पौधों के आनुवंशिक संशोधन द्वारा प्रकाश संश्लेषण की दक्षता में सुधार

प्रकाश संश्लेषण प्रत्यक्ष या अप्रत्यक्ष रूप से ग्रह पर लगभग सभी जीवित चीजों को ऊर्जा प्रदान करता है। सभी हरे पौधे, शैवाल और सूक्ष्मजीव सूर्य के प्रकाश के प्रभाव में पानी और कार्बन डाइऑक्साइड से ग्लूकोज के उत्पादन के लिए एक ही तंत्र का उपयोग करते हैं। हालांकि, प्रकाश संश्लेषण की दक्षता कम है: ग्लूकोज और प्रकाश संश्लेषण के अन्य उत्पादों में, आमतौर पर घटना प्रकाश की ऊर्जा का 1-2% संग्रहीत होता है।

आंशिक रूप से, प्रकाश संश्लेषण इस तथ्य के कारण अप्रभावी है कि प्रकाश संश्लेषण दो अरब साल पहले दिखाई दिया था, जब पृथ्वी के वातावरण में ऑक्सीजन नहीं था। इस वजह से, कार्बन डाइऑक्साइड को ठीक करते समय, एक प्रमुख एंजाइम (RuBisCO नाम) चार में से एक मामले में गलती करता है, और कार्बन डाइऑक्साइड के बजाय, प्रतिक्रिया ऑक्सीजन के साथ होती है। इस प्रक्रिया को फोटो-श्वसन कहा जाता है और प्रकाश संश्लेषण और फसल उत्पादकता की क्षमता को लगभग आधा कर देता है।

फोटोरेसिपेशन को दूर करने के कई तरीके हैं। आप वायुमंडल से ऑक्सीजन निकाल सकते हैं और इसे कार्बन डाइऑक्साइड के साथ बदल सकते हैं, जो कि मानवता जीवाश्म ईंधन को जलाकर करती है। हालांकि, यह प्रक्रिया (इसे हल्के ढंग से डालने के लिए) कई दुष्प्रभावों की ओर ले जाती है और फोटोसेरपिटेशन की समस्या का पूर्ण समाधान प्रदान नहीं करती है। एक अन्य समाधान पौधों का उपयोग है, जो प्रकाश संश्लेषक कोशिकाओं के अंदर एक कार्बन युक्त वातावरण बना सकता है और इस प्रकार उनकी दक्षता में वृद्धि कर सकता है। यह मुख्य रूप से मकई और गन्ना है। हालाँकि, इस विधि को अन्य फसलों तक नहीं बढ़ाया जा सकता है।

अंत में, आप प्रकाश संश्लेषण के सबसे महत्वपूर्ण चरण में पौधों के आनुवंशिक संशोधन का प्रयास कर सकते हैं। सैद्धांतिक रूप से, पौधों को RuBisCO के एक बेहतर संस्करण का उत्पादन करने के लिए बनाया जा सकता है जो ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया नहीं करेगा। यह संभव है, लेकिन हम अभी तक यह नहीं समझ पाए हैं कि यह उन्नत संस्करण क्या होना चाहिए: एंजाइमों के काम के बारे में हमारी समझ अभी भी उनके बेहतर संस्करणों को डिजाइन करने के लिए पर्याप्त नहीं है। अब इस समस्या को हल करने के लिए एआई का उपयोग करने पर बहुत काम चल रहा है , लेकिन यह पूरी तरह से स्पष्ट नहीं है कि इसमें कितना समय लगेगा।


लेख के लेखकों में से एक रासायनिक विश्लेषण के लिए तरल नाइट्रोजन के साथ प्रयोगात्मक पौधों को जमा देता है।

लेकिन एक और तरीका है। हाल ही में इलिनोइस विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों के एक समूह द्वारा प्रकाशित प्रकाशन में , उन्होंने प्रदर्शित किया कि पौधों में उनके प्रकाश संश्लेषक जीवाणुओं से नए जीनों को पेश करके फोटोस्पिरेशन के प्रभावों को कम करने की ऊर्जा लागत को कैसे कम किया जाए। इसी समय, इन पौधों में मुख्य जैव रासायनिक रास्ते बदल जाते हैं। अब तक, लगभग 13% की दक्षता में वृद्धि प्राप्त की गई है, लेकिन यह केवल शुरुआत है। यह दृष्टिकोण किसी भी पौधे पर काम कर सकता है और कृषि में एक नई क्रांति ला सकता है।