वैज्ञानिकों ने पौधों को वास्तविक समय में सांस लेते देखने के लिए एक नया उपकरण बनाया है। नई तकनीक उन आनुवंशिक लक्षणों की पहचान करने में मदद कर सकती है जो फसलों को वैश्विक स्तर पर अधिक लचीला बनाते हैं जलवायु परिवर्तनशोधकर्ताओं का कहना है।
मानवता की भोजन प्रणाली पौधों की पत्तियों पर मौजूद छोटे-छोटे छिद्रों पर निर्भर करती है। ये सूक्ष्म छिद्र कहलाते हैं रंध्र (से मुँह के लिए यूनानी शब्द) विनियमित करें एक पौधा कितना कार्बन डाइऑक्साइड ग्रहण करता है और यह कितनी ऑक्सीजन और जलवाष्प बाहर निकालता है।
विशिष्ट कोशिकाएँ छिद्रों को घेर लेती हैं, और वे रंध्रों को खोलने और बंद करने के लिए फैलती और सिकुड़ती हैं। लेकिन वैज्ञानिक अभी भी ठीक से नहीं जानते हैं कि व्यक्तिगत रंध्र पौधे के अंदर और बाहर जाने की गति को कैसे नियंत्रित करते हैं।
“इस तथ्य के बावजूद कि हमने बहुत लंबे समय तक स्टोमेटा का अध्ययन किया है, और हम उनके बारे में बहुत कुछ जानते हैं, हम वास्तव में स्टोमेटा के अंदर और बाहर जाने वाले इन ऑक्सीजन, पानी और कार्बन की मात्रा को समझने के लिए संघर्ष कर रहे हैं कि कितने स्टोमेटा हैं, वे कितने बड़े हैं और वे कैसे खुलते हैं, “लीकी ने कहा।
इस प्रक्रिया को बेहतर ढंग से समझने के लिए, शोधकर्ताओं ने स्टोमेटा इन-साइट टूल विकसित किया, जिसका वर्णन उन्होंने जर्नल में 17 नवंबर, 2025 को प्रकाशित एक अध्ययन में किया है। प्लांट फिज़ीआलजी. स्टोमेटा इन-साइट उपकरण एक माइक्रोस्कोप, स्टोमेटल गैस प्रवाह को मापने के लिए एक प्रणाली और मशीन-लर्निंग छवि विश्लेषण को जोड़ता है। लीकी ने कहा, “यह कार्बन डाइऑक्साइड और पानी के प्रवाह के संदर्भ में हजारों रंध्रों की सामूहिक गतिविधि को मापता है।”
लीकी ने बताया कि स्टोमेटा इन-साइट का उपयोग करने के लिए, पत्ती के छोटे टुकड़ों को एक मानव हथेली के आकार के जलवायु-नियंत्रित कक्ष में रखा जाता है, जो गैस विनिमय प्रणाली से जुड़ा होता है। शोधकर्ता यह देखने के लिए कक्ष के अंदर की स्थितियों को बदल सकते हैं कि रंध्र तापमान, पानी की उपलब्धता और अन्य मापदंडों में भिन्नता पर कैसे प्रतिक्रिया करते हैं। माइक्रोस्कोप कक्ष के बाहर बैठता है, अंदर देखता है, जबकि मशीन-लर्निंग विश्लेषण माइक्रोस्कोप की छवियों से स्टोमेटा की पहचान करता है, जिससे विश्लेषण तेज हो जाता है।
नया टूल विकसित करने में टीम को कई साल लग गए। एक प्रमुख मुद्दा यह था कि छोटे कंपन – जैसे गैस-विनिमय प्रणाली में पंखा – धुंधली छवियों का कारण बन सकते हैं। लीकी ने कहा, “इसमें हमें वास्तव में लगभग पांच साल लग गए, और हमारे पास शायद तीन प्रोटोटाइप थे जो अंतिम समाधान तक पहुंचने में विफल हो गए।”
टीम पहले ही मक्का के रंध्रों को देखने के लिए इस प्रणाली का उपयोग कर चुकी है (ज़िया मेस) और अन्य फसलें। इसमें स्टोमेटा से लेकर इंजीनियर सोरघम के बारे में अंतर्दृष्टि का भी उपयोग किया गया (सोरघम बाइकलरएक प्रकार का पौधा जो अनाज के लिए उगाया जाता है) कम पानी का उपयोग करने के लिए। उन्होंने पहचान की ज्वार की पत्तियों पर रंध्रों के घनत्व के लिए जिम्मेदार जीन और अधिक फैले हुए स्टोमेटा वाले इंजीनियर्ड पौधे।
इलिनोइस विश्वविद्यालय अर्बाना-शैंपेन ने प्रौद्योगिकी का पेटेंट कराया है, और हालांकि यह व्यावसायिक रूप से उपलब्ध नहीं है, लीकी को उम्मीद है कि अन्य शोध समूहों के लिए उपकरण बनाने में रुचि रखने वाली कंपनियां हो सकती हैं।
हालाँकि, सभी वैज्ञानिक आश्वस्त नहीं हैं। एलिस्टेयर हेथरिंगटनयूके में ब्रिस्टल विश्वविद्यालय में वनस्पति विज्ञान के एक एमेरिटस प्रोफेसर को संदेह है कि नया उपकरण स्टोमेटा के अध्ययन में क्रांति ला देगा।
उन्होंने लाइव साइंस को बताया, “हम सौ वर्षों से भी अधिक समय से स्टोमेटल एपर्चर में परिवर्तन को मापने के लिए पारंपरिक माइक्रोस्कोपी का उपयोग करने में सक्षम हैं, संभवतः 25 वर्षों के लिए कन्फोकल माइक्रोस्कोपी और 50 वर्षों के लिए तथाकथित गैस विनिमय तकनीकों का उपयोग करने में सक्षम हैं।” हेथरिंगटन ने कहा कि नया अध्ययन तकनीकों को एक साथ रखता है, लेकिन शोधकर्ताओं को “मौजूदा तकनीकों की कोशिश की और परीक्षण की गई” पर टिके रहने की संभावना है।
फिर भी, लीकी इस टूल की उपयोगिता को व्यापक बनाने के लिए इसमें सुधार लाने पर विचार कर रहा है। इस समय मुख्य चुनौती यह है कि रंध्रों को “साँस लेते” देखना बहुत समय लेने वाला है। “जब आप माइक्रोस्कोप से देख रहे होते हैं, तो आप पत्ती के जिस छोटे टुकड़े को देख रहे होते हैं, उसमें औसतन दो से तीन रंध्र दिखाई देते हैं,” उन्होंने समझाया। “लेकिन आपको वास्तव में भिन्नता को ध्यान में रखने के लिए 40 या 50 रंध्रों को मापने की आवश्यकता है।” यह कार्य मैन्युअल रूप से करना होगा.
साथ ही, रंध्रों को बदलती परिस्थितियों पर प्रतिक्रिया करने में कुछ मिनट लग सकते हैं। इसका मतलब यह है कि वैज्ञानिकों को दूसरी छवि लेने से पहले रंध्रों के खुलने या बंद होने तक इंतजार करना होगा।
“यह काफी श्रमसाध्य है, लेकिन यह संभव है कि हम इसे उत्पादन-लाइन प्रक्रिया में बदलने के लिए रोबोटिक्स और कृत्रिम बुद्धिमत्ता का उपयोग कर सकते हैं,” उन्होंने कहा। “वैज्ञानिक समुदाय में इस बात को लेकर बहुत उत्साह है कि हम इस प्रकार के उपकरणों का उपयोग करके जैविक अनुसंधान को कैसे गति दे सकते हैं।”
