोमलता फल को मीठा और खाने के लिए तैयार बनाती है, लेकिन यह इसे नाजुक और अल्पकालिक भी बना देती है, जिससे किसानों और उत्पादकों के सामने एक बड़ी चुनौती पैदा होती है जिन्हें फल को बिना पिलपिला किए परिवहन और भंडारण करने की आवश्यकता होती है। वैज्ञानिक लंबे समय से जानते हैं कि यदि वे इस रासायनिक संकेतन या फल की कोशिका भित्तियों में संरचनात्मक परिवर्तनों को धीमा कर सकें, तो वे फल की शेल्फ लाइफ (भंडारण क्षमता) को बढ़ा सकते हैं, लेकिन विभिन्न उपचार इन आंतरिक परिवर्तनों को प्रभावित करने के सटीक समय के बारे में रहस्य बना हुआ है।
नानचांग नॉर्मल यूनिवर्सिटी और जियांग्शी एकेडमी ऑफ साइंसेज के शोधकर्ताओं ने ताजे कीवी के फल पर थिडियाज़ुरोन (thidiazuron), या TDZ नामक एक सिंथेटिक पादप नियामक का परीक्षण करके इस पहेली को सुलझाने का प्रयास किया। उन्होंने फल को इस रसायन की एक विशिष्ट सांद्रता के साथ उपचारित किया और फिर अनुपचारित फल की तुलना में यह देखा कि समय के साथ इसमें कैसे बदलाव आता है। लक्ष्य केवल यह देखना नहीं था कि फल सख्त रहता है या नहीं, बल्कि यह समझना था कि वह सटीक क्षण कौन सा है जब रासायनिक उपचार फल के आंतरिक निर्देशों को बदलना शुरू करता है। फल की दृढ़ता, अम्लता और रासायनिक संरचना के साथ-साथ इसके आनुवंशिक गतिविधि के विस्तृत विवरण को मापकर, टीम ने पाया कि उपचार ने केवल पकने की प्रक्रिया को रोका नहीं; बल्कि इसने पकने की घटनाओं की पूरी समयरेखा को भविष्य में धकेल दिया, जिससे फल के नरम होने से पहले उसे अधिक समय मिल गया।
प्रयोग एक सरल भौतिक परीक्षण के साथ शुरू हुआ। शोधकर्ताओं ने कटे हुए कीवी को एक लीटर पानी में 600 मिलीग्राम TDZ वाले घोल में डुबोया, जबकि एक नियंत्रण समूह को सादे पानी में डुबोया गया। उन्होंने दोनों समूहों को एक स्थिर कमरे के तापमान पर रखा और बीस दिनों के अंतराल पर उनकी जांच की। परिणाम चौंकाने वाले थे। बीस दिनों के बाद, अनुपचारित फल इतना नरम हो गया था कि वह मुश्किल से ही सख्त था, जो केवल 3.78 न्यूटन बल को मापता है, जो वह बिंदु है जहाँ फल अत्यधिक पका हुआ और तुरंत खाने के लिए तैयार माना जाता है। इसके विपरीत, उपचारित फल 27.72 न्यूटन की दृढ़ता बनाए हुए था, जो कठोरता का वह स्तर है जो फल को बहुत लंबे समय तक संग्रहीत और शिप करने की अनुमति देता है। केवल छूने में सख्त महसूस करने के अलावा, उपचारित फल ने अपने तीखे स्वाद, स्टार्च सामग्री और अपनी कोशिका भित्तियों के संरचनात्मक घटकों को भी बरकरार रखा, जो वे सूक्ष्म निर्माण खंड हैं जो फल को उसका आकार देते हैं।
यह समझने के लिए कि ऐसा क्यों हुआ, वैज्ञानिकों ने फल के भीतर उसके जीन के स्तर पर देखा। उन्होंने विभिन्न समयों पर फल के नमूने एकत्र किए और आरएनए (RNA) का अनुक्रम (sequence) किया, जो वह अणु है जो डीएनए से कोशिका के बाकी हिस्सों तक निर्देश ले जाता है। इसने उन्हें यह देखने की अनुमति दी कि पकने की प्रक्रिया के प्रत्येक चरण में कौन से जीन चालू या बंद होते हैं। उन्होंने पाया कि उपचारित फल और अनुपचारित फल के बीच के आनुवंशिक निर्देश कटाई के चार से आठ दिन बाद ही अलग होने लगे थे, लेकिन बारह से बीस दिनों के बीच अंतर बहुत स्पष्ट हो गया। अनुपचारित फल ने एक अनुमानित पथ का पालन किया जहाँ स्टार्च को तोड़ने और कोशिका भित्तियों को नरम करने वाले जीन आक्रामक रूप से सक्रिय हो गए। हालाँकि, उपचारित फल ने इन जीनों को बहुत लंबे समय तक बंद रखा।
अध्ययन ने बारह विशिष्ट जीनों की पहचान की जिन्होंने इस देरी में केंद्रीय भूमिका निभाई। ये जीन तीन मुख्य श्रेणियों में आते हैं: वे जो एथिलीन के उत्पादन को नियंत्रित करते हैं, जो स्टार्च और चीनी के टूटने का प्रबंधन करते हैं, और जो कोशिका भित्ति को पुनर्गठित करते हैं। अनुपचारित फल में, एथिलीन बनाने और स्टार्च को तोड़ने वाले जीन बारह से बीस दिनों के महत्वपूर्ण अंतराल के दौरान अत्यधिक सक्रिय थे। उपचारित फल में, ये समान जीन काफी कम सक्रिय थे। उदाहरण के लिए, पेक्टिन (pectin)—एक पदार्थ जो कोशिका भित्तियों को एक साथ जोड़ने वाले गोंद की तरह कार्य करता है—को तोड़ने वाले एंजाइम को बनाने वाले जीन को निम्न अवस्था में रखा गया था। इसका मतलब था कि कोशिका भित्तियाँ बरकरार रहीं, और फल सख्त रहा। दिलचस्प बात यह है कि शोधकर्ताओं ने पाया कि भंडारण की अवधि के दौरान कुछ जीन जो फल की आंतरिक संरचना से संबंधित थे, उनकी गतिविधि वास्तव में बाद में बढ़ गई, जिससे पता चलता है कि उपचार ने फल को समय में जमा नहीं दिया बल्कि घटनाओं के पूरे कार्यक्रम को स्थानांतरित कर दिया।
शोधकर्ताओं ने अपने निष्कर्षों की पुष्टि करने के लिए अन्य अध्ययनों के डेटा के साथ तुलना की जिसमें एथिलीन और एथिलीन को रोकने वाले पदार्थ शामिल थे। उन्होंने पाया कि जब फल को इन विभिन्न उपचारों के संपर्क में लाया गया, तो वही बारह जीन समान रूप से प्रतिक्रिया करते थे, जो इस विचार को पुष्ट करता है कि ये जीन पकने की प्रक्रिया के लिए प्रमुख स्विच हैं। अध्ययन बताता है कि थिडियाज़ुरोन (TDZ) इन स्विचों के सक्रिय होने में देरी करके काम करता है, जिससे एक "टेम्पोरल डिस्प्लेसमेंट" (समय संबंधी विस्थापन) उत्पन्न होता है जहाँ फल का पकने का कार्यक्रम पीछे धकेल दिया जाता है। यह देरी फल को अपनी दृढ़ता, अम्लता और स्टार्च को लंबे समय तक बनाए रखने की अनुमति देती है, जिससे प्रभावी रूप से इसका व्यावसायिक जीवन बढ़ जाता है।
यह शोध एक स्पष्ट मानचित्र प्रदान करता है कि कैसे एक रासायनिक उपचार फल की जैविक घड़ी को बदल सकता है। सटीक जीनों और उन विशिष्ट समयों को चिन्हित करके, जब वे बदलते हैं, वैज्ञानिकों ने केवल यह देखने से आगे बढ़कर कि फल सख्त रहता है, बहुत कुछ सिद्ध किया है। उन्होंने दिखाया है कि उपचार फल की संपूर्ण प्रणाली में एक समन्वित देरी पैदा करता है, जो पकने वाले हार्मोन के उत्पादन से लेकर इसकी आंतरिक संरचना के टूटने तक फैला हुआ है। यह समझ पोस्टहार्वेस्ट (कटाई के बाद के) प्रबंधन के बारे में सोचने का एक नया तरीका प्रदान करती है, जो सुझाव देती है कि फल की गुणवत्ता बनाए रखने की कुंजी केवल उन्हें रोकने के बजाय इन आनुवंशिक निर्देशों के समय को प्रबंधित करने में निहित है। ये निष्कर्ष एक ऐसे भविष्य की ओर संकेत करते हैं जहाँ फलों को उनके प्राकृतिक पकने के चक्र के समय को बदलकर, बिना स्वाद और बनावट खोए, लंबे समय तक संग्रहीत किया जा सकता है।
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