वैज्ञानिक लंबे समय से यह समझने की कोशिश कर रहे हैं कि तापमान बढ़ने पर पौधे रोगों के प्रति अधिक संवेदनशील क्यों हो जाते हैं।
जबकि प्रासंगिक शोध जारी है, दुनिया भर के विश्वविद्यालयों के शोधकर्ताओं के एक समूह ने गर्म मौसम में रोगजनकों से रक्षा करने की पौधों की क्षमता को बहाल करने के तरीके खोजे।
जैसे-जैसे जलवायु परिवर्तन तेज हो रहा है, हम पर प्रयोगशाला में चीजों को सीखने और उन्हें तेजी से मैदान में उतारने का दबाव बढ़ने वाला है। मुझे समझ नहीं आ रहा कि हम आनुवंशिक रूप से संशोधित पौधों को और अधिक स्वीकार किए बिना यह कैसे करेंगे।
"गर्म तापमान पर पौधों को बहुत अधिक संक्रमण होते हैं क्योंकि उनकी मूल प्रतिरक्षा का स्तर कम हो जाता है," ड्यूक विश्वविद्यालय के एक वनस्पति जीवविज्ञानी शेन्ग-यांग हे ने कहा, जिन्होंने शोध टीम का नेतृत्व किया। "तो हम यह जानना चाहते थे, पौधे गर्मी को कैसे महसूस करते हैं? और क्या हम वास्तव में इसे ठीक करके पौधों को गर्मी-प्रतिरोधी बना सकते हैं?"
नेचर में प्रकाशित इस अध्ययन में अरबिडॉपिस थैलियना (Arabidopsis thaliana) पर ध्यान केंद्रित किया गया, जो एक साधारण खर-पतवार है जिसे माउस-इयर क्रेस के नाम से जाना जाता है और जिसे वनस्पति जीवविज्ञानियों द्वारा 'पौधों का लैब रैट' माना जाता है। अरबिडॉपिस थैलियना सड़कों के किनारे, खुले रास्तों और खाली भूखंडों में पनपता है और इसका उपयोग दुनिया भर में प्रयोगों में इसके छोटे जीवन चक्र और छोटे तथा आसानी से संशोधित होने वाले जीनोम के कारण किया जाता है।
यह भी देखें: पर्यावरणीय तनावों पर पौधों की प्रतिक्रियाओं का अध्ययन सतत कृषि की कुंजी हैवैज्ञानिकों ने कहा कि अराबिडोप्सिस थैलियाना का मुख्य रक्षा हार्मोन सैलिसिलिक एसिड है, जिसका उपयोग कई पौधों, प्रमुख फसलों सहित, द्वारा रोग का विरोध करने के लिए किया जाता है। हालांकि, जब तापमान कुछ डिग्री बढ़ जाता है तो सैलिसिलिक एसिड का उत्पादन बाधित हो सकता है।
शोधकर्ताओं ने लिखा, "जलवायु परिवर्तन से जुड़ी चरम मौसमी स्थितियाँ पौधों और जानवरों के जीवन के कई पहलुओं को प्रभावित करती हैं, जिसमें संक्रामक रोगों के प्रति प्रतिक्रिया भी शामिल है।" "सैलिसिलिक एसिड, जो एक केंद्रीय पौधा रक्षा हार्मोन है, का उत्पादन एक अज्ञात तंत्र के माध्यम से सामान्य पौधों के विकास के तापमान की सीमा से ऊपर गर्म मौसम की छोटी अवधि द्वारा दमन के प्रति विशेष रूप से संवेदनशील है।"
कई वर्षों के लैब कार्य के बाद, शोधकर्ताओं ने CBP60g जीन को अलग किया, जो तापमान बढ़ने पर पौधों में सैलिसिलिक एसिड हार्मोन के उत्पादन को रोक सकता है, जिससे उनकी रक्षा तंत्र निष्क्रिय हो जाती है। इस समाधान ने जीन को आनुवंशिक रूप से बायपास करके गर्म तापमान पर पौधे की रक्षा तंत्र को बहाल किया।
"यह एक बहु-वर्षीय और बहु-संस्थागत प्रयास था," कनाडा में विल्फ्रिड लॉरियर विश्वविद्यालय के एक जीवविज्ञानी और अध्ययन के सह-लेखक, क्रिश्चियन डैनवे कास्त्रोवर्डे ने ऑलिव ऑयल टाइम्स को बताया।
उन्होंने आगे कहा, "2013 में, [हमने] पाया कि उच्च तापमान की छोटी अवधि अरबिडॉपिस पौधों की हार्मोन रक्षा को स्यूडोमोनास सिरिंगे नामक जीवाणु के संक्रमण के खिलाफ नाटकीय रूप से प्रभावित करती है।" "कई और वर्षों के बाद, हम अंततः यह पहचानने में सफल रहे कि कैसे गर्म तापमान की स्थितियों द्वारा अरबिडॉपिस की प्रतिरक्षा को दबाया जाता है, जिसका आणविक आधार है।"
शोधकर्ताओं ने प्रयोगशाला में एक 'प्रमोटर' जोड़कर जीन को बायपास किया। यह छोटी डीएनए अनुक्रमणिका जीन को ट्रांसक्रिप्ट करने (डीएनए अनुक्रमणिका की प्रतिलिपि एक आरएनए अणु में बनाना) के लिए मजबूर करती है, जिससे एरेबिडॉप्टिस थालियाना की सैलिसिलिक एसिड हार्मोन बनाने की क्षमता बहाल हो जाती है।
शोधकर्ताओं ने लिखा, "सैलिसिलिक एसिड रिसेप्टर और जैवसंश्लेषी जीनों सहित, अनुकूलित CBP60g अभिव्यक्ति ऊंचे विकास तापमान पर महत्वपूर्ण विकास संबंधी समझौतों के बिना व्यापक रूप से सैलिसिलिक एसिड उत्पादन, आधारभूत प्रतिरक्षा और एफექტर-प्रेरित प्रतिरक्षा को बहाल करने के लिए पर्याप्त थी।"
यह भी देखें: शोधकर्ता उच्च तापमान के लिए सबसे अनुकूल जैतून की किस्मों की पहचान करने के लिए काम कर रहे हैंटीम ने रेपसीड जैसी खाद्य फसलों पर जीन संशोधन का परीक्षण शुरू कर दिया है। वे गेहूं और आलू सहित और अधिक फसलों पर भी प्रयोग करने की योजना बना रहे हैं। हालांकि, कास्त्रोवर्डे ने कहा कि बड़े पैमाने पर इस समाधान को लागू करने से पहले पर्याप्त क्षेत्रीय अनुसंधान की आवश्यकता है।
उन्होंने कहा, "कई पौधों में CBP60g-जैसे जीन होते हैं, और उनमें से कई में सैलिसिलिक एसिड बनाने की क्षमता होती है।" "ऐसा लगता है कि पौधों के पास पहले से ही अपने शस्त्रागार में एक हथियार है। अब हमारी चुनौती बस इस शक्ति का उपयोग करना है। कृषि अनुप्रयोगों के संदर्भ में, मेरा मानना है कि हमें तब तक इंतजार करना होगा जब तक हमें क्षेत्र परीक्षणों में सफल परिणाम नहीं मिल जाते।"
फिर भी, पौधों की प्रतिरक्षा प्रणाली को बहाल करने के लिए अनुसंधान टीम द्वारा प्रस्तावित विशिष्ट समाधान यह मानता है कि उपभोक्ता अपने भोजन में अधिक आनुवंशिक हेरफेर को स्वीकार करने के लिए तैयार हैं।
कोलोराडो स्टेट यूनिवर्सिटी में पौध प्रतिरक्षा के विशेषज्ञ मार्क निशिमुरा, जो इस शोध में शामिल नहीं थे, ने कहा, "जैसे-जैसे जलवायु परिवर्तन तेज हो रहा है, हम पर प्रयोगशाला में चीजें सीखने और उन्हें तेजी से मैदान में उतारने का दबाव बढ़ने वाला है।" "मैं यह नहीं समझ पा रहा हूँ कि हम आनुवंशिक रूप से संशोधित पौधों को और अधिक स्वीकार किए बिना यह कैसे करेंगे।"
जून में चीनी विश्वविद्यालय, हांगकांग के शोधकर्ताओं द्वारा प्रकाशित एक अन्य अध्ययन ने चेतावनी दी कि ओज़ोन प्रदूषण और जलवायु परिवर्तन के प्रभावों के कारण 2050 तक वैश्विक स्तर पर फसल उत्पादन में 20 प्रतिशत तक की कमी आ सकती है।
एराबिडॉप्टिस थैलियाना की गर्मी के खिलाफ रक्षा को बहाल करने में अपनी सफलता के बावजूद, शोधकर्ताओं ने इस तथ्य पर जोर दिया कि यह समझने में अंतर कि कैसे एक गर्म होता जलवायु पौधों की प्रतिरक्षा प्रणाली की प्रभावशीलता को प्रभावित करता है, "भविष्य की कृषि उत्पादकता, पारिस्थितिकी तंत्र के संरक्षण और नई पौधों की बीमारियों की महामारियों के उदय के लिए एक प्रमुख चिंता का विषय है।"
हालांकि, उन्होंने यह भी जोड़ा कि उनके परिणाम इस बात की ओर इशारा करते हैं कि भविष्य में फसलें अधिक प्रतिरोधी होंगी।
ड्यूक के वनस्पति जीवविज्ञानी हे ने कहा, "हम गर्म तापमान पर पूरे पौधे की प्रतिरक्षा प्रणाली को और अधिक मजबूत बनाने में सक्षम हुए।" "यदि यह फसली पौधों के लिए भी सच है, तो यह वास्तव में एक बड़ी बात है क्योंकि तब हमारे पास एक बहुत ही शक्तिशाली हथियार होगा।"