Drought tolerance in barley
जौ (होर्डियम वल्गेरे) को मिट्टी के पीएच, खनिज पोषक तत्वों की उपलब्धता और पानी की उपलब्धता के मामले में अन्य अनाज फसलों की तुलना में अधिक पर्यावरण-सहिष्णु माना जाता है। इस वजह से, जौ के पौधों पर बहुत शोध किया जा रहा है ताकि यह निर्धारित किया जा सके कि इस पर्यावरणीय कठोरता के लिए कोई आनुवंशिक आधार है या नहीं। जौ के पौधों पर सूखे का प्रभाव जौ एक सी4 प्रजाति और एक मोनोकोट है, और इसलिए सूखे के प्रभाव को अन्य पौधों की प्रजातियों पर भी डाला जा सकता है। सूखा अक्सर एक क्षेत्र में बढ़े हुए तापमान का परिणाम होता है, जो बढ़े हुए वाष्पोत्सर्जन खिंचाव द्वारा पौधों में पानी के नुकसान को बढ़ावा देता है। मिट्टी में पानी की कमी से खनिज पोषक तत्वों की उपलब्धता कम हो जाती है, क्योंकि जड़ों में प्रवेश करने के लिए खनिजों को मिट्टी के घोल में घोलना पड़ता है। इसके अतिरिक्त, सूखे के परिणामस्वरूप प्रकाश संश्लेषक दर में कमी आती है, बायोमास में कमी आती है और पत्ती का वृद्धावस्था में तेजी आती है। महत्व जौ उपजाऊ अर्धचंद्र के जन्म के बाद से मनुष्यों के लिए एक अमूल्य फसल रही है। मक्के (ज़ी मेज़), गेहूँ (ट्रिटिकम एस्टिवम) और चावल (ओरिज़ा सैटिवा) की बड़े पैमाने पर खेती से पहले, जौ मनुष्यों के लिए मुख्य अनाज की फसल थी। आज जौ का उपयोग मुख्य रूप से पशु आहार (55-60%) और माल्ट (30-40%) के लिए किया जाता है। कई विकासशील देश अभी भी खाद्य स्रोत के रूप में जौ पर बहुत अधिक निर्भर हैं, विशेष रूप से अफ्रीका, अरब प्रायद्वीप और दक्षिण अमेरिका के क्षेत्रों में। जौ के उत्पादन में गिरावट इन देशों में पहले से ही चल रहे खाद्य संकट में बहुत योगदान देगी। औद्योगिक क्रांति (1760-2019) के बाद से कार्बन डाइऑक्साइड के स्तर में 48 प्रतिशत की वृद्धि हुई है, इस प्रकार पृथ्वी के वायुमंडल पर बादल छा गए हैं और इसके परिणामस्वरूप वैश्विक तापमान में वृद्धि हुई है। इसके परिणामस्वरूप दुनिया के कई क्षेत्रों में सूखे जैसी चरम मौसमी घटनाओं में वृद्धि हुई है, जिनमें मूल्यवान कृषि भूमि है। कुल मिलाकर, जलवायु अनियमित रूप से बदल रही है, और वैश्विक खाद्य असुरक्षा से निपटने का एक पूर्वानुमेय तरीका ऐसी फसलों का प्रजनन करना है जो पर्यावरणीय तनावों के प्रति सहिष्णु हों। तंत्र सी4 प्रकाश संश्लेषण जौ के पौधे सी4 मार्ग के माध्यम से प्रकाश संश्लेषण करते हैं, जिसका अर्थ है कि वे सी. ओ. 2 को 4-कार्बन कार्बनिक एसिड में स्थिर करते हैं, जिसे फिर बंडल म्यान में बंद कर दिया जाता है, जिससे वायुमंडल में प्रसार को रोका जा सकता है। सी4 मार्ग पी. ई. पी.-कार्बोक्सिलेस का उपयोग कार्बन स्थिरीकरण के लिए उत्प्रेरक के रूप में करता है, न कि रुबिस्को, जिसका उपयोग सी3 मार्ग में किया जाता है। पी. ई. पी.-कार्बोक्सिलेस में सी. ओ. 2 के लिए एक उच्च आत्मीयता है, और ओ. 2 के लिए कोई आत्मीयता नहीं है, जो प्रकाशोत्सर्जन को रोकता है। कुल मिलाकर, सी4 मार्ग जौ के पौधों को कार्बन को अधिक कुशलता से ठीक करने की अनुमति देता है, इस प्रकार उन्हें कम समय के लिए अपने स्टोमेटा को खुला रखने की अनुमति देता है, जिससे वाष्पोत्सर्जन से पानी की हानि को रोका जा सकता है। एब्सिसिक एसिड एब्सिसिक एसिड (ए. बी. ए.) वह हार्मोन है जो पौधे तनाव के जवाब में छोड़ते हैं। यह पौधों में स्टोमेटल क्लोजर को प्रेरित करता है, जिससे वाष्पोत्सर्जन से पानी का नुकसान कम होता है। हालांकि, बढ़े हुए स्टोमेटल क्लोजर के परिणामस्वरूप CO2 एसिमिलेशन में कमी आती है। शायद अल्पावधि में इसका मुकाबला करने के लिए, ए. बी. ए. संश्लेषण जड़ कोशिकाओं के विस्तार को भी बढ़ावा देता है, जो बदले में खनिज पोषक तत्वों के सेवन को बढ़ावा देता है। अन्य शोधों से यह भी पता चला है कि ए. बी. ए. सूखे की स्थिति में कार्बनिक निर्जलीकरण गतिविधि को बढ़ाता है। जड़ों की वृद्धि जौ के पौधों की कुछ किस्में बड़ी जड़ प्रणाली का उत्पादन करती हैं। एक बड़ी जड़ प्रणाली न केवल खनिज पोषक तत्वों के अवशोषण के लिए सतह क्षेत्र को बढ़ाकर, बल्कि गहरे भूजल तक पहुंचने के लिए पौधों की क्षमता में सुधार करके सूखे के प्रति सहिष्णुता में सुधार करती है। सूखे के दबाव में उगाए जाने वाले जौ के पौधे एंटीऑक्सीडेंट एंजाइमों की उच्च गतिविधि प्रदर्शित करते हैं, जो प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों से ऑक्सीडेटिव क्षति को रोकते हैं। प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों के बढ़ते उत्पादन के कारण सूखे के तनाव के संपर्क में आने पर पौधों को कोशिकीय क्षति का खतरा बढ़ जाता है, और इसलिए यह बढ़ी हुई एंटीऑक्सीडेंट गतिविधि सूखे के तनाव में पौधे की रक्षा करने में मदद करती है। पेट के घनत्व में कमी अध्ययनों से पता चला है कि जौ के पौधों में पेट के घनत्व में कमी से गैस के आदान-प्रदान में कमी के बावजूद अनाज की पैदावार में कमी नहीं आती है। स्टोमेटा की संख्या में कमी केवल जल निकासी को रोककर सूखा सहिष्णुता में सुधार करती है, इस प्रकार जल-उपयोग दक्षता में वृद्धि होती है। सूखे के दबाव में उगाए जाने वाले जौ के पौधों में नाइट्रिक ऑक्साइड का स्तर भी कम हो जाता है, जो अध्ययनों से पता चलता है कि पॉलीएमाइन के उत्पादन में वृद्धि हुई है। पोलिमाइन डी. एन. ए. और झिल्ली जैसी कोशिकीय संरचनाओं को स्थिर करके सूखे के तनाव के दौरान पौधों की भलाई में सहायता करते हैं, इस प्रकार जीवित रहने में मदद करते हैं। आनुवंशिक आधार हाल के शोध से पता चला है कि जौ जंगली और खेती की गई दोनों किस्मों में सूखा सहिष्णुता से संबंधित अपने जीनोटाइप में अत्यधिक परिवर्तनशील है। वास्तव में, मात्रात्मक विशेषता लोकी (क्यू. टी. एल.) को सूखे की स्थिति में जौ के बीज के अंकुरण से जोड़ा गया है। साथ ही, अधिक शुष्क जलवायु में उगाई जाने वाली किस्में ठंडी जलवायु में उगाई जाने वाली किस्मों की तुलना में प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों का बेहतर विनियमन प्रदर्शित करती हैं। जौ के पौधों में ऐसे लक्षण पाए गए हैं जो सूखे की स्थिति में अनुकूल और प्रतिकूल होंगे, जिससे पता चलता है कि कृषि उद्योग गर्म क्षेत्रों में उगाने के लिए जौ के पौधों में सूखे प्रतिरोधी लक्षणों का चयन कर सकता है, और अधिकतम उपज के लिए ठंडे क्षेत्रों के लिए इसके विपरीत। जौ के पौधों में सूखा सहिष्णुता के लिए जिम्मेदार जीन की पहचान करना और उन्हें ट्रांसजेनिक्स के माध्यम से अन्य पौधों की प्रजातियों या जौ की अन्य किस्मों पर लागू करना भी आशाजनक परिणाम दिखा रहा है। एक अध्ययन ने रेंगने वाले बेंटग्रास में जौ से एच. वी. ए. 1 जीन को व्यक्त किया, और पाया कि इसने पानी की कमी से होने वाले नुकसान के प्रभाव को कम करके सूखे की सहनशीलता में सुधार किया। इसी तरह, जौ से एक एच. वी. ए. 1 जीन वाले ट्रांसजेनिक बासमती चावल के पौधों ने नियंत्रण पौधों की तुलना में उच्च सूखा सहिष्णुता का प्रदर्शन किया। अन्य शोधों से पता चलता है कि जौ में एच. वी. एम. वाई. बी. 1 जीन की अभिव्यक्ति सूखे के दबाव में बढ़ जाती है, और जब ट्रांसजेनिक जौ के पौधों में अत्यधिक अभिव्यक्ति होती है, तो यह सूखे की सहनशीलता को बढ़ाती है। जौ के पौधों में के + ट्रांसपोर्टरों की प्रेरित अति-अभिव्यक्ति भी सूखे की सहनशीलता को बढ़ाने के लिए पाई गई है, क्योंकि के + पौधों के चयापचय और शरीर विज्ञान में कई भूमिकाएँ निभाता है, जैसे कि स्टोमेटल एपर्चर। अमरंथ मिलेट संदर्भ जौ होर्डियम वल्गारे भी देखें।