Chemical defenses in Cannabis
کینابیس عام طور پر چرس یا بھنگ کے نام سے جانا جاتا ہے اور اس کے دو معروف تناؤ ہیں: کینابیس سٹیوا اور کینابیس انڈیکا، یہ دونوں جڑی بوٹیوں کو روکنے کے لیے کیمیکل تیار کرتے ہیں۔ کیمیائی ساخت میں خصوصی ٹیرپینز اور کینابینوائڈز، بنیادی طور پر ٹیٹرا ہائیڈروکانابینول (ٹی ایچ سی)، اور کینابڈیول (سی بی ڈی) شامل ہیں۔ یہ مادے پودے کو کیڑوں، پھپھوندی، وائرس اور بیکٹیریا سمیت پیتھوجینز سے بچانے میں کردار ادا کرتے ہیں۔ ٹی ایچ سی اور سی بی ڈی زیادہ تر پودے کے ٹرائکومز میں محفوظ ہوتے ہیں، اور اینڈوکانابینوائڈ سسٹم اور منفرد ریسیپٹرز کے ذریعے صارف میں نفسیاتی اور جسمانی خرابی کا سبب بن سکتے ہیں۔ ٹی ایچ سی دماغ میں ڈوپامائن کی سطح کو بڑھاتا ہے، جو بھنگ سے فراہم ہونے والے پرجوش اور پرسکون احساسات کو منسوب کرتا ہے۔ چونکہ ٹی ایچ سی ایک ثانوی میٹابولائٹ ہے، اس لیے اس سے پودوں کی نشوونما، نشوونما اور تولیدی عمل پر کوئی معلوم اثرات نہیں ہوتے۔ تاہم، کچھ مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ ثانوی میٹابولائٹس جیسے کینابینوائڈز، فلاونائڈز، اور ٹیرپینز کو حیاتیاتی اور ابیوٹک ماحولیاتی تناؤ کے خلاف دفاعی طریقہ کار کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے۔ کینابینوائڈز ٹی ایچ سی اور سی بی ڈی کی پیداوار کیمیائی رد عمل کے ایک سلسلے کا نتیجہ ہے، اور سو سے زیادہ کی صرف دو قسمیں ہیں جو معلوم ہیں۔ بھنگ کے پودے میں گلینڈولر ٹرائکومز کے ٹرانسکرپٹومز کے اندر، کینابینوائڈ کی پیداوار کا راستہ ہوتا ہے۔ ہیکسانوئل-سی او اے اور میلونیل-سی او اے کے درمیان سنکشیپن رد عمل کے ذریعے 3,5,7-ٹرائی آکسوڈوڈیکینیول-سی او اے کی تشکیل سے شروع ہو کر، ٹائپ III پولیکیٹائڈ سنتھس (پی کے ایس) کے ذریعے اتپریرک کیا جاتا ہے، اس کے بعد مصنوعات کو اولیوٹولک ایسڈ بنانے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ اولیوٹولک ایسڈ کے جرانیلیشن کے بعد، کینابیجرولک ایسڈ (سی بی جی اے) یا کینابیجریوارینک ایسڈ (سی بی جی وی اے) بنتا ہے۔ ان ایسڈوں کے ڈیکاربکسایلیشن سے وہ حاصل ہوتا ہے جسے ہم ٹی ایچ سی اور سی بی ڈی کے طور پر تسلیم کرتے ہیں۔ ٹیرپینز ٹیرپینز بھنگ کے تناؤ کی کیموٹیکسونومیکل درجہ بندی میں ایک کلیدی جزو ہیں کیونکہ ٹیرپین کی ساخت ایک فینوٹائپک خاصیت ہے۔ بھنگ میں پائے جانے والے ٹیرپینز کی اکثریت ہائیڈرو کاربن ہیں، جو ٹیرپین سنتھس (ٹی پی ایس) انزائمز کی براہ راست پیداوار ہیں۔ بھنگ کے پودے میں ٹیرپینز کی سالماتی ساخت میں ہائیڈرو کاربن اور آئسوپرین اکائیوں میں زنجیروں کو جوڑنا اور لمبا کرنا شامل ہوتا ہے، جو آئسوپینٹینائل پائروفاسفیٹ اور ڈائیمیتھائلل پائروفاسفیٹ کے ذریعہ تشکیل پاتا ہے۔ ٹیرپینائڈز بنیادی طور پر دیگر ساختی اضافے کے علاوہ آکسیجن کے اضافے کے ساتھ ٹیرپینز ہوتے ہیں۔ سبز پودوں میں منفرد فنکشنل ٹیرپینز کی متعدد اقسام ہیں اور یہ بہت سے مختلف راستوں کے ذریعے تشکیل پاتے ہیں۔ میتھیلیریتھریٹول فاسفیٹ (ایم ای پی)، سائٹوسولک میوالونیٹ (ایم ای وی)، یا ڈی آکسیکسائلولوز فاسفیٹ پاتھ وے (ڈی او ایکس پی)۔ اس کے علاوہ، 1983 میں سٹیرائڈز جیسے پیچیدہ ٹیرپینائڈز کی حیاتیاتی ترکیب میں میوالونک ایسڈ (ایم وی اے) کی شمولیت کا مظاہرہ کیا گیا۔ ایک بار پیدا ہونے کے بعد، خاص طور پر ڈسک خلیوں کے اندر، ٹیرپینز کو پودے کے ٹرائکومز کے اندر ذخیرہ کیا جاتا ہے۔ بھنگ میں کئی قسم کے ٹیرپین ہوتے ہیں جو مختلف تعداد میں آئسوپرین اکائیوں پر مشتمل ہوتے ہیں۔ وہ غیر مستحکم نامیاتی مرکبات کے طور پر اپنے اخراج کے ذریعے خاص خوشبو اور جراثیم کش خصوصیات میں حصہ ڈالتے ہیں۔ بھنگ کے مختلف تناؤ اپنے بائیو کیمیکل راستوں کے ذریعے مختلف ٹیرپینز کی ترکیب کرتے ہیں، اور ٹیرپینز کا تنوع بھنگ کے پودے کے ٹی پی ایس جین پول میں موجود ٹی پی ایس انزائمز کے تنوع پر منحصر ہوتا ہے۔ تاہم، ٹی پی ایس انزائموں میں تغیرات کی وجوہات ابھی تک معلوم نہیں ہیں۔ مونوٹرپینز مرسین اور سیسکوٹرپینز β-کیریوفیلین (انسانی سی بی 2 کینابینوائڈز رسیپٹر سے جڑے ہوئے ہیں) اور α-humulene سب سے عام ٹیرپین مرکبات ہیں، اور بھنگ کے تناؤ کی زیادہ تر اقسام میں موجود ہیں۔ درست معیارات کی کمی بعض اوقات سائنسدانوں کے لیے نئے ٹیرپینز کی درجہ بندی کرنا مشکل بنا دیتی ہے۔ ٹیرپین پروفائلز مختلف ماحولیاتی حالات کے تحت تبدیل ہونے کے تابع ہیں، جو ٹی پی ایس جین کے اظہار میں تغیر کا باعث بن سکتے ہیں، بالآخر ترکیب شدہ ٹیرپینز میں تغیر کا باعث بن سکتے ہیں۔ ٹیرپین میں منفرد، الگ خوشبو ہوتی ہے، یہی وجہ ہے کہ ہر تناؤ کی بو مختلف ہوتی ہے۔ کینابیس کے پودے، بہت سے دوسرے پودوں کی طرح، شکاریوں کو پسپا کرنے اور جرگنوں کو مدعو کرنے کی کوششوں میں کیمیائی دفاع کے ایک طریقہ کے طور پر شدید خوشبوؤں کے ساتھ ٹیرپینز کو بائیو کیمیکل طور پر ترکیب کرتے ہیں۔ چونکہ ٹیرپینز اور ٹیرپینائڈز حیاتیاتی طور پر فعال مالیکیول ہیں، اس لیے یہ ممکن ہے کہ ٹیرپینز میں تغیرات انسانوں میں مختلف حیاتیاتی اور نفسیاتی ردعمل پیدا کر سکتے ہیں۔ یہی وجہ ہے کہ لوگ مختلف تناؤ کے مختلف نفسیاتی اثرات کا دعوی کرتے ہیں۔ کیمیائی حیاتیاتی تناؤ کا دفاع کینابیس کے دفاع کی ایک شکل ماحول میں مختلف حیاتیاتی تناؤ جیسے کیڑوں اور شکار کے جواب میں کینابینوائڈز اور خصوصی ٹیرپینز کا اپ ریگولیشن ہے۔ 2019 کے ایک مطالعے میں، تمباکو کے ہارن ورم کے لاروا کو گندم کے جراثیم کی مصنوعی غذا پر کھلایا گیا جس میں بھنگ کا ایجنٹ تھا۔ نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ اوسطا، نئی غذا میں سی بی ڈی کی نمایاں طور پر زیادہ مقدار سے لاروا کی بقا کی شرح میں کمی واقع ہو سکتی ہے۔ اس کے علاوہ، مڈوکا سیکسٹا لاروا سی بی ڈی کی زیادہ مقدار والے پودوں کو کھانے سے گریز کرتا ہے، جس سے یہ اشارہ ملتا ہے کہ سی بی ڈی قدرتی کیڑوں کی روک تھام ہو سکتی ہے۔ تاہم، تحقیق سے یہ بھی پتہ چلا ہے کہ جب پودے کو بعض کیڑوں سے مکینیکل زخموں کا نشانہ بنایا جاتا ہے، تو سی بی ڈی کی سطح میں کوئی تبدیلی نہیں ہوتی تھی اور یہاں تک کہ اس میں کمی بھی ہوتی تھی۔ یہ مشاہدہ کیڑوں اور کیمیائی سراو کی انواع میں فرق کی وجہ سے ہو سکتا ہے، اس طرح ایک نیا مفروضہ فراہم کرتا ہے کہ سی بی ڈی کی سطح بعض انواع کے جواب میں مختلف ہوتی ہے یا یہاں تک کہ اس کا کوئی اثر نہیں ہوتا ہے۔ سی سٹیوا کے پتوں اور پھولوں میں فائٹوکانابینوائڈ اور ٹیرپین کا مواد اس وقت بڑھتا ہے جب ٹیٹرانیکس ارٹیکا کے حملے میں ہوتا ہے، جو کہ جینس کے لیے ایک عام کیڑا ہے۔ جب کیڑوں کے نقصان کے بغیر کینابیس سٹیوا کے کنٹرول سے موازنہ کیا جائے تو 2022 کی تحقیق میں ٹیٹرانیکس ارٹیوا انفیکشن کے سامنے آنے والے پودوں میں ثانوی میٹابولائٹس میں مجموعی اضافے کا مظاہرہ کیا گیا اور مائع اور گیس کرومیٹوگراف ماس سپیکٹرومیٹرز کا استعمال کرتے ہوئے اس میٹابولائٹ کے اضافے کی پیمائش کی گئی۔ یہ اضافہ نمایاں پایا گیا، اور اسے پلانٹ میں دفاعی طریقہ کار کے طور پر منسوب کیا جاتا ہے۔ کینابیس میں دفاعی جین کے طور پر کینابینوائڈز کی شمولیت اور اپ ریگولیشن کو ایلیسیٹرز کے ذریعے متاثر کیا جا سکتا ہے۔ 2019 کے ایک مطالعے میں، سیلیسیلک ایسڈ (ایس اے) کو جی اے بی اے کے ساتھ بطور ایلیسیٹر استعمال کیا گیا تھا تاکہ ٹی ایچ سی اور سی بی ڈی بائیو سنتھیسز میں شامل میٹابولائٹس کے اظہار پر اس کے اثرات کا تعین کیا جا سکے۔ ایس اے اور جی اے بی اے کو ٹی ایچ سی اے ایس کے اظہار کو مؤثر طریقے سے ریگولیٹ کرنے کے لیے دکھایا گیا، جو کہ ٹی ایچ سی بنانے کے لیے استعمال ہونے والا کینابیجرولک ایسڈ ہے، جس کے نتیجے میں ٹی ایچ سی کی سطح زیادہ ہوتی ہے۔ یہ نتائج اس طریقہ کار کی حمایت کرتے ہیں جس میں بھنگ کے اخراج جیسے سیلیسیلک ایسڈ اور جی اے بی اے تناؤ کے جواب میں دفاعی جینوں کے اظہار میں اضافے کے لیے سگنل کاسکیڈ کو متحرک کرتے ہیں۔ دفاع کی ایک لائن پڑوسی پودوں کو متنبہ کرکے سبزی خوروں سے دفاع کے لیے ہوا میں اتار چڑھاؤ والے نامیاتی مرکبات (وی او سی) کا اخراج ہے۔ وی او سی کی رہائی جیسمونک (جے اے) راستے سے شروع ہو سکتی ہے جو دفاعی جینوں کو منظم کرتی ہے۔ جیسمونک ایسڈ، جسے جیسمونیٹ بھی کہا جاتا ہے، ایک ہارمون ہے جو پودوں میں زخم کے اشارے سے منسلک ہوتا ہے۔ تیز زخم کے اشارے میں ایکشن پوٹینشل کی آمد کے بعد کیلشیم کی آمد شامل ہوتی ہے۔ کیلشیم میں اضافہ ایک ریگولیٹری پروٹین، کیلمڈوولین کو متحرک کرتا ہے، جو فاسفورک ایسڈ کے ساتھ ملا کر جیسمونیٹ-اسوسیٹیڈ وی کیو-موٹیف جین 1 (جے اے وی 1) کو جاری کرنے والے پروٹین کنیز کو چالو کرتا ہے۔ 2020 کے ایک مطالعے سے، نیکروٹروفک پیتھوجین گرے مولڈ کے جواب میں، جے اے ثالثی والے مارکر انفیکشن کے آغاز سے لے کر آخر تک متاثرہ پتیوں میں اپ ریگولیٹ کیے گئے تھے۔ سگنلز کی ایک سیریز کے ذریعے، پلانٹ فنگل ایلیسیٹرز/پیتھوجینز کی موجودگی کا پتہ لگاتا ہے، پھر جے اے راستے کے ذریعے دفاعی جینوں کے اظہار میں اضافہ ہوتا ہے۔ کیمیائی ابیوٹک تناؤ کا دفاع خشک سالی کی مزاحمت خشک سالی بھنگ کی نشوونما اور پیداوار پر منفی اثرات مرتب کرتی ہے، اس لیے بھنگ نے ابیوٹک تناؤ کے لیے بقا کا طریقہ کار تیار کیا ہے۔ خشک سالی کے دباؤ کے ساتھ ساتھ دیگر جسمانی عمل جیسے فوٹو سنتھیسز کے سامنے آنے پر پودوں کے خلیات معمول کی نشوونما کی شرح کو بند کر دیں گے۔ بعض جین کے تاثرات یا نقل کے عوامل کو کم کرنے سے اس ردعمل میں مدد مل سکتی ہے۔ مثال کے طور پر، جیسمونک ایسڈ کے راستے میں فوٹو سنتھیسز-اینٹینا پروٹین اور مختلف طور پر ظاہر شدہ جین (ڈی ای جی) کو خشک سالی کے تناؤ کے دوران کم منظم ہونے کے طور پر دکھایا گیا۔ گاؤ کے 2018 کے ایک تحقیقی مضمون میں، وہ نیچے کے ضابطے کو پودے میں فوٹو سنتھیسز میں کمی سے منسوب کرتے ہیں۔ اپ ریگولیٹنگ جین بھی ہو سکتے ہیں، جیسے کہ این اے سی جین فیملی کے نقل شدہ عوامل، جن کا خشک سالی کے علاج کے جواب میں حد سے زیادہ اظہار کیا گیا تھا، ممکنہ طور پر رواداری میں حصہ ڈالتے ہیں۔ ایبسسیک ایسڈ (اے بی اے) کی حیاتیاتی ترکیب میں شامل متعدد ریگولیشن جین، جو تناؤ کے ردعمل سے منسلک پودوں کا ہارمون ہے، خشک سالی کے تناؤ کے اوقات میں زیادہ ظاہر ہوتے ہیں۔ ان میں سے کچھ جین پی پی 2 سی اور ایس این پی کے جین خاندانوں سے ہیں، جو اے بی اے سگنلنگ کے اندرونی کرداروں کی وجہ سے خشک سالی کی رواداری سے منسلک ہیں۔ اے بی اے سگنلنگ، جو اے بی اے میٹابولک راستوں میں تبدیلیوں کے ذریعے کنٹرول کیا جاتا ہے، خشک سالی کے تناؤ کے دوران پانی کے نقصان سے نمٹنے کے لیے بھنگ کے پودوں میں فوٹو سنتھیسز کے عمل میں اسٹوماتا بندش اور تبدیلیوں میں مدد کرتا ہے۔ تناؤ کا ایک اور ہارمون، آکسین، جین جی ایچ 3 کے ذریعے خشک سالی کو برداشت کرنے میں اہم ہو سکتا ہے۔ بھنگ کے جی ایچ 3 ہومولوگ جین کو انڈول-3-ایسیٹک ایسڈ (آئی اے اے) کے اظہار کو کم کرکے چاول میں خشک سالی کی مزاحمت میں اضافہ کرنے کے لیے دکھایا گیا ہے، جو فوٹو سنتھیسز اور خلیوں کی نشوونما کو کم کرتا ہے۔ نمک کشیدگی آئن کا توازن پیداوار پیدا کرنے کے لیے پودوں کی نشوونما میں ایک اہم عنصر ہے۔ مٹی میں نمک کا بہت زیادہ ارتکاز جڑ کے بافتوں میں پانی کی صلاحیت کو کم کرتا ہے جو زہریلا ہو جاتا ہے ؛ نشوونما کو روکتا ہے اور پودے کو پانی سے پاک کرکے پھولوں کو روکتا ہے۔ زچگی کی بندش بھی زیادہ نمکیات کا ردعمل ہے، جس کی وجہ سے چینی کی پیداوار اور اخراج کی شرح میں کمی واقع ہوتی ہے۔ پودے سوڈیم اور کلورین جمع کرکے اور میکرو نیوٹریئنٹس اور دیگر آئنوں کے جذب کو کم کرکے زیادہ نمکیات والی مٹی کا جواب دیتے ہیں۔ اس جمع کے نتیجے میں کیلشیم سگنلنگ کی روک تھام ہوتی ہے۔ اس قسم کے تناؤ سے نمٹنے کے لیے، پودوں کے پاس بقا کے لیے حکمت عملی اور موافقت ہونی چاہیے، جیسے کہ آسموٹک تناؤ کے راستے۔ آر این اے سیکوینسنگ اور کیو آر ٹی-پی سی آر تجزیے نے جین کے اظہار کے ان راستوں کو تلاش کرنا ممکن بنا دیا ہے، جیسے کہ ایم اے پی کے، جس سے نمکیات کے لیے زیادہ رواداری کے ذمہ دار امیدوار جینوں کی جانچ پڑتال کی اجازت ملتی ہے۔ اس قسم کے تناؤ کے ردعمل کے لیے امیدوار جین پلانٹ ہارمون سگنل ٹرانسڈکشن کے راستوں میں بھی پائے گئے ہیں۔ کینابیس کی مختلف انواع جین کے اظہار کی منفرد تغیرات رکھتی ہیں، جن میں سے کچھ میں پوٹاشیم کی سطح کو اتنا اونچا رکھ کر نمک رواداری کو استعمال کرنے کی زیادہ صلاحیت ہوتی ہے تاکہ سوڈیم کے استعمال سے انکار کیا جا سکے۔ سوڈیم یا ہائیڈروجن اینٹی پورٹرز کے ذریعے سائٹوپلازم سے سوڈیم کو ہٹانا نمک کے حد سے زیادہ حساس (ایس او ایس) ریگولیشن راستے کا استعمال کرتے ہوئے اعلی نمکیات والے ماحول سے خشک ہونے کے خلاف مزاحمت کرنے کا ایک اور طریقہ کار ہے۔ ایس او ایس راستہ ہائیڈروجن کے لیے اضافی سوڈیم کا تبادلہ کرتا ہے، اور اسے کیلشیم سگنل فلکس کے ذریعے عمل میں لایا جاتا ہے۔ سائٹوسکیلیٹن میں ترمیم کرنا یا آسموٹک تناؤ کے راستے کا استعمال کرنا دو دیگر جسمانی دفاعی پودے ہیں جو نمکیات کو سنبھالنے کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ اضافی نمکیات کو محسوس کرنے کی صلاحیت ایک قیمتی ذریعہ ہے، جہاں اضافی سوڈیم کیلشیم اور رد عمل والی آکسیجن پرجاتیوں (آر او ایس) کی آمد کو متحرک کر سکتا ہے۔ سوڈیم کو محسوس کرنے کی صلاحیت کے بغیر، کیلشیم کو سائٹوسول میں بہنے کے لیے سگنلنگ جھرن میں متحرک نہیں کیا جائے گا۔ یہ بہاؤ کسی بھی دستیاب دفاع کا استعمال کرتے ہوئے نمک آئنوں کو جڑوں میں داخل ہونے سے روکنے کے لیے نظام کو مطلع کرتا ہے، جیسے سیل وال میں ترمیم کرنا۔ ان سینسنگ اور سگنلنگ صلاحیتوں کے بغیر پودے کو نمک حساس سمجھا جاتا ہے، جسے گلائکوفائٹ کہا جاتا ہے۔ دھات کی زہریلا پن مٹی میں دھات کی آلودگی بھنگ کے پودوں میں زیادہ زہریلا پن پیدا کرے گی۔ کیڈیمیم (سی ڈی) زہریلا پن طویل مدتی اور پودوں میں ناقابل واپسی ثابت ہوا ہے۔ سی ڈی خاص طور پر آکسیڈیٹیو تناؤ اور آزاد ریڈیکلز میں اضافے کا باعث بنتا ہے۔ آزاد ریڈیکلز آکسیڈیٹیو تناؤ، خلیوں کو نقصان اور موت کا سبب بنتے پائے جاتے ہیں۔ سی ڈی آلودہ مٹی میں بھنگ کے پودے دھات کو زہریلا کرنے میں مدد کرنے کے لیے پائے گئے جب کہ پودے اب بھی محفوظ تھے۔ اگرچہ سی ڈی ارتکاز والی مٹی میں لگائے جانے پر بھنگ کے ان پودوں کی نشوونما قدرے کم ہو گئی تھی، لیکن پودوں کی مسلسل نشوونما سے یہ ظاہر ہوتا ہے کہ بھنگ کے پودے کچھ سی ڈی کو جراثیم سے پاک کرنے میں کامیاب تھے۔ خاص طور پر، ٹرانسپورٹر پروٹین سی ڈی کو خلیے کی دیوار میں منتقل کریں گے اور تفریق سے اظہار شدہ جین (ڈی ای جی) سی ڈی تناؤ کے خلاف فعال، پابند اور دفاع کریں گے۔ یہ ڈی ای جی سیل وال میٹابولزم میں ملوث پائے گئے اور سی ڈی کے ساتھ رابطے میں ہونے پر سب سے زیادہ متحرک تھے۔ پلانٹ ہارمون اے بی اے سگنل ٹرانسڈکشن جھرنوں اور سیل سائیکلنگ اور نشوونما کو چالو کرنے میں اہم کردار ادا کرتا ہے۔ بھنگ کے پودوں میں اے بی سی ٹرانسپورٹرز کا اضافہ کیلشیم کے ارتکاز میں اضافے میں معاون ہے، جس سے یہ ظاہر ہوتا ہے کہ کیلشیم بائنڈنگ پروٹین سی ڈی کے ارتکاز اور جذب کو کنٹرول کر سکتے ہیں۔ حوالہ جات کینابیس کیمیائی ماحولیات