December 3, 2020

During Covid, scientists turn to computers to understand C4 photosynthesis

There are two kinds of photosynthesis: C3 and C4. Most food crops depend on C3 photosynthesis where carbon is fixed into sugar inside cells called ‘mesophyll’ where oxygen is abundant. (Representational Image)

जब मार्च में कोविद ने प्रयोगशालाओं को बंद कर दिया, तो एसेक्स विश्वविद्यालय के एक दल ने कम्प्यूटेशनल दृष्टिकोणों को यह समझने के लिए बदल दिया कि प्रकाश संश्लेषण के माध्यम से कुछ पौधों को प्रकाश और कार्बन डाइऑक्साइड को उपज में बदलने के लिए बेहतर रूप से अनुकूलित क्या बनाता है।

उन्होंने अपने निष्कर्षों को फ्रंटियर्स ऑफ प्लांट साइंस में प्रकाशित किया।

प्रकाश संश्लेषण दो प्रकार के होते हैं: C3 और C4। अधिकांश खाद्य फसलें C3 प्रकाश संश्लेषण पर निर्भर करती हैं, जहां कार्बन को ‘मेसोफिल’ नामक कोशिकाओं के अंदर चीनी में तय किया जाता है, जहां ऑक्सीजन प्रचुर मात्रा में होती है।

हालांकि, ऑक्सीजन प्रकाश संश्लेषण में बाधा डाल सकती है। C4 फसलों ने कार्बन डाइऑक्साइड को केंद्रित करने के लिए विशेष बंडल म्यान कोशिकाओं को विकसित किया, जो C4 प्रकाश संश्लेषण को 60 प्रतिशत अधिक कुशल बनाता है।

इस अध्ययन में, वैज्ञानिक यह पता लगाना चाहते थे कि सी 4 फसल मेसोफिल के बजाय बंडल शीथ कोशिकाओं के अंदर कई महत्वपूर्ण एंजाइमों को कैसे व्यक्त करने में सक्षम हैं।

“अंतिम लक्ष्य इन तंत्रों को समझने में सक्षम होना है ताकि हम C3 प्रकाश संश्लेषण को खाद्य फसलों जैसे कि लोबिया और कसावा में सुधार कर सकें कि उप-सहारा अफ्रीका में छोटे-छोटे किसान अपने परिवारों के भोजन और आय पर निर्भर हैं,” इदी अफामेफुले, ए एसेक्स में रियेलिंग इंसुलेटेड फोटोसिंथेटिक एफिशिएंसी (RIPE) पर काम करने वाले पोस्टडॉक्टरल शोधकर्ता।

कार्लोस आर। वोइस इंस्टीट्यूट फॉर जीनोमिक बायोलॉजी में इलिनोइस विश्वविद्यालय द्वारा नेतृत्व किया गया, RIPE का उद्देश्य बिल एंड मेलिंडा गेट्स फाउंडेशन, फाउंडेशन फॉर फूड एंड एग्रीकल्चर रिसर्च, और यूके फॉरेन, कॉमनवेल्थ एंड डेवलपमेंट के सहयोग से प्रकाश संश्लेषण में सुधार करके खाद्य उत्पादन को बढ़ावा देना है। कार्यालय।

RIPE परियोजना और इसके प्रायोजक ग्लोबल एक्सेस सुनिश्चित करने और किसानों को परियोजना की प्रौद्योगिकियाँ उपलब्ध कराने के लिए प्रतिबद्ध हैं जिनकी उन्हें सबसे अधिक आवश्यकता है।

टीम ने चार C3 घास की फसलों (जौ और चावल सहित) और चार C4 घास फसलों (मकई और चारा सहित) के डीएनए की तुलना की। उनका लक्ष्य डीएनए के क्षेत्रों की पहचान करना था जो प्रकाश संश्लेषण में शामिल चार एंजाइमों की अभिव्यक्ति को नियंत्रित कर सकते हैं।

यह अध्ययन C3 और C4 फसलों में इन एंजाइमों (SBPase, FBPase, PRK, और GAPDH) की अभिव्यक्ति की पहली तुलना होने की संभावना है।

आफ्मेफुले ने कहा, “इन सभी एंजाइमों में काम करने वाले ‘मास्टर रेगुलेटर’ को खोजना बहुत अच्छा होता, लेकिन हमने इसे नहीं पाया, और हमें संदेह है कि यह मौजूद नहीं है।” सर्वव्यापी महामारी।

इसके बजाय, उन्होंने पाया कि C4 फसलों में उनके डीएनए के भीतर कई “एक्टीवेटर” होते हैं जो बंडल शीथ और “रिप्रेसर्स” में अभिव्यक्ति को ट्रिगर करते हैं जो मेसोफिल में अभिव्यक्ति को प्रतिबंधित करते हैं। उन्हें उम्मीद है कि वे इस जेनेटिक कोड का इस्तेमाल कम कुशल C3 फसलों को भविष्य में बेहतर बनाने में मदद कर सकते हैं।

“पहले से ही C3 फसलों को C4 फसलों की तरह संचालित करने में मदद करने के लिए प्रयास चल रहे हैं,” प्रमुख जांचकर्ता क्रिस्टीन रेनस ने कहा, एसेक्स में स्कूल ऑफ लाइफ साइंसेज में एक प्रोफेसर हैं जहां वह शोध के लिए प्रो-वाइस-चांसलर के रूप में भी काम करती हैं।

“इस तरह के अध्ययन से हमें एक अविश्वसनीय रूप से जटिल मशीन के भीतर छोटे टुकड़ों की पहचान करने में मदद मिलती है जिसे हमें ठीक-ठीक ट्यूनिंग और पुन: प्रस्तुत करने से पहले समझना होगा,” रेनस ने कहा।

अगला कदम प्रयोगशाला में इन निष्कर्षों को मान्य करना है। टीम 6 जुलाई, 2020 को एसेक्स में स्कूल ऑफ लाइफ साइंसेज से सभी अनुशंसित सुरक्षा दिशानिर्देशों का पालन करते हुए अपने प्रयोगशाला बेंचों में लौट गई।

(यह कहानी पाठ के संशोधनों के बिना एक वायर एजेंसी फीड से प्रकाशित हुई है।)

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