फाइटोक्रोम क्या होता है? इसके दो रूपों एवं उनमें भिन्नता का वर्णन कीजिए।

फाइटोक्रोम: परिभाषा एवं भूमिका

फाइटोक्रोम (Phytochrome) प्रकाश-संवेदी प्रोटीन का एक परिवार है जो पौधों में पाया जाता है। ये प्रोटीन क्रोमोफोर (chromophore) नामक एक अणु से बने होते हैं जो टेट्रापाइरोल (tetrapyrrole) नामक चार पाइरोल (pyrrole) रिंगों से बना होता है, जो एक मैक्रोसायकल (macrocycle) में जुड़े होते हैं। फाइटोक्रोम प्रकाश के प्रति पौधों की प्रतिक्रियाओं को विनियमित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। वे लाल और दूर-लाल प्रकाश को अवशोषित करते हैं और पौधों के विकास और विकास को प्रभावित करने वाले हार्मोनल संकेतों को ट्रिगर करते हैं।

फाइटोक्रोम के दो रूप: Pr और Pfr

फाइटोक्रोम दो मुख्य रूपों में मौजूद होते हैं: Pr (red-absorbing form) और Pfr (far-red-absorbing form)। इन रूपों के बीच अंतर उनकी आणविक संरचना और प्रकाश अवशोषण क्षमताओं में निहित है।

Pr (रेड-अवशोषित रूप)

Pr फाइटोक्रोम का निष्क्रिय रूप है। यह लाल प्रकाश (लगभग 660 nm) को कम कुशलता से अवशोषित करता है। Pr का रासायनिक सूत्र C₃₄H₃₀N₄O₄ है। यह एक आइसोमरिक रूप है जो अंधेरे में स्थिर रहता है।

Pfr (दूर-रेड-अवशोषित रूप)

Pfr फाइटोक्रोम का सक्रिय रूप है। यह दूर-लाल प्रकाश (लगभग 730 nm) को अधिक कुशलता से अवशोषित करता है। Pfr का रासायनिक सूत्र C₃₄H₃₀N₄O₄ है, लेकिन Pr से इसका ज्यामितीय आइसोमर (geometric isomer) है। यह प्रकाश अवशोषण के बाद बनता है और कुछ समय के लिए स्थिर रहता है, लेकिन अंधेरे में धीरे-धीरे Pr में वापस परिवर्तित हो जाता है।

विशेषता	Pr (रेड-अवशोषित)	Pfr (दूर-रेड-अवशोषित)
प्रकाश अवशोषण	660 nm (लाल प्रकाश) - कम	730 nm (दूर-रेड प्रकाश) - अधिक
रासायनिक संरचना	trans-आइसोमर	cis-आइसोमर
स्थिरता	अंधेरे में अधिक स्थिर	अंधेरे में धीरे-धीरे Pr में परिवर्तित होता है
सक्रियता	निष्क्रिय	सक्रिय

Pr और Pfr के बीच अंतर एवं उनका महत्व

Pr और Pfr के बीच मुख्य अंतर उनकी आणविक संरचना में परिवर्तन है, जो प्रकाश अवशोषण के बाद होता है। लाल प्रकाश अवशोषण के बाद, Pr Pfr में परिवर्तित हो जाता है, जबकि दूर-लाल प्रकाश अवशोषण के बाद यह परिवर्तन कम होता है। यह अंतर पौधों की प्रकाश प्रतिक्रियाओं को नियंत्रित करने में महत्वपूर्ण है। Pfr पौधों के विकास को बढ़ावा देता है, जबकि Pr विकास को रोकता है। उदाहरण के लिए, छायादार परिस्थितियों में, जहाँ दूर-लाल प्रकाश कम होता है, Pfr का अनुपात कम होता है, जिससे तना का विस्तार होता है ताकि प्रकाश प्राप्त किया जा सके।

प्रकाश की गुणवत्ता (red/far-red ratio) पौधों के विकास को प्रभावित करती है। उच्च red/far-red अनुपात (जैसे कि सीधे सूर्य के प्रकाश में) Pfr के स्तर को बढ़ाता है, जिससे अंकुरण और विकास को बढ़ावा मिलता है। कम red/far-red अनुपात (जैसे कि छाया में) Pr के स्तर को बढ़ाता है, जिससे पौधे लंबे और पतले हो जाते हैं।

फाइटोक्रोम और कृषि

फाइटोक्रोम के बारे में समझ कृषि में महत्वपूर्ण है। प्रकाश की गुणवत्ता को नियंत्रित करके, किसान फसलों के विकास को अनुकूलित कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, ग्रीनहाउस में प्रकाश की पूरक रोशनी का उपयोग करके, फसल की उपज और गुणवत्ता में सुधार किया जा सकता है। इसके अतिरिक्त, फाइटोक्रोम जीन को आनुवंशिक रूप से संशोधित करके, फसलों को प्रकाश की बदलती परिस्थितियों के प्रति अधिक लचीला बनाया जा सकता है।

उदाहरण

उदाहरण 1: अंकुरण (Seed Germination) - कुछ पौधों में, बीज अंकुरण के लिए लाल प्रकाश की आवश्यकता होती है, जो Pfr के निर्माण को ट्रिगर करता है।

उदाहरण 2: शेड अवॉइडेंस रिस्पॉन्स (Shade Avoidance Response) - जब पौधे छाया में बढ़ते हैं, तो वे लंबे तने विकसित करते हैं ताकि प्रकाश प्राप्त किया जा सके। यह प्रतिक्रिया Pfr के स्तर में कमी के कारण होती है।

केस स्टडी: फाइटोक्रोम जीन का आनुवंशिक संशोधन

कुछ शोधकर्ताओं ने फाइटोक्रोम जीन को आनुवंशिक रूप से संशोधित करके फसलों को प्रकाश की बदलती परिस्थितियों के प्रति अधिक लचीला बनाने पर काम किया है। एक केस स्टडी में, वैज्ञानिकों ने चावल की फसल में फाइटोक्रोम ए (phyA) जीन को ओवरएक्सप्रेस (overexpress) किया, जिसके परिणामस्वरूप पौधों ने कम प्रकाश की स्थिति में बेहतर विकास किया।