میٹابولومکس نمک کے تناؤ پر پودوں کا ردعمل ظاہر کرنے کے لئے تازہ ترین پیشرفت
خلاصہ زراعت میں سب سے بڑی رکاوٹ، نمک کا تناؤ غذائی تحفظ کے لیے ایک اہم خطرہ ہے۔ نمک کے دباؤ کا منفی اثر پورے پودے کی سطح پر ظاہر ہوتا ہے۔ نمک کے تناؤ کا مقابلہ کرنے کی کوشش میں، پودوں نے مختلف قسم کے میکانزم تیار کیے ہیں جو سیلولر ہائپروسمولریٹی اور آئن عدم توازن کو متوازن کرنے کے لیے کام کرتے ہیں۔ جین کے اظہار میں اہم تبدیلیاں جن کے نتیجے میں پودوں کے میٹابولزم میں ردوبدل ہوتا ہے ان عملوں کا سبب بنتا ہے۔ یہ میٹابولک ایڈجسٹمنٹ پودوں کی غیر متوازن میٹابولک توازن کو ایڈجسٹ کرنے کی صلاحیت میں مدد کرتی ہیں۔ ثانوی پودوں کی مصنوعات یا میٹابولائٹس کی پیداوار جو پودوں کے دفاع میں معاون ثابت ہوتی ہے، غیر سازگار بڑھتے ہوئے حالات سے متاثر ہوتے ہوئے دکھایا گیا ہے۔ ان میٹابولائٹس کی مختلف قسم نے "میٹابولومکس" کی ترقی کو جنم دیا ہے۔ ٹرانسکرپٹوم یا پروٹوم میں تبدیلیاں آنے سے پہلے ہی، میٹابولائٹ فنگر پرنٹنگ اور پروفائلنگ تکنیکوں کا استعمال کرتے ہوئے دباؤ والے نمونوں کی درست شناخت اور مقدار درست کی جا سکتی ہے۔ میٹابولک حرکات اور عوامل کو دوسرے "اومک" نقطہ نظر کے ساتھ ملانا، بشمول ٹرانسکرپٹومکس، میٹابولک پرو فائل شفٹوں کو بطور مارکر استعمال کرتے ہوئے تناؤ کی فزیالوجی کے تجزیہ کی اجازت دیتا ہے۔ فصلوں کی افزائش کے پروگراموں کی نشوونما سے نمک کی ہم آہنگی کے اثرات اور نمکیات کے تناؤ سے متعلقہ تناؤ کے عوامل کے انکشاف شدہ جائزوں سے فائدہ ہو سکتا ہے۔ زراعت میں نمکیات کی وجہ سے خوراک کی پیداوار میں نمایاں رکاوٹ آئی ہے۔ یہ بات اچھی طرح سے تسلیم شدہ ہے کہ مٹی کی نمکیات فصل کی پیداواری صلاحیت کو کم کرتی ہے اور زمین کے استعمال کو محدود کرتی ہے۔
پوری دنیا میں چلائے جانے والے متعدد ماحولیاتی اقدامات کے مطابق، 20% زرعی زمین اور 50% کھیتی پر نمک کا دباؤ ہے (Munns and Tester 2008)۔ لہٰذا، مٹی کی موجودہ نمکیات غذائی تحفظ کے لیے ایک بڑا خطرہ ہے۔
پانی میں گھلنشیل نمک کی سطح میں اضافے کی بنیادی وجہ، جیسے NaCl، Na 2 CO3، اور CaCl 2، آبپاشی ہے، جو زمین کو نمکین بناتی ہے۔ چونکہ مٹی کی نمکیات کلیدی جسمانی اور حیاتیاتی کیمیائی پودوں کے عمل کو متاثر کرتی ہے، اس لیے کم بایوماس پیدا ہوتا ہے (Ahmad and John 2005; Ahmad and Sharma 2006, 2008, 2010; Ahmad 2010; Ahmad et al. 2010a, b, c, 2012)۔
نمک کے تناؤ کے منفی اثرات پورے پودے کی سطح پر ظاہر ہوتے ہیں اور نشوونما کے تمام مراحل کے دوران ہوتے ہیں، بشمول انکرن، انکر اور پودوں کے مراحل۔ بہر حال، نمک کے تناؤ کی رواداری پودوں کی نشوونما کے مرحلے کے ساتھ ساتھ انواع کے لحاظ سے بھی مختلف ہوتی ہے۔ ترقی کے دوران کسی بھی موڑ پر، نمک کا تناؤ ایک تباہ کن واقعہ کے طور پر ابھر سکتا ہے جو مسلسل یا بعض اوقات بتدریج بدتر ہونے سے پہلے مسلط کیا جاتا ہے۔ سیلولر ہائپروسمولریٹی اور آئن عدم توازن کو متوازن کرنے کے لیے، پودا متعدد مربوط سرگرمیوں کے ذریعے نمک کے دباؤ کا جواب دیتا ہے۔ پودوں میں نمک کی برداشت اور پیداوار میں استحکام پیچیدہ جینیاتی خصوصیات ہیں جو فصلوں میں قائم کرنا مشکل ہیں۔
بہر حال، یہ ثابت کیا گیا ہے کہ نمک کے تناؤ کا اثر متعدد خلوی اجزاء پر پڑتا ہے، بشمول نیوکلک ایسڈ، پروٹین، کاربوہائیڈریٹ، اور امینو ایسڈ )۔
پودوں کے تناؤ کی فزیالوجی کے مطالعہ میں مالیکیولر بائیولوجیکل طریقوں کو شامل کرنے سے، اس کوشش کو بڑھانا ممکن تھا جس کے نتیجے میں تناؤ سے متاثر ہونے والے جینز کی شناخت ہوئی (Bartels and Sunkar، 2005؛ Umezawa et al.، 2006)۔ یہ تحقیق ان جینوں کے اظہار کو بڑھانے میں کامیاب رہی جو تناؤ کے ردعمل سے وابستہ ہیں اور ابیوٹک تناؤ کے خلاف مزاحمت کی پیشکش کرتے ہیں۔ ایک مختلف حکمت عملی، مقداری ٹریٹ لوکس (QTL) تجزیہ، تناؤ کو برداشت کرنے والی فصلوں کی نشوونما کے قابل بناتا ہے QTLs کو تناؤ برداشت کرنے کی مختلف خصوصیات (Takeda and Matsuoka 2008) کے لیے مربوط کر کے۔
2011; Krasensky and Jonak (2012)۔ کیو ٹی ایل پر مختلف سالٹ سٹریس ٹولرنس میں کئی تحقیقیں شائع ہوئی ہیں۔ مثال کے طور پر، نمک برداشت کرنے والی اور نمک کے لیے حساس چاول کی کاشت کا موازنہ کرنا، رین ایٹ ال۔ (2005) نے SKC1 لوکس کی نشاندہی کی جو ایک اعلی تعلق K+ ٹرانسپورٹر (HKT) قسم کے سوڈیم ٹرانسپورٹر کو انکوڈنگ کرتا ہے۔
اس کے باوجود، نمک کے رد عمل میں، پودے اپنے جینز اور پروٹین کی سرگرمیوں میں مختلف تبدیلیوں سے گزرتے ہیں، جس کے نتیجے میں عام طور پر ان کے میٹابولزم میں تبدیلی آتی ہے۔ اب یہ سمجھا جاتا ہے کہ پودوں میں میٹابولک راستے کی ایک وسیع قسم ہوتی ہے جس کی وجہ سے ہزاروں ثانوی میٹابولائٹس ہوتے ہیں جو نمک کے دباؤ کی صورت حال پر رد عمل ظاہر کر سکتے ہیں۔ جب ایک جین کو پہلی بار نقل کیا جاتا ہے، تو یہ راستے اکثر اہم میٹابولک راستوں سے ہٹ جاتے ہیں (Nascimento and Fett 2010؛ Mastrobuoni et al. 2012)
اس کے مطابق، ثانوی پودوں کی مصنوعات کی ترکیب اور جمع مختلف اقسام کی نشوونما کے حالات سے نمایاں طور پر متاثر ہوتے ہیں۔ چونکہ میٹابولائٹس میں کیمیائی میک اپ کی اتنی وسیع اقسام ہوتی ہیں، میٹابولوم اسٹڈیز ایک ہی دباؤ والے نمونے سے میٹابولائٹس کی درست شناخت اور مقدار کا تعین کر سکتی ہیں۔ مزید خاص طور پر، میٹابولائٹ فنگر پرنٹنگ اپروچ اور اس کا خلاصہ ان ابتدائی مرکبات کی نشاندہی کرتا ہے جو تناؤ کے ادراک کی نشاندہی کرتے ہیں اس سے پہلے کہ وہ ٹرانسکرپٹوم یا پروٹوم میں تبدیلیاں لا سکتے ہیں جن کا پتہ جین اظہار اور میٹابولک فینوٹائپ سے متعلق حتمی حیاتیاتی معلومات تک رسائی حاصل کرنے کے لیے کیا جا سکتا ہے۔ ہم اس جائزے میں پودوں کے تناؤ کی فزیالوجی کے کچھ پہلوؤں اور پودوں کے میٹابولوم کو جانچنے کے لیے استعمال ہونے والے طریقوں کا خلاصہ کریں گے۔
