प्रकाश संस्थान की प्रक्रिया क्लोरोप्लास्ट में ही क्यों होती है? - prakaash sansthaan kee prakriya kloroplaast mein hee kyon hotee hai?

सूखा सहिष्णु फसल

• 22 Aug 2022
• 8 min read

हाल ही में, एक अध्ययन में यह उल्लेख किया गया है कि "पोर्टुलाका ओलेरेशिया" (Portulaca Oleracea) नामक एक सामान्य खरपतवार जिसे आमतौर पर पर्सलेन (कुल्फा) के रूप में जाना जाता है, जलवायु परिवर्तन से घिरे विश्व में सूखा-सहिष्णु फसलों के उत्पादन के बारे में महत्त्वपूर्ण जानकारी प्रदान करता है।

• येल विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों ने एक नए प्रकार के प्रकाश संश्लेषण प्रक्रिया के लिये दो चयापचय मार्गों को एकीकृत किया जो खरपतवार को अत्यधिक 'उत्पादक' रखते हुए सूखे का सामना करने में सक्षम बनाता है।
  

पर्सलेन (कुल्फा)

• परिचय:
  • पर्सलेन (कुल्फा) में विकासवादी अनुकूलन हैं जो इसे अत्यधिक उत्पादक और सूखा सहिष्णु बनाता है।
  • यह अधिकतर वार्षिक खरपतवार है, लेकिन यह उष्णकटिबंधों में बारहमासी हो सकता है।
  • तने चिकने, मांसल, बैंगनी-लाल, हरे रंग के होते हैं जो एक मुख्य जड़ से उत्पन्न होते हैं और सपाट चटाई की भाँति फैलते हैं।
• वितरण:
  • यह समशीतोष्ण और उपोष्णकटिबंधीय क्षेत्रों में बहुतायत से पाया जाता है, हालाँकि यह उष्णकटिबंधीय तथा उच्च अक्षांशों की ओर भी विस्तृत हो रहा है।
• आवास:
  • यह खेतों, बगीचों, अंगूर-वाटिका, लॉन, सड़कों के किनारे, टिब्बा, समुद्र तट, नमक दलदल, अपशिष्ट क्षेत्रों, ढलानों, झालरों और नदी के किनारों पर पाया जाता है।
• प्रभावित प्रजातियाँ:
  • यह कई क्षेत्रों में फसल संसाधनों के साथ प्रतिस्पर्द्धा करता है, विशेष रूप से वे प्रजातियाँ जो अंकुरित हो रही हैं।
  • प्रभावित फसलों में शामिल हैं: शतावरी, लाल चुकंदर, अजवाइन, क्रूस, कपास, मक्का, प्याज, आलू, चावल, सोयाबीन, गन्ना, टमाटर और गेहूँ।
• पारिस्थितिकी:
  • इसमें अधिक प्रकाश अवधि, प्रकाश की तीव्रता, तापमान, नमी और मिट्टी के विभिन्न प्रकारों के प्रति व्यापक सहनशीलता होती है।
  • बीज उन परिस्थितियों में अंकुरित होते हैं जो अंकुर की उत्तरजीविता को बढ़ाते हैं।
    • प्रजाति स्व-प्रतिस्पर्द्धी है।

प्रमुख बिंदु

• प्रकाश संश्लेषण में सुधार के लिये पौधों ने स्वतंत्र रूप से विभिन्न तंत्र विकसित किये हैं, वह प्रक्रिया जिसके द्वारा हरे पौधे कार्बन डाइऑक्साइड और जल से पोषक तत्त्वों को संश्लेषित करने के लिये सूर्य के प्रकाश का उपयोग करते हैं।
  • मक्का और गन्ने ने C4 प्रकाश संश्लेषण विकसित किया, जो पौधे के उच्च तापमान पर भी उत्पादक बने रहने में सहायक है।
• रसीला जैसे कैक्टि और एगेव्स जैसे रसीले पदार्थ में एक अन्य प्रकार का CAM प्रकाश संश्लेषण होता है, जो उन्हें रेगिस्तान तथा अन्य क्षेत्रों में कम जल के साथ जीवित रहने में मदद करता है।
• C4 और CAM दोनों अलग-अलग कार्य करते हैं लेकिन नियमित प्रकाश संश्लेषण के लिये 'ऐड-ऑन' के रूप में कार्य करने हेतु एक ही जैव रासायनिक विधि का अनुसरण करते हैं।
• अध्ययन ने पर्सलेन की पत्तियों के भीतर जीन अभिव्यक्ति का स्थानिक विश्लेषण किया और पाया कि C4 तथा CAM गतिविधि पूरी तरह से एकीकृत है।
  • वे एक ही कोशिकाओं में काम करते हैं, CAM प्रतिक्रियाओं के उत्पादों को C4 विधि द्वारा संसाधित किया जाता है।
    • यह प्रणाली सूखे के समय C4 संयंत्र को असामान्य स्तर की सुरक्षा प्रदान करती है।

C3, C4 और CAM पौधे:

• C3 चक्र:
  • इसे केल्विन चक्र के नाम से भी जाना जाता है।
  • यह प्रकाश संश्लेषण के अँधेरे चरण में होने वाली एक चक्रीय प्रतिक्रिया है।
  • इस अभिक्रिया में CO शर्करा में परिवर्तित हो जाती है और इसलिये यह कार्बन स्थिरीकरण की प्रक्रिया है।
  • केल्विन चक्र पहली बार मेल्विन केल्विन द्वारा क्लोरेला एककोशिकीय हरे शैवाल में देखा गया था। इस काम के लिये केल्विन को वर्ष 1961 में नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था।
  • चूँकि केल्विन चक्र में पहला स्थिर यौगिक 3 कार्बन यौगिक (3 फॉस्फोग्लिसरिक एसिड) है, चक्र को C3 चक्र भी कहा जाता है।
  • C3 पौधे के उदाहरण: गेहूँ, जई, चावल, सूरजमुखी, कपास आदि।
• C4 पौधे:
  • C4 पौधे एक अलग प्रकार की पत्ती की संरचना दिखाते हैं।
  • क्लोरोप्लास्ट प्रकृति में द्विरूपी होते हैं। इन पौधों की पत्तियों में संवहनी बंडल बड़े पैरेन्काइमेटस कोशिकाओं के बंडल म्यान से घिरे होते हैं।
    • इन बंडल म्यान कोशिकाओं में क्लोरोप्लास्ट होते हैं।
    • बंडल म्यान के ये क्लोरोप्लास्ट बड़े होते हैं, इनमें ग्रेन की कमी होती है और स्टार्च के दाने होते हैं।
    • मेसोफिल कोशिकाओं में क्लोरोप्लास्ट छोटे होते हैं और उनमें हमेशा ग्रेना होता है। C4 पौधों की पत्तियों की इस अजीबोगरीब शारीरिक रचना को क्रांज एनाटॉमी कहा जाता है।
  • C4 पौधों के उदाहरण: मक्का, गन्ना, ऐमारैंथस।
• CAM चक्र:
  • CAM एक चक्रीय प्रतिक्रिया है जो क्रसुलासी के पौधों में प्रकाश संश्लेषण के अँधेरे चरण में होती है।
    • यह एक CO2 निर्धारण प्रक्रिया है जिसमें प्रांभिक उत्पाद मैलिक अम्ल होता है।
    • यह मेसोफिल कोशिकाओं में होने वाले केल्विन चक्र का तीसरा वैकल्पिक मार्ग है।
  • CAM के पौधे आमतौर पर रसीले होते हैं और वे अत्यंत प्रतिकूल परिस्थितियों में विकसित होते हैं। इन पौधों में पत्तियाँ रसीली या मांसल होती हैं।
    • इन पौधों में रात के समय रंध्र खुले रहते हैं और दिन के समय बंद रहते हैं।
    • CAM के पौधे प्रकाश-संश्लेषण के लिये अनुकूल होते हैं और प्रतिकूल परिस्थितियों में जीवित रहते हैं।
  • उदाहरण: सेडम, कलंचो, अनानस, ओपंटिया, सांप का पौधा।

स्रोत: डाउनटूअर्थ