Drought tolerance in barley
جو (ہورڈیم ولگیئر) مٹی کے پی ایچ، معدنی غذائیت کی دستیابی، اور پانی کی دستیابی کے لحاظ سے دیگر اناج کی فصلوں کے مقابلے میں زیادہ ماحولیاتی رواداری کے لیے جانا جاتا ہے۔ اس کی وجہ سے، جو کے پودوں پر کافی تحقیق کی جا رہی ہے تاکہ اس بات کا تعین کیا جا سکے کہ اس ماحولیاتی سختی کی کوئی جینیاتی بنیاد ہے یا نہیں۔ جو کے پودوں پر خشک سالی کا اثر ایک سی 4 پرجاتیوں اور ایک مونوکوٹ ہے، اور اس وجہ سے خشک سالی کے اس پر پڑنے والے اثرات کو پودوں کی دیگر پرجاتیوں پر بڑھایا جا سکتا ہے۔ خشک سالی اکثر کسی خطے میں درجہ حرارت میں اضافے کا نتیجہ ہوتی ہے، جو ٹرانسپیریشنل پل میں اضافے سے پودوں میں پانی کے نقصان کو بڑھاتا ہے۔ مٹی میں پانی کی کمی معدنی غذائیت کی دستیابی کو کم کرتی ہے، کیونکہ جڑوں میں داخل ہونے کے لیے معدنیات کو مٹی کے محلول میں تحلیل کرنا ضروری ہے۔ مزید برآں، خشک سالی کے نتیجے میں فوٹو سنتھیٹک کی شرحوں میں کمی واقع ہوتی ہے، بائیو ماس میں کمی واقع ہوتی ہے، اور پتوں کی سنسینس میں تیزی آتی ہے۔ اہمیت زرخیزی ہلال کی پیدائش کے بعد سے ہی جو انسانوں کے لیے ایک انمول فصل رہی ہے۔ مکئی (زی میز)، گندم (ٹریٹیکم ایسٹیوم) اور چاول (اوریزا سٹیوا) کی بڑے پیمانے پر کاشت سے پہلے، جو انسانوں کے لیے اہم اناج کی فصل تھی۔ آج، جو بنیادی طور پر جانوروں کے چارے (55-60%) اور مالٹ (30-40%) کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ بہت سے ترقی پذیر ممالک اب بھی خوراک کے ذریعہ کے طور پر جو پر بہت زیادہ انحصار کرتے ہیں، خاص طور پر افریقہ، جزیرہ نما عرب اور جنوبی امریکہ کے علاقوں میں۔ اس لیے جو کی پیداوار میں کمی ان ممالک میں پہلے سے جاری خوراک کے بحران میں بہت اہم کردار ادا کرے گی۔ صنعتی انقلاب (1760-2019) کے بعد سے کاربن ڈائی آکسائیڈ کی سطح میں 48 فیصد اضافہ ہوا ہے، اس طرح زمین کے ماحول پر بادل چھا گئے ہیں اور اس کے نتیجے میں عالمی درجہ حرارت میں اضافہ ہوا ہے۔ اس کے نتیجے میں دنیا کے بہت سے علاقوں میں خشک سالی جیسے شدید موسمی واقعات میں اضافہ ہوا ہے جن میں قیمتی زرعی زمین موجود ہے۔ مجموعی طور پر، آب و ہوا غیر معمولی طور پر تبدیل ہو رہی ہے، اور عالمی خوراک کی عدم تحفظ سے نمٹنے کا ایک ممکنہ طریقہ ایسی فصلوں کی افزائش کرنا ہے جو ماحولیاتی تناؤ کو برداشت کرتی ہیں۔ میکانزم C4 فوٹو سنتھیسز جو کے پودے C4 راستے کے ذریعے فوٹو سنتھیسز کرتے ہیں، جس کا مطلب ہے کہ وہ CO2 کو 4-کاربن نامیاتی ایسڈ میں طے کرتے ہیں، جسے پھر بنڈل کی مٹھی میں بند کر دیا جاتا ہے، جس سے ماحول میں دوبارہ پھیلاؤ کو روکا جاتا ہے۔ سی 4 راستہ پی ای پی-کاربوکسیلیز کو کاربن فکسشن کے لیے ایک اتپریرک کے طور پر استعمال کرتا ہے، بجائے اس کے کہ رو بسکو، جو سی 3 راستے میں استعمال ہوتا ہے۔ پی ای پی-کاربوکسیلیز کا سی او 2 کے لیے زیادہ لگاؤ ہے، اور اس کا او 2 کے لیے لگاؤ نہیں ہے، جو فوٹو ریسپریشن کو روکتا ہے۔ مجموعی طور پر، سی 4 راستہ جو کے پودوں کو کاربن کو زیادہ موثر طریقے سے ٹھیک کرنے کی اجازت دیتا ہے، اس طرح وہ اپنے اسٹوماتا کو کم وقت کے لیے کھلا رکھ سکتے ہیں، جس سے پانی کے اخراج کو روکا جا سکتا ہے۔ ابسیسیک ایسڈ ابسیسیک ایسڈ (اے بی اے) وہ ہارمون ہے جو پودے تناؤ کے جواب میں جاری کرتے ہیں۔ یہ پودوں میں اسٹومٹل بندش کو جنم دیتا ہے، اور ٹرانسپیریشن کے ذریعے پانی کے نقصان کو کم کرتا ہے۔ تاہم، اسٹومٹل بندش میں اضافے کے نتیجے میں کاربن ڈائی آکسائیڈ کے انضمام میں کمی واقع ہوتی ہے۔ شاید قلیل مدت میں اس کا مقابلہ کرنے کے لیے، اے بی اے کی ترکیب جڑ کے خلیوں کی لمبائی کو بھی فروغ دیتی ہے، جو بدلے میں معدنی غذائی اجزاء کے استعمال کو فروغ دیتی ہے۔ دیگر تحقیقات سے یہ بھی پتہ چلا ہے کہ اے بی اے خشک سالی کے حالات میں کاربونک این ہائیڈریس کی سرگرمی میں اضافہ کرتا ہے۔ جڑوں کی افزائش میں اضافہ جو کے پودوں کی بعض اقسام جڑ کے بڑے نظام پیدا کرتی ہیں۔ جڑوں کا ایک بڑا نظام نہ صرف معدنی غذائی اجزاء کے جذب کے لیے سطح کے رقبے میں اضافہ کر کے بلکہ گہرے زیر زمین پانی تک پہنچنے کی پودوں کی صلاحیت کو بہتر بنا کر خشک سالی کے خلاف رواداری کو بہتر بناتا ہے۔ خشک سالی کے تناؤ میں اگائے جانے والے جو کے پودے اینٹی آکسیڈینٹ کی زیادہ سرگرمی ظاہر کرتے ہیں، جو رد عمل والی آکسیجن پرجاتیوں سے آکسیڈیٹیو نقصان کو روکتے ہیں۔ رد عمل والی آکسیجن پرجاتیوں کی بڑھتی ہوئی پیداوار کی وجہ سے خشک سالی کے دباؤ کا سامنا کرنے پر پودوں کو سیلولر نقصان کا خطرہ بڑھ جاتا ہے، اور اس وجہ سے یہ بڑھتی ہوئی اینٹی آکسیڈینٹ سرگرمی ممکنہ طور پر خشک سالی کے دباؤ میں پودے کی حفاظت میں مدد کرتی ہے۔ اسٹومٹل کثافت میں کمی مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ جو کے پودوں میں اسٹومٹل کثافت میں کمی گیس کے تبادلے میں کمی کے باوجود اناج کی پیداوار میں کمی نہیں کرتی ہے۔ اسٹوماتا کی تعداد میں کمی صرف پانی کے اخراج کو روک کر خشک سالی کی رواداری کو بہتر بناتی ہے، اس طرح پانی کے استعمال کی کارکردگی میں اضافہ ہوتا ہے۔ خشک سالی کے تناؤ میں اگائے جانے والے جو کے پودوں میں نائٹرک آکسائیڈ کی سطح میں کمی بھی ظاہر ہوتی ہے، جس کے مطالعے سے پولیامین کی پیداوار میں اضافہ ظاہر ہوا ہے۔ پولیمائنز ڈی این اے اور جھلی جیسے سیلولر ڈھانچوں کو مستحکم کرکے خشک سالی کے تناؤ کے دوران پودوں کی فلاح و بہبود میں مدد کرتی ہیں، اس طرح بقا کو طول دیتی ہیں۔ جینیاتی بنیاد حالیہ تحقیق سے پتہ چلا ہے کہ جو جنگلی اور کاشت شدہ دونوں اقسام میں خشک سالی کی رواداری سے متعلق اپنے جینو ٹائپ میں انتہائی متغیر ہے۔ درحقیقت، مقداری خاصیت لوکی (کیو ٹی ایل) کو خشک سالی کے حالات میں جو کے بیج کے شگوفہ سے منسلک کیا گیا ہے۔ اس کے ساتھ ساتھ، زیادہ بنجر آب و ہوا میں اگائی جانے والی اقسام ٹھنڈے آب و ہوا میں اگائی جانے والی اقسام کے مقابلے رد عمل والی آکسیجن پرجاتیوں کے بہتر ضابطے کی نمائش کرتی ہیں۔ جو کے پودوں میں ایسی خصوصیات پائی گئی ہیں جو خشک سالی کے حالات میں سازگار اور ناموافق ہوں گی، جس سے پتہ چلتا ہے کہ زرعی صنعت ممکنہ طور پر جو کے پودوں میں خشک سالی سے مزاحم خصوصیات کو گرم علاقوں میں اگانے کے لیے منتخب کر سکتی ہے، اور اس کے برعکس زیادہ سے زیادہ پیداوار کے لیے ٹھنڈے علاقوں کے لیے۔ جو کے پودوں میں خشک سالی کو برداشت کرنے کے ذمہ دار جینوں کی شناخت کرنا اور انہیں ٹرانسجینکس کے ذریعے پودوں کی دیگر اقسام یا جو کی دیگر اقسام پر لگانا بھی امید افزا نتائج دکھاتا ہے۔ ایک مطالعہ نے رینگتے ہوئے بینٹ گراس میں جو سے ایچ وی اے 1 جین کا اظہار کیا، اور پتہ چلا کہ اس نے پانی کی کمی سے ہونے والے نقصان کے اثرات کو کم کرکے خشک سالی کی رواداری کو بہتر بنایا ہے۔ اسی طرح، جو سے ایچ وی اے 1 جین پر مشتمل ٹرانسجینک باسمتی چاول کے پودوں نے کنٹرول پلانٹس کے مقابلے میں خشک سالی کو زیادہ برداشت کرنے کا مظاہرہ کیا۔ دوسری تحقیق سے پتہ چلتا ہے کہ جو میں ایچ وی ایم وائی بی 1 جین کا اظہار خشک سالی کے دباؤ میں بڑھتا ہے، اور جب ٹرانسجینک جو کے پودوں میں زیادہ ظاہر ہوتا ہے، تو خشک سالی کی رواداری میں اضافہ ہوتا ہے۔ جو کے پودوں میں K + ٹرانسپورٹرز کے زیادہ اظہار سے خشک سالی کی رواداری میں بھی اضافہ پایا گیا ہے، جس کی وجہ پودوں کی میٹابولزم اور فزیولوجی میں K + کے بہت سے کردار ہیں، جیسے کہ اسٹومٹل یپرچر۔ امرنتھ باجرے کے حوالہ جات بارلی ہورڈیم ولگرے بھی دیکھیں