സസ്യവളർച്ചയ്ക്കും വികാസത്തിനും അവശ്യ ധാതുക്കളും പോഷകങ്ങളും ആവശ്യമാണ്. ഓരോ പോഷകത്തിന്റെയും പ്രത്യേക പങ്ക് അനുസരിച്ചാണ് സസ്യങ്ങളുടെ രൂപശാസ്ത്രപരവും ശാരീരികവുമായ സവിശേഷതകൾ നിർവചിക്കുന്നത്, കാരണം അവ വിവിധ അടിസ്ഥാന ഉപാപചയ പ്രക്രിയകളുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു (സൈറ്റോയും ഉസുമിയും, 2020; ഡി ബാങ് മറ്റുള്ളവരും, 2021). എന്നിരുന്നാലും, മണ്ണിലെ പോഷകങ്ങളുടെ ലഭ്യതയും ലയിക്കുന്നതും മണ്ണിന്റെ തരം, മഴ, താപനില, മണ്ണിന്റെ pH (ജിയ മറ്റുള്ളവരും, 2022) തുടങ്ങിയ ഘടകങ്ങളെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു. സാധാരണയായി, ചെറിയ അളവിൽ മാക്രോ ന്യൂട്രിയന്റുകൾ അടങ്ങിയ മണ്ണിലാണ് സസ്യങ്ങൾ വളരുന്നത്. അവയുടെ അവശിഷ്ട സ്വഭാവം കാരണം, മണ്ണിലെ പോഷക ലഭ്യതയ്ക്ക് പ്രതികരണമായി കാര്യക്ഷമമായ സിഗ്നൽ ട്രാൻസ്ഡക്ഷൻ സംവിധാനങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് സസ്യങ്ങൾ പോഷക സമ്പാദനത്തിൽ വളരെ കഴിവുള്ളവയാണ്. പോഷകക്കുറവിനുശേഷം, വേരുകളാണ് പോഷക ധാരണയ്ക്കും ആഗിരണം ചെയ്യുന്നതിനുമുള്ള പ്രാഥമിക സ്ഥലം (ശങ്കർ മറ്റുള്ളവരും, 2013, 2014; സൺ മറ്റുള്ളവരും, 2022). പോഷകക്കുറവുള്ള സാഹചര്യങ്ങളുമായി പൊരുത്തപ്പെടൽ വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിന്, സസ്യങ്ങൾ ധാതു പോഷക സാന്ദ്രതയിലെ മാറ്റങ്ങൾ മനസ്സിലാക്കുന്നു. ഉയർന്ന ഉപരിതല വിസ്തീർണ്ണ-വ്യാപ്ത അനുപാതത്തിൽ, സസ്യ വേരുകളുടെ ഘടന (RSA) പോഷക ആഗിരണം ചെയ്യുന്നതിൽ ഒരു പ്രധാന പങ്ക് വഹിക്കുന്നു (Lombardi et al., 2021). സസ്യങ്ങളിൽ അടങ്ങിയിരിക്കുന്ന വ്യത്യസ്ത ട്രാൻസ്പോർട്ടറുകളുടെ സഹായത്തോടെ, വ്യത്യസ്ത കോശ അവയവങ്ങളിലും കലകളിലും പോഷക ആഗിരണം, വിഹിതം എന്നിവ സംഭവിക്കുന്നു (Alejandro et al., 2020).
അവശ്യ സസ്യ പോഷകങ്ങളിൽ, നൈട്രജൻ (N), പൊട്ടാസ്യം (K) എന്നിവയ്ക്ക് ശേഷം ഏറ്റവും സമൃദ്ധമായ മൂന്നാമത്തെ സ്ഥാനമാണ് കാൽസ്യം (Ca). സസ്യങ്ങൾക്ക് അവയുടെ സാധാരണ വളർച്ചയ്ക്കും വികാസത്തിനും Ca (1–3 mM) ആവശ്യമാണ് (Saito and Uozumi, 2020). സിഗ്നലിംഗ്, സസ്യ മെറ്റബോളിസം, കോശ വളർച്ച എന്നിവയിൽ ഉൾപ്പെട്ടിരിക്കുന്ന Ca അയോണുകൾ (Ca++) വികസനത്തിന്റെ എല്ലാ ഘട്ടങ്ങളെയും ബാധിക്കുന്ന നിരവധി ജൈവ പ്രക്രിയകൾക്ക് സംഭാവന നൽകുന്നു (Weng et al., 2022). Ca- കുറവുള്ള സാഹചര്യങ്ങളിൽ സസ്യങ്ങളുടെ അഗ്രഭാഗ മെറിസ്റ്റമുകളിൽ കോശ മരണം
നിരീക്ഷിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട് (Ren et al., 2021). കൂടാതെ, മെംബ്രൺ പെർമാസബിലിറ്റി വർദ്ധിപ്പിച്ചതിനാൽ ടിഷ്യൂകളിലെ Ca കുറവ് കോശങ്ങളുടെ മാറ്റത്തിലേക്ക് നയിക്കുന്നു. ഇലക്കറികളിലും പഴങ്ങളിലും ഫ്ലോയമിലെ കുറഞ്ഞ Ca ചലനശേഷി കാരണം ടിപ്പ് ബേൺ, ബ്ലാക്ക് ഹാർട്ട്, ബ്ലോസം എൻഡ് റോട്ട് തുടങ്ങിയ വിവിധ തരം അപര്യാപ്തതാ ലക്ഷണങ്ങൾ നിരീക്ഷിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട് (Imenšek et al., 2021). കൂടാതെ, സംഭരിച്ചിരിക്കുന്ന ഇൻട്രാ സെല്ലുലാർ Ca യുടെ സാന്നിധ്യം സന്തുലിതമാക്കുന്ന ഒരു ദ്വിതീയ സന്ദേശ തന്മാത്രയായി Ca അംഗീകരിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. വ്യത്യസ്ത ഉത്തേജനങ്ങളോടുള്ള പ്രതികരണമായി Ca ലെവലുകൾ ഉയരുന്നു; ഇത് Ca സിഗ്നേച്ചർ എന്നറിയപ്പെടുന്നു. സമ്മർദ്ദ സാഹചര്യങ്ങളിൽ, സസ്യകോശങ്ങൾ സിഗ്നലിംഗ് സംഭവങ്ങൾക്ക് തുടക്കമിടുന്നു, ഇത് ഒരു ധാരണയിൽ തുടങ്ങി ഒരു സെല്ലുലാർ പ്രതികരണത്തിൽ അവസാനിക്കുന്നു (Xiao et al., 2023). പൊതുവേ, കാൽസ്യം സിഗ്നലിംഗ് ആരംഭിക്കുന്നത് കാൽസ്യം അയോണുകളുടെ ഉയർന്ന അളവ് തിരിച്ചറിയുകയും ഡൗൺസ്ട്രീം പ്രോട്ടീൻ കൈനാസുകൾ സജീവമാക്കുകയും ചെയ്യുന്ന സെൻസറുകളിൽ നിന്നാണ്. ഈ സജീവമാക്കിയ കൈനാസുകൾ സമ്മർദ്ദ സഹിഷ്ണുതയുമായി ബന്ധപ്പെട്ട ഫിനോടൈപ്പിക് പ്രതികരണങ്ങളിലേക്ക് നയിക്കുന്ന നിരവധി ജീനുകളെ നിയന്ത്രിക്കുന്നു.
മണ്ണിൽ നിന്ന് കാറ്റയോണുകൾ ചോർന്നൊലിക്കുന്നത്, രാസവളങ്ങളുടെ നിരന്തരമായ ഉപയോഗം, അനുചിതമായ ഡ്രെയിനേജ് എന്നിവയിൽ നിന്ന് ഉണ്ടാകുന്ന ക്രമാനുഗതമായ പ്രക്രിയയാണ് മണ്ണിന്റെ അസിഡിഫിക്കേഷൻ. രാസവളങ്ങളിൽ അടങ്ങിയിരിക്കുന്ന ലവണങ്ങൾ നൈട്രിഫിക്കേഷൻ വഴി മണ്ണിന്റെ അസിഡിഫിക്കേഷൻ വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു (ഗൗൾഡിംഗ്, 2016). മുകളിലെ പാളിയിലെ മണ്ണിന്റെ അസിഡിഫിക്കേഷൻ (pH < 6.5) ആഗോള വിള ഉൽപാദനത്തെ ഗണ്യമായി പരിമിതപ്പെടുത്തുന്നു. മണ്ണിന്റെ അസിഡിഫിക്കേഷൻ സസ്യവളർച്ചയെ ശക്തമായി ബാധിക്കുന്നു. സസ്യ പോഷക ലഭ്യതയെ നിയന്ത്രിക്കുന്ന നിരവധി രാസവസ്തുക്കളെയും ജൈവ പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളെയും അസിഡിറ്റി ബാധിക്കുന്നു. സസ്യ പോഷക ലഭ്യത മണ്ണിന്റെ pH മായി ശക്തമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. N, P, K, Mg, Ca തുടങ്ങിയ പ്രധാന സസ്യ പോഷകങ്ങളുടെ ലഭ്യത അസിഡിറ്റി ഉള്ള മണ്ണിൽ വളരെ കുറയുന്നു. അവ 6.5–8.0 pH പരിധിയിൽ ലഭ്യമാകാൻ സാധ്യതയുണ്ട് (റഹ്മാൻ തുടങ്ങിയവർ, 2018). മണ്ണിൽ ഹൈഡ്രജൻ, അലുമിനിയം കാറ്റയോണുകൾ അടിഞ്ഞുകൂടുമ്പോഴോ അല്ലെങ്കിൽ അടിസ്ഥാന കാറ്റയോണുകൾ മണ്ണിലേക്ക് ഒഴുകുമ്പോഴോ മണ്ണിന്റെ അസിഡിഫിക്കേഷൻ തീവ്രമാകുന്നു (എസ്. കുമാർ തുടങ്ങിയവർ, 2022). മണ്ണിലെ അമ്ലത്വം ഗുണകരമായ മണ്ണിന്റെ ജൈവ സമൂഹങ്ങളുടെ വികാസത്തെയും പ്രവർത്തനത്തെയും തടസ്സപ്പെടുത്തുന്നതിലൂടെ സസ്യവളർച്ചയെ തടസ്സപ്പെടുത്തുന്നു, അതുവഴി റൈസോസ്ഫിയറിലെ ജൈവിക പ്രവർത്തനത്തെ തടസ്സപ്പെടുത്തുന്നു. കുറഞ്ഞ pH സമ്മർദ്ദത്തിൽ, വേരുകളിലേക്ക് H ന്റെ ഒഴുക്ക് ത്വരിതപ്പെടുത്തുന്നതിലൂടെ വേരുകളുടെ വളർച്ച തടയപ്പെടുന്നു, ഇത് സസ്യവളർച്ചയെ മോശമാക്കുന്നു (ലോപ്പസ് തുടങ്ങിയവർ, 2023). മണ്ണിലെ അമ്ലത്വം സ്വാധീനിക്കുന്ന സസ്യ ശാരീരിക പ്രക്രിയകളിൽ Ca പോഷകാഹാരത്തിന്റെ പ്രാധാന്യവും ഭാവിയിലെ ഗവേഷണം, ആസൂത്രണം, വികസനം എന്നിവയിൽ ഈ ബന്ധത്തിന്റെ പ്രസക്തിയും ഈ അവലോകനം എടുത്തുകാണിക്കുന്നു. നാനോ ടെക്നോളജി, ജനിതക എഞ്ചിനീയറിംഗ്, ജീനോം സീക്വൻസിംഗ് തുടങ്ങിയ പുതിയ സാങ്കേതികവിദ്യകൾക്ക് സസ്യങ്ങളിലേക്ക് കാൽസ്യം പോഷകാഹാരത്തിന്റെ വിതരണം ഗണ്യമായി മെച്ചപ്പെടുത്താനുള്ള കഴിവുണ്ട്. കാൽസ്യത്തിന്റെ പ്രാധാന്യം, മണ്ണിലെ അമ്ലത്വവുമായി ബന്ധപ്പെട്ട പ്രശ്നങ്ങൾ, കർഷകരുടെ മേലുള്ള പാരിസ്ഥിതിക ആഘാതവും സാമ്പത്തിക ഭാരവും കുറയ്ക്കുന്നതിനൊപ്പം വിള ഉൽപാദനം വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിനുള്ള പുതിയ സാങ്കേതികവിദ്യകളുടെ സാധ്യത എന്നിവയെക്കുറിച്ച് വെളിച്ചം വീശുക എന്നതാണ് ആത്യന്തിക ലക്ഷ്യം.
Ca പോഷകാഹാര ഗവേഷണത്തിലും പ്രയോഗത്തിലും പുതിയ സാങ്കേതികവിദ്യകളുടെ വ്യാപ്തി
സസ്യകോശഭിത്തിയുടെയും പ്ലാസ്മ മെംബ്രണിന്റെയും അവിഭാജ്യ ഘടകമാണ് Ca, കൂടാതെ ഇൻട്രാ സെല്ലുലാർ സിഗ്നലിംഗിനും (ഒരു ദ്വിതീയ സന്ദേശവാഹകൻ എന്ന നിലയിൽ) ആവശ്യമാണ്. അതിനാൽ, സസ്യവ്യവസ്ഥയിൽ Ca ഒരു പ്രധാന പങ്ക് വഹിക്കുന്നു, കൂടാതെ സസ്യവളർച്ചയ്ക്കും വികാസത്തിനും ഒരു പ്രധാന മാക്രോ ന്യൂട്രിയന്റായി കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു (Demidchik et al., 2018; Thor, 2019). സസ്യങ്ങളുടെ ആവശ്യങ്ങൾ നിറവേറ്റാൻ Ca യുടെ മണ്ണ് നിക്ഷേപം പര്യാപ്തമാണ്; എന്നിരുന്നാലും, സസ്യങ്ങളുടെ ഇളം സസ്യഭാഗങ്ങൾ അവയുടെ പരിമിതമായ നിശ്ചലത കാരണം പലപ്പോഴും Ca യുടെ കുറവ് അനുഭവിക്കുന്നു.
സസ്യങ്ങളിൽ Ca പ്രവർത്തിക്കുന്നു, വ്യത്യസ്ത തരം മണ്ണിൽ Ca ഉള്ളടക്കം
ഉയർന്ന സസ്യങ്ങളുടെ വളർച്ചയ്ക്കും വികാസത്തിനും അത്യാവശ്യമായ ഒരു മാക്രോ ന്യൂട്രിയന്റാണ് Ca, സസ്യങ്ങളിലെ നിരവധി ശാരീരിക പ്രവർത്തനങ്ങൾക്ക് ഇത് നിർണായകമാണ്. വ്യത്യസ്ത മണ്ണ് തരങ്ങളിൽ വ്യത്യസ്ത അളവിൽ Ca അടങ്ങിയിട്ടുണ്ട്, സസ്യങ്ങളിൽ വ്യത്യസ്ത ഉപയോഗങ്ങളുണ്ട് (Thor, 2019). സസ്യകോശഭിത്തികളുടെ ഒരു പ്രധാന ഘടകമായ Ca, കോശഭിത്തി രൂപീകരണത്തിൽ നിർണായക പങ്ക് വഹിക്കുന്നു. കോശങ്ങളെ ഒരുമിച്ച് നിർത്തുകയും കോശഭിത്തികളെ ശക്തിപ്പെടുത്തുകയും ദൃഢമാക്കുകയും ചെയ്യുന്ന പെക്റ്റിന്റെ ഉൽപാദനത്തിൽ ഇത് ഉപയോഗിക്കുന്നു. കോശവിഭജനത്തിലും നീളത്തിലും ഉൾപ്പെടുന്ന എൻസൈമുകൾ,
മണ്ണിലെ Ca യുടെ കുറവ്
സസ്യവളർച്ചയെയും ആരോഗ്യത്തെയും പ്രതികൂലമായി ബാധിക്കുന്ന ഒരു പ്രധാന മണ്ണ് പ്രശ്നമാണ് Ca യുടെ കുറവ് (ലീവ സോട്ടോ തുടങ്ങിയവർ, 2023). സസ്യങ്ങളുടെ വികാസത്തിന് ആവശ്യമായ ഒരു അവശ്യ മാക്രോ ന്യൂട്രിയന്റാണ് Ca, കൂടാതെ കോശ സിഗ്നലിംഗിൽ നിർണായക പങ്ക് വഹിക്കുന്നു (de Bang et al., 2021; Leong et al., 2023). സസ്യങ്ങളിലെ പല ശാരീരിക പ്രക്രിയകളിലും ഇത് ഒരു പ്രധാന ഇടനിലക്കാരനാണ്, ഇതിന്റെ കുറവ് സസ്യവളർച്ചയെയും പ്രവർത്തനത്തെയും ബാധിക്കുന്നു, ഇത് ഒന്നിലധികം പ്രശ്നങ്ങൾക്ക് കാരണമാകും. മണ്ണിലെ Ca യുടെ കുറവ് സാധാരണയായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു
Ca വളങ്ങളുടെ വൈവിധ്യം, വസ്തുക്കൾ, ഉത്പാദനം, പ്രയോഗം
Ca യുടെ കുറവുകൾ പരിഹരിക്കുന്നതിനും, മണ്ണിന്റെ ഘടന മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനും, കൃഷി സമ്പ്രദായങ്ങളിലെ മണ്ണിന്റെ അസിഡിറ്റി കുറയ്ക്കുന്നതിനും Ca വളങ്ങൾ അനിവാര്യമായ കാർഷിക ഇൻപുട്ടുകളായി നിർണായക പങ്ക് വഹിക്കുന്നു. വിവിധ Ca വളങ്ങൾ നിലവിലുണ്ട്, ഓരോന്നിനും അതിന്റേതായ രാസഘടനയും നിർമ്മാണ നടപടിക്രമവും ഉണ്ട്. ഇനിപ്പറയുന്ന ചർച്ചയിൽ, നിലവിലുള്ള തരത്തിലുള്ള Ca വളങ്ങളുടെ സമഗ്രമായ പരിശോധന അവയുടെ വ്യക്തിഗത നിർമ്മാണ സമീപനങ്ങൾ വ്യക്തമാക്കുന്നതിനായി നടത്തുന്നു (Xue et al., 2010).
CaCO3,
നിഗമനങ്ങൾ
ഉപസംഹാരമായി, സസ്യവളർച്ചയ്ക്ക് Ca അത്യാവശ്യമാണ്, മണ്ണിന്റെ pH മായി ഇത് അടുത്ത ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. മണ്ണിലെ അമ്ലീകരണം പോഷക ലഭ്യതയെ തടസ്സപ്പെടുത്തുകയും ലോകമെമ്പാടുമുള്ള വിളകളെ ബാധിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. Ca യുടെ കുറവ് പരിഹരിക്കുന്നത് കൃഷി, ഭക്ഷ്യസുരക്ഷ, കാലാവസ്ഥാ പ്രതിരോധം എന്നിവയ്ക്ക് അത്യന്താപേക്ഷിതമാണ്. നാനോ ടെക്നോളജി, ജനിതക എഞ്ചിനീയറിംഗ്, ജീനോം സീക്വൻസിംഗ് എന്നിവയുൾപ്പെടെയുള്ള ഉയർന്നുവരുന്ന സാങ്കേതികവിദ്യകൾ Ca പോഷകാഹാരം മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനുള്ള വാഗ്ദാനമായ തന്ത്രങ്ങളാണ്. Ca നാനോപാർട്ടിക്കിളുകൾക്കും ജനിതകമാറ്റം വരുത്തിയ വിളകൾക്കും പോഷക ആഗിരണം വർദ്ധിപ്പിക്കാനും അസിഡിറ്റി ഉള്ള മണ്ണിനെ പ്രതിരോധിക്കാനും കഴിയും, കൂടാതെ
നിഗമനങ്ങൾ
ഉപസംഹാരമായി, സസ്യവളർച്ചയ്ക്ക് Ca അത്യാവശ്യമാണ്, മണ്ണിന്റെ pH യുമായി അടുത്ത ബന്ധമുണ്ട്. മണ്ണിലെ അമ്ലീകരണം പോഷക ലഭ്യതയെ തടസ്സപ്പെടുത്തുകയും ലോകമെമ്പാടുമുള്ള വിളകളെ ബാധിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. Ca യുടെ കുറവ് പരിഹരിക്കുന്നത് കൃഷി, ഭക്ഷ്യസുരക്ഷ, കാലാവസ്ഥാ പ്രതിരോധം എന്നിവയ്ക്ക് അത്യന്താപേക്ഷിതമാണ്. നാനോ ടെക്നോളജി, ജനിതക എഞ്ചിനീയറിംഗ്, ജീനോം സീക്വൻസിംഗ് എന്നിവയുൾപ്പെടെയുള്ള ഉയർന്നുവരുന്ന സാങ്കേതികവിദ്യകൾ Ca പോഷകാഹാരം മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനുള്ള വാഗ്ദാനമായ തന്ത്രങ്ങളാണ്. Ca നാനോപാർട്ടിക്കിളുകളും ജനിതകമാറ്റം വരുത്തിയ വിളകളും പോഷക ആഗിരണം വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും അസിഡിറ്റി ഉള്ള മണ്ണിനെ പ്രതിരോധിക്കുകയും ചെയ്യും.
ഭാവി ഗവേഷണ ദിശകൾ
1.
വർദ്ധിച്ച Ca ആഗിരണം കാര്യക്ഷമതയും കാലാവസ്ഥാ വ്യതിയാനത്തിന്റെ ആഘാതങ്ങളോടുള്ള പ്രതിരോധവും ഉള്ള വിള ഇനങ്ങൾ വികസിപ്പിക്കുക.
2.
മണ്ണിന്റെ സാഹചര്യങ്ങളെ അടിസ്ഥാനമാക്കി തത്സമയ Ca വളപ്രയോഗം പ്രാപ്തമാക്കുന്നതിന് നാനോസെൻസറുകളും ഫിനോമിക്സും സംയോജിപ്പിക്കുന്നത് ഉൾപ്പെടുന്ന കൃത്യതയുള്ള കാർഷിക സാങ്കേതിക വിദ്യകളുടെ ഉപയോഗം അന്വേഷിക്കുക.
3.
നൂതന മൈക്രോസ്കോപ്പിക്, ജീനോമിക് ഉപകരണങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച്, Ca യുടെ ലഭ്യത സുഗമമാക്കുന്നതിലും പോഷക സൈക്ലിംഗ് വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിലും മണ്ണിലെ മൈക്രോബയോട്ട വഹിക്കുന്ന പങ്ക് അന്വേഷിക്കുക.
