वनस्पतींमध्ये श्वसन ही दिवसरात्र चालणारी एक प्रक्रिया आहे, मात्र काही वनस्पती फक्त दिवसा मूळ श्वसनाबरोबरच आणखी एक अतिरिक्त श्वसन सुरू करतात. सूर्यप्रकाशात सुरू असलेल्या या श्वसन प्रक्रियेला ‘प्रकाशश्वसन’असे म्हणतात. ही क्रिया फक्त हरित वनस्पतींमध्येच आढळते.
सर्वसाधारणपणे हरित वनस्पतींच्या पानांवर असलेली प्ररंध्रे प्रकाशसंश्लेषण आणि श्वासोच्छ्वासासाठी उघडीच असतात. मात्र, जेव्हा वनस्पतींवर कमी पावसामुळे पाण्याचा ताण पडतो, तेव्हा उपलब्ध पाणी अतिशय काटकसरीने वापरण्याचा प्रयत्न केला जातो. अशा परिस्थितीत प्ररंध्रे बंद होतात आणि पेशींच्या आतील पाण्याचे बाष्पीभवन थांबते. अशी परिस्थिती पाण्याचा दुष्काळ, वाढती उष्णता आणि वाळवंटी भागात आढळते. वनस्पती जेव्हा अशा आपत्कालीन समस्येचा सामना करतात, तेव्हा त्या प्रकाशसंश्लेषणात निर्माण झालेल्या प्राणवायूस बाहेर टाकण्याऐवजी पुन्हा आत घेतात आणि कार्बन (कर्बवायू) बाहेर सोडतात. त्यामुळे केल्व्हिन चक्राची कार्यक्षमता कमी होते, वनस्पतींची वाढ खुटंते आणि त्यांच्या उत्पादनावरही परिणाम होतो. अधिक संशोधनाअंती असे सिद्ध झाले आहे की, ‘रुबिस्को’ या हरितलवकामध्ये असलेल्या विकरामध्ये कर्बवायू स्वीकारण्यासाठी अनुरूप असे कार्यस्थळ (Active Site) त्याच्या संरचनेत असते. मात्र या कार्यस्थळावर हवेमध्ये कर्बवायूबरोबरच प्राणवायूचासुद्धा सहभाग असतो. यामधून ‘प्रकाशश्वसन’ या क्रियेचा शोध लागला.
जेव्हा वनस्पतीच्या पानातील अंतर्भागात असलेल्या पेशींमधील हरितलवकात ऑक्सिजनचे प्रमाण कार्बन डाय-ऑक्साइड ऐवजी ऑक्सिजनचा स्वीकार करण्यास ‘रिब्युलोज बायफॉस्फेट’ या रसायनास भाग पाडते, तेव्हा रिब्युलोज बायफॉस्फेटच्या एका रेणूपासून ‘फॉस्फोग्लिसरेट’ व ‘फॉस्फोग्लायकोलेट’ असे दोन रेणू तयार होतात. प्रकाशश्वसनाच्या प्रक्रियेची सुरुवात ‘फॉस्फोग्लायकोलेट’ पासून होते आणि या प्रक्रियेत प्राणवायूच्या वापरामुळे कार्बन डाय-ऑक्साइड निर्माण होतो आणि तो परत हवेत मिसळला जातो. वनस्पतींमध्ये वेगवेगळ्या रासायनिक संयुगाच्या स्वरूपात हवेतील कार्बनचे स्थिरीकरण करण्यासाठी प्रकाशसंश्लेषण उपयोगी पडते. याउलट प्रकाशश्वसनाच्या प्रक्रियेत असा महत्प्रयासाने स्थिर केलेला कार्बन पुन्हा कार्बन डाय-ऑक्साइडच्या स्वरूपात हवेत प्रवेश करतो. म्हणूनच वनस्पतीसाठी ही क्रिया उपयोगी समजली जात नाही. यामुळे वनस्पतींची धान्य आणि फळे यांची उत्पादनक्षमता सु. ५० टक्के घटते आणि अन्न सुरक्षतेचा प्रश्न निर्माण होऊ शकतो. काही वनस्पतिशास्त्रज्ञांच्या मते रुबिस्कोने ऑक्सिजन ऐवजी फक्त कार्बन डाय-ऑक्साइडचाच स्वीकार केला, तर वनस्पतींमधील कार्बनी संयुगाचे प्रमाण आणि पर्यायाने वनस्पतींची उत्पादनक्षमता वाढू शकेल.
संदर्भ :
- Leegood, R.C. A Welcome Diversion from Photorespiration, Nature Biotechnology : 25 (5), 539-540, 2007.
- Peterhansel,C. Engineering Photorespiration: Current State and Future Possibilities. Plant Biology : 15(4)754-758, 2012.
- Photorespiration: https://www.youtube.com/watch?v=UdlhdXRmdkk. समीक्षक : नागेश टेकाळे
