झाडे खूप लांबलचक असतात, त्यांच्या प्रत्येक पानावर सूर्यप्रकाश प्रवेश करण्यासाठी वाकतात. शतकानुशतके या घटनेचे निरीक्षण करूनही, शास्त्रज्ञांना ते पूर्णपणे समजलेले नाही. आता साल्क इन्स्टिट्यूटच्या शास्त्रज्ञांनी शोधून काढले आहे की दोन वनस्पती घटक - प्रथिने PIF7 आणि वाढ संप्रेरक ऑक्सीन - झाडे सावलीत असताना आणि त्याच वेळी उच्च तापमानाच्या संपर्कात असताना वाढीला गती देणारे ट्रिगर आहेत. संस्थेची अधिकृत वेबसाइट.
29 ऑगस्ट 2022 रोजी नेचर कम्युनिकेशन्स या जर्नलमध्ये प्रकाशित झालेले निष्कर्ष, ग्लोबल वार्मिंगमुळे पिकांचे नुकसान होत असतानाही वनस्पती हवामान बदलाला कसा प्रतिसाद देतील आणि उत्पादन वाढवतील याचा अंदाज लावण्यात वैज्ञानिकांना मदत होईल.
"सध्या, आम्ही विशिष्ट घनतेवर पिके घेत आहोत, परंतु आमचे परिणाम सूचित करतात की हवामानातील बदलांनुसार वनस्पतींच्या वाढीस अनुकूल करण्यासाठी आम्हाला ती घनता कमी करावी लागेल," असे वरिष्ठ लेखक प्रोफेसर जोआन चोरी म्हणतात, साल्क इन्स्टिट्यूटच्या प्लांट मॉलिक्युलरचे संचालक. आणि सेल बायोलॉजी प्रयोगशाळा आणि हॉवर्ड, ह्यूजेस मेडिकल इन्स्टिट्यूटचे संशोधक. "झाडे प्रकाश आणि तापमानाला कसा प्रतिसाद देतात याचा आण्विक आधार समजून घेतल्याने आम्हाला सर्वोत्तम उत्पादन देण्यासाठी लागवड घनता सुधारण्यास अनुमती मिळेल."
उगवण दरम्यान, रोपे मातीतून फुटण्यासाठी आणि शक्य तितक्या लवकर सूर्यप्रकाश मिळविण्यासाठी त्यांचे देठ त्वरीत लांब करतात. साधारणपणे, सूर्यप्रकाशाच्या संपर्कात आल्यानंतर स्टेमची वाढ मंदावते. पण जर वनस्पती सूर्यप्रकाशासाठी आजूबाजूच्या वनस्पतींशी स्पर्धा करत असेल किंवा वाढत्या तापमानाला प्रतिसाद म्हणून उष्ण जमीन आणि झाडाची पाने यांच्यातील अंतर वाढवत असेल तर स्टेम पुन्हा लवकर वाढू शकतो. दोन्ही पर्यावरणीय परिस्थिती - छायांकन आणि उच्च तापमान - स्टेमच्या वाढीस उत्तेजन देतात, ते उत्पन्न देखील कमी करतात.
या अभ्यासात, शास्त्रज्ञांनी एकाच वेळी सावलीत वाढणाऱ्या वनस्पतींची आणि उबदार तापमानांची तुलना केली - उच्च लागवड घनता आणि हवामान बदलाची नक्कल करणाऱ्या परिस्थिती. शास्त्रज्ञांनी मॉडेल प्लांट Arabidopsis thaliana, तसेच टोमॅटो आणि तंबाखूचा जवळचा नातेवाईक वापरला, कारण त्यांना या पर्यावरणीय परिस्थितीमुळे तिन्ही वनस्पतींच्या प्रजाती समान प्रमाणात प्रभावित होतात का हे पाहण्यात रस होता.
तिन्ही प्रजातींमध्ये, संशोधकांच्या टीमला असे आढळून आले की जेव्हा झाडे एकाच वेळी शेजारच्या वनस्पतींनी तयार केलेली सावली टाळण्याचा प्रयत्न करतात आणि उच्च तापमानाला सामोरे जातात तेव्हा ते खूप उंच वाढतात. आण्विक स्तरावर, संशोधकांना आढळले की PIF7 ट्रान्सक्रिप्शन फॅक्टर, जीन्स चालू आणि बंद करण्यास मदत करणारे प्रोटीन, वाढीस चालना देण्यास मदत करते. त्यांना असेही आढळून आले की जेव्हा पिकांना शेजारच्या वनस्पती आढळतात तेव्हा ऑक्सिन, एक ग्रोथ हार्मोनची पातळी वाढते, ज्याने एकाच वेळी उच्च तापमानाला प्रतिसाद म्हणून वाढीस प्रोत्साहन दिले. या सिनर्जिस्टिक PIF7-ऑक्सिन मार्गाने वनस्पतींना त्यांच्या वातावरणाला प्रतिसाद देण्यास आणि सर्वोत्तम वाढणाऱ्या परिस्थितीच्या शोधात परिस्थितीशी जुळवून घेण्यास अनुमती दिली.
संबंधित ट्रान्सक्रिप्शन फॅक्टर, पीआयएफ4, उच्च तापमानात स्टेम लांबण देखील उत्तेजित करतो. तथापि, सावली आणि भारदस्त तापमानाच्या संयोजनासह, या घटकाने यापुढे महत्त्वाची भूमिका बजावली नाही.
"आम्ही हे पाहून आश्चर्यचकित झालो की PIF4 महत्वाची भूमिका बजावत नाही कारण मागील अभ्यासांनी संबंधित वाढीच्या परिस्थितीत या घटकाचे महत्त्व दर्शविले आहे," असे अभ्यासाचे पहिले लेखक योगेव बुर्को म्हणतात, साल्क इन्स्टिट्यूटचे संशोधन सहकारी आणि सहयोगी प्राध्यापक. इस्रायल ज्वालामुखी संस्थेत कृषी संशोधन संस्था. “पीआयएफ7 हा या वनस्पतीसाठी प्रबळ वाढीचा चालक आहे ही वस्तुस्थिती खरोखर आश्चर्यकारक होती. या नवीन ज्ञानाने, आम्हाला आशा आहे की विविध पिकांच्या वाढीच्या प्रतिसादात त्यांना हवामान बदलाशी जुळवून घेण्यास मदत होईल.”
संशोधकांचा असा विश्वास आहे की अजून एक घटक शोधला गेला आहे जो PIF7 आणि auxin चा प्रभाव वाढवतो. त्यांना भविष्यातील अभ्यासात या अज्ञात घटकाचा शोध घेण्याची आशा आहे. बर्कोची प्रयोगशाळा हा मार्ग पिकांमध्ये कसा अनुकूल करता येईल याचाही अभ्यास करेल.
"जागतिक तापमान वाढत आहे, त्यामुळे आम्हाला या नवीन परिस्थितीत वाढू शकतील अशा अन्न पिकांची गरज आहे," चोरी, सॉल्क प्लांट यूज इनिशिएटिव्ह आणि हॉवर्ड एच. आणि प्लांट बायोलॉजीच्या चेअर मरियम आर न्यूमन चे सह-नेते म्हणतात. "आम्ही उच्च तापमानात वनस्पतींच्या वाढीचे नियमन करणारे प्रमुख घटक ओळखले आहेत, जे आम्हाला भविष्यातील पिढ्यांना खायला देण्यासाठी अधिक उत्पादक पिके वाढविण्यात मदत करतील."