வறட்சியைத் தாங்க தாவரங்களுக்கு உதவும் மூலக்கூறு நிலைமாற்றியை விஞ்ஞானிகள் கண்டறிந்துள்ளனர்.

அறிவியல் இப்போதுதான் ஒரு உயிரினத்திற்குப் பெயரையும் குடும்பப் பெயரையும் சூட்டியுள்ளது. தாவரங்கள் வறட்சியைத் தாங்க உதவும் மூலக்கூறு நிலைமாற்றி முன்னர் நினைத்ததை விட மிக அதிகத் துல்லியத்துடன். ஸ்பானிய தேசிய ஆராய்ச்சிக் கழகத்தின் (CSIC) தலைமையிலான ஒரு குழு, தாவர மூலக்கூறு மற்றும் செல் உயிரியல் நிறுவனம் (IBMCP) போன்ற ஸ்பானிய மையங்களின் குறிப்பிடத்தக்கப் பங்களிப்புடன், நீர் பற்றாக்குறையாக இருக்கும்போது தாவர இனங்கள் எவ்வாறு செயல்படுகின்றன என்பதைக் கட்டுப்படுத்தும் குறியீட்டைப் புரிந்துகொண்டுள்ளது.

இந்த ஆய்வு, இதழில் வெளியிடப்பட்டது தேசிய அறிவியல் அகாடமியின் (PNAS) செயல்முறைகள்நீர் அழுத்தத்திற்கான எதிர்வினை என்பது ஒரு எளிய ஆன்/ஆஃப் சுவிட்ச் அல்ல, மாறாக அது அழுத்த ஹார்மோனான அப்சிசிக் அமிலத்தை (ABA) உணரும் புரதங்களின் குடும்பத்தை அடிப்படையாகக் கொண்ட ஒரு நுட்பமாகச் சரிசெய்யப்பட்ட கட்டுப்பாட்டு அமைப்பு என்பதை இது வெளிப்படுத்துகிறது. இந்தக் கண்டுபிடிப்பின் மூலம், வடிவமைப்பதற்கான ஒரு யதார்த்தமான பாதை உருவாகியுள்ளது. வறட்சியை அதிக அளவில் தாங்கக்கூடிய பயிர்கள் செயல்திறனைத் தியாகம் செய்யாமல் இருப்பது, ஸ்பெயின் மற்றும் பிற ஐரோப்பியப் பகுதிகளில் விவசாயத்திற்கு ஒரு முக்கிய சவாலாக விளங்குகிறது.

ஒரு துல்லியமான நிலைமாற்றியாகச் செயல்படும் மூலக்கூறு குறியீடு

கண்டுபிடிப்பின் இதயம் ஒரு குறைந்தபட்ச மூலக்கூறு குறியீடுஅதாவது, வறட்சி எச்சரிக்கை சமிக்ஞையைத் தாவரங்கள் எவ்வாறு உணர்கின்றன என்பதைத் தீர்மானிக்கும் சில ஏற்பிப் புரதங்களில் பொதிந்துள்ள அடிப்படை வழிமுறைகளின் தொகுப்பு. இந்தப் புரதங்கள் அப்சிசிக் அமிலத்தின் இருப்பைக் கண்டறிந்து, அவற்றின் கட்டமைப்பில் ஏற்படும் சிறிய மாற்றங்களைப் பொறுத்து, மிதமான அல்லது தீவிரமான எதிர்வினைகளைச் செயல்படுத்துகின்றன.

அப்சிசிக் அமிலம் ஒரு வகையான... இரசாயன தூதுவர் இது மண்ணில் நீர் வற்றி வருவதற்கான சமிக்ஞையாகும். இதன் அளவு அதிகரிக்கும்போது, ​​இந்த ஹார்மோன் இலைத்துளைகளை (ஸ்டோமாட்டா) மூடுவதையும், சம்பந்தப்பட்ட மரபணுக்களைச் செயல்படுத்துவதையும் தூண்டுகிறது. நீர் பற்றாக்குறை மேலாண்மைABA-வை அடையாளம் காணும் ஏற்பிப் புரதங்கள் எவ்வாறு ஒரு குறிப்பிட்ட ஏற்பிப் புரதத்தைப் போல செயல்பட முடியும் என்பதை இந்தப் புதிய ஆய்வு தெளிவுபடுத்துகிறது. உயர்-துல்லிய சுவிட்ச்மன அழுத்தத்தின் தீவிரத்திற்கு ஏற்ப எதிர்வினையின் அளவை சரிசெய்தல்.

நடைமுறையில், இதன் பொருள் என்னவென்றால், நீர் பற்றாக்குறையாக இருக்கும்போது தாவரம் எப்போதும் ஒரே மாதிரியாக செயல்படுவதில்லை. இந்தக் குறியீட்டின் மூலம், நீங்கள் தேர்வு செய்யலாம். மிதமான சேமிப்பு நடவடிக்கைகள் லேசான நெருக்கடிக்கு எவ்வாறு பதிலளிப்பது அல்லது வறட்சி தீவிரமடையும்போது கடுமையான தற்காப்பு நடவடிக்கைகளை மேற்கொள்வது. தொழில்நுட்பம் சார்ந்தது போல் தோன்றும் இந்த நுணுக்கம், உயிர்வாழ்வையும் உற்பத்தித்திறனையும் சமநிலைப்படுத்துவதற்கு முக்கியமானது.

இந்த இயங்குமுறை, ABA ஏற்பி குடும்பம் செயல்படுத்தப்படுகிறதா இல்லையா என்பதைத் தீர்மானிப்பது மட்டுமல்லாமல், அதையும் எவ்வாறு ஒழுங்குபடுத்துகிறது என்பதை ஆராய்ச்சியாளர்கள் விவரிக்கின்றனர். உணர்திறன் வரம்புசில ஏற்பிகள் மிகக் குறைந்த அளவு ஹார்மோனைக் கண்டறிந்து விரைவாக எதிர்வினையாற்றுகின்றன, அதேசமயம் மற்றவை அதிக செறிவுகளைக் கோரி, நீண்ட கால நீர் பற்றாக்குறையின் போதும் அந்த எதிர்வினையைத் தக்கவைக்கின்றன.

ஆதிப் பாசிகளிலிருந்து இனிப்பு ஆரஞ்சு மரம் வரை: 450 கோடி ஆண்டுகாலப் பரிணாமம்

இந்தக் குறியீட்டின் பொருளைப் புரிந்துகொள்ள, தலைமையிலான குழு பிளாஸ் கப்ரேரா இயற்பியல் வேதியியல் நிறுவனம் (IQF-CSIC) தாவரங்களின் பரிணாம வரலாற்றின் பெரும்பகுதியை உள்ளடக்கிய ஒரு ஒப்பீட்டு உத்தியை அவர்கள் பயன்படுத்தினர். மிகவும் பழமையான நீர்வாழ் உயிரினங்கள் முதல் தற்போதைய பயிர்கள் வரையிலான அந்தப் பயணப்பாதையின் முக்கியத் தருணங்களைப் பிரதிநிதித்துவப்படுத்தும் வகையில், மூன்று வகையான ஏற்பிகள் பகுப்பாய்வு செய்யப்பட்டன.

முதலில், பாசியில் உள்ள ஒரு ஏற்பி ஆய்வு செய்யப்பட்டது. Zygnema circumcarinatumஅப்சிசிக் அமிலத்தால் பெரிதாகப் பாதிக்கப்படாததாகக் கருதப்படும் இந்த உயிரினம், இன்று நாம் காணும் அதிநவீன வறட்சித் தடுப்பு அமைப்புகள் இன்னும் தோன்றாத காலகட்டத்தில், தாவர வாழ்க்கை நீரிலிருந்து நிலத்திற்கு மாறிய தொடக்க இடத்திற்கு அருகில் அமைந்துள்ளது.

இரண்டாவது வகை ஏற்பி ஒரு இடத்திலிருந்து வருகிறது பழமையான ஈரல்பாசிபாசியைப் போலவே, இதுவும் சூழ்நிலைகளைப் பொறுத்து ABA ஹார்மோனுக்குப் பதிலளிக்கலாம் அல்லது பதிலளிக்காமலும் இருக்கலாம். இந்த இடைநிலைக் கட்டம், இந்த இரசாயன சமிக்ஞையைச் சார்ந்திருக்கும் தன்மை அதன் உயிர்வாழும் உத்திகளின் தொகுப்பில் எவ்வாறு படிப்படியாக உள்வாங்கப்பட்டது என்பதைக் காட்டுகிறது.

இறுதியாக, விஞ்ஞானிகள் நன்கு அறியப்பட்ட ஒரு பயிரில் உள்ள ஒரு ஏற்பியைப் பகுப்பாய்வு செய்தனர். இனிப்பு ஆரஞ்சு மரம் (சிட்ரஸ் சினென்சிஸ்)பாதுகாப்பு எதிர்வினையைச் செயல்படுத்துவதற்கு இது முற்றிலும் மன அழுத்த ஹார்மோனைச் சார்ந்துள்ளது. 450 கோடி ஆண்டுகளுக்கும் மேலான பரிணாம வளர்ச்சியை உள்ளடக்கிய இந்த ஒப்பீடு, நீர் அழுத்தத்திற்கான உணர்திறனை நுட்பமாகச் சரிசெய்வதற்குப் பின்னால் ஏற்பிகளின் அமினோ அமில வரிசையில் ஏற்படும் குறிப்பிட்ட மாற்றங்கள் எவை என்பதைக் கண்டறிய வழிவகுத்தது.

இந்த மூன்று உச்சநிலைகளையும் அவற்றின் இடைநிலைப் புள்ளிகளையும் பகுப்பாய்வு செய்ததில், தாவரங்கள் எதிர்வினையாற்றக்கூடிய சுற்றுச்சூழல் நிலைமைகளின் வரம்பை விரிவுபடுத்துவதற்காக, பரிணாமம் மூலக்கூறு குறியீட்டைச் செம்மைப்படுத்தி வருகிறது என்பது தெரியவந்தது. வேறுவிதமாகக் கூறினால், இயற்கை இதைச் சீரமைத்து வருகிறது. வறட்சி மாற்றம் சூழலைப் பொறுத்து உணர்திறனையும் உறுதித்தன்மையையும் சமநிலைப்படுத்துதல்.

செயல்திறனின் விலை: உற்பத்தித்திறன் மற்றும் நீர் நுகர்வு ஒப்பீடு

அடிப்படை உயிரியலுக்கு அப்பாற்பட்டு, வேளாண்மையில் தற்போது நிலவும் ஒரு இக்கட்டான நிலையைப் புரிந்துகொள்ள இந்த ஆய்வு உதவுகிறது: உற்பத்தித்திறனுக்கும் வறட்சி எதிர்ப்புத்தன்மைக்கும் இடையிலான முரண்பாடுசுமார் 10.000 ஆண்டுகளுக்கு முன்பு விவசாயம் தொடங்கியதிலிருந்து, மனிதர்கள் அதிக உற்பத்தித் திறன் கொண்ட பயிர் வகைகளைத் தேர்ந்தெடுத்துள்ளனர், ஆனால் பெரும்பாலும் அவையே அதிக நீர் தேவைப்படும் வகைகளாக உள்ளன.

CSIC ஆராய்ச்சியாளர்கள் சுட்டிக்காட்டுவது போல, அதிக உற்பத்தி பொதுவாக ஒரு அதிகரித்த நீர் நுகர்வுஇதனால் பயிர்கள் வறட்சிக்கு மேலும் எளிதில் பாதிக்கப்படுகின்றன, மேலும் காலநிலை மாற்றத்தால் வறட்சியானது அடிக்கடி மற்றும் தீவிரமாகி வருகிறது. ஸ்பெயின், அதன் விரிவான பாலைவனமாதல் அபாயம் உள்ள பகுதிகள்இந்த பதற்றத்திற்கு இது ஒரு தெளிவான எடுத்துக்காட்டு.

மூலக்கூறு குறியீட்டின் கண்டுபிடிப்பு இந்த முட்டுக்கட்டையிலிருந்து விடுபட ஒரு சாத்தியமான வழியை வழங்குகிறது: செயல்திறனுக்காக வலிமையைத் தொடர்ந்து தியாகம் செய்வதற்குப் பதிலாக, ஒருவர் மூலக்கூறு நிலைமாற்றியை மீட்டமைக்கவும் இது நீர் அழுத்தத்திற்கான எதிர்வினையை ஒழுங்குபடுத்துகிறது. இவ்வாறு, தண்ணீர் பற்றாக்குறைக்கு பயிர்கள் சிறப்பாக எதிர்வினையாற்றக்கூடும். மிகுந்த விளைச்சலைத் தரும் திறனை இழக்காமல்.

இந்த அணுகுமுறையானது தாவர மரபணுத்தொகுதியில் தன்னிச்சையான மாற்றங்களை அறிமுகப்படுத்துவதை உள்ளடக்கவில்லை, மாறாக, பல மில்லியன் ஆண்டுகளாகப் பரிணாமமே சோதித்துச் செம்மைப்படுத்திக் கொண்டிருக்கும் ஒரு செயல்முறையில், மிகவும் இலக்கு சார்ந்த முறையில் தலையிடுகிறது. இறுதியில், இது இதைப் பற்றியதுதான்: ஏற்கனவே உள்ள இயற்கை அமைப்பைப் பயன்படுத்திக் கொள்ளுங்கள் மேலும் அதனை தற்போதைய காலநிலை மற்றும் வேளாண்மை நிலைமைகளுக்கு ஏற்ப மாற்றியமைக்கவும்.

வறட்சிக்கான எதிர்வினையை மறுசீரமைப்பதற்கான புள்ளி சடுதி மாற்றங்கள்

இந்த ஆய்வின் மிகவும் குறிப்பிடத்தக்க அம்சங்களில் ஒன்று, இது போதுமானது என்பதை நிரூபிப்பதாகும். மிகவும் குறிப்பிட்ட பிறழ்வுகள் தாவரங்கள் அழுத்த ஹார்மோனை உணர்ந்து அதற்கு எதிர்வினையாற்றும் விதத்தை மாற்றுவதற்காக. பகுப்பாய்வு செய்யப்பட்ட ஏற்பிகள், அமினோ அமிலச் சங்கிலிகளால் ஆனவை; அவை ஒன்றாக இணையும்போது, ​​அவற்றின் செயல்பாட்டிற்குப் பெருமளவில் காரணமான எச்சங்கள் எனப்படும் கூறுகளை விட்டுச்செல்கின்றன.

புரதத்தில் உள்ள குறிப்பிட்ட இடங்களில் சில எச்சங்களை மற்றவற்றால் மாற்றுவதன் மூலம், தங்களால் முடியும் என்று ஆராய்ச்சியாளர்கள் கண்டறிந்தனர். ABA உணர்திறனை மறுநிரல்படுத்துதல்சில சந்தர்ப்பங்களில், குறைந்த செறிவுள்ள ஹார்மோனைக் கொண்டே ஏற்பிகள் தூண்டப்பட்டன; மற்ற சந்தர்ப்பங்களில், அவற்றுக்கு அதிக அளவு ஹார்மோன் தேவைப்பட்டது அல்லது வெளிப்புற சமிக்ஞை இல்லாமலேயே சில பின்னணி செயல்பாட்டைக் காட்டின.

இந்த வகையான மாற்றங்கள், என அறியப்படுபவை புள்ளி மாற்றங்கள்இந்த நுட்பங்கள் புரதத்தின் கட்டமைப்பை முழுமையாக மாற்றுவதில்லை, ஆனால் ஒரு வெப்பநிலைக் கட்டுப்பாட்டுக் கருவியின் அமைப்புகளை மாற்றுவதைப் போலவே, அதன் செயல்பாட்டைச் சரிசெய்கின்றன. இதன் நடைமுறை விளைவு என்னவென்றால், ஒவ்வொரு பயிர் மற்றும் சூழலின் குறிப்பிட்ட தேவைகளைப் பொறுத்து, வேகமான, நீடித்த அல்லது அதிகக் கட்டுப்பாட்டுடன் கூடிய ஒரு விளைவை வடிவமைக்க முடியும்.

விவசாயக் கண்ணோட்டத்தில், இது வளர்ச்சிக்கு வழி திறக்கிறது. தனிப்பயனாக்கப்பட்ட பதில் சுயவிவரங்களைக் கொண்ட வகைகள்உதாரணமாக, மிதமான அழுத்தத்திற்கு விரைவாக எதிர்வினையாற்றும் தாவரங்கள் குறைந்த நீர்ப்பாசனம் உள்ள பகுதிகள்அல்லது, குறிப்பாகப் பாதிக்கப்படக்கூடிய மத்திய தரைக்கடல் பகுதிகளில், நீண்ட கால வறட்சியை மகசூல் இழப்பின்றித் தாங்கக்கூடிய பயிர்கள்.

ஸ்பானிய முத்திரையும் ஐரோப்பிய விவசாயத்திற்கான சாத்தியக்கூறுகளும் கொண்ட ஒரு கண்டுபிடிப்பு.

இந்த ஆய்வை IQF-CSIC வழிநடத்துகிறது, மேலும் இதில் பங்கேற்பவர்களும் அடங்குவர். தாவர மூலக்கூறு மற்றும் செல் உயிரியல் நிறுவனம் (IBMCP)இது வலென்சியா பல்தொழில்நுட்பப் பல்கலைக்கழகம் மற்றும் CSIC ஆகியவற்றின் ஒரு கூட்டு மையமாகும். இந்தப் பணி, ஆய்வாளர் மரியா ரிவேரா-மொரேனோவின் முனைவர் பட்ட ஆய்வேட்டின் ஒரு பகுதியாக அமைவதோடு, பருவநிலை மாற்றத்திற்கான தீர்வுகளை உருவாக்குவதில் ஸ்பானிய அறிவியலின் பங்கையும் வலுப்படுத்துகிறது.

ஐரோப்பிய சூழலில், உணவு பாதுகாப்பு நீர் மேலாண்மை ஒரு மூலோபாய முன்னுரிமை என்பதால், வறட்சிக்கு ஏற்ப பயிர்களின் எதிர்வினையைச் சரிசெய்ய உதவும் ஒரு மூலக்கூறு கருவி இருப்பது மிகவும் பொருத்தமானதாகும். ஐரோப்பிய ஒன்றியம், விவசாய உற்பத்தியில் நீர் பற்றாக்குறையின் தாக்கத்தைக் குறைப்பதை நோக்கமாகக் கொண்ட திட்டங்களை பல ஆண்டுகளாக ஊக்குவித்து வருகிறது, மேலும் இது போன்ற முன்னேற்றங்கள் அந்தப் பணிகளுக்குள் கச்சிதமாகப் பொருந்துகின்றன.

வறட்சித் தடுப்பு வழிமுறைகளைச் செயல்படுத்துவது மட்டுமல்லாமல், அவற்றைத் துல்லியமாக நெறிப்படுத்துவதும் முக்கியம் என்று இந்த ஆய்வின் ஆசிரியர்கள் வலியுறுத்துகின்றனர். இதன்மூலம், தாவரம் தேவையற்ற நேரத்தில் வளங்களை வீணாக்காமலும், கடுமையான நீர் நெருக்கடி ஏற்படும்போது பற்றாக்குறையைச் சந்திக்காமலும் இருக்கும். இந்த நுட்பமாகச் சரிசெய்யும் திறன்தான், இந்த மூலக்கூறு நிலைமாற்றியை இவ்வளவு சக்திவாய்ந்த கருவியாக ஆக்குகிறது. மேலும் மேலும் வறண்டு வரும் பூமிக்கு ஒரு நம்பிக்கையூட்டும் கருவி.

நீர் அழுத்த ஹார்மோன் பற்றிய பல தசாப்த கால அறிவு, புதிய மூலக்கூறு உயிரியல் நுட்பங்கள் மற்றும் பரிணாம அணுகுமுறை ஆகியவற்றின் ஒருங்கிணைப்பு, தாவரங்கள் தங்களுக்குக் கிடைக்கும் நீருக்கு ஏற்ப தங்கள் எதிர்வினையை எவ்வாறு சரிசெய்கின்றன என்பதைப் புரிந்துகொள்வதை சாத்தியமாக்கியுள்ளது. வலுவான சர்வதேச இருப்பைக் கொண்ட ஸ்பானிய ஆராய்ச்சி மையங்களால் முன்னெடுக்கப்பட்ட இந்த முன்னேற்றம், வரும் ஆண்டுகளில் ஸ்பெயின் மற்றும் ஐரோப்பாவின் விவசாயம் பயனடைவதற்கான அடித்தளத்தை அமைக்கிறது. நீர் பற்றாக்குறையைத் தாங்குவதற்குச் சிறப்பாகத் தயாராக உள்ள பயிர்கள்சமூகத்திற்குத் தேவையானதை உற்பத்தி செய்வதை கைவிடாமல்.

தொடர்புடைய கட்டுரை:

வறட்சியை எதிர்கொள்ளும் தாவரங்களில் தகவமைப்பு மற்றும் எதிர்ப்பு வழிமுறைகள்: உயிரி தொழில்நுட்ப உத்திகள் மற்றும் இயற்கை பரிணாமம்.