फसलें कीटों और एक गर्म जलवायु से दोहरी परेशानी का सामना कर सकती हैं

फसलें कीटों और एक गर्म जलवायु से दोहरी परेशानी का सामना कर सकती हैं गर्मी में, टमाटर के पौधे भूखे तंबाकू हॉर्नवॉर्म, मांडुका सेक्स्टा से नहीं लड़ सकते। Www.shutterstock.com से

सहस्राब्दी के लिए, कीड़े और जिन पौधों को वे खिलाते हैं वे एक सह-विकासवादी लड़ाई में लगे हुए हैं: खाने के लिए या खाया नहीं जाना चाहिए। कुछ समय पहले तक, दो विरोधी पक्षों ने एक प्रकार का गतिरोध बनाए रखा था। जलवायु परिवर्तन के साथ, हालांकि, गर्म तापमान कीड़ों के पक्ष में संतुलन और फसलों और किसानों के लिए खतरे का कारण बन सकता है।

मिशिगन स्टेट यूनिवर्सिटी की हमारी शोध टीम प्लांट रेजिलिएशन इंस्टीट्यूट क्या देखा जब गर्म मौसम में क्या हुआ हॉर्नवॉर्म कैटरपिलर ने टमाटर के पौधे पर हमला किया। टमाटर खो गया। हमने गर्मी की लहर के दौरान संयंत्र द्वारा एक आश्चर्यजनक व्यापार बंद देखा: यह कैटरपिलर के खिलाफ खुद का बचाव करता था लेकिन इस प्रयास ने इसे गर्मी के हानिकारक प्रभावों से निपटने से रोक दिया। इससे पौधे को अधिक गरम होना पड़ा, जिससे कैटरपिलर का हाथ मजबूत हुआ।

2018 में शोधकर्ताओं द्वारा किए गए एक अध्ययन ने भविष्यवाणी की कि ग्लोबल वार्मिंग की प्रत्येक डिग्री होगी कीटों से फसल का नुकसान 10% बढ़ाकर 25% क्योंकि कीट आबादी और उनके भूख गर्म तापमान में वृद्धि करते हैं। लंबे समय तक सूखे या बाढ़ सहित अन्य जलवायु से संबंधित चर उन नुकसानों को कम करने की संभावना है।

लेकिन यद्यपि वैज्ञानिकों ने खाद्य उत्पादन के लिए इन विभिन्न चुनौतियों की पहचान की है, लेकिन वे अभी भी इस बारे में ज्यादा नहीं जानते हैं कि गर्मी और कीटों का संयोजन पौधों की अंतर्निहित रक्षा प्रणालियों को कैसे प्रभावित करेगा।

पौधे पौधों के खाने वाले कीड़ों की उपस्थिति सहित उनके वातावरण में होने वाले परिवर्तनों के बारे में लगातार समझ और प्रतिक्रिया देते हैं।

पौधे कीटों से कैसे लड़ते हैं

जानवरों के विपरीत, पौधे शिकारियों से भाग या छिप नहीं सकते हैं। इसके बजाय, पौधे जहरीले रसायनों का एक शस्त्रागार पैदा करते हैं जो कीटों और अन्य संयंत्र उपभोक्ताओं द्वारा हमले को दोहराते हैं।

इन यौगिकों का उत्पादन महंगा है और अक्सर उनके विकास को स्टंट करता है, इसलिए पौधे इस रासायनिक रक्षा शस्त्रागार को केवल एक चबाने वाले कीट द्वारा क्षतिग्रस्त होने पर तैनात करते हैं। इस प्रक्रिया को प्लांट घाव हार्मोन, जसमॉनेट द्वारा ट्रिगर किया जाता है, जो कीटों को पीछे हटाने वाले रासायनिक रक्षा यौगिकों के जैवसंश्लेषण, वितरण और भंडारण को कसकर नियंत्रित करता है।

20 से अधिक वर्षों के लिए, हमने अध्ययन किया है कि कैसे जसमॉनेट पौधों की सुरक्षा करता है कीट शाक से। हाल ही में हमने यह सोचना शुरू किया है कि बढ़ते वैश्विक तापमान इस आम संयंत्र रक्षा तंत्र को कैसे प्रभावित करते हैं।

गर्मी और भूख कैटरपिलर

हमारे अध्ययन में हम टमाटर के पौधों को चुनौती दी सामान्य तापमान की स्थिति में हॉर्नवॉर्म कैटरपिलर के साथ: 82 डिग्री एफ दिन (लगभग 28 डिग्री सी) और 64 डिग्री एफ नाइट्स (लगभग 18 डिग्री सी)। हमने गर्मी की लहरों का अनुकरण भी किया, जिससे दिन में तापमान 100 एफ (38 सी) और रात में कई दिनों तक 82 एफ (28 सी) तक गिर गया।

पौधों ने गर्म तापमान पर प्रतिक्रिया दी है, जो कि जसमॉनेट के उत्पादन को तेज करता है और परिणामस्वरूप, विभिन्न रक्षा यौगिकों का उत्पादन बढ़ाता है। फिर भी, कीड़े गर्मी में लगातार पौधों को खा जाते हैं।

इस बीच, हमारी टीम द्वारा एक समानांतर अध्ययन में पाया गया कि तापमान में मध्यम वृद्धि होती है कीड़ों के चयापचय को गति दी ताकि वे तेजी से खाएं और पौधों को अधिक नुकसान पहुंचे। हालांकि टमाटर के पौधों ने अपनी रासायनिक प्रतिक्रिया के साथ कड़ी टक्कर दी, लेकिन वे कीड़े के शक्तिशाली गर्मी-ट्रिगर खाने को उत्तेजित नहीं कर सके।

जलवायु परिवर्तन के कारण मॉडल फसल के नुकसान को कम कर सकते हैं क्योंकि वे इस बात पर विचार नहीं करते हैं कि कैसे पौधे बढ़ते तापमान पर प्रतिक्रिया करते हैं।

कीड़े + गर्मी = दोहरी परेशानी

जब तापमान बहुत अधिक हो जाता है तो पौधे दो रणनीतियों का उपयोग करते हैं। वे अपने छोटे पत्तों के छिद्रों को खोलेंगे, जिन्हें स्टोमेटा कहा जाता है, पानी जारी करना जो उन्हें ठंडा करता है जितना पसीना इंसानों को ठंडा करता है। पौधे भी गर्म मिट्टी से अपने पत्ते उठाकर गर्मी के तनाव का मुकाबला करते हैं, शायद एक ठंडी हवा की तलाश में।

हमने अप्रत्याशित रूप से अपने काम में पता लगाया कि गर्म तापमान पर कैटरपिलर द्वारा चुनौती दिए गए टमाटर के पौधों ने इन चीजों को नहीं किया, और इस तरह वे अपने पत्तों को ठंडा करने में विफल रहे।

हमारे अनुवर्ती प्रयोगों में, हमने पाया कि जब कैटरपिलर ने इसकी पत्तियों को खा लिया और पौधे ने हार्मोन जसमॉनेट को सक्रिय कर दिया, तो इसने छोटे रंध्र के उद्घाटन को अवरुद्ध कर दिया, और पत्तियों को ठंडा होने से रोकने से भी रोका। संयंत्र अपनी शीतलन प्रतिक्रिया को तैनात नहीं कर सका, और एक ही समय में प्रकाश संश्लेषण (सूर्य के प्रकाश और कार्बन डाइऑक्साइड से भोजन बनाना) कम हो गया।

ये परिस्थितियाँ पौधे की वृद्धि को प्रभावी रूप से धीमा कर देती हैं। इस प्रकार, हालांकि टमाटर के पौधे कीटों के हमलों या ऊंचे तापमान के साथ अच्छी तरह से सामना कर सकते हैं, अगर वे दो तनाव एक ही समय में आते हैं, तो इससे दोहरी परेशानी होती है। परिणाम भूख कैटरपिलर प्लस लीफ ओवरहीटिंग द्वारा तेजी से मलिनकिरण है।

वास्तविक वातावरण में पौधों का अध्ययन

कीट का हमला पौधों को ठंडा होने से क्यों रोकता है यह एक रहस्य बना हुआ है। हालांकि, जब पौधे कीट के हमले के दौरान अपने रंध्र को बंद कर देते हैं, तो वे घायल पत्तियों से वाष्पित होने से रोककर पानी का संरक्षण करते हैं। हमें लगता है कि इस प्रतिक्रिया से पौधे को लाभ हो सकता है जब पानी की आपूर्ति कम होती है, जो अक्सर गर्मी की लहरों के दौरान होता है।

हम अत्यधिक नियंत्रित प्रयोगशाला परिस्थितियों के बजाय, प्राकृतिक वातावरण के उबड़-खाबड़ इलाकों में उगने वाले पौधों का अध्ययन करके इस सवाल का समाधान करने की योजना बनाते हैं। हम मानते हैं कि ऐसे अध्ययन फसलों को विकसित करने के लिए आवश्यक हैं जो गर्मी और घाव के तनाव दोनों का सामना कर सकते हैं।

अधिक लचीले पौधे बनाना

कई विशेषज्ञों का अनुमान है कि कृषि उत्पादकता अगले 30 वर्षों में दोगुनी होनी चाहिए तेजी से बढ़ती जनसंख्या। प्रमुख फसलों के लिए वर्तमान उपज प्रक्षेपवक्र, एक बदलते वैश्विक वातावरण के अनिश्चित प्रभावों के साथ संयुक्त, सुझाव है कि दुनिया पारंपरिक कृषि प्रथाओं का उपयोग करते हुए इस मांग की अच्छी तरह से कम हो जाएगी।

यूनाइटेड किंगडम का रॉयल सोसायटी और अन्य वैज्ञानिक संगठनों ने आह्वान किया है दूसरी हरित क्रांति यह फसलों के विकास के माध्यम से कृषि के स्थायी गहनता की अनुमति देगा जो कि अधिक कठोर पर्यावरणीय परिस्थितियों के सामने अधिक लचीला हो।

जीनोमिक्स और जीन एडिटिंग से लेकर कम्प्यूटेशनल और डेटा साइंस के दृष्टिकोण तक की हालिया तकनीकी प्रगति, शोधकर्ताओं को इस लक्ष्य की दिशा में काम करने के अभूतपूर्व अवसर प्रदान करती है। गर्मी और कीटों के हमलों की जटिल बातचीत की बेहतर समझ हासिल करने के लिए, हम आशा करते हैं कि हमारे शोध एक गर्म दुनिया में पौधे की लचीलापन बढ़ाने के लिए नई रणनीतियों को सूचित कर सकते हैं।

के बारे में लेखक

ग्रेग होवे, बायोकेमिस्ट्री और आणविक जीवविज्ञान के प्रोफेसर, मिशिगन स्टेट यूनिवर्सिटी और नाथन हवको, पादप अनुसंधान में पोस्टडॉक्टोरल फेलो, मिशिगन स्टेट यूनिवर्सिटी

इस लेख से पुन: प्रकाशित किया गया है वार्तालाप क्रिएटिव कॉमन्स लाइसेंस के तहत। को पढ़िए मूल लेख.

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