گیاهان زمانی که آب کافی برای رشد و تولیدمثل خود ندارند دچار تنش خشکی می‌شوند، تنش خشکی می‌تواند باعث کاهش تولید محصولات غذایی، عدم تولید محصول یا حتی مرگ شود.
گیاهان برای رشد به آب نیاز دارند، اما مقدار و زمان مناسب بسته به نوع گیاه متفاوت است. تغییرات آب و هوایی و نیازهای جمعیتی که به طور تصاعدی در حال رشد است، میزان آب موجود برای تولید غذا را کاهش می‌دهد.
تنش خشکی در مناطقی که تولید محصولات زراعی عمدتاً به بارندگی برای تامین نیازهای محصول متکی است، یک مشکل عمده است. به این مناطق سیستم دیم می‌گویند.
سیستم‌های دیم بیشترین زمین های زیر کشت و تولید مواد غذایی جهان را تشکیل می دهند.
آب و هوا را نمی‌توان کنترل کرد، اما این مورد درباره گیاهان امکان‌پذیر است. از آنجایی که گیاهان نمی‌توانند حرکت کنند، باید خود را با تغییرات محیطی مانند خشکسالی، دمای بالا یا نمک تطبیق دهند.
دانشمندان در تلاشند تا از این توانایی برای کمک به گیاهان برای واکنش سریعتر یا موثرتر به استرس برای بهبود تولید و بقا استفاده کنند.
اگرچه گیاهان مغز یا سیستم عصبی ندارند، اما می توانند استرس را پس از چندین بار تجربه کردن از طریق فرآیندی به نام «حافظه استرس» به یاد بیاورند. تکرار استرس، گیاه را آموزش می‌دهد تا استرس را در صورت تکرار مجدد تشخیص دهد.
فیزیولوژیست‌های گیاهی – دانشمندانی که نحوه عملکرد گیاهان را مطالعه می‌کنند – سعی می‌کنند از حافظه استرس برای بهبود تحمل گیاهان در برابر تنش خشکی استفاده کنند.
پرایمینگ
یکی از روش‌های آماده‌سازی گیاهان برای تنش قبل از وقوع، «پرایمینگ» آنها است. اگرچه دقیقاً یکسان نیست، ایده پرایمینگ مانند تزریق واکسن به گیاه است.
همانطور که واکسن‌ها مقدار کمی از یک ویروس را برای فعال کردن سیستم ایمنی بدن ما می‌دهند، ما گیاهان را در معرض سطوح پایین استرس قرار می‌دهیم تا پاسخ‌های استرس را فعال کنیم.
هنگامی که افراد واکسینه می شوند، ممکن است علائمی را تجربه کنند اما پس از مدت کوتاهی بهبود می یابند. سپس، اگر در معرض ویروس قرار گیرد، آن فرد مصونیت خواهد داشت و به طور کلی علائم شدیدی را تجربه نمی‌کند.
گیاهان پرایم شده، واکنش مشابهی را نشان می‌دهند. در طول درمان پرایمینگ، آنها علائم استرس خفیفی مانند پژمردگی خفیف یا فعالیت متابولیک پایین را نشان می‌دهند.
در حالت ایده‌آل، تیمار، پرایمینگ رشد را کاهش نمی‌دهد، اما به گیاه هشدار می‌دهد که برای استرس آماده شود.
هنگامی که گیاهان به شرایط عادی باز می‌گردند، بهبود می‌یابند و در صورتی که تنش بعداً در چرخه رشد رخ دهد، آماده عملکرد بهتری هستند.
نتایج یک پژوهش
در پژوهشی، برای استفاده از پرایمینگ برای افزایش تحمل بادام زمینی به تنش خشکی با آزمایش دو تکنیک مختلف پرایمینگ متمرکز شده است.
در رویکرد اول، تنش آبی ملایم را در ابتدای چرخه محصول به عنوان تیمار پرایمینگ اعمال کردند.
گیاهان پرایم شده کمتر از آبیاری توصیه شده برای بادام زمینی در طول دوره پرایمینگ دریافت می‌کنند که حدود 2-3 هفته است.
پس از آن، گیاهان آب زیادی دریافت می‌کنند، بنابراین می‌توانند بهبود یافته و سیستم دفاعی خود را بسازند.
بعدها با قطع کامل آبیاری، مجدداً به گیاهان فشار داده می‌شود تا آزمایش شود که آیا تیمار، پرایمینگ تحمل تنش را افزایش می‌دهد یا خیر.
پس از آن، گیاهان را برداشت می‌کنند و بازدهی گیاهان پرایم شده و پرایم نشده مقایسه می‌شود.
این رویکرد به طور بالقوه می‌تواند مقدار آبیاری اعمال شده را کاهش دهد و در عین حال، عملکرد را حفظ کند و تحمل تنش را در گیاهان بادام زمینی افزایش دهد.
در رویکرد دوم، بذرها را قبل از کاشت با ترکیبات شیمیایی طبیعی گیاهی که گیاهان از قبل برای سیگنال دادن به استرس و فعال کردن پاسخ‌های استرس استفاده می‌کنند، پر می‌کنند. ملاتونین، آبسیزیک اسید و اسید سالیسیلیک نمونه‌هایی از این ترکیبات هستند.
فرآیند جوانه‌زنی برای بذر کاملاً استرس زا در نظر گرفته می‌شود. دانه‌ها باید در مدت کوتاهی آب زیادی جذب کنند تا اولین برگ‌ها تولید شود و سیستم ریشه ایجاد شود. برای این روش، دانه‌ها را با استفاده از محلول ملاتونین به مدت چند ساعت آماده می‌کنند. این به دانه ها اجازه می دهد تا آب مورد نیاز خود را از محلول جذب کنند. دانه‌ها همچنین مقداری ملاتونین را جذب می‌کنند که به آنها کمک می کند تا برای جوانه زدن آماده شوند.
نتایج اولیه حاصل از این تحقیق، استقرار اولیه و بنیه بهبود یافته و یکنواخت‌تر را در گیاهان جوان نشان می‌دهد.
هنگامی که گیاهان پرایم شده با ملاتونین در معرض تنش قرار می‌گیرند، سالم‌تر از گیاهان بدون پرایم هستند و به طور بالقوه تحمل بهتری در برابر تنش خشکی نشان می‌دهند.
تأثیر تنش خشکی بر تولید محصول پیچیده است و بعید است که با یک روش واحد آن را حل کرد.
بنابراین، باید استراتژی های متنوعی برای حل مشکل ایجاد شود. استفاده از پرایمینگ یکی از راه‌هایی است که می تواند نحوه تولید محصولات را در شرایط خشکسالی بهبود دهد.
تحقیقات بیشتر برای درک پرایمینگ و تنظیم تمام جنبه‌های روش (سطوح تنش موثر، مدت زمان تیمار پرایمینگ و زمان کاربرد) به طور خاص برای هر محصول و محیط تولید ضروری است.
