Hydrotropism
हाइड्रोट्रोपिज्म (हाइड्रो-"पानी"; उष्णकटिबंधीय "एक जीव द्वारा अनैच्छिक अभिविन्यास, जिसमें एक उत्तेजना के लिए सकारात्मक या नकारात्मक प्रतिक्रिया के रूप में मोड़ या वक्र शामिल है") एक पौधे की विकास प्रतिक्रिया है जिसमें विकास की दिशा पानी की सांद्रता में उत्तेजना या ढाल द्वारा निर्धारित की जाती है। एक आम उदाहरण आर्द्र हवा में बढ़ने वाली एक पौधे की जड़ है जो उच्च सापेक्ष आर्द्रता स्तर की ओर झुकती है। इसका जैविक महत्व है क्योंकि यह अपने पारिस्थितिकी तंत्र में पौधे की दक्षता बढ़ाने में मदद करता है। हाइड्रोट्रॉपिज्म की प्रक्रिया रूट कैप सेंसिंग वाटर और रूट के लंबे हिस्से में संकेत भेजने से शुरू होती है। हाइड्रोट्रॉपिज्म को भूमिगत जड़ों में देखना मुश्किल है, क्योंकि जड़ें आसानी से अवलोकन योग्य नहीं होती हैं, और जड़ गुरुत्वाकर्षण आमतौर पर जड़ हाइड्रोट्रॉपिज्म की तुलना में अधिक प्रभावशाली होता है। मिट्टी में पानी आसानी से चलता है और मिट्टी के पानी की मात्रा लगातार बदल रही है इसलिए मिट्टी की नमी में कोई भी ढाल स्थिर नहीं है। जड़ हाइड्रोट्रोपिज्म अनुसंधान मुख्य रूप से मिट्टी के बजाय आर्द्र हवा में उगाई जाने वाली जड़ों के लिए एक प्रयोगशाला घटना रही है। मिट्टी में उगाई गई जड़ों में इसका पारिस्थितिक महत्व स्पष्ट नहीं है क्योंकि इतने कम जल-उष्णकटिबंधीय अनुसंधान ने मिट्टी में उगाई गई जड़ों की जांच की है। हाल ही में एक उत्परिवर्ती पौधे की पहचान जिसमें हाइड्रोट्रोपिक प्रतिक्रिया का अभाव है, प्रकृति में इसकी भूमिका को स्पष्ट करने में मदद कर सकता है। हाइड्रोट्रोपिज्म का अंतरिक्ष में उगाए जाने वाले पौधों के लिए महत्व हो सकता है, जहां यह जड़ों को सूक्ष्म गुरुत्वाकर्षण वातावरण में खुद को उन्मुख करने की अनुमति दे सकता है। ऐसा माना जाता है कि यह व्यवहार लाखों साल पहले विकसित हुआ था जब पौधों ने सूखी भूमि पर अपनी यात्रा शुरू की थी। जबकि इस प्रवास से कार्बन डाइऑक्साइड की खपत बहुत आसान हो गई, इसने पौधों के लिए आसानी से उपलब्ध पानी की मात्रा को बहुत कम कर दिया। इस प्रकार, अधिक पानी खोजने की क्षमता पर मजबूत विकासवादी दबाव डाला गया। तंत्र पादप चयापचय उद्देश्यों के लिए अपने वातावरण में पानी को अवशोषित करने के लिए उसे पहचानते हैं। इन जीवों द्वारा उपयोग किए जाने के लिए सार्वभौमिक रूप से उपयोग किए जाने वाले अणुओं को महसूस और अवशोषित किया जाना चाहिए। पौधों में, पानी को महसूस किया जा सकता है और मुख्य रूप से जड़ों के माध्यम से अवशोषित किया जाता है, मुख्य रूप से युवा महीन जड़ों के माध्यम से, मातृ जड़ों या पुरानी महीन जड़ों की तुलना में जैसा कि वार्नी और कैनी के शोध में मक्के के साथ दिखाया गया है। पानी की ओर इन जड़ों की वृद्धि की दिशा और दर दिलचस्प है क्योंकि ये जल अधिग्रहण की दक्षता को प्रभावित करते हैं। वैज्ञानिकों को पता है कि अधिकांश उत्तेजना के लिए जड़ों के रिसेप्टर्स जड़ टोपी की कोशिकाओं में डार्विन के 1880 के "पौधों की गति की शक्ति" के प्रकाशन के बाद से रखे गए हैं जिसमें उन्होंने अपने गुरुत्वाकर्षण प्रयोगों का वर्णन किया है। डार्विन के प्रयोगों ने विसिया फैबा के पौधों का अध्ययन किया। पौधों को पिनों के साथ सुरक्षित किया गया था, जड़ के ढक्कन को कसकर बनाया गया था, और उनकी वृद्धि देखी गई थी। डार्विन ने नोट किया कि कटराइज्ड रूट कैप किसी भी उत्तेजना की ओर नहीं बढ़े। हालांकि बहुत हाल तक, केवल पिछले दशक के भीतर, वैज्ञानिकों ने पानी के संभावित प्रवणता के संकेतों के लिए रूट कैप में एक संभावित रिसेप्टर पाया है। रिसेप्टर जैसे काइनेस (आर. एल. के.) पानी के संभावित प्रवणता के इस संवेदन के लिए जिम्मेदार प्रतीत होते हैं क्योंकि वे जड़ के आवरण की कोशिका झिल्ली में उपयुक्त स्थान के साथ-साथ प्लाज्मा झिल्ली आंतरिक प्रोटीन (पी. आई. पी.) के रूप में जाने जाने वाले एक प्रकार के एक्वापोरिन जल चैनल पर उनकी बातचीत और प्रभाव के कारण होते हैं। पी. आई. पी. कोशिका झिल्ली में भी पाए जाते हैं और जड़ हाइड्रोलिक चालकता में शामिल प्रतीत होते हैं। डायट्रिच का अनुमान है कि कम जल क्षमता का एक संकेत संभवतः पी. आई. पी. और आर. एल. के. के बीच बातचीत को प्रभावित करता है जिसके परिणामस्वरूप एब्सिसिक एसिड (ए. बी. ए.) और इसके निम्नलिखित मार्गों में प्रवाह के कारण विभेदक कोशिका विस्तार और विकास होता है। ए. बी. ए. एक जैवसंश्लेषित फाइटोहॉर्मोन है जो कई शारीरिक पादप कोशिका विकास मार्गों में सक्रिय होने के लिए जाना जाता है। हाइड्रोट्रोपिक प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप ए. बी. ए. मार्गों के लिए समर्थन अरबीडोप्सिस थालियाना के उत्परिवर्ती उपभेदों से आता है जो ए. बी. ए. का जैवसंश्लेषण/उत्पादन नहीं कर सकते हैं। उत्परिवर्तितों में हाइड्रोट्रोपिक प्रतिक्रियाओं में कमी पाई गई जैसे कि उच्च जल क्षमता की ओर उनकी जड़ की वृद्धि महत्वपूर्ण नहीं थी। ए. बी. ए. के अनुप्रयोग के बाद, हालांकि, उच्च जल क्षमता के प्रति जड़ वृद्धि की बढ़ी हुई प्रतिक्रियाएं देखी गईं। इसके अलावा, हमने पाया है कि साइटोकिनिन भी एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। अरबीडोप्सिस की जड़ों में साइटोकिनिन के असममित वितरण ने कथित तौर पर उच्च कोशिका उत्पादन को जन्म दिया है, और इस प्रकार कम जल क्षमता के जवाब में जड़ के विकास में वृद्धि हुई है। यह दिलचस्प है क्योंकि साइटोकिनिन ऑक्सिन के साथ विरोधी रूप से काम करता है, जो गुरुत्वाकर्षण प्रतिक्रिया मार्ग का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है। साइटोकिनिन पिन1 प्रोटीन परिवहन करने वाले ऑक्सिन के क्षरण का कारण बनते हैं, जो ऑक्सिन को ग्रेविट्रोपिक झुकने के लिए वांछित क्षेत्रों में जमा होने से रोकता है। यह हमें यह विश्वास करने के लिए प्रेरित करता है कि हाइड्रोट्रोपिक प्रतिक्रिया पृथ्वी के केंद्र की ओर बढ़ने की गुरुत्वाकर्षण इच्छा का मुकाबला कर सकती है और जड़ प्रणालियों को उच्च जल क्षमता की ओर फैलने की अनुमति देती है। इस तंत्र को अरबीडोप्सिस एब्सिसिक एसिड उत्परिवर्तकों (ए. बी. ए. 1-1 और ए. बी. आई. 2-1) और कोई हाइड्रोट्रोपिक प्रतिक्रिया उत्परिवर्ती (एन. एच. आर. 1) के विकास पैटर्न के अवलोकन द्वारा दृढ़ता से समर्थित किया जाता है। एब्सिसिक एसिड उत्परिवर्ती एब्सिसिक एसिड का उत्पादन करने में असमर्थ थे, और बेतरतीब ढंग से जल दबाव प्रवणता के लिए कोई महत्वपूर्ण प्रतिक्रिया दिखाने में असमर्थ थे। यह तब तक नहीं था जब तक कि ए. बी. ए. को कृत्रिम रूप से उत्परिवर्ती में जोड़ा नहीं गया था कि यह किसी भी हाइड्रोट्रोपिक प्रतिक्रिया को प्रदर्शित करने में सक्षम था। समान रूप से दिलचस्प, एन. एच. आर. 1 उत्परिवर्ती गुरुत्वाकर्षण की प्रतिक्रिया में जड़ों की वृद्धि दर को दर्शाता है, और हाइड्रोट्रोपिक संकेतों के लिए कोई प्रतिक्रिया नहीं है। यह जड़ प्रणाली के गुरुत्वाकर्षण के प्रति स्वतंत्र रूप से प्रतिक्रिया करने में सक्षम होने के कारण हो सकता है, बिना विरोधी हाइड्रोट्रोपिक प्रतिक्रिया के। एन. एच. आर. 1 संयंत्र केवल काइनेटिन की उपस्थिति में हाइड्रोट्रोपिक प्रतिक्रिया दिखाना शुरू कर देंगे, जो एक प्रकार का साइटोकिनिन है। यह स्पष्ट रूप से इस विचार का समर्थन करता है कि साइटोकिनिन हाइड्रोट्रोपिक प्रतिक्रिया में एक बड़ी भूमिका निभाते हैं। इस उत्परिवर्ती द्वारा प्रदान किए जाने वाले महान समर्थन के बावजूद, इन उत्परिवर्ती के लिए जिम्मेदार जीन अज्ञात हैं। हाइड्रोट्रॉपिज्म के तंत्र को पादप 'श्रवण' द्वारा भी समझाया जा सकता है। एक प्रयोगात्मक अध्ययन से पता चला है कि पौधे की जड़ें पानी की गति से उत्पन्न कंपनों को महसूस करके पानी के स्थान का पता लगाती हैं। परिणामी आँकड़े इस बात का समर्थन करते हैं कि पौधे इन जल-उत्पादित कंपनों की ओर बढ़ेंगे। हालांकि, यह भी देखा गया है कि ऐसे मामलों में जहां वास्तव में पानी मौजूद नहीं है, पौधे ध्वनि के अन्य स्रोतों की ओर बढ़ते हैं। इन निष्कर्षों ने यह सवाल भी उठाया कि पौधे अन्य पर्यावरणीय कारकों, जैसे कि कीड़े या हवा की तुलना में पानी से उत्पन्न कंपन को कैसे अलग करते हैं। अलग-अलग ध्वनियों के संपर्क में आने पर, सांख्यिकीय रूप से महत्वपूर्ण परिणाम थे जो पानी या पानी की नकल करने वाली ध्वनियों के प्रति एक आकर्षक प्रतिक्रिया (जड़ें बढ़ती हैं) और एक परिहार प्रतिक्रिया (जड़ें स्रोत से दूर बढ़ती हैं) (पी-मान <0.002) को दर्शाते हैं। संक्षेप में, इस शोध से पता चला है कि मटर के पौधे, वास्तव में, ध्वनिक आवृत्तियों के प्रति प्रतिक्रिया करते हैं। जड़ों के विकास के लिए संकेत, इस मामले में, एक पौधे के मिट्टी के वातावरण में अलग-अलग जल क्षमता है; प्रतिक्रिया उच्च जल क्षमता के प्रति अंतर वृद्धि है। पौधे अपनी जड़ की टोपी में पानी के संभावित ढाल को महसूस करते हैं और उस संकेत की ओर जड़ के मध्य भाग में झुकते हैं। इस तरह, पौधे यह पहचान सकते हैं कि पानी प्राप्त करने के लिए कहाँ जाना है। अन्य उत्तेजनाएँ जैसे गुरुत्वाकर्षण, दबाव और कंपन भी पौधों को चयापचय में उपयोग के लिए पौधे के मिट्टी के वातावरण में अलग-अलग मात्रा में पानी के अनुकूल होने के लिए जल अधिग्रहण की दिशा में जड़ के विकास को कोरियोग्राफ करने में मदद करते हैं। इस कारण से, भविष्य में एग्रोविट्रोपिक उत्परिवर्ती पौधों, जैसे कि एजोट्रोपम उत्परिवर्ती पर किए जाने वाले शोध के लिए यह फायदेमंद होगा। इस प्रकार, अब तक, संकेतों के बीच इन अंतःक्रियाओं का बहुत गहराई से अध्ययन नहीं किया गया है, जिससे भविष्य के शोध की संभावनाएँ बची हैं। हाल के शोध में हाइड्रोट्रोपिक प्रक्रियाओं में ऑक्सिन, साइटोकिनिन, ए. बी. ए. और एम. आई. जेड. 1 की महत्वपूर्ण भागीदारी पाई गई है। ए. बी. ए. उपचार, नीली रोशनी के विकिरण और तनावपूर्ण पर्यावरण स्थितियों के अलावा, पौधों में एम. आई. जेड. 1 अभिव्यक्ति को बढ़ाता है। अराबिडोप्सिस संयंत्र जल प्रवणता की प्रतिक्रिया में हाइड्रोट्रोपिक व्यवहार प्रदर्शित करने के लिए एम. जेड. 1 पर निर्भर हैं। एक पौधे का मूल वातावरण हाइड्रोट्रॉपिक व्यवहार की डिग्री को निर्धारित करता है जो वे प्रदर्शित करते हैं; शुष्क क्षेत्रों में पौधे अधिक हाइड्रोट्रॉपिक गतिविधि प्रदर्शित करते हैं, और गीले क्षेत्रों में वे कम प्रदर्शित करते हैं। मटर के पौधे के हाइड्रोट्रोपिज्म और ग्रेविट्रोपिज्म के लिए ऑक्सिन परिवहन का महत्व उन प्रयोगों में साबित हुआ था जिनमें ऑक्सिन अवरोधकों की एक भीड़ का उपयोग किया गया था। यह परिकल्पना की गई है कि हाइड्रोट्रॉपिज्म द्वारा संशोधित ए. बी. ए. का ऑक्सिन पर प्रभाव पड़ता है। ए. बी. ए. यह निर्धारित करने में मदद करता है कि जड़ का कौन सा पक्ष तेजी से बढ़ता है, और इस प्रकार जड़ किस दिशा में बढ़ेगी। गुरुत्वाकर्षण में, साइटोसोलिक और एपोप्लास्टिक कैल्शियम के स्तर के बीच का ढाल अन्य उष्णकटिबंधीय में शारीरिक प्रतिक्रिया शुरू करने में एक बड़ी भूमिका निभाता है, और यह परिकल्पना की जाती है कि हाइड्रोट्रोपिज्म में भी इसी तरह की प्रक्रिया होती है। कैल्सियम, ऑक्सिन और ए. बी. ए. सभी हाइड्रोट्रोपिक जड़ वृद्धि व्यवहार की शुरुआत के लिए प्रस्तावित संकेत हैं। गलत धारणाएँ शुष्क मिट्टी क्षेत्रों की तुलना में नम मिट्टी क्षेत्रों में जड़ों की अधिक वृद्धि आमतौर पर जल-उष्णकटिबंधीय का परिणाम नहीं होती है। हाइड्रोट्रॉपिज्म के लिए एक जड़ को सूखे से गीली मिट्टी के क्षेत्र में झुकने की आवश्यकता होती है। जड़ों को बढ़ने के लिए पानी की आवश्यकता होती है, इसलिए जो जड़ें नम मिट्टी में होती हैं, वे सूखी मिट्टी की तुलना में बहुत अधिक बढ़ेंगी और शाखाएँ करेंगी। जड़ें हाइड्रोट्रॉपिज्म के माध्यम से अक्षुण्ण पाइपों के अंदर पानी को महसूस नहीं कर सकती हैं और पानी प्राप्त करने के लिए पाइपों को तोड़ सकती हैं। जड़ें हाइड्रोट्रॉपिज्म के माध्यम से कई फीट दूर पानी को महसूस नहीं कर सकती हैं और इसकी ओर बढ़ती हैं। सबसे अच्छा हाइड्रोट्रॉपिज्म शायद कुछ मिलीमीटर की दूरी पर काम करता है "" संदर्भ आगे पढ़ने के लिए उष्णकटिबंधीय ऑक्सिन क्रिया