থিওইউরিয়া এবং আর্জিনিন সমন্বিতভাবে জারণ-বিজারণ হোমিওস্ট্যাসিস ও আয়নের ভারসাম্য বজায় রাখে, যা গমের লবণাক্ততার চাপ প্রশমিত করে।

উদ্ভিদ বৃদ্ধি নিয়ন্ত্রক (পিজিআর)প্রতিকূল পরিস্থিতিতে উদ্ভিদের প্রতিরক্ষা ব্যবস্থা উন্নত করার জন্য এগুলো একটি সাশ্রয়ী উপায়। এই গবেষণায় দুটির ক্ষমতা তদন্ত করা হয়েছে।পিজিআরগমের লবণাক্ততার চাপ কমাতে থায়োইউরিয়া (TU) এবং আর্জিনিন (Arg) প্রয়োগ করা হয়েছিল। ফলাফলে দেখা গেছে যে, TU এবং Arg, বিশেষ করে একত্রে ব্যবহার করলে, লবণাক্ততার চাপের অধীনে উদ্ভিদের বৃদ্ধি নিয়ন্ত্রণ করতে পারে। এদের প্রয়োগ গমের চারাগাছে অ্যান্টিঅক্সিডেন্ট এনজাইমের কার্যকলাপ উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি করে এবং একই সাথে রিঅ্যাকটিভ অক্সিজেন স্পিসিস (ROS), ম্যালনডাইঅ্যালডিহাইড (MDA) এবং রিলেটিভ ইলেক্ট্রোলাইট লিকেজ (REL)-এর মাত্রা হ্রাস করে। এছাড়াও, এই প্রয়োগগুলো Na+ এবং Ca2+ এর ঘনত্ব এবং Na+/K+ অনুপাত উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করে, এবং একই সাথে K+ এর ঘনত্ব উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি করে, যার ফলে আয়ন-অসমোটিক ভারসাম্য বজায় থাকে। আরও গুরুত্বপূর্ণ বিষয় হলো, TU এবং Arg লবণাক্ততার চাপের অধীনে গমের চারাগাছের ক্লোরোফিলের পরিমাণ, নিট সালোকসংশ্লেষণ হার এবং গ্যাস বিনিময় হার উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি করে। TU এবং Arg এককভাবে বা একত্রে ব্যবহার করলে শুষ্ক পদার্থের সঞ্চয় ৯.০৩–৪৭.৪৫% পর্যন্ত বৃদ্ধি পেতে পারে, এবং একত্রে ব্যবহার করলে এই বৃদ্ধি সর্বাধিক হয়। উপসংহারে বলা যায়, এই গবেষণাটি তুলে ধরে যে উদ্ভিদের লবণাক্ততার চাপ সহনশীলতা বাড়ানোর জন্য রেডক্স হোমিওস্ট্যাসিস এবং আয়ন ভারসাম্য বজায় রাখা গুরুত্বপূর্ণ। এছাড়াও, TU এবং Arg-কে সম্ভাব্য হিসেবে সুপারিশ করা হয়েছিল।উদ্ভিদ বৃদ্ধি নিয়ন্ত্রক,বিশেষ করে একত্রে ব্যবহার করলে, গমের ফলন বৃদ্ধি পায়।
জলবায়ু ও কৃষি পদ্ধতির দ্রুত পরিবর্তন কৃষি বাস্তুতন্ত্রের অবক্ষয় বাড়িয়ে দিচ্ছে¹। এর অন্যতম গুরুতর পরিণতি হলো ভূমির লবণাক্ততা, যা বিশ্বব্যাপী খাদ্য নিরাপত্তাকে হুমকির মুখে ফেলছে²। বর্তমানে বিশ্বজুড়ে প্রায় ২০% আবাদি জমি লবণাক্ততার দ্বারা প্রভাবিত, এবং ২০৫০ সালের মধ্যে এই সংখ্যা ৫০% পর্যন্ত বাড়তে পারে³। লবণ-ক্ষারীয় চাপ ফসলের মূলে অভিস্রবণজনিত চাপ সৃষ্টি করতে পারে, যা উদ্ভিদের আয়নিক ভারসাম্য নষ্ট করে⁴। এই ধরনের প্রতিকূল পরিস্থিতি ক্লোরোফিলের দ্রুত ভাঙন, সালোকসংশ্লেষণের হার হ্রাস এবং বিপাকীয় গোলযোগের কারণ হতে পারে, যার ফলে শেষ পর্যন্ত উদ্ভিদের ফলন কমে যায়⁵,⁶। অধিকন্তু, একটি সাধারণ গুরুতর প্রভাব হলো প্রতিক্রিয়াশীল অক্সিজেন প্রজাতি (ROS)-এর উৎপাদন বৃদ্ধি, যা ডিএনএ, প্রোটিন এবং লিপিডসহ বিভিন্ন জৈব অণুর জারণজনিত ক্ষতি করতে পারে⁷।
গম (Triticum aestivum) বিশ্বের অন্যতম গুরুত্বপূর্ণ খাদ্যশস্য। এটি কেবল সর্বাধিক চাষ করা খাদ্যশস্যই নয়, একটি গুরুত্বপূর্ণ বাণিজ্যিক ফসলও বটে। তবে, গম লবণের প্রতি সংবেদনশীল, যা এর বৃদ্ধিকে বাধা দিতে পারে, এর শারীরবৃত্তীয় এবং জৈব রাসায়নিক প্রক্রিয়াগুলিকে ব্যাহত করতে পারে এবং এর ফলন উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস করতে পারে। লবণ চাপের প্রভাব প্রশমিত করার প্রধান কৌশলগুলির মধ্যে রয়েছে জিনগত পরিবর্তন এবং উদ্ভিদ বৃদ্ধি নিয়ন্ত্রকের ব্যবহার। জিনগতভাবে পরিবর্তিত জীব (জিএম) হলো জিন সম্পাদনা এবং অন্যান্য কৌশলের ব্যবহার করে লবণ-সহনশীল গমের জাত তৈরি করা। অন্যদিকে, উদ্ভিদ বৃদ্ধি নিয়ন্ত্রকগুলি শারীরবৃত্তীয় কার্যকলাপ এবং লবণ-সম্পর্কিত পদার্থের মাত্রা নিয়ন্ত্রণ করে গমের লবণ সহনশীলতা বাড়ায়, যার ফলে চাপের ক্ষতি প্রশমিত হয়। এই নিয়ন্ত্রকগুলি সাধারণত ট্রান্সজেনিক পদ্ধতির চেয়ে বেশি গৃহীত এবং ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। এগুলি লবণাক্ততা, খরা এবং ভারী ধাতুর মতো বিভিন্ন অজৈব চাপের বিরুদ্ধে উদ্ভিদের সহনশীলতা বাড়াতে পারে এবং বীজের অঙ্কুরোদগম, পুষ্টি গ্রহণ এবং প্রজনন বৃদ্ধিকে উৎসাহিত করতে পারে, যার ফলে ফসলের ফলন এবং গুণমান বৃদ্ধি পায়। ১২ উদ্ভিদ বৃদ্ধি নিয়ন্ত্রকগুলো তাদের পরিবেশ-বান্ধবতা, ব্যবহারের সহজতা, ব্যয়-সাশ্রয়ীতা এবং ব্যবহারিকতার কারণে ফসলের বৃদ্ধি নিশ্চিত করতে এবং ফলন ও গুণমান বজায় রাখতে অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। ১৩ তবে, যেহেতু এই নিয়ন্ত্রকগুলোর কার্যপ্রণালী একই রকম, তাই এদের মধ্যে যেকোনো একটি একা ব্যবহার করা কার্যকর নাও হতে পারে। প্রতিকূল পরিস্থিতিতে গম প্রজননের জন্য, ফলন বৃদ্ধি এবং খাদ্য নিরাপত্তা নিশ্চিত করার জন্য, গমের লবণ সহনশীলতা উন্নত করতে পারে এমন বৃদ্ধি নিয়ন্ত্রকের একটি সংমিশ্রণ খুঁজে বের করা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।
টিইউ (TU) এবং আর্জিনিন (Arg)-এর সম্মিলিত ব্যবহার নিয়ে কোনো গবেষণা নেই। এই উদ্ভাবনী সংমিশ্রণটি লবণাক্ততার চাপে গমের বৃদ্ধিকে সমন্বিতভাবে ত্বরান্বিত করতে পারে কিনা, তা স্পষ্ট নয়। তাই, এই গবেষণার উদ্দেশ্য ছিল এই দুটি বৃদ্ধি নিয়ন্ত্রক গমের উপর লবণাক্ততার চাপের প্রতিকূল প্রভাব সমন্বিতভাবে প্রশমিত করতে পারে কিনা তা নির্ধারণ করা। এই লক্ষ্যে, আমরা উদ্ভিদের জারণ-বিজারণ এবং আয়নিক ভারসাম্যের উপর মনোযোগ দিয়ে লবণাক্ততার চাপে থাকা গমের উপর টিইউ (TU) এবং আর্জিনিন (Arg)-এর সম্মিলিত প্রয়োগের উপকারিতা অনুসন্ধান করার জন্য একটি স্বল্পমেয়াদী হাইড্রোপনিক গমের চারা পরীক্ষা পরিচালনা করেছি। আমাদের অনুমান ছিল যে, টিইউ (TU) এবং আর্জিনিন (Arg)-এর সংমিশ্রণ লবণাক্ততার চাপজনিত জারণ ক্ষতি কমাতে এবং আয়নিক ভারসাম্যহীনতা নিয়ন্ত্রণ করতে সমন্বিতভাবে কাজ করতে পারে, যার ফলে গমের লবণ সহনশীলতা বৃদ্ধি পাবে।
থায়োবারবিচুরিক অ্যাসিড পদ্ধতিতে নমুনাগুলোর MDA-এর পরিমাণ নির্ণয় করা হয়েছিল। ০.১ গ্রাম তাজা নমুনার গুঁড়ো সঠিকভাবে ওজন করে, ১ মিলি ১০% ট্রাইক্লোরোঅ্যাসিটিক অ্যাসিড দিয়ে ১০ মিনিট ধরে নিষ্কাশন করা হয়, এরপর ১০,০০০ g-তে ২০ মিনিট ধরে সেন্ট্রিফিউজ করা হয় এবং সুপারন্যাট্যান্ট সংগ্রহ করা হয়। নিষ্কাশিত দ্রবণটির সাথে সমপরিমাণ ০.৭৫% থায়োবারবিচুরিক অ্যাসিড মেশানো হয় এবং ১০০ °C তাপমাত্রায় ১৫ মিনিট ধরে ইনকিউবেট করা হয়। ইনকিউবেশনের পর, সেন্ট্রিফিউজ করে সুপারন্যাট্যান্ট সংগ্রহ করা হয় এবং ৪৫০ nm, ৫৩২ nm ও ৬০০ nm-এ OD-এর মান পরিমাপ করা হয়। MDA-এর ঘনত্ব নিম্নোক্তভাবে গণনা করা হয়েছিল:
৩-দিনের চিকিৎসার মতোই, ৬-দিনের চিকিৎসাতেও আর্জিনিন (Arg) এবং টিউবারকুলোসিস (Tu) প্রয়োগ গমের চারাগাছের অ্যান্টিঅক্সিডেন্ট এনজাইমের কার্যকারিতা উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি করেছিল। এক্ষেত্রেও টিউবারকুলোসিস (TU) এবং আর্জিনিনের (Arg) সংমিশ্রণটিই ছিল সবচেয়ে কার্যকর। তবে, চিকিৎসার ৬ দিন পর, বিভিন্ন চিকিৎসা পরিস্থিতিতে চারটি অ্যান্টিঅক্সিডেন্ট এনজাইমের কার্যকারিতা চিকিৎসার ৩ দিন পরের তুলনায় হ্রাস পাওয়ার প্রবণতা দেখায় (চিত্র ৬)।
সালোকসংশ্লেষণ হলো উদ্ভিদে শুষ্ক পদার্থ সঞ্চয়ের ভিত্তি এবং এটি ক্লোরোপ্লাস্টে ঘটে, যা লবণের প্রতি অত্যন্ত সংবেদনশীল। লবণাক্ততার চাপ প্লাজমা মেমব্রেনের জারণ, কোষীয় অভিস্রবণীয় ভারসাম্যের ব্যাঘাত, ক্লোরোপ্লাস্টের অতি-আণুবীক্ষণিক কাঠামোর ক্ষতি³⁶, ক্লোরোফিলের অবক্ষয়, ক্যালভিন চক্রের এনজাইমগুলির (রুবিকো সহ) কার্যকলাপ হ্রাস এবং PS II থেকে PS I-তে ইলেকট্রন স্থানান্তর হ্রাস করতে পারে³⁷। এছাড়াও, লবণাক্ততার চাপ পত্ররন্ধ্র বন্ধ করে দিতে পারে, যার ফলে পাতার CO₂ ঘনত্ব কমে যায় এবং সালোকসংশ্লেষণ ব্যাহত হয়³⁸। আমাদের ফলাফল পূর্ববর্তী গবেষণার সাথে মিলে গেছে যে লবণাক্ততার চাপ গমের পত্ররন্ধ্রীয় পরিবাহিতা হ্রাস করে, যার ফলে পাতার বাষ্পমোচনের হার এবং আন্তঃকোষীয় CO₂ ঘনত্ব কমে যায়, যা শেষ পর্যন্ত গমের সালোকসংশ্লেষণ ক্ষমতা এবং জৈববস্তু হ্রাস করে (চিত্র ১ এবং ৩)। উল্লেখযোগ্যভাবে, TU এবং Arg প্রয়োগ লবণাক্ততার চাপে থাকা গম গাছের সালোকসংশ্লেষণ দক্ষতা বাড়াতে পারে। সালোকসংশ্লেষণ দক্ষতার এই উন্নতি বিশেষভাবে তাৎপর্যপূর্ণ ছিল যখন TU এবং Arg একসাথে প্রয়োগ করা হয়েছিল (চিত্র ৩)। এর কারণ হতে পারে যে টিইউ (TU) এবং আর্জিনিন (Arg) পত্ররন্ধ্রের খোলা ও বন্ধ হওয়া নিয়ন্ত্রণ করে, যার ফলে সালোকসংশ্লেষণ দক্ষতা বৃদ্ধি পায়, যা পূর্ববর্তী গবেষণায় সমর্থিত। উদাহরণস্বরূপ, বেনকার্টি ও তার সহকর্মীরা দেখেছেন যে লবণাক্ততার চাপে, টিইউ (TU) অ্যাট্রিপ্লেক্স পোর্টুলাকোইডস এল. (Atriplex portulacoides L.) উদ্ভিদে পত্ররন্ধ্রীয় পরিবাহিতা, CO2 আত্তীকরণের হার এবং PSII আলোক-রসায়নের সর্বোচ্চ কোয়ান্টাম দক্ষতা উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি করে। যদিও লবণাক্ততার চাপে থাকা উদ্ভিদে আর্জিনিন (Arg) পত্ররন্ধ্রের খোলা ও বন্ধ হওয়া নিয়ন্ত্রণ করতে পারে এমন কোনো সরাসরি প্রমাণ নেই, সিলভেইরা ও তার সহকর্মীরা ইঙ্গিত দিয়েছেন যে খরা পরিস্থিতিতে আর্জিনিন (Arg) পাতায় গ্যাস বিনিময়কে উৎসাহিত করতে পারে।
সারসংক্ষেপে, এই গবেষণাটি তুলে ধরেছে যে, তাদের ভিন্ন ভিন্ন কার্যপ্রণালী এবং ভৌত-রাসায়নিক বৈশিষ্ট্য থাকা সত্ত্বেও, টিইউ (TU) এবং আর্জিনিন (Arg) গমের চারাকে NaCl চাপের বিরুদ্ধে তুলনামূলক প্রতিরোধ ক্ষমতা প্রদান করতে পারে, বিশেষ করে যখন একত্রে প্রয়োগ করা হয়। টিইউ এবং আর্জিনিনের প্রয়োগ গমের চারার অ্যান্টিঅক্সিডেন্ট এনজাইম প্রতিরক্ষা ব্যবস্থাকে সক্রিয় করতে পারে, ROS-এর পরিমাণ কমাতে পারে এবং ঝিল্লির লিপিডের স্থিতিশীলতা বজায় রাখতে পারে, যার ফলে চারায় সালোকসংশ্লেষণ এবং Na+/K+ ভারসাম্য বজায় থাকে। তবে, এই গবেষণার কিছু সীমাবদ্ধতাও রয়েছে; যদিও টিইউ এবং আর্জিনিনের সমন্বিত প্রভাব নিশ্চিত করা হয়েছে এবং এর শারীরবৃত্তীয় প্রক্রিয়া কিছুটা ব্যাখ্যা করা হয়েছে, এর আরও জটিল আণবিক প্রক্রিয়া এখনও অস্পষ্ট রয়ে গেছে। অতএব, ট্রান্সক্রিপ্টোমিক, মেটাবোলোমিক এবং অন্যান্য পদ্ধতি ব্যবহার করে টিইউ এবং আর্জিনিনের সমন্বিত প্রক্রিয়ার উপর আরও গবেষণা করা প্রয়োজন।
বর্তমান গবেষণায় ব্যবহৃত এবং/অথবা বিশ্লেষিত ডেটাসেটগুলো যুক্তিসঙ্গত অনুরোধের ভিত্তিতে সংশ্লিষ্ট লেখকের কাছ থেকে পাওয়া যাবে।