બે પ્રકાશનોમાં, યુટ્રેચના જીવવિજ્ઞાનીઓ અને આંતરરાષ્ટ્રીય સાથીદારોએ હૂંફને અનુકૂલન કરવા માટે છોડ દ્વારા ઉપયોગમાં લેવાતી પ્રક્રિયાઓનું વર્ણન કર્યું છે. આ શોધો સબઓપ્ટીમલ ઉચ્ચ તાપમાનમાં છોડ કેવી રીતે શ્રેષ્ઠ રીતે કાર્ય કરે છે તેની સમજ આપે છે. તે છોડના વિકાસને નિયંત્રિત કરવા અને તેમને ગ્લોબલ વોર્મિંગ સામે વધુ પ્રતિરોધક બનાવવા માટે એક પગથિયું પણ પ્રદાન કરી શકે છે. સંશોધકોએ તેમના પરિણામો ધ પ્લાન્ટ જર્નલ અને નેચર કોમ્યુનિકેશન્સમાં પ્રકાશિત કર્યા છે.
રણમાં ધ્રુવીય રીંછ
છતાં ઘણી વનસ્પતિ પ્રજાતિઓએ ઊંચા તાપમાનનો સામનો કરવાની રીતો વિકસાવી છે. "પ્રાણીઓથી વિપરીત, ઘણા છોડ હૂંફ અને અન્ય પર્યાવરણીય પરિબળોના પ્રતિભાવમાં તેમના શરીરના આકારને અનુકૂલિત કરી શકે છે," સંશોધક માર્ટિજન વાન ઝેન્ટેન કહે છે, જેઓ યુટ્રેચ યુનિવર્સિટી સાથે જોડાયેલા છે અને બંને પ્રકાશનોમાં યોગદાન આપ્યું છે. "પ્રાણીઓ એક સંપૂર્ણપણે અલગ વાર્તા છે. સરળ શબ્દોમાં કહીએ તો, જો તમે રણમાં ધ્રુવીય રીંછ મૂકો છો, તો પણ તે જાડા ફર કોટ સાથે ધ્રુવીય રીંછ જેવો દેખાશે. પરંતુ જો છોડ ગરમ સ્થિતિમાં ઉગે છે, તો તે તેના શરીરના આકારને તે મુજબ અનુકૂળ કરશે. આ રીતે, છોડ આ ઓછી અનુકૂળ પરિસ્થિતિઓમાં શ્રેષ્ઠ રીતે કાર્ય કરવાનો પ્રયાસ કરે છે.
કોમ્પેક્ટથી ઓપન પ્લાન્ટ ફોર્મ સુધી
છોડની ઘણી પ્રજાતિઓ તેમના દાંડી અને પાંદડાઓના આકારને અનુકૂલિત કરી શકે છે જેથી તેઓ ઊંચા તાપમાને વધુ પ્રતિરોધક બને. આ થેલ ક્રેસ (અરેબીડોપ્સિસ થલિયાના) માટે પણ સાચું છે, જેને ઘણા વનસ્પતિ જીવવિજ્ઞાનીઓ તેમના મનપસંદ પ્લાન્ટ મોડેલ તરીકે ગણે છે. ઠંડીની સ્થિતિમાં, આ છોડ કોમ્પેક્ટ હોય છે અને તેના પાંદડા જમીનની નજીક હોય છે. જ્યારે તાપમાન વધે છે, ત્યારે તેઓ વધુ ખુલ્લી મુદ્રામાં લે છે. પાંદડા, ઉદાહરણ તરીકે, વધુ સીધા બને છે. આ સૂર્યના સીધા કિરણોત્સર્ગને મોટા પ્રમાણમાં ઘટાડે છે. વધુમાં, પાંદડાની દાંડીઓ લંબાય છે, જેનાથી વધુ પવન પાંદડામાંથી પસાર થાય છે અને ગરમીને દૂર કરે છે.
ઇચ્છિત અને અનિચ્છનીય ખેંચાણ
છતાં પાક અને (કાપી) ફૂલોમાં, આ પ્રકારની ખેંચાણ ઘણીવાર અનિચ્છનીય હોય છે. ઉત્પાદકો આ ફેરફારોને નિયંત્રિત કરવા માંગે છે કારણ કે ખેંચાણ ઉત્પાદનની ગુણવત્તાને અવરોધે છે. “પરંતુ તે જ સમયે, આબોહવા પરિવર્તનના પરિણામે ઊંચા તાપમાને પાકને વધુ પ્રતિરોધક બનાવવા માટે અનુકૂલન જરૂરી છે. લાંબા ગાળે ઉત્પાદન જાળવવા માટે તે જરૂરી છે,” વેન ઝેન્ટેન કહે છે.
છોડને વધુ આબોહવા-સહિષ્ણુ બનાવે છે
વેન ઝેન્ટેન કહે છે કે, "ઘણા ઉગાડવામાં આવતા પાકોએ ઊંચા તાપમાને સારી પ્રતિક્રિયા આપવાની ક્ષમતા ગુમાવી દીધી છે." "વિવિધ પાકોમાં, તે પાળેલા અને સંવર્ધન પ્રક્રિયા દરમિયાન અદૃશ્ય થઈ ગયું કારણ કે સંવર્ધકો મુખ્યત્વે અન્ય લક્ષણો પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે."
આબોહવા પરિવર્તન સાથે તાપમાન વધી રહ્યું છે, વેન ઝેન્ટેન કહે છે કે છોડને વધુ આબોહવા-સહિષ્ણુ બનાવવાની જરૂરિયાત વધી રહી છે. “આના માટે છોડ કેવી રીતે ઊંચા તાપમાનનો સામનો કરે છે તેની જાણકારી જરૂરી છે. તેઓ પ્રાપ્ત થતા તાપમાનના સંકેતોને તેઓ વૃદ્ધિ અનુકૂલનમાં કેવી રીતે રૂપાંતરિત કરે છે? મોલેક્યુલર મિકેનિઝમ્સનું સંશોધન કે જેના દ્વારા છોડ સબઓપ્ટિમલ તાપમાનને અનુકૂલન કરે છે, તે સાધનોને સંવર્ધન દ્વારા પાકના આર્કિટેક્ચરને સમાયોજિત કરવા માટે પરવાનગી આપે છે."
મોલેક્યુલર મિકેનિઝમ ગરમીની મુદ્રામાં સ્વિચ કરે છે
થેલે ક્રેસ છોડ કે જે લાંબા સમય સુધી ઊંચા તાપમાને અનુકૂલિત થતા નથી તે અમુક રસાયણોના સંપર્કમાં આવે ત્યારે તે ક્ષમતા પાછી મેળવી શકે છે. વેન ઝેન્ટેનની આગેવાની હેઠળની આંતરરાષ્ટ્રીય સંશોધન ટીમ દ્વારા આ શોધ કરવામાં આવી હતી. ટીમે થેલ ક્રેસ મ્યુટન્ટ પર મોટી સંખ્યામાં પદાર્થોનું પરીક્ષણ કર્યું જે લાંબા સમય સુધી ઊંચા તાપમાને સ્વીકારતું નથી. તેઓએ એક પરમાણુ શોધી કાઢ્યું જે નીચા તાપમાને પણ યુવાન છોડમાં ઊંચા તાપમાને અનુકૂલનને 'સ્વિચ ઓન' કરી શકે છે.
સંશોધકો આ સંયોજનને 'હીટિન' કહે છે. રાસાયણિક રીતે પરમાણુને સંશોધિત કરીને અને પછી કયા પ્રોટીનને ગરમ કરવા સાથે જોડાઈ શકે છે તેનો અભ્યાસ કરીને, તેમને નાઈટ્રિલેસેસ નામના પ્રોટીનનું જૂથ મળ્યું. ઓળખાયેલ પેટાજૂથ માત્ર કોબીજ અને થેલ ક્રેસ સહિત સંબંધિત પ્રજાતિઓમાં જોવા મળે છે.
વનસ્પતિ સંવર્ધન કંપની સાથે મળીને, જીવવિજ્ઞાનીઓએ શોધ્યું કે ખરેખર કોબીની પ્રજાતિઓ ગરમીને પ્રતિક્રિયા આપે છે. તેઓએ એ પણ શોધ્યું કે ઉચ્ચ તાપમાનમાં અનુકૂલન માટે નાઈટ્રિલેસ જરૂરી છે, કદાચ કારણ કે તેઓ જાણીતા વૃદ્ધિ હોર્મોન ઓક્સિનનું ઉત્પાદન સક્ષમ કરે છે. સંશોધકોએ આ શોધ ધ પ્લાન્ટ જર્નલમાં પ્રકાશિત કરી હતી.
ઉચ્ચ-તાપમાન અનુકૂલન માટે નવો માર્ગ
Heatin પરિણામોનું પ્રકાશન અન્ય પ્રકાશન સાથે એકરુપ છે, આજે નેચર કોમ્યુનિકેશન્સમાં. તે સંશોધનનું નેતૃત્વ બેલ્જિયમમાં VIB સંસ્થાના વૈજ્ઞાનિકો દ્વારા કરવામાં આવ્યું હતું, જેમાં વાન ઝેન્ટેન પણ સામેલ હતા. ટીમે અગાઉ વર્ણવેલ ન હોય તેવા પ્રોટીનની શોધ કરી જે છોડને ગરમ વાતાવરણમાં અનુકૂલન કરવાની રીતને નિયંત્રિત કરે છે. પ્રોટીનને MAP4K4/TOT3 નામ આપવામાં આવ્યું હતું, જેમાં TOT એટલે તાપમાનનો લક્ષ્યાંક.
નોંધપાત્ર રીતે, TOT3-સંચાલિત પ્રક્રિયા મોટાભાગે અન્ય તમામ સિગ્નલિંગ માર્ગોથી સ્વતંત્ર છે જેને જીવવિજ્ઞાનીઓએ અત્યાર સુધી છોડમાં ઉષ્ણતા અનુકૂલન સાથે જોડ્યું છે. વધુમાં, TOT3 દ્વારા અનુકૂલન છોડ પર ચમકતા પ્રકાશની માત્રા અને રચના પર આધારિત હોય તેવું લાગતું નથી.
વેન ઝેન્ટેન: "મોલેક્યુલર મિકેનિઝમ્સમાં મોટા પ્રમાણમાં ઓવરલેપ છે જેના દ્વારા છોડ પ્રકાશની રચના અને ઉચ્ચ તાપમાનમાં ફેરફાર સાથે વૃદ્ધિને અનુકૂલિત કરે છે. TOT3 સાથે, હવે અમારી પાસે એક પરિબળ છે જેની મદદથી અમે છોડની પ્રકાશ સાથે વ્યવહાર કરવાની રીતમાં દખલ કર્યા વિના, ઊંચા તાપમાને વૃદ્ધિને નિયંત્રિત કરી શકીએ છીએ."
વ્યાપક કાર્યક્રમો
વેન ઝેન્ટેન કહે છે, “શું તેને વધુ રસપ્રદ બનાવે છે તે એ છે કે TOT3 થેલ ક્રેસ અને ઘઉં બંનેમાં ઊંચા તાપમાન હેઠળ વૃદ્ધિ અનુકૂલનમાં સમાન ભૂમિકા ભજવે છે. તે બે પ્રજાતિઓ આનુવંશિક રીતે એકબીજાથી તદ્દન અલગ છે. તેથી તે વ્યાપક એપ્લિકેશનો માટે મોટી સંભાવના પ્રદાન કરે છે."
વૃદ્ધિ અવરોધકો માટે વૈકલ્પિક
આખરે, TOT3 ની શોધો અને નાઈટ્રિલેસની ભૂમિકા આબોહવા પરિવર્તનને કારણે તાપમાનમાં વધારો થાય ત્યારે પણ પૂરતા પ્રમાણમાં પાક ઉગાડવામાં મદદ કરી શકે છે. આ શોધો રસાયણોના વિકલ્પો વિકસાવવાની તકો પણ આપે છે જેનો ઉપયોગ હવે છોડના વિકાસને રોકવા માટે થાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, વેન ઝેન્ટેન કાપેલા ફૂલોનો ઉલ્લેખ કરે છે, જે તાપમાનના વધઘટને ખૂબ જ મજબૂત પ્રતિભાવ આપે છે. ફ્લોરીકલ્ચરમાં, તેથી, છોડને સરસ અને કોમ્પેક્ટ રાખવા માટે ઘણા વૃદ્ધિ અવરોધકોનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.
વેન ઝેન્ટેન કહે છે, "જે ક્ષણે તમે ટ્યૂલિપ્સ ખરીદો છો, ઉદાહરણ તરીકે, તેમની પાસે હજી પણ એક સરસ ટૂંકું સ્ટેમ છે." “પરંતુ તમારા ઘરમાં થોડા દિવસો પછી, તેઓ ફૂલદાનીની ધાર પર લટકાવવાનું શરૂ કરે છે. ઘરની અંદરનું ઊંચું તાપમાન છોડને લંબાવવાનું કારણ બને છે, જે આખરે તેમને મુલાયમ અને વાંકા તરફ દોરી જાય છે. અમે આશા રાખીએ છીએ કે નવું જ્ઞાન નવા ફૂલોની જાતોની પસંદગીમાં ફાળો આપશે જે ઊંચા તાપમાને ઓછા વિસ્તરે છે. આ રીતે, અમે હાનિકારક વૃદ્ધિ અવરોધકોનો ઉપયોગ ઘટાડી શકીએ છીએ."
વધારે માહિતી માટે:
યુટ્રેચ યુનિવર્સિટી
www.uu.nl