सीएएम पौधे: रेगिस्तान में जीवन रक्षा

पौधों में सूखे सहिष्णुता के पीछे कई तंत्र हैं, लेकिन पौधों के एक समूह के पास एक रास्ता है उपयोग करने के लिए यह कम पानी की स्थिति में और यहां तक ​​कि दुनिया के शुष्क क्षेत्रों में रहने की अनुमति देता है जैसे कि रेगिस्तान। इन पौधों को क्रसुलासेन एसिड चयापचय संयंत्र, या सीएएम पौधे कहा जाता है। हैरानी की बात है कि सभी संवहनी पौधों की प्रजातियों में से 5% से अधिक सीएएम को उनके प्रकाश संश्लेषक मार्ग के रूप में उपयोग करते हैं, और अन्य लोग सीएएम गतिविधि का प्रदर्शन कर सकते हैं जब जरूरत होती है। सीएएम एक वैकल्पिक जैव रासायनिक संस्करण नहीं है, बल्कि एक तंत्र है जो कुछ पौधों को सूखे क्षेत्रों में जीवित रहने में सक्षम बनाता है। यह वास्तव में, एक पारिस्थितिक अनुकूलन हो सकता है।

सीएएम पौधों के उदाहरण, उपरोक्त कैक्टस (परिवार कैक्टैसी) के अलावा, अनानास (परिवार ब्रोमेलिएसी), एगेव (परिवार एगेवेसी), और यहां तक ​​कि कुछ प्रजातियां हैं पैलार्गोनियम (जेरेनियम)। कई ऑर्किड एपिफाइट्स हैं और सीएएम प्लांट भी हैं, क्योंकि वे पानी के अवशोषण के लिए अपनी हवाई जड़ों पर भरोसा करते हैं।

सीएएम पौधों की खोज एक असामान्य तरीके से शुरू हुई थी जब रोमन लोगों को पता चला कि कुछ पौधे उनके आहार में उपयोग की जाने वाली पत्तियाँ कड़वी होती हैं यदि सुबह में काटी जाती हैं, लेकिन बाद में कटाई की जाती हैं तो वे इतनी कड़वी नहीं होतीं दिन। बेंजामिन हेने नाम के एक वैज्ञानिक ने 1815 में एक ही चीज को चखते हुए देखा था

हालांकि, कुछ साल पहले, निकोलस-थियोडोर डी सॉसरे नामक एक स्विस वैज्ञानिक ने एक किताब लिखी थी रेचेचेस चीमिक्स सुर ला वनस्पति (पौधों का रासायनिक अनुसंधान)। उन्हें सीएएम की उपस्थिति का दस्तावेजीकरण करने वाला पहला वैज्ञानिक माना जाता है 1804 में लिखा था कि कैक्टस जैसे पौधों में गैस विनिमय के शरीर विज्ञान पतले-पतले पौधों से भिन्न होता है।

सीएएम पौधे "नियमित" पौधों से भिन्न होते हैं (जिन्हें कहा जाता है C3 के पौधे) वे कैसे photosynthesize. सामान्य प्रकाश संश्लेषण में, कार्बन डाइऑक्साइड (CO2), पानी (H2O), प्रकाश और एक एंजाइम नामक ग्लूकोज का निर्माण होता है रुबिस्को ऑक्सीजन, पानी, और दो कार्बन अणु बनाने के लिए एक साथ काम करने के लिए प्रत्येक में तीन कार्बन होते हैं (इसलिए, नाम C3)। यह वास्तव में दो कारणों से एक अकुशल प्रक्रिया है: वातावरण में कार्बन का निम्न स्तर और निम्न-आत्मीयता रूबिस्को CO2 के लिए है। इसलिए, पौधों को अधिक से अधिक सीओ 2 को "हड़पने" के लिए रूबिस्को के उच्च स्तर का उत्पादन करना चाहिए। ऑक्सीजन गैस (O2) भी इस प्रक्रिया को प्रभावित करती है, क्योंकि किसी भी अप्रयुक्त रूबिसको को O2 द्वारा ऑक्सीकृत किया जाता है। प्लांट में ऑक्सीजन गैस का स्तर जितना अधिक होता है, रुबिसो उतना ही कम होता है; इसलिए, कम कार्बन को आत्मसात किया जाता है और ग्लूकोज में बनाया जाता है। सी 3 प्लांट अपने पास रखकर इससे निपटते हैं रंध्र जितना संभव हो उतना कार्बन इकट्ठा करने के लिए दिन के दौरान खोलें, भले ही वे प्रक्रिया में बहुत अधिक पानी (वाष्पोत्सर्जन के माध्यम से) खो सकते हैं।

रेगिस्तान में पौधे दिन के दौरान अपने रंध्रों को खुला नहीं छोड़ सकते क्योंकि वे बहुत अधिक मूल्यवान पानी खो देंगे। एक शुष्क वातावरण में एक संयंत्र को सभी पानी पर पकड़ करना पड़ता है जो वह कर सकता है! तो, यह एक अलग तरीके से प्रकाश संश्लेषण से निपटना चाहिए। सीएएम पौधों को रंध्र को रात में खोलने की आवश्यकता होती है जब वाष्पोत्सर्जन के माध्यम से पानी के नुकसान की संभावना कम होती है। संयंत्र अभी भी रात में CO2 में ले जा सकता है। सुबह में, सीओ 2 से मैलिक एसिड बनता है (कड़वा स्वाद हेने का उल्लेख किया गया है? याद रखें), और एसिड को बंद स्टोमेटा शर्तों के तहत दिन में सीओ 2 में डीकार्बाक्सिलेटेड (टूटा हुआ) किया जाता है। CO2 को तब आवश्यक कार्बोहाइड्रेट में बनाया जाता है केल्विन चक्र.

अनुसंधान अभी भी सीएएम के बारीक विवरण पर किया जा रहा है, जिसमें इसके विकासवादी इतिहास और आनुवांशिक नींव शामिल हैं। अगस्त 2013 में, अर्बाना विश्वविद्यालय में सी -4 और सीएएम प्लांट जीवविज्ञान पर एक संगोष्ठी आयोजित की गई थी, जिसे संबोधित करते हुए अर्बाना-चंपारण में इलिनोइस विश्वविद्यालय में आयोजित किया गया था। जैव ईंधन उत्पादन फीडस्टॉक्स के लिए सीएएम संयंत्रों के उपयोग की संभावना और प्रक्रिया और विकास को आगे बढ़ाने के लिए सीएएम।