మొక్కలలో కిరణజన్య సంయోగక్రియ ప్రక్రియ ఎలా మరియు ఎక్కడ జరుగుతుంది? పర్యావరణ కారకాలపై కిరణజన్య సంయోగక్రియ ప్రక్రియ యొక్క ఆధారపడటం కిరణజన్య సంయోగక్రియ రేటు పరిమితం చేసే కారకాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది.
కిరణజన్య సంయోగక్రియ నియంత్రణ యొక్క ఎండోజెనస్ మెకానిజమ్స్.
మొత్తంగా మొక్క యొక్క కిరణజన్య సంయోగక్రియ పనితీరు యొక్క అమలు, ఒక వైపు, క్లోరోప్లాస్ట్‌ల యొక్క ముఖ్యమైన స్వయంప్రతిపత్తి ద్వారా మరియు మరొక వైపు నిర్ణయించబడుతుంది - సంక్లిష్ట వ్యవస్థకిరణజన్య సంయోగక్రియ మరియు అన్ని మొక్కల విధుల మధ్య కనెక్షన్లు. ఆన్టోజెనిసిస్ సమయంలో, మొక్క జీవి ఎల్లప్పుడూ కలిగి ఉంటుంది మండలాలను ఆకర్షిస్తోంది(పోషకాలను ఆకర్షించే ప్రాంతాలు). కేంద్రాలను ఆకర్షించడంలో, కొత్త నిర్మాణం మరియు నిర్మాణాల పెరుగుదల సంభవిస్తాయి లేదా రిజర్వ్ పదార్థాల (దుంపలు, పండ్లు మొదలైనవి) యొక్క ఇంటెన్సివ్ ఏకదిశాత్మక సంశ్లేషణ. రెండు సందర్భాల్లో, కిరణజన్య సంయోగక్రియ కోసం "అభ్యర్థన" మొత్తాన్ని ఆకర్షించే కేంద్రాల స్థితి నిర్ణయిస్తుంది. ఉంటే బాహ్య పరిస్థితులుకిరణజన్య సంయోగక్రియను పరిమితం చేయవద్దు, అప్పుడు ప్రముఖ పాత్ర కేంద్రాలను ఆకర్షించడానికి చెందినది. సమీకరణలను ఆకర్షించే మరింత శక్తివంతమైన కేంద్రాలు, మరింత తీవ్రమైన కిరణజన్య సంయోగక్రియ.
రెండవ. కిరణజన్య సంయోగక్రియ నియంత్రణ కోసం ఒక ముఖ్యమైన యంత్రాంగం ఫైటోహార్మోన్లు మరియు పెరుగుదల మరియు జీవక్రియ యొక్క అంతర్జాత నిరోధకాలతో సంబంధం కలిగి ఉంటుంది. క్లోరోప్లాస్ట్‌లతో సహా మొక్క యొక్క వివిధ భాగాలలో ఫైటోహార్మోన్లు ఏర్పడతాయి మరియు క్లోరోప్లాస్ట్‌ల స్థాయిలో రిమోట్‌గా మరియు నేరుగా కిరణజన్య సంయోగక్రియ ప్రక్రియలపై పనిచేస్తాయి. రిమోట్ ప్రభావం పెరుగుదల మరియు అభివృద్ధి ప్రక్రియలపై ఫైటోహార్మోన్ల నియంత్రణ ప్రభావం, నిల్వలలో పదార్థాల నిక్షేపణ, సమీకరణల రవాణా మొదలైన వాటిపై ఆధారపడి ఉంటుంది, అనగా. ఆకర్షించే కేంద్రాల ఏర్పాటు మరియు కార్యాచరణపై. మరోవైపు, ఫైటోహార్మోన్లు పొరల స్థితిలో మార్పులు, ఎంజైమ్ కార్యకలాపాలు మరియు ట్రాన్స్‌మెంబ్రేన్ సంభావ్యత యొక్క తరం ద్వారా క్లోరోప్లాస్ట్‌ల క్రియాత్మక చర్యపై ప్రత్యక్ష ప్రభావాన్ని చూపుతాయి. క్లోరోప్లాస్ట్‌ల బయోజెనిసిస్‌లో ఫైటోహార్మోన్ల పాత్ర, ప్రత్యేకించి సైటోకినిన్, క్లోరోఫిల్స్ మరియు కాల్విన్ ఎంజైమ్‌ల సంశ్లేషణ కూడా నిరూపించబడింది.
కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క తీవ్రత అటువంటి పర్యావరణ కారకాలచే ప్రభావితమవుతుంది: కాంతి యొక్క తీవ్రత మరియు నాణ్యత, కార్బన్ డయాక్సైడ్ సాంద్రత, ఉష్ణోగ్రత, నీటి పాలనమొక్కల కణజాలం, ఖనిజ పోషణమరియు మొదలైనవి
కాంతి యొక్క తీవ్రత మరియు వర్ణపట కూర్పు .
అధిక మొక్కల ఆకులు వర్ణపటంలోని ఎరుపు మరియు నీలం రంగులలో కాంతిని గ్రహిస్తాయి - కిరణాలు కిరణజన్య సంయోగక్రియకు అత్యంత ప్రభావవంతమైనవి. చాలా వరకు (60%) సౌర వికిరణం ఆకుపై పడేటటువంటి ఫోటోకెమికల్ ప్రక్రియలలో పాల్గొనదు, ఎందుకంటే ఇది ఆకు వర్ణద్రవ్యం ద్వారా గ్రహించబడని తరంగదైర్ఘ్యం కలిగి ఉంటుంది. కాంతిలో కొంత భాగం ఆకు యొక్క ఉపరితలం ద్వారా ప్రతిబింబిస్తుంది, వేడి రూపంలో వెదజల్లుతుంది, కిరణజన్య సంయోగక్రియతో సంబంధం లేని ప్రక్రియల కోసం ఖర్చు చేయబడుతుంది మరియు కిరణజన్య సంయోగక్రియపై 1.5-5% మాత్రమే ఖర్చు చేయబడుతుంది (కిరణజన్య సంయోగక్రియ క్రియాశీల రేడియేషన్ - PAR).
కాంతి తీవ్రతపై కిరణజన్య సంయోగక్రియ రేటు ఆధారపడటం లాగరిథమిక్ వక్రరేఖ ఆకారాన్ని కలిగి ఉంటుంది. తక్కువ కాంతి పరిస్థితుల్లో, కిరణజన్య సంయోగక్రియ సమయంలో శోషించబడిన మరియు శ్వాసక్రియ సమయంలో విడుదలయ్యే కార్బన్ డయాక్సైడ్ మొత్తం సమానంగా ఉన్నప్పుడు కాంతి వక్రరేఖపై ఒక బిందువును గుర్తించవచ్చు. ఈ పాయింట్ అంటారు కాంతి పరిహారం పాయింట్ (Fig.). కాంతి పరిహార పాయింట్ పైన ప్రకాశం పెరుగుదల కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క తీవ్రత క్రమంగా పెరుగుతుంది. తీవ్రతలో మరింత పెరుగుదలతో, కర్వ్ ఒక పీఠభూమికి చేరుకుంటుంది, ఇది కార్బన్ డయాక్సైడ్ బైండింగ్ ప్రక్రియ యొక్క సంతృప్తతను సూచిస్తుంది. ఈ పరిస్థితులలో, కిరణజన్య సంయోగక్రియ ప్రక్రియ ఇప్పటికే కార్బన్ డయాక్సైడ్ యొక్క కంటెంట్ ద్వారా మాత్రమే పరిమితం చేయబడింది. కాంతి-ప్రేమగల జాతులలో, నీడ-తట్టుకోగల జాతుల (1000 లక్స్) కంటే ఎక్కువ ప్రకాశం (10-40 వేల లక్స్) వద్ద సంతృప్తత ఏర్పడుతుంది.
సంతృప్త కాంతి తీవ్రత ప్రాంతంలో కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క కార్యాచరణ CO2 గాఢతతో పరిమితం చేయబడింది మరియు కార్బన్ డయాక్సైడ్ను గ్రహించి తగ్గించే వ్యవస్థ యొక్క శక్తిపై ఆధారపడి ఉంటుంది. CO 2ను తగ్గించే మొక్క యొక్క అధిక సామర్థ్యం, కిరణజన్య సంయోగక్రియ కాంతి వక్రత ఎక్కువగా ఉంటుంది.
అన్నం. క్వినోవాలో కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క తీవ్రతలో మార్పులు అట్రిప్లెక్స్ త్రిభుజాకారము,వివిధ లైటింగ్ పరిస్థితులలో పెరుగుతుంది.
అందువల్ల, C 3 -ప్లాంట్లలో, C 4 -ప్లాంట్ల కంటే తక్కువ కాంతి స్థాయిలలో సంతృప్తత ఏర్పడుతుంది, ఇది కార్బన్ డయాక్సైడ్ను మరింత సమర్థవంతంగా బంధిస్తుంది.
CO 2 కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క ప్రధాన ఉపరితలం. కార్బన్ డయాక్సైడ్ ఏకాగ్రతపై కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క ఆధారపడటం లాగరిథమిక్ వక్రత (మూర్తి) ద్వారా వివరించబడింది. 0.036% గాఢత వద్ద, కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క తీవ్రత 50% మాత్రమే మరియు గరిష్టంగా 0.3%కి చేరుకుంటుంది.
అన్నం. CO 2 యొక్క పాక్షిక పీడనంపై కిరణజన్య సంయోగక్రియ తీవ్రత యొక్క ఆధారపడటం
వాయువులు (కార్బన్ డయాక్సైడ్, ఆక్సిజన్) పాల్గొనే అనేక జీవ ప్రక్రియలు ఏకాగ్రత ద్వారా కాకుండా పాక్షిక పీడనం ద్వారా నిర్ణయించబడతాయి. ఉదాహరణకు, వాతావరణ పీడనం 0.1 MPa అయితే, కార్బన్ డయాక్సైడ్ యొక్క పాక్షిక పీడనం 36 Pa ఉంటుంది (ఇది మొత్తం వాతావరణ పీడనం 0.036x0.1 MPa ద్వారా వాయువు యొక్క మోలార్ కంటెంట్‌ను గుణించడం ద్వారా లెక్కించబడుతుంది).
C 3 -తక్కువ కార్బన్ డయాక్సైడ్ సాంద్రత కలిగిన మొక్కలలో, కిరణజన్య సంయోగక్రియ సమయంలో స్థిరపడిన CO 2 మొత్తం శ్వాస సమయంలో విడుదలయ్యే CO 2 మొత్తం కంటే తక్కువగా ఉంటుంది. CO 2 పెరుగుదలతో, కిరణజన్య సంయోగక్రియలో కార్బన్ డయాక్సైడ్ యొక్క మొత్తం శోషణ 0కి సమానంగా ఉండే బిందువును పరిష్కరించడం సాధ్యమవుతుంది. ఈ CO 2 గాఢతను అంటారు. కార్బన్ డయాక్సైడ్ పరిహారం పాయింట్. ఈ పరామితి వాతావరణంలోని CO 2 కంటెంట్‌పై ఆధారపడి కిరణజన్య సంయోగక్రియ మరియు శ్వాసక్రియ ప్రక్రియల మధ్య సంబంధాన్ని వర్ణిస్తుంది.
కిరణజన్య సంయోగక్రియ ప్రక్రియ సాధారణంగా ఏరోబిక్ పరిస్థితుల్లో జరుగుతుంది. 21% ఆక్సిజన్ సాంద్రత వద్ద. ఆక్సిజన్ కంటెంట్ పెరుగుదల లేదా ఆక్సిజన్ లేకపోవడం కిరణజన్య సంయోగక్రియకు అననుకూలమైనది.
అధిక ఆక్సిజన్ సాంద్రతలు క్రింది కారణాల వల్ల కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క తీవ్రతను తగ్గిస్తాయి: 1) పాక్షిక పీడనం పెరుగుదల ఫోటోస్పిరేషన్ ప్రక్రియను సక్రియం చేస్తుంది (RBP కార్బాక్సిలేస్ సి. కాల్విన్ ఆక్సిజనేస్‌గా పనిచేస్తుంది); 20 ఆక్సిజన్ కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క ప్రాధమిక తగ్గిన ఉత్పత్తులను ఆక్సీకరణం చేస్తుంది.
ఉష్ణోగ్రత
ఉష్ణోగ్రతపై కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క తీవ్రత గరిష్టంగా 25 o -35 o C వరకు పారాబొలా రూపాన్ని కలిగి ఉంటుంది. అయితే, గాలిలో కార్బన్ డయాక్సైడ్ సాంద్రత ఎక్కువగా ఉంటే, అప్పుడు ఉష్ణోగ్రత వాంఛనీయత 35-38కి మారుతుంది. o C. అటువంటి ఉష్ణోగ్రతల వద్ద ఎంజైమాటిక్ ప్రతిచర్యలు (కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క చీకటి దశ) (Fig.) అని ఇది వివరించబడింది.
అన్నం. ఉష్ణోగ్రతపై కిరణజన్య సంయోగక్రియ తీవ్రత యొక్క ఆధారపడటం: 1 - అధిక కార్బన్ డయాక్సైడ్ కంటెంట్ వద్ద; 2 – 0.036% వద్ద
నీటి మోడ్
నీరు నేరుగా కిరణజన్య సంయోగక్రియలో ఆక్సీకరణ మరియు ఆక్సిజన్ మూలంగా ఒక ఉపరితలంగా పాల్గొంటుంది. మరోవైపు, కణజాలంలోని నీటి పరిమాణం స్టోమాటా యొక్క ప్రారంభ స్థాయిని నిర్ణయిస్తుంది మరియు తత్ఫలితంగా, CO 2 ఆకులోకి ప్రవేశిస్తుంది. ఆకు పూర్తిగా నీటితో సంతృప్తమైనప్పుడు, స్టోమాటా మూసివేయబడుతుంది, ఇది కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క తీవ్రతను తగ్గిస్తుంది. అందువల్ల, కిరణజన్య సంయోగక్రియకు కొంచెం నీటి లోటు అనుకూలంగా ఉంటుంది. కరువు పరిస్థితులలో, స్టోమాటా అబ్సిసిక్ యాసిడ్ ప్రభావంతో మూసివేయబడుతుంది, ఇది ఆకులలో పేరుకుపోతుంది. దీర్ఘకాలిక నీటి లోపం నాన్-సైక్లిక్ మరియు సైక్లిక్ ఎలక్ట్రాన్ రవాణా మరియు ఫోటోఫాస్ఫోరైలేషన్ నిరోధానికి దారితీస్తుంది.
ఖనిజ పోషణ
కిరణజన్య సంయోగక్రియ ఉపకరణం యొక్క సాధారణ పనితీరు కోసం, మొక్కకు స్థూల- మరియు మైక్రోలెమెంట్ల మొత్తం సముదాయం అందించాలి. ఖనిజ పోషణ మూలకాలపై కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క ఆధారపడటం కిరణజన్య సంయోగక్రియ ఉపకరణం (పిగ్మెంట్లు, ETC భాగాలు, నిర్మాణ మరియు రవాణా ప్రోటీన్లు) ఏర్పడటానికి వాటి అవసరం ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది.
మెగ్నీషియం క్లోరోఫిల్స్‌లో భాగం, ATP సంశ్లేషణలో ప్రోటీన్లను కలపడం యొక్క చర్యలో పాల్గొంటుంది మరియు కార్బాక్సిలేషన్ ప్రతిచర్యలు మరియు NADP+ తగ్గింపును ప్రభావితం చేస్తుంది.
సైటోక్రోమ్స్, ఫెర్డాక్సిన్ (ETC యొక్క భాగాలు) పనితీరుకు ఇనుము అవసరం. ఇనుము లోపం చక్రీయ మరియు నాన్-సైక్లిక్ ఫోటోఫాస్ఫోరైలేషన్, పిగ్మెంట్ సంశ్లేషణ పనితీరుకు అంతరాయం కలిగిస్తుంది మరియు క్లోరోప్లాస్ట్‌ల నిర్మాణాన్ని భంగపరుస్తుంది.
నీటి ఫోటోలిసిస్ కోసం మాంగనీస్ మరియు క్లోరిన్ అవసరం.
రాగి ప్లాస్టోసైనిన్‌లో భాగం.
నైట్రోజన్ క్లోరోఫిల్స్ మరియు అమైనో ఆమ్లాలలో భాగం. దీని లోపం సాధారణంగా కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క కార్యాచరణను ప్రభావితం చేస్తుంది.
కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క ఫోటోకెమికల్ మరియు చీకటి ప్రతిచర్యలకు భాస్వరం అవసరం. దాని లోపం మరియు అదనపు రెండూ ప్రతికూల ప్రభావాన్ని కలిగి ఉంటాయి (పొర పారగమ్యత బలహీనపడింది)
క్లోరోప్లాస్ట్‌ల కణిక నిర్మాణం, స్టోమాటా పనితీరు మరియు కణాల ద్వారా నీటిని గ్రహించడానికి పొటాషియం అవసరం. పొటాషియం లేకపోవడంతో, అన్ని కిరణజన్య సంయోగక్రియ ప్రక్రియలు చెదిరిపోతాయి.
కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క కాంతి మరియు చీకటి దశలలో సూర్యకాంతి యొక్క శక్తి ఎలా శక్తిగా మార్చబడుతుంది రసాయన బంధాలుగ్లూకోజ్? మీ సమాధానాన్ని వివరించండి.
సమాధానం
కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క కాంతి దశలో, సూర్యకాంతి యొక్క శక్తి ఉత్తేజిత ఎలక్ట్రాన్ల శక్తిగా మార్చబడుతుంది, ఆపై ఉత్తేజిత ఎలక్ట్రాన్ల శక్తి ATP మరియు NADP-H2 యొక్క శక్తిగా మార్చబడుతుంది. కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క చీకటి దశలో, ATP మరియు NADP-H2 యొక్క శక్తి గ్లూకోజ్ యొక్క రసాయన బంధాల శక్తిగా మార్చబడుతుంది.
కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క కాంతి దశలో ఏమి జరుగుతుంది?
సమాధానం
క్లోరోఫిల్ ఎలక్ట్రాన్లు, కాంతి శక్తితో ఉత్తేజితమై, ఎలక్ట్రాన్ రవాణా గొలుసుల వెంట ప్రయాణిస్తాయి, వాటి శక్తి ATP మరియు NADP-H2లో నిల్వ చేయబడుతుంది. నీటి ఫోటోలిసిస్ ఏర్పడుతుంది మరియు ఆక్సిజన్ విడుదల అవుతుంది.
కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క చీకటి దశలో ఏ ప్రధాన ప్రక్రియలు జరుగుతాయి?
సమాధానం
వాతావరణం నుండి పొందిన కార్బన్ డయాక్సైడ్ మరియు కాంతి దశలో పొందిన హైడ్రోజన్ నుండి, కాంతి దశలో పొందిన ATP శక్తి కారణంగా గ్లూకోజ్ ఏర్పడుతుంది.
మొక్కల కణంలో క్లోరోఫిల్ యొక్క పని ఏమిటి?
సమాధానం
క్లోరోఫిల్ కిరణజన్య సంయోగక్రియ ప్రక్రియలో పాల్గొంటుంది: కాంతి దశలో, క్లోరోఫిల్ కాంతిని గ్రహిస్తుంది, క్లోరోఫిల్ ఎలక్ట్రాన్ కాంతి శక్తిని పొందుతుంది, విచ్ఛిన్నమవుతుంది మరియు ఎలక్ట్రాన్ రవాణా గొలుసు వెంట వెళుతుంది.
కిరణజన్య సంయోగక్రియలో క్లోరోఫిల్ అణువుల ఎలక్ట్రాన్లు ఏ పాత్ర పోషిస్తాయి?
సమాధానం
క్లోరోఫిల్ ఎలక్ట్రాన్లు ఉత్తేజితమయ్యాయి సూర్యకాంతి, ఎలక్ట్రాన్ రవాణా గొలుసుల గుండా వెళుతుంది మరియు ATP మరియు NADP-H2 ఏర్పడటానికి వారి శక్తిని వదులుతుంది.
కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క ఏ దశలో ఉచిత ఆక్సిజన్ ఏర్పడుతుంది?
సమాధానం
కాంతి దశలో, నీటి ఫోటోలిసిస్ సమయంలో.
కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క ఏ దశలో ATP సంశ్లేషణ జరుగుతుంది?
సమాధానం
కాంతి ముందు దశ.
కిరణజన్య సంయోగక్రియ సమయంలో ఆక్సిజన్ మూలంగా ఏ పదార్థం పనిచేస్తుంది?
సమాధానం
నీరు (నీటి ఫోటోలిసిస్ సమయంలో ఆక్సిజన్ విడుదల అవుతుంది).
కిరణజన్య సంయోగక్రియ రేటు కాంతి, కార్బన్ డయాక్సైడ్ సాంద్రత మరియు ఉష్ణోగ్రతతో సహా పరిమిత కారకాలపై ఆధారపడి ఉంటుంది. కిరణజన్య సంయోగక్రియ ప్రతిచర్యలకు ఈ కారకాలు ఎందుకు పరిమితం అవుతున్నాయి?
సమాధానం
క్లోరోఫిల్‌ను ఉత్తేజపరిచేందుకు కాంతి అవసరం, ఇది కిరణజన్య సంయోగక్రియ ప్రక్రియకు శక్తిని అందిస్తుంది. కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క చీకటి దశలో కార్బన్ డయాక్సైడ్ అవసరం, దాని నుండి గ్లూకోజ్ సంశ్లేషణ చేయబడుతుంది. ఉష్ణోగ్రత మార్పులు ఎంజైమ్‌ల డీనాటరేషన్‌కు దారితీస్తాయి మరియు కిరణజన్య సంయోగక్రియ ప్రతిచర్యలు మందగిస్తాయి.
మొక్కలలో ఏ జీవక్రియ ప్రతిచర్యలలో కార్బన్ డయాక్సైడ్ కార్బోహైడ్రేట్ల సంశ్లేషణకు ప్రారంభ పదార్థం?
సమాధానం
కిరణజన్య సంయోగక్రియ ప్రతిచర్యలలో.
కిరణజన్య సంయోగక్రియ ప్రక్రియ మొక్కల ఆకులలో తీవ్రంగా జరుగుతుంది. పండిన మరియు పండని పండ్లలో ఇది సంభవిస్తుందా? మీ సమాధానాన్ని వివరించండి.
సమాధానం
కాంతిలో మొక్కల ఆకుపచ్చ భాగాలలో కిరణజన్య సంయోగక్రియ జరుగుతుంది. అందువలన, కిరణజన్య సంయోగక్రియ ఆకుపచ్చ పండ్ల చర్మంలో సంభవిస్తుంది. కిరణజన్య సంయోగక్రియ పండు లోపల లేదా పండిన (ఆకుపచ్చ కాదు) పండ్ల చర్మంలో జరగదు.
కిరణజన్య సంయోగక్రియ ప్రక్రియను ఏకకాలంలో ప్రభావితం చేసే అన్ని కారకాలలో పరిమితం చేయడంకనిష్ట స్థాయికి చేరువలో ఉంటుంది. ఇది ఇన్‌స్టాల్ చేయబడింది 1905లో బ్లాక్‌మ్యాన్. వివిధ కారకాలు పరిమితం కావచ్చు, కానీ వాటిలో ఒకటి ప్రధానమైనది.
1. తక్కువ కాంతి పరిస్థితుల్లో, కిరణజన్య సంయోగక్రియ రేటు కాంతి తీవ్రతకు నేరుగా అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది. కాంతి- తక్కువ కాంతి పరిస్థితుల్లో పరిమితం చేసే అంశం. అధిక కాంతి తీవ్రతతో, క్లోరోఫిల్ రంగు మారిపోతుంది మరియు కిరణజన్య సంయోగక్రియ మందగిస్తుంది. ప్రకృతిలో ఇటువంటి పరిస్థితులలో, మొక్కలు సాధారణంగా రక్షించబడతాయి (మందపాటి క్యూటికల్, యవ్వన ఆకులు, ప్రమాణాలు).
- కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క చీకటి ప్రతిచర్యలకు ఇది అవసరం బొగ్గుపులుసు వాయువు, ఇది సేంద్రీయ పదార్థంలో చేర్చబడింది, లో క్షేత్ర పరిస్థితులుఅనేది పరిమితం చేసే అంశం. వాతావరణంలో CO 2 యొక్క ఏకాగ్రత 0.03-0.04% వరకు ఉంటుంది, కానీ మీరు దానిని పెంచినట్లయితే, మీరు కిరణజన్య సంయోగక్రియ రేటును పెంచవచ్చు. కొన్ని గ్రీన్‌హౌస్ పంటలు ఇప్పుడు ఎలివేటెడ్ CO 2 స్థాయిలలో పండిస్తున్నారు.
- ఉష్ణోగ్రత కారకం. కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క చీకటి మరియు కొన్ని కాంతి ప్రతిచర్యలు ఎంజైమ్‌లచే నియంత్రించబడతాయి మరియు వాటి చర్య ఉష్ణోగ్రతపై ఆధారపడి ఉంటుంది. సరైన ఉష్ణోగ్రతసమశీతోష్ణ మండలంలో మొక్కలకు ఇది 25 °C. ప్రతి ఉష్ణోగ్రతలో 10 °C (35 °C వరకు) పెరుగుదలతో, ప్రతిచర్యల రేటు రెట్టింపు అవుతుంది, అయితే అనేక ఇతర కారకాల ప్రభావం కారణంగా, మొక్కలు 25 °C వద్ద మెరుగ్గా పెరుగుతాయి.
- నీటి- కిరణజన్య సంయోగక్రియకు ప్రారంభ పదార్థం. నీటి కొరత కణాలలో అనేక ప్రక్రియలను ప్రభావితం చేస్తుంది. కానీ తాత్కాలికంగా ఎండిపోవడం కూడా తీవ్రమైన పంట నష్టాలకు దారితీస్తుంది. కారణాలు: వాడిపోతున్నప్పుడు, మొక్కల స్టోమాటా మూసివేయబడుతుంది మరియు ఇది కిరణజన్య సంయోగక్రియ కోసం CO 2 యొక్క ఉచిత ప్రాప్యతతో జోక్యం చేసుకుంటుంది; నీటి కొరత ఉన్నప్పుడు, ఇది కొన్ని మొక్కల ఆకులలో పేరుకుపోతుంది. అబ్సిసిక్ ఆమ్లం. ఇది మొక్కల హార్మోన్ - పెరుగుదల నిరోధకం. ప్రయోగశాల పరిస్థితులలో, పెరుగుదల ప్రక్రియ యొక్క నిరోధాన్ని అధ్యయనం చేయడానికి ఇది ఉపయోగించబడుతుంది.
- క్లోరోఫిల్ ఏకాగ్రత. బూజు తెగులు, తుప్పు, వైరల్ వ్యాధులు, లోపం వంటి వ్యాధులలో క్లోరోఫిల్ పరిమాణం తగ్గుతుంది. ఖనిజాలుమరియు వయస్సు (సాధారణ వృద్ధాప్యంతో). ఆకులు పసుపు రంగులోకి మారినప్పుడు, క్లోరోటిక్ దృగ్విషయం లేదా క్లోరోసిస్. కారణం ఖనిజాల కొరత కావచ్చు. క్లోరోఫిల్ సంశ్లేషణకు Fe, Mg, N మరియు K అవసరం.
- ఆక్సిజన్. వాతావరణంలో ఆక్సిజన్ యొక్క అధిక సాంద్రతలు (21%) కిరణజన్య సంయోగక్రియను నిరోధిస్తాయి. ఆక్సిజన్ కార్బన్ డయాక్సైడ్‌తో పోటీపడుతుంది క్రియాశీల కేంద్రం CO 2 స్థిరీకరణలో పాల్గొన్న ఎంజైమ్, ఇది కిరణజన్య సంయోగక్రియ రేటును తగ్గిస్తుంది.
- నిర్దిష్ట నిరోధకాలు. ఉత్తమ మార్గంఒక మొక్కను నాశనం చేయడం అంటే కిరణజన్య సంయోగక్రియను అణచివేయడం. దీన్ని చేయడానికి, శాస్త్రవేత్తలు నిరోధకాలను అభివృద్ధి చేశారు - కలుపు సంహారకాలు- డయాక్సిన్లు. ఉదాహరణకి: DCMM - డైక్లోరోఫెనిల్డిమెథైలురియా- కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క కాంతి ప్రతిచర్యలను అణిచివేస్తుంది. కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క కాంతి ప్రతిచర్యలను అధ్యయనం చేయడానికి అవి విజయవంతంగా ఉపయోగించబడతాయి.
- కాలుష్యం పర్యావరణం . పారిశ్రామిక మూలం, ఓజోన్ మరియు సల్ఫర్ డయాక్సైడ్ వాయువులు, తక్కువ సాంద్రతలలో కూడా, అనేక మొక్కల ఆకులను తీవ్రంగా దెబ్బతీస్తాయి. లైకెన్లు సల్ఫర్ డయాక్సైడ్‌కు చాలా సున్నితంగా ఉంటాయి. కాబట్టి ఒక పద్ధతి ఉంది లైకెన్ సూచనలు- లైకెన్ల ద్వారా పర్యావరణ కాలుష్యాన్ని నిర్ణయించడం. మసి స్టోమాటాను అడ్డుకుంటుంది మరియు ఆకు బాహ్యచర్మం యొక్క పారదర్శకతను తగ్గిస్తుంది, ఇది కిరణజన్య సంయోగక్రియ రేటును తగ్గిస్తుంది.
6.
మొక్కల జీవితం, వేడి, కాంతి, గాలి, నీరు కారకాలు- మొక్కలు తమ జీవితాంతం బాహ్య వాతావరణంతో నిరంతరం పరస్పర చర్యలో ఉంటాయి. జీవిత కారకాల కోసం మొక్కల అవసరాలు మొక్కల వారసత్వం ద్వారా నిర్ణయించబడతాయి మరియు అవి ప్రతి జాతికి మాత్రమే కాకుండా, ఒక నిర్దిష్ట పంట యొక్క ప్రతి రకానికి కూడా భిన్నంగా ఉంటాయి. అందుకే ఈ అవసరాల గురించి లోతైన జ్ఞానం విత్తిన ప్రాంతాల నిర్మాణం, పంట భ్రమణం, ప్లేస్‌మెంట్‌ను సరిగ్గా ఏర్పాటు చేయడం సాధ్యపడుతుంది. పంట భ్రమణాలు.
సాధారణ జీవితం కోసం, మొక్కలకు కాంతి, వేడి, నీరు, కార్బన్ డయాక్సైడ్ మరియు గాలితో సహా పోషకాలు అవసరం.
మొక్కలకు కాంతి యొక్క ప్రధాన మూలం సౌర వికిరణం. ఈ మూలం మానవ ప్రభావానికి మించినది అయినప్పటికీ, కిరణజన్య సంయోగక్రియ కోసం సూర్యుని కాంతి శక్తిని ఉపయోగించడం యొక్క డిగ్రీ వ్యవసాయ సాంకేతికత స్థాయిపై ఆధారపడి ఉంటుంది: విత్తే పద్ధతులు (ఉత్తరం నుండి దక్షిణానికి లేదా తూర్పు నుండి పడమరకు వరుసల దిశ), విభిన్న విత్తనాల రేట్లు, నేల సాగు , మొదలైనవి
మొక్కలు సకాలంలో సన్నబడటం మరియు కలుపు మొక్కలను నాశనం చేయడం వలన మొక్కల ప్రకాశాన్ని మెరుగుపరుస్తుంది.
మొక్కల జీవితంలో వెచ్చదనం, కాంతితో పాటు, మొక్కల జీవితంలో ప్రధాన అంశం మరియు అవసరమైన పరిస్థితిమట్టిలో జీవ, రసాయన మరియు భౌతిక ప్రక్రియల కోసం. వివిధ దశలు మరియు అభివృద్ధి దశలలో ప్రతి మొక్క వేడి కోసం నిర్దిష్ట, కానీ అసమాన అవసరాలు చేస్తుంది, దీని అధ్యయనం మొక్కల శరీరధర్మ శాస్త్రం మరియు శాస్త్రీయ వ్యవసాయం యొక్క పనులలో ఒకటి. మొక్కల జీవితంలో వేడి ప్రతి పెరుగుదల దశలో అభివృద్ధి రేటును ప్రభావితం చేస్తుంది. వ్యవసాయం యొక్క పని మట్టి యొక్క ఉష్ణ పాలన మరియు దానిని నియంత్రించే మార్గాల అధ్యయనం కూడా కలిగి ఉంటుంది.
మొక్కల జీవితంలో నీరుమరియు పోషకాలు, కార్బన్ డయాక్సైడ్ మినహా, నేల మరియు వాతావరణం రెండింటి నుండి వచ్చే, మొక్కల జీవితం యొక్క నేల కారకాలను సూచిస్తాయి. కాబట్టి, నీరు మరియు పోషకాలను నేల సంతానోత్పత్తి మూలకాలు అంటారు.
మొక్కల జీవితంలో గాలి(వాతావరణ మరియు నేల) మొక్కలు మరియు నేల సూక్ష్మజీవుల శ్వాసక్రియకు ఆక్సిజన్ మూలంగా, అలాగే కిరణజన్య సంయోగక్రియ సమయంలో మొక్క గ్రహించే కార్బన్ మూలంగా అవసరం. అదనంగా, నేలలోని సూక్ష్మజీవ ప్రక్రియలకు మొక్కల జీవితంలో గాలి అవసరం, దీని ఫలితంగా నేల సేంద్రీయ పదార్థం ఏరోబిక్ సూక్ష్మజీవుల ద్వారా కుళ్ళిపోతుంది, నత్రజని, భాస్వరం, పొటాషియం మరియు ఇతర మొక్కల పోషకాల యొక్క కరిగే ఖనిజ సమ్మేళనాలు ఏర్పడతాయి.
7 . పంటల కిరణజన్య సంయోగక్రియ ఉత్పాదకత సూచికలు
కిరణజన్య సంయోగక్రియ ప్రక్రియ ద్వారా పంటలు సృష్టించబడతాయి, ఆకుపచ్చ మొక్కలు కార్బన్ డయాక్సైడ్, నీరు మరియు ఖనిజాల నుండి సేంద్రీయ పదార్థాన్ని సృష్టించినప్పుడు. సూర్యకిరణాల శక్తి మొక్కల బయోమాస్ శక్తిగా మార్చబడుతుంది. ఈ ప్రక్రియ యొక్క సామర్థ్యం మరియు, చివరికి, దిగుబడి కిరణజన్య సంయోగ వ్యవస్థగా పంట యొక్క పనితీరుపై ఆధారపడి ఉంటుంది. క్షేత్ర పరిస్థితులలో, ఒక యూనిట్ విస్తీర్ణంలో మొక్కల సమాహారంగా పంట (సెనోసిస్) అనేది సంక్లిష్టమైన డైనమిక్ స్వీయ-నియంత్రణ కిరణజన్య సంయోగ వ్యవస్థ. ఈ వ్యవస్థ ఉపవ్యవస్థలుగా పరిగణించబడే అనేక భాగాలను కలిగి ఉంటుంది; ఇది డైనమిక్, ఇది కాలక్రమేణా దాని పారామితులను నిరంతరం మారుస్తుంది; స్వీయ-నియంత్రణ, ఎందుకంటే, వివిధ ప్రభావాలు ఉన్నప్పటికీ, పంట దాని పారామితులను ఒక నిర్దిష్ట మార్గంలో మారుస్తుంది, హోమియోస్టాసిస్‌ను నిర్వహిస్తుంది.
పంటల కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క సూచికలు.విత్తడం అనేది ఆప్టికల్ సిస్టమ్, దీనిలో ఆకులు PAR ను గ్రహిస్తాయి. మొక్కల అభివృద్ధి ప్రారంభ కాలంలో, సమీకరణ ఉపరితలం చిన్నది మరియు PAR యొక్క ముఖ్యమైన భాగం ఆకుల గుండా వెళుతుంది మరియు వాటి ద్వారా సంగ్రహించబడదు. ఆకుల విస్తీర్ణం పెరిగేకొద్దీ, వాటి సౌరశక్తిని గ్రహించడం కూడా పెరుగుతుంది. ఆకు ఉపరితల సూచిక * 4...5, అంటే, పంటలో ఆకు ప్రాంతం 40...50 వేల మీ 2 / హెక్టారుగా ఉన్నప్పుడు, పంట ఆకుల ద్వారా PAR యొక్క శోషణ దాని గరిష్ట విలువ - 75కి చేరుకుంటుంది. ..80% కనిపించే, 40% మొత్తం రేడియేషన్. ఆకు విస్తీర్ణంలో మరింత పెరుగుదలతో, PAR శోషణ పెరగదు. ఆకు విస్తీర్ణం సరైనది అయిన పంటలలో, పెరుగుతున్న కాలంలో PAR యొక్క శోషణ సగటున 50...60% రేడియేషన్‌ను కలిగి ఉంటుంది. పైకప్పులోని మొక్కలు గ్రహించిన PAR కిరణజన్య సంయోగక్రియకు శక్తి ఆధారం. అయితే, ఈ శక్తిలో కొంత భాగం మాత్రమే పంటలో పేరుకుపోతుంది. PAR వినియోగ గుణకం సాధారణంగా వృక్షసంపదపై పడే PARకి సంబంధించి నిర్ణయించబడుతుంది. బయోమాస్ దిగుబడి ఉంటే మధ్య సందు PAR విత్తే ఆదాయంలో రష్యా 2...3% సేకరించింది, అప్పుడు అన్ని మొక్కల అవయవాల పొడి బరువు 10...15 t/ha, మరియు సాధ్యమయ్యే దిగుబడి 1కి 4...6 టన్నుల ధాన్యం ఉంటుంది. హా సన్నబడిన పంటలలో, PAR ఉపయోగం యొక్క గుణకం 0.5 ... 1.0% మాత్రమే.
పంటలను కిరణజన్య సంయోగక్రియ వ్యవస్థగా పరిగణించేటప్పుడు, పెరుగుతున్న కాలంలో సృష్టించబడిన పొడి బయోమాస్ యొక్క దిగుబడి లేదా ఒక నిర్దిష్ట వ్యవధిలో దాని పెరుగుదల సగటు ఆకు వైశాల్యం, కాలం యొక్క పొడవు మరియు కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క నికర ఉత్పాదకతపై ఆధారపడి ఉంటుంది. కాలం.
U = FP NPF,
ఇక్కడ Y అనేది పొడి బయోమాస్ యొక్క దిగుబడి, t/ha;
FP - కిరణజన్య సంయోగ సంభావ్యత, వెయ్యి m 2 - రోజులు/హె;
NPF కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క నికర ఉత్పాదకత, g/(m2 - రోజులు).
కిరణజన్య సంయోగ సంభావ్యత సూత్రాన్ని ఉపయోగించి లెక్కించబడుతుంది
ఇక్కడ Sc అనేది కాలానికి సగటు ఆకు వైశాల్యం, వెయ్యి మీ 2 /హె;
T - కాలం యొక్క వ్యవధి, రోజులు.
సెనోసిస్ యొక్క ప్రధాన సూచికలు, అలాగే దిగుబడి, యూనిట్ ప్రాంతానికి నిర్ణయించబడతాయి - 1 మీ 2 లేదా 1 హెక్టార్. కాబట్టి, ఆకు వైశాల్యాన్ని హెక్టారుకు వెయ్యి మీ 2లో కొలుస్తారు. అదనంగా, వారు ఆకు ఉపరితల సూచిక వంటి సూచికను ఉపయోగిస్తారు. సమీకరణ ఉపరితలం యొక్క ప్రధాన భాగం ఆకులతో రూపొందించబడింది, వాటిలోనే కిరణజన్య సంయోగక్రియ జరుగుతుంది. కిరణజన్య సంయోగక్రియ మొక్కల యొక్క ఇతర ఆకుపచ్చ భాగాలలో కూడా సంభవించవచ్చు - కాండం, గుండ్రని పండ్లు, ఆకుపచ్చ పండ్లు మొదలైనవి, అయితే మొత్తం కిరణజన్య సంయోగక్రియకు ఈ అవయవాల సహకారం సాధారణంగా తక్కువగా ఉంటుంది. పంటలను తమలో తాము పోల్చుకోవడం ఆచారం వివిధ రాష్ట్రాలుఆకు విస్తీర్ణం ద్వారా డైనమిక్స్‌లో ఒక పంట, దానిని "సమీకరణ ఉపరితలం" అనే భావనతో గుర్తిస్తుంది. పంటలలో ఆకు విస్తీర్ణం యొక్క డైనమిక్స్ ఒక నిర్దిష్ట నమూనాను అనుసరిస్తుంది. మొలకల ఆవిర్భావం తరువాత, ఆకు ప్రాంతం నెమ్మదిగా పెరుగుతుంది, తరువాత వృద్ధి రేటు పెరుగుతుంది. పార్శ్వ రెమ్మలు ఏర్పడటం ఆగిపోయే సమయానికి మరియు మొక్కలు ఎత్తులో పెరిగే సమయానికి, పెరుగుతున్న కాలంలో ఆకు ప్రాంతం దాని గరిష్ట విలువను చేరుకుంటుంది, తరువాత పసుపు మరియు మరణం కారణంగా క్రమంగా తగ్గడం ప్రారంభమవుతుంది. దిగువ ఆకులు. పెరుగుతున్న కాలం ముగిసే సమయానికి, అనేక పంటల (తృణధాన్యాలు, ధాన్యం చిక్కుళ్ళు) పంటలలో, మొక్కలపై ఆకుపచ్చ ఆకులు లేవు. నీటి సరఫరా, పోషణ, వంటి పరిస్థితులపై ఆధారపడి పెరుగుతున్న కాలంలో వివిధ వ్యవసాయ మొక్కల ఆకుల విస్తీర్ణం బాగా మారవచ్చు. వ్యవసాయ సాంకేతిక పద్ధతులు. శుష్క పరిస్థితులలో గరిష్ట ఆకు ప్రాంతం 5 ... 10 వేల m 2 / ha మాత్రమే చేరుకుంటుంది మరియు అధిక తేమ మరియు నత్రజని పోషణతో ఇది 70 వేల m 2 / ha కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది. 4...5 ఆకు ఉపరితల సూచికతో, ఆప్టికల్ కిరణజన్య సంయోగ వ్యవస్థగా విత్తడం పని చేస్తుందని నమ్ముతారు. సరైన మోడ్, PAR యొక్క అతిపెద్ద మొత్తాన్ని గ్రహించడం. చిన్న ఆకు ప్రాంతంతో, ఆకులు PARలో కొంత భాగాన్ని పట్టుకోలేవు. ఆకు విస్తీర్ణం 50 వేల m 2 / ha కంటే ఎక్కువ ఉంటే, ఎగువ ఆకులు దిగువ వాటిని నీడ చేస్తాయి మరియు కిరణజన్య సంయోగక్రియలో వాటి వాటా బాగా తగ్గుతుంది. అంతేకాకుండా, ఎగువ ఆకులు దిగువ వాటిని "ఫీడ్" చేస్తాయి, ఇది పండ్లు, విత్తనాలు, దుంపలు మొదలైన వాటి ఏర్పాటుకు అననుకూలమైనది. ఆకు ప్రాంతం యొక్క డైనమిక్స్ పెరుగుతున్న సీజన్ యొక్క వివిధ దశలలో, కిరణజన్య సంయోగ వ్యవస్థగా పంట భిన్నంగా పనిచేస్తుందని చూపిస్తుంది. (Fig. 3). పెరుగుతున్న సీజన్లో మొదటి 20...30 రోజులలో, సగటు ఆకు విస్తీర్ణం 3...7 వేల మీ 2/హెక్కి ఉన్నప్పుడు, PARలో ఎక్కువ భాగం ఆకులచే సంగ్రహించబడదు మరియు అందువల్ల PAR వినియోగ కారకం ఉండకూడదు అధిక. తరువాత, ఆకు ప్రాంతం వేగంగా పెరగడం ప్రారంభమవుతుంది, గరిష్ట స్థాయికి చేరుకుంటుంది. నియమం ప్రకారం, ఇది ధాన్యం యొక్క మిల్కీ దశలో బ్లూగ్రాస్‌లో, మధ్య శ్రేణిలో పూర్తి విత్తనం నింపే దశలో ధాన్యం చిక్కుళ్ళు, పుష్పించే దశలో శాశ్వత గడ్డిలో సంభవిస్తుంది. అప్పుడు ఆకు ప్రాంతం వేగంగా క్షీణించడం ప్రారంభమవుతుంది. ఈ సమయంలో, నుండి పదార్థాల పునఃపంపిణీ మరియు ప్రవాహం ఏపుగా ఉండే అవయవాలుఉత్పాదకమైనవిగా. ఈ కాలాల వ్యవధి మరియు వాటి నిష్పత్తి వ్యవసాయ సాంకేతిక అంశాలతో సహా వివిధ కారకాలచే ప్రభావితమవుతాయి. వారి సహాయంతో, మీరు ఆకు ప్రాంతం మరియు కాల వ్యవధిని పెంచే ప్రక్రియను నియంత్రించవచ్చు. శుష్క పరిస్థితులలో, మొక్కల సాంద్రత మరియు అందువల్ల ఆకు విస్తీర్ణం ఉద్దేశపూర్వకంగా తగ్గుతుంది, ఎందుకంటే పెద్ద ఆకు విస్తీర్ణంతో, ట్రాన్స్పిరేషన్ పెరుగుతుంది, మొక్కలు తేమ లేకపోవడంతో ఎక్కువగా బాధపడతాయి మరియు దిగుబడి తగ్గుతుంది.
బాహ్య కారకాల ప్రభావాన్ని అంచనా వేసేటప్పుడు, రెండు స్థాయిల మధ్య తేడాను గుర్తించడం అవసరం. మొదటిది జన్యుపరమైనది, ఇది జన్యు ఉపకరణం మరియు జన్యు వ్యక్తీకరణపై కారకాల ప్రభావం ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది. రెండవ స్థాయి వ్యక్తిగత కిరణజన్య సంయోగక్రియ ప్రతిచర్యలపై బాహ్య కారకాల ప్రత్యక్ష ప్రభావం కారణంగా ఉంటుంది. కిరణజన్య సంయోగక్రియ ఉపకరణంపై వాటి ప్రభావం నేరుగా నిర్ణయించబడినప్పుడు బాహ్య కారకాలలో మార్పులకు శరీరం యొక్క ప్రతిస్పందన వేగంగా ఉంటుంది మరియు కొత్త పరిస్థితులలో నిర్మాణాలు ఏర్పడినప్పుడు నెమ్మదిగా ఉంటుంది. బాహ్య కారకాల చర్య పరస్పర సంబంధం కలిగి ఉంటుంది మరియు పరస్పరం ఆధారపడి ఉంటుంది మరియు కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క భౌతిక, ఫోటోకెమికల్ మరియు ఎంజైమాటిక్ ప్రతిచర్యల యొక్క మొత్తం సంక్లిష్టతతో అనుబంధించబడిన నిర్దిష్ట యంత్రాంగాల ద్వారా గ్రహించబడుతుంది. కిరణజన్య సంయోగక్రియ ఉపకరణం సమగ్ర వ్యవస్థగా పనిచేయడానికి ప్రాథమిక నమూనాలు మరియు సరైన పరిస్థితులపై లోతైన అవగాహన కోసం ఈ యంత్రాంగాల పరిజ్ఞానం అవసరం.
కిరణజన్య సంయోగక్రియపై ప్రధాన పర్యావరణ కారకాల ప్రభావాన్ని విడిగా పరిశీలిద్దాం, అయినప్పటికీ ప్రకృతిలో అవి మొక్కపై ఏకకాలంలో పనిచేస్తాయి మరియు మొక్కల ఉత్పాదకత అనేది ఒక సంఖ్య యొక్క మిశ్రమ చర్య యొక్క సమగ్ర విధి. పర్యావరణ కారకాలు.
కిరణజన్య సంయోగక్రియపై కాంతి తీవ్రత మరియు వర్ణపట కూర్పు ప్రభావం
కాంతి తీవ్రత మరియు కిరణజన్య సంయోగక్రియ. రేడియంట్ ఎనర్జీపై కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క ఆధారపడటం అత్యంత స్పష్టమైన మరియు ముఖ్యమైనది. ఇప్పటికే K.A. టిమిరియాజెవ్ మరియు ఇతర పరిశోధకుల ప్రారంభ రచనలలో, కిరణజన్య సంయోగక్రియ ప్రక్రియ యొక్క కార్యాచరణ మరియు ఆపరేటింగ్ కారకం యొక్క తీవ్రత మధ్య సరళ సంబంధం లేకపోవడం స్థాపించబడింది. కాంతి తీవ్రతపై కిరణజన్య సంయోగక్రియ చర్య యొక్క ఆధారపడటం - కిరణజన్య సంయోగక్రియ కాంతి వక్రరేఖ - లాగరిథమిక్ వక్రరేఖ ఆకారాన్ని కలిగి ఉంటుంది. శక్తి ప్రవాహంపై ప్రక్రియ వేగం యొక్క ప్రత్యక్ష ఆధారపడటం తక్కువ కాంతి తీవ్రతల వద్ద మాత్రమే జరుగుతుంది. సంతృప్త కాంతి తీవ్రత ఉన్న ప్రాంతంలో, ప్రకాశంలో మరింత పెరుగుదల కిరణజన్య సంయోగక్రియ రేటును పెంచదు.
కిరణజన్య సంయోగక్రియ ప్రక్రియలో ఫోటోకెమికల్ మరియు లైట్ రియాక్షన్‌లతో పాటు డార్క్, ఎంజైమాటిక్ రియాక్షన్‌లు కూడా ఉంటాయి అనే ఆలోచనకు ఈ డేటా ప్రాతిపదికగా పనిచేసింది, దీని పరిమితి ప్రభావం ముఖ్యంగా అధిక, పెరుగుతున్న కాంతి తీవ్రతలో స్పష్టంగా కనిపించడం ప్రారంభమవుతుంది. అడపాదడపా కాంతితో A. A. రిక్టర్ మరియు R. ఎమర్సన్ చేసిన ప్రయోగాల ఫలితాలు కాంతి మరియు కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క చీకటి ప్రతిచర్యల వేగాన్ని అంచనా వేయడం సాధ్యం చేశాయి: వరుసగా 10-5 మరియు 10-2 సె. పల్స్ స్పెక్ట్రోఫోటోమెట్రీ యొక్క అత్యంత సున్నితమైన పద్ధతులను ఉపయోగించి H. విట్ (విట్, 1966) యొక్క ప్రయోగశాలలో ఈ విలువలు పూర్తిగా నిర్ధారించబడ్డాయి.
శారీరక అధ్యయనాలను నిర్వహిస్తున్నప్పుడు, కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క కాంతి వక్రరేఖ యొక్క విశ్లేషణ ఫోటోకెమికల్ సిస్టమ్స్ మరియు ఎంజైమాటిక్ ఉపకరణం యొక్క ఆపరేషన్ యొక్క స్వభావం గురించి సమాచారాన్ని అందిస్తుంది. వక్రరేఖ యొక్క వాలు ఫోటోకెమికల్ ప్రతిచర్యల రేటును వర్ణిస్తుంది: ఇది పెద్దది, మరింత చురుకుగా సిస్టమ్ కాంతి శక్తిని ఉపయోగిస్తుంది. లీనియర్ సెక్షన్ యొక్క వంపు కోణాన్ని ఉపయోగించి, CO2 యొక్క మోల్ తగ్గింపు కోసం క్వాంటా వినియోగం యొక్క సుమారు గణనలను చేయవచ్చు. సంతృప్త కాంతి తీవ్రత ఉన్న ప్రాంతంలో కిరణజన్య సంయోగక్రియ రేటు CO2 శోషణ మరియు తగ్గింపు వ్యవస్థల శక్తిని వర్ణిస్తుంది మరియు పర్యావరణంలో కార్బన్ డయాక్సైడ్ సాంద్రత ద్వారా ఎక్కువగా నిర్ణయించబడుతుంది. సంతృప్త కాంతి తీవ్రత ఉన్న ప్రాంతంలో వక్రరేఖ ఎంత ఎక్కువ ఉంటే, కార్బన్ డయాక్సైడ్ యొక్క శోషణ మరియు తగ్గింపు కోసం వ్యవస్థ మరింత శక్తివంతమైనది.
కిరణజన్య సంయోగక్రియ సాధ్యమయ్యే కనీస కాంతి తీవ్రత వివిధ మొక్కల సమూహాలలో మారుతూ ఉంటుంది. ఖచ్చితమైన ఆచరణాత్మక ప్రాముఖ్యతకాంతి పరిహార పాయింట్ (LCP) ఉంది - కిరణజన్య సంయోగక్రియ మరియు శ్వాసక్రియ ప్రక్రియలలో గ్యాస్ మార్పిడి రేట్లు సమానంగా ఉన్నప్పుడు ప్రకాశం స్థాయి. SPC పైన కాంతి తీవ్రత వద్ద మాత్రమే సానుకూల కార్బన్ బ్యాలెన్స్ ఏర్పాటు చేయబడుతుంది. కాంతి పరిహారం పాయింట్ యొక్క స్థానం మొక్క యొక్క జన్యురూపం ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది మరియు కిరణజన్య సంయోగక్రియ మరియు చీకటి శ్వాసక్రియ యొక్క నిష్పత్తిపై ఆధారపడి ఉంటుంది. చీకటి శ్వాసక్రియలో ఏదైనా పెరుగుదల, ఉదాహరణకు ఉష్ణోగ్రత పెరిగినప్పుడు, SCP విలువ పెరుగుతుంది. C4 మొక్కలలో, కాంతి-ప్రేమగల మొక్కల కంటే కాంతి పరిహార స్థానం C3 మొక్కల కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది;
ఒక నిర్దిష్ట స్థాయికి కాంతి తీవ్రత పెరుగుదల ప్రధానంగా క్లోరోప్లాస్ట్‌ల ఫోటోకెమికల్ ప్రతిచర్యలపై పనిచేస్తుంది. ప్రకాశించినప్పుడు, నాన్-సైక్లిక్ ఎలక్ట్రాన్ రవాణా మొదట సక్రియం చేయబడుతుంది. ఎలక్ట్రాన్ ప్రవాహం యొక్క వేగం పెరుగుతుంది మరియు ఎలక్ట్రాన్ పూల్స్ సంతృప్తమవుతాయి, కొన్ని ఎలక్ట్రాన్లు చక్రీయ ప్రవాహాలను ఏర్పరుస్తాయి. ETCలో కీలక స్థానాలను ఆక్రమించే ట్రాన్స్‌పోర్టర్‌ల పునరుద్ధరణతో ఈ స్విచ్ అనుబంధించబడింది (వీటిలో ప్లాస్టోక్వినోన్స్ మరియు ఫెర్‌డాక్సిన్‌ల పూల్ ఉన్నాయి) మరియు రెడాక్స్ ఏజెంట్ల ఆకృతిలో మార్పు. అదనపు కాంతి పరిస్థితులలో, చక్రీయ ఎలక్ట్రాన్ రవాణా క్లోరోప్లాస్ట్‌లలో రక్షిత పాత్రను పోషిస్తుంది మరియు అదనపు ATP సంశ్లేషణకు శక్తి వనరుగా కూడా ఉపయోగపడుతుంది మరియు తద్వారా మొక్కలోని క్లోరోప్లాస్ట్‌లలో కార్బన్ సమీకరణ ప్రక్రియలు మరియు అనుసరణ ప్రక్రియల క్రియాశీలతకు దోహదం చేస్తుంది.
లైట్ ఫ్లక్స్ యొక్క తీవ్రత మరియు ఎలక్ట్రాన్ రవాణా రేటు పెరుగుదలతో, NADP + ఫోటోరేడక్షన్ మరియు ATP సంశ్లేషణ యొక్క కార్యాచరణ పెరుగుతుంది. తగ్గిన కోఎంజైమ్‌ల ఉత్పత్తి రేటు ATP సంశ్లేషణ కంటే ఎక్కువ స్థాయిలో సక్రియం చేయబడుతుంది, ఇది పెరుగుతున్న కాంతి తీవ్రతతో ATP/NADPH నిష్పత్తిలో స్వల్ప తగ్గుదలకు దారితీస్తుంది. శక్తి మరియు తగ్గింపు పొటెన్షియల్‌ల నిష్పత్తిలో మార్పు అనేది కార్బన్ జీవక్రియ యొక్క స్వభావం మరియు కాంతి తీవ్రతపై కిరణజన్య సంయోగక్రియ ఉత్పత్తుల నిష్పత్తిపై ఆధారపడటాన్ని నిర్ణయించే కారకాల్లో ఒకటి. తక్కువ స్థాయిలో వెలుతురులో (సుమారు 2000 లక్స్), ప్రధానంగా కార్బోహైడ్రేట్ కాని స్వభావం (అమైనో ఆమ్లాలు, సేంద్రీయ ఆమ్లాలు) అధిక కాంతి తీవ్రతతో ఏర్పడతాయి, కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క తుది ఉత్పత్తులలో ప్రధాన భాగం కార్బోహైడ్రేట్లు (సుక్రోజ్, మొదలైనవి; .) ప్రకాశం యొక్క తీవ్రత అభివృద్ధి చెందుతున్న కిరణజన్య సంయోగ నిర్మాణాల స్వభావాన్ని నిర్ణయిస్తుంది. తీవ్రమైన లైటింగ్ పరిస్థితులలో, ఇది ఏర్పడుతుంది పెద్ద సంఖ్యఅత్యంత చురుకైన వ్యవస్థలకు విలక్షణమైన చిన్న కిరణజన్య సంయోగ యూనిట్లు క్లోరోఫిల్ a/b నిష్పత్తిని పెంచుతాయి.
మొక్కల C3 మరియు C4 సమూహాలు కాంతి తీవ్రతపై కిరణజన్య సంయోగక్రియ ప్రక్రియ యొక్క ఆధారపడటంలో గణనీయంగా భిన్నంగా ఉంటాయి. వక్రరేఖల కోర్సు యొక్క పోలిక దానిని చూపుతుంది ఉన్నతమైన స్థానం C4 మొక్కల యొక్క కిరణజన్య సంయోగక్రియ లక్షణం ప్రధానంగా అధిక కాంతి స్థాయిలలో జరుగుతుంది.
కాంతి యొక్క వర్ణపట కూర్పు. కిరణజన్య సంయోగక్రియకు తీవ్రతతో పాటు, కాంతి యొక్క వర్ణపట కూర్పు అవసరం. కిరణజన్య సంయోగక్రియపై వివిధ తరంగదైర్ఘ్యాల కిరణాల ప్రభావం యొక్క ప్రాథమిక సూత్రాలు K. A. టిమిరియాజేవ్ చేత స్థాపించబడ్డాయి. తదుపరి అధ్యయనాలు స్పెక్ట్రమ్ యొక్క భాగాలలో కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క తీవ్రత, శక్తి యొక్క మొత్తంతో సమం చేయబడిందని చూపించాయి: కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క అత్యధిక తీవ్రత ఎరుపు కిరణాలలో గుర్తించబడింది (O. వార్బర్గ్, E. నెగెలిన్, 1923; E. గాబ్రియెల్సెన్, 1935 , మొదలైనవి).
కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క చర్య స్పెక్ట్రమ్ (సంఘటన కాంతి తరంగదైర్ఘ్యంపై ఆధారపడే వక్రరేఖ) సమాన సంఖ్యలో క్వాంటాతో రెండు స్పష్టంగా నిర్వచించబడిన గరిష్టాలను కలిగి ఉంటుంది - స్పెక్ట్రం యొక్క ఎరుపు మరియు నీలం భాగాలలో, క్లోరోఫిల్ యొక్క శోషణ మాగ్జిమా వలె ఉంటుంది. అందువల్ల, కిరణజన్య సంయోగక్రియలో ఎరుపు మరియు నీలం కిరణాలు అత్యంత ప్రభావవంతంగా ఉంటాయి. తరంగదైర్ఘ్యంపై ఆధారపడి కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క క్వాంటం దిగుబడి యొక్క వక్రరేఖ యొక్క విశ్లేషణ ఇది తరంగదైర్ఘ్యం పరిధిలో 580 - 680 nm (సుమారు 0.11) సమాన విలువలను కలిగి ఉందని చూపిస్తుంది. క్లోరోఫిల్స్‌తో పాటు కెరోటినాయిడ్స్‌తో కూడా శోషించబడిన స్పెక్ట్రం యొక్క నీలి-వైలెట్ భాగంలో (400 - 490 nm), క్వాంటం దిగుబడి తగ్గుతుంది (0.06 వరకు), ఇది కెరోటినాయిడ్స్ ద్వారా శోషించబడిన శక్తి యొక్క తక్కువ ఉత్పాదక వినియోగంతో సంబంధం కలిగి ఉంటుంది. స్పెక్ట్రం యొక్క చాలా ఎరుపు ప్రాంతంలో (680 nm కంటే ఎక్కువ), క్వాంటం దిగుబడిలో పదునైన తగ్గుదల గమనించవచ్చు. కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క "ఎరుపు పతనం" యొక్క దృగ్విషయం మరియు R. ఎమర్సన్ యొక్క తదుపరి ప్రయోగాలు, దీనితో కిరణజన్య సంయోగక్రియలో పెరుగుదల కనిపించింది అదనపు లైటింగ్తక్కువ-తరంగదైర్ఘ్యం కాంతి ("యాంప్లిఫికేషన్ ఎఫెక్ట్") రెండు ఫోటోసిస్టమ్‌ల క్రమమైన పనితీరు గురించి ఆధునిక కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క ప్రాథమిక సూత్రాలలో ఒకదానికి దారితీసింది.
వోస్క్రేసెన్స్కాయ (1965-1989) ద్వారా దీర్ఘకాలిక అధ్యయనాలు చూపిన కాంతి నాణ్యత, కిరణజన్య సంయోగక్రియపై సంక్లిష్టమైన మరియు విభిన్న ప్రభావాన్ని కలిగి ఉంటుంది. బ్లూ లైట్, ఎరుపు కాంతితో పోలిస్తే (క్వాంటా సంఖ్యతో సమానం), మొక్కల కిరణజన్య సంయోగక్రియ ఉపకరణంపై నిర్దిష్ట ప్రభావాన్ని చూపుతుంది. నీలి కాంతిలో, CO2 యొక్క మొత్తం సమీకరణ మరింత చురుకుగా ఉంటుంది, ఇది ఎలక్ట్రాన్ రవాణా ప్రక్రియలపై మరియు కార్బన్ చక్రం యొక్క ప్రతిచర్యలపై నీలి కాంతి యొక్క క్రియాశీలత ప్రభావం కారణంగా ఉంటుంది. నీరు ఎలక్ట్రాన్ దాతగా పనిచేసిన వ్యవస్థలో, నీలి కాంతి NADP+ ఫోటోరెడక్షన్ యొక్క కార్యాచరణను ఎరుపు కాంతికి గురైన మొక్కలలో ఈ ప్రతిచర్య యొక్క కార్యాచరణ కంటే దాదాపు రెండు రెట్లు ఎక్కువ చేసింది. కాంతి యొక్క వర్ణపట కూర్పు కిరణజన్య సంయోగక్రియ సమయంలో సంశ్లేషణ చేయబడిన ఉత్పత్తుల కూర్పును నిర్ణయిస్తుంది: నీలి కాంతిలో, సేంద్రీయ ఆమ్లాలు మరియు అమైనో ఆమ్లాలు ప్రధానంగా సంశ్లేషణ చేయబడతాయి మరియు తరువాత ప్రోటీన్లు, ఎరుపు కాంతి కరిగే కార్బోహైడ్రేట్ల సంశ్లేషణను ప్రేరేపిస్తుంది మరియు చివరికి స్టార్చ్. కిరణజన్య సంయోగక్రియ కార్బన్ మార్పిడి కోసం ఎంజైమ్‌ల కార్యకలాపాలపై బ్లూ లైట్ యొక్క నియంత్రణ ప్రభావం గుర్తించబడింది. బ్లూ లైట్‌లో పెరిగిన మొక్కలు RuBP కార్బాక్సిలేస్, గ్లైసెరాల్డిహైడ్ ఫాస్ఫేట్ డీహైడ్రోజినేస్, గ్లైకోలేట్ ఆక్సిడేస్ మరియు గ్లైక్సిలేట్ అమినోట్రాన్స్‌ఫేరేస్ యొక్క అధిక కార్యాచరణను చూపించాయి. పనిలో గుర్తించబడిన ఎంజైమ్ కార్యకలాపాలలో మార్పులు డి నోవో ప్రోటీన్ సంశ్లేషణపై బ్లూ లైట్ యొక్క క్రియాశీల ప్రభావంతో సంబంధం కలిగి ఉంటాయి. బ్లూ లైట్ ఫోటోరిసెప్టర్ల స్వభావం అస్పష్టంగానే ఉంది. ఫ్లావిన్స్, కెరోటినాయిడ్స్ మరియు ఫైటోక్రోమ్ సిస్టమ్ సాధ్యమైన అంగీకారాలుగా సూచించబడ్డాయి.
కిరణజన్య సంయోగక్రియపై కార్బన్ డయాక్సైడ్ గాఢత ప్రభావం
కిరణజన్య సంయోగక్రియకు గాలిలోని కార్బన్ డయాక్సైడ్ ఒక ఉపరితలం. CO2 లభ్యత మరియు దాని ఏకాగ్రత మొక్కలలో కార్బన్ జీవక్రియ యొక్క కార్యాచరణను నిర్ణయిస్తాయి. గాలిలో CO2 గాఢత 0.03%. అదే సమయంలో, కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క గరిష్ట రేటు కార్బన్ డయాక్సైడ్ సాంద్రత వద్ద సాధించబడిందని నిర్ధారించబడింది, ఇది అధిక పరిమాణంలో (సుమారు 0.3 - 0.5%). అందువలన, CO2 యొక్క గాఢత కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క పరిమితి కారకాలలో ఒకటి. ఫోటోకెమికల్ ప్రతిచర్యలు మొక్కలో కార్బన్ జీవక్రియకు అవసరమైన గరిష్ట మొత్తంలో NADPH మరియు ATPని ఉత్పత్తి చేసినప్పుడు, కార్బన్ డయాక్సైడ్ సాంద్రత యొక్క పరిమితి ప్రభావం ముఖ్యంగా అధిక కాంతి తీవ్రతల వద్ద ఉచ్ఛరించబడుతుంది.
అంజీర్ నుండి చూడగలిగినట్లుగా, CO2 గాఢతపై కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క తీవ్రత యొక్క ఆధారపడటం లాగరిథమిక్. CO2 గాఢత పెరుగుదల దారితీస్తుంది వేగవంతమైన పెరుగుదలకిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క తీవ్రత. 0.06--0.15% CO2 సాంద్రత వద్ద, చాలా మొక్కలలో కిరణజన్య సంతృప్తత సాధించబడుతుంది. పెరుగుతున్న CO2 గాఢతతో కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క తీవ్రత పెరుగుదల ఈ పరిస్థితులలో రూబిస్కో యొక్క సంభావ్య కార్బాక్సిలేస్ కార్యాచరణను అమలు చేయడం మరియు CO2 అంగీకార - రిబులోస్ బిస్ఫాస్ఫేట్ యొక్క పెద్ద పూల్ యొక్క క్లోరోప్లాస్ట్‌లలో సృష్టించడం వలన ఏర్పడింది.
కాంతి తీవ్రత పెరుగుదలతో పాటు ఏకకాలంలో CO2 గాఢత పెరగడం వలన CO2 యొక్క సంతృప్త సాంద్రత మరింత ఎక్కువ సాంద్రతలకు (0.5% వరకు) మరియు మొక్కల ద్వారా కార్బన్ సమీకరణలో గణనీయమైన పెరుగుదలకు దారితీస్తుంది. అయినప్పటికీ, కార్బన్ డయాక్సైడ్ యొక్క అధిక సాంద్రతలకు మొక్కలను దీర్ఘకాలికంగా బహిర్గతం చేయడం వలన మొక్కల "అధిక ఆహారం" మరియు కిరణజన్య సంయోగక్రియ నిరోధానికి దారితీస్తుంది.
కిరణజన్య సంయోగక్రియ సమయంలో కార్బన్ డయాక్సైడ్ యొక్క శోషణ శ్వాసక్రియ (చీకటి మరియు కాంతి) సమయంలో దాని విడుదలను సమతుల్యం చేసే కార్బన్ డయాక్సైడ్ సాంద్రతను కార్బన్ డయాక్సైడ్ పరిహారం పాయింట్ (CCP) అంటారు. యు వివిధ రకములుమొక్కలలో, SCP యొక్క స్థానం గణనీయంగా మారవచ్చు. C3 మరియు C4 మొక్కల మధ్య తేడాలు ప్రత్యేకంగా ఉచ్ఛరిస్తారు. అందువల్ల, C3 ప్లాంట్లలో, SCP CO2 (సుమారు 0.005%) యొక్క అధిక సాంద్రతలలో కనుగొనబడింది, ఇది మొక్కల సమూహంలో క్రియాశీల ఫోటోరేస్పిరేషన్ ఉనికితో సంబంధం కలిగి ఉంటుంది. PEP కార్బాక్సిలేస్ అనే ఎంజైమ్ ద్వారా CO2ను పరిష్కరించగల సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉన్న C4 మొక్కలు, బలహీనమైన ఫోటోస్పిరేషన్‌తో కార్బన్ డయాక్సైడ్ను రీఫిక్స్ చేస్తాయి. కాబట్టి, C4 ప్లాంట్లలో, SPC సున్నా CO2 సాంద్రతకు చేరుకుంటుంది (0.0005% CO2 కంటే తక్కువ). పరిహార బిందువు కంటే CO2 గాఢత పెరగడంతో, కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క తీవ్రత వేగంగా పెరుగుతుంది.
IN సహజ పరిస్థితులు CO2 గాఢత చాలా తక్కువగా ఉంటుంది (0.03%, లేదా 300 µl/l), కాబట్టి వాతావరణం నుండి ఆకు యొక్క అంతర్గత గాలి కుహరాలలోకి CO2 వ్యాప్తి చాలా కష్టం. కార్బన్ డయాక్సైడ్ యొక్క తక్కువ సాంద్రత కలిగిన ఈ పరిస్థితులలో, కిరణజన్య సంయోగక్రియ సమయంలో దాని సమీకరణ ప్రక్రియలో ముఖ్యమైన పాత్ర కార్బోనిక్ అన్హైడ్రేస్ అనే ఎంజైమ్‌కు చెందినది, వీటిలో ముఖ్యమైన కార్యాచరణ C3 మొక్కలలో కనిపిస్తుంది. కార్బోనిక్ అన్హైడ్రేస్ క్లోరోప్లాస్ట్‌లలో CO2 గాఢతను పెంచడానికి సహాయపడుతుంది, ఇది RuBP కార్బాక్సిలేస్ యొక్క మరింత చురుకైన పనిని నిర్ధారిస్తుంది.
RuBP కార్బాక్సిలేస్ యొక్క కార్బాక్సిలేటింగ్ సంభావ్యత CO2 గాఢతపై ఆధారపడి గణనీయంగా మారుతుంది. నియమం ప్రకారం, RuBP కార్బాక్సిలేస్ యొక్క గరిష్ట కార్యాచరణ వాతావరణంలోని దాని కంటెంట్ కంటే గణనీయంగా ఎక్కువ CO2 సాంద్రతలలో సాధించబడుతుంది. CO2 గాఢతపై ఆధారపడి ఆకులలో కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క గతిశాస్త్రం యొక్క విశ్లేషణ అదే కార్బన్ డయాక్సైడ్ సాంద్రతలలో, RuBP కార్బాక్సిలేస్ యొక్క కార్యాచరణ కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క తీవ్రత కంటే గణనీయంగా ఎక్కువగా ఉందని తేలింది. ఇది అనేక కారకాల కిరణజన్య సంయోగక్రియపై పరిమితి ప్రభావం కారణంగా ఉంది: స్టోమాటా మరియు సజల దశ, ఫోటోరెస్పిరేషన్ యాక్టివిటీ మరియు ఫోటోకెమికల్ ప్రక్రియల ద్వారా CO2 వ్యాప్తికి నిరోధకత. C4 ప్లాంట్లలో, HCO3-ని సబ్‌స్ట్రేట్‌గా ఉపయోగించే PEP కార్బాక్సిలేస్, సబ్‌స్ట్రేట్‌ల (HCO3-, PEP) సంతృప్త సాంద్రతలలో అధిక vmax విలువలతో వర్గీకరించబడుతుంది, ఇది 800-- 1200 µmol.mg Chl-1h-1కి చేరుకుంటుంది, ఇది గణనీయంగా మించిపోయింది. ఆకులలో కిరణజన్య సంయోగక్రియ రేటు (J. ఎడ్వర్డ్స్, D. వాకర్, 1986).
వాతావరణంలో కార్బన్ డయాక్సైడ్ యొక్క తక్కువ సాంద్రత తరచుగా కిరణజన్య సంయోగక్రియను పరిమితం చేసే కారకంగా ఉంటుంది, ముఖ్యంగా అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద మరియు నీటి లోప పరిస్థితులలో, CO2 యొక్క ద్రావణీయత తగ్గినప్పుడు మరియు CO2 యొక్క అధిక సాంద్రత కలిగిన మొక్కలు, కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క తాత్కాలిక క్రియాశీలత తర్వాత పెరిగినప్పుడు , దాత-అంగీకరించే వ్యవస్థల అసమతుల్యత కారణంగా దీని నిరోధం ఏర్పడుతుంది. వృద్ధి ప్రక్రియలపై CO2 యొక్క క్రియాశీలత ప్రభావంతో అనుబంధించబడిన తదుపరి పదనిర్మాణ మరియు జన్యు మార్పులు ఫంక్షనల్ దాత-అంగీకరించే పరస్పర చర్యలను పునరుద్ధరిస్తాయి. CO2 పెరుగుదల పనితీరుపై నియంత్రణ ప్రభావాన్ని కలిగి ఉంటుంది. మొక్కలను అధిక CO2 సాంద్రతలలో ఉంచడం వలన ఆకు విస్తీర్ణంలో పెరుగుదల, రెండవ-క్రమం రెమ్మల పెరుగుదల ఉద్దీపన, మూలాలు మరియు నిల్వ అవయవాల నిష్పత్తిలో పెరుగుదల మరియు గడ్డ దినుసుల నిర్మాణం పెరుగుతుంది. CO2 తో ఆహారం తీసుకున్నప్పుడు బయోమాస్ పెరుగుదల ఆకు విస్తీర్ణంలో పెరుగుదలకు తగినంతగా సంభవిస్తుంది. ఫలితంగా, వాతావరణంలో CO2 గాఢత పెరుగుదల మొక్కల బయోమాస్ పెరుగుదలకు దారితీస్తుంది. కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క తీవ్రత మరియు ఉత్పాదకతను పెంచడానికి ఒక ప్రసిద్ధ పద్ధతి గ్రీన్‌హౌస్‌లలో CO2 గాఢతను పెంచడం. ఈ పద్ధతి పొడి పదార్థంలో పెరుగుదలను 2 సార్లు కంటే ఎక్కువ పెంచడానికి మిమ్మల్ని అనుమతిస్తుంది.
కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క ప్రాధమిక ప్రక్రియలపై కార్బన్ డయాక్సైడ్ యొక్క నియంత్రణ ప్రభావాన్ని కూడా గమనించాలి. ఫోటోసిస్టమ్ II స్థాయిలో ఎలక్ట్రాన్ రవాణా రేటును CO2 నియంత్రిస్తుందని ఇటీవలి పని చూపించింది. కార్బన్ డయాక్సైడ్ బైండింగ్ సైట్లు QB సమీపంలోని D1 ప్రోటీన్‌పై ఉన్నాయి. ఈ కేంద్రాలలో CO2 యొక్క ట్రేస్ మొత్తాలు కట్టుబడి, ప్రోటీన్ ఆకృతిని మార్చడం, PS II మరియు PSI మధ్య ప్రాంతంలో ETCలో ఎలక్ట్రాన్ రవాణా యొక్క అధిక కార్యాచరణను అందిస్తాయి.
ఆకు యొక్క నిర్మాణ సంస్థ, దాని ఉపరితలం యొక్క లక్షణాలు, స్టోమాటా యొక్క నిష్కాపట్యత యొక్క సంఖ్య మరియు డిగ్రీ, అలాగే కార్బన్ డయాక్సైడ్ ఏకాగ్రత యొక్క ప్రవణత కార్బన్ డయాక్సైడ్ కార్బాక్సిలేటింగ్ ఎంజైమ్‌లలోకి ప్రవేశించే అవకాశాన్ని నిర్ణయిస్తాయి. క్లోరోప్లాస్ట్‌లకు కార్బన్ డయాక్సైడ్ యొక్క వ్యాప్తిని నిర్ణయించే ప్రధాన పారామితులు ఆకు, స్టోమాటా మరియు మెసోఫిల్ కణాల సరిహద్దు ఉపరితలం యొక్క నిరోధకత. సరిహద్దు ఉపరితలాల నిరోధకత షీట్ యొక్క ఉపరితల వైశాల్యానికి నేరుగా అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది మరియు గాలి వేగానికి విలోమానుపాతంలో ఉంటుంది. సరిహద్దు ఉపరితలాల నిరోధకత యొక్క సహకారం సాపేక్షంగా చిన్నది (CO2 వ్యాప్తికి మొత్తం షీట్ నిరోధకతలో సుమారు 8 - 9%). స్టోమాటా యొక్క ప్రతిఘటన సరిహద్దు ఉపరితలాల నిరోధకత కంటే సుమారు 10 రెట్లు ఎక్కువ. ఇది స్టోమాటా యొక్క లోతుకు నేరుగా అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది మరియు స్టోమాటా సంఖ్య మరియు స్టోమాటల్ పగుళ్ల పరిమాణానికి విలోమానుపాతంలో ఉంటుంది. స్టోమాటల్ ఓపెనింగ్‌ను ప్రోత్సహించే అన్ని అంశాలు స్టోమాటల్ నిరోధకతను తగ్గిస్తాయి. స్టోమాటల్ నిరోధకతను లెక్కించేటప్పుడు, CO2 వ్యాప్తి గుణకం కూడా పరిగణనలోకి తీసుకోబడుతుంది. దీని పెరుగుదల స్టోమాటల్ నిరోధకత తగ్గడానికి దారితీస్తుంది. మెసోఫిల్ నిరోధకత అనేది వ్యక్తిగత ఆకు నిర్మాణాలలో కార్బన్ డయాక్సైడ్ గాఢత ప్రవణతలతో సంబంధం ఉన్న వ్యాప్తి ప్రక్రియల ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది, సెల్ గోడ నిరోధకత, సైటోప్లాస్మిక్ కదలిక వేగం, కార్బాక్సిలేటింగ్ ఎంజైమ్‌ల యొక్క కార్యాచరణ మరియు గతి లక్షణాలు మొదలైనవి.
కిరణజన్య సంయోగక్రియ ప్రక్రియపై ఆక్సిజన్ ప్రభావం
వాతావరణంలో ఆక్సిజన్ గాఢతపై కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క ఆధారపడటం చాలా క్లిష్టంగా ఉంటుంది. నియమం ప్రకారం, అధిక మొక్కలలో కిరణజన్య సంయోగక్రియ ప్రక్రియ సుమారు 21% ఆక్సిజన్ సాంద్రతతో ఏరోబిక్ పరిస్థితులలో నిర్వహించబడుతుంది. కిరణజన్య సంయోగక్రియకు ఆక్సిజన్ గాఢత పెరుగుదల మరియు దాని లేకపోవడం రెండూ అననుకూలమని అధ్యయనాలు చూపిస్తున్నాయి.
ఆక్సిజన్ ప్రభావం దాని ఏకాగ్రత, మొక్క యొక్క రకం మరియు శారీరక స్థితి మరియు ఇతర పర్యావరణ పరిస్థితులపై ఆధారపడి ఉంటుంది. వాతావరణంలో ఆక్సిజన్ యొక్క సాధారణ సాంద్రత (21%) సరైనది కాదు, కానీ తరువాతి కంటే గణనీయంగా మించిపోయింది. అందువల్ల, ఆక్సిజన్ యొక్క పాక్షిక పీడనాన్ని 3%కి తగ్గించడం వలన కిరణజన్య సంయోగక్రియపై వాస్తవంగా ఎటువంటి ప్రతికూల ప్రభావం ఉండదు మరియు కొన్ని సందర్భాల్లో దానిని కూడా సక్రియం చేయవచ్చు. మొక్కలలో వివిధ రకాలఆక్సిజన్ గాఢత తగ్గడం భిన్నమైన ప్రభావాన్ని కలిగిస్తుంది. అందువలన, A.A నిచిపోరోవిచ్ (1973) ప్రకారం, 21 నుండి 3% వరకు ఆక్సిజన్ గాఢత తగ్గుదల క్రియాశీల ఫోటోస్పిరేషన్ (బీన్స్) తో మొక్కలపై ప్రయోజనకరమైన ప్రభావాన్ని చూపుతుంది. మొక్కజొన్న కోసం, ఫోటోస్పిరేషన్ దాదాపుగా లేదు, 21 నుండి 3% 02 కి మారినప్పుడు కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క తీవ్రతలో ఎటువంటి మార్పులు గుర్తించబడలేదు.
కిరణజన్య సంయోగక్రియపై వివిధ ఆక్సిజన్ సాంద్రతల యొక్క అస్పష్టమైన మరియు తరచుగా వ్యతిరేక ప్రభావం, తుది ప్రభావం అనేక యంత్రాంగాల చర్య యొక్క దిశపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ఆక్సిజన్ ప్రవాహానికి, ఎలక్ట్రాన్ల కోసం పోటీ పడటానికి ఆక్సిజన్ ఉనికి అవసరమని మరియు ETC యొక్క సామర్థ్యాన్ని కూడా తగ్గిస్తుంది.
కిరణజన్య సంయోగక్రియపై ఆక్సిజన్ ప్రభావం యొక్క మరొక బాగా అధ్యయనం చేయబడిన విధానం, కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క కీ ఎంజైమ్, RuBP కార్బాక్సిలేస్‌పై దాని ప్రభావం. ఎంజైమ్ యొక్క కార్బాక్సిలేస్ ఫంక్షన్‌పై O2 యొక్క అధిక సాంద్రతల యొక్క నిరోధక ప్రభావం మరియు దాని ఆక్సిజనేస్ ఫంక్షన్‌పై (ఫోటోరెస్పిరేషన్ రేటుపై) యాక్టివేటింగ్ ప్రభావం బాగా స్థిరపడింది. వాతావరణంలో CO2 గాఢతపై ఆధారపడి, కిరణజన్య సంయోగక్రియపై అధిక ఆక్సిజన్ సాంద్రతల యొక్క నిరోధక ప్రభావం ఎక్కువ లేదా తక్కువ స్థాయిలో వ్యక్తమవుతుంది. ఈ యంత్రాంగం "వార్బర్గ్ ప్రభావం" అని పిలువబడే దృగ్విషయాన్ని సూచిస్తుంది. 1920లో, ఆల్గా క్లోరెల్లా యొక్క కిరణజన్య సంయోగక్రియపై అధిక ఆక్సిజన్ సాంద్రతల యొక్క నిరోధక ప్రభావాన్ని వార్బర్గ్ మొదట కనుగొన్నాడు. వార్బర్గ్ ప్రభావం అనేక జాతుల ఉన్నత వృక్షాలకు (O. Bjorkman, 1966), అలాగే వివిక్త క్లోరోప్లాస్ట్‌ల ద్వారా CO2 స్థిరీకరణ అధ్యయనాలలో గుర్తించబడింది (R. ఎవర్సన్, M. గిబ్స్, 1967). కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క ఆక్సిజన్ నిరోధం, చాలా మంది పరిశోధకుల ప్రకారం, రెండు భాగాల కారణంగా ఉంది - O2 యొక్క అధిక సాంద్రతలు మరియు ఫోటోరేస్పిరేషన్ ప్రక్రియ యొక్క క్రియాశీలత కారణంగా RuBP కార్బాక్సిలేస్ యొక్క ప్రత్యక్ష నిరోధం. వాతావరణంలో CO2 గాఢత పెరుగుదలతో, కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క ఆక్సిజన్ నిరోధం యొక్క డిగ్రీ గణనీయంగా తగ్గుతుంది.
వార్బర్గ్ ప్రభావం అనేక శుష్క ఎడారులలోని మొక్కలలో కనిపించదు, "వార్బర్గ్ వ్యతిరేక ప్రభావం" కనుగొనబడింది - తక్కువ ఆక్సిజన్ సాంద్రతలు (1% O2) (A. T. మోక్రోనోసోవ్, 1981, 1983) ద్వారా కిరణజన్య సంయోగక్రియను అణచివేయడం . కిరణజన్య సంయోగక్రియపై 02 యొక్క సానుకూల లేదా ప్రతికూల ప్రభావం ఆకులోని ఫోటోట్రోఫిక్ మరియు హెటెరోట్రోఫిక్ కణజాలాల నిష్పత్తిపై ఆధారపడి ఉంటుందని అధ్యయనాలు చూపించాయి. ఆకు పరిమాణంలో ఎక్కువ భాగం ఫోటోట్రోఫిక్ కణజాలం ఉన్న మొక్కలలో, ఆక్సిజన్ స్థాయిలు తక్కువగా ఉన్నప్పుడు కిరణజన్య సంయోగక్రియ పెరుగుతుంది. పెద్ద సంఖ్యలో హెటెరోట్రోఫిక్ కణజాలాలను కలిగి ఉన్న మొక్కలలో, ఈ పరిస్థితులలో, “వార్బర్గ్ యాంటీ ఎఫెక్ట్” వ్యక్తమవుతుంది - ఆక్సిజన్ లేని వాతావరణంలో కిరణజన్య సంయోగక్రియను అణచివేయడం. ఆకు కణాలలో కిరణజన్య సంయోగక్రియ, ఫోటోస్పిరేషన్ మరియు డార్క్ రెస్పిరేషన్ యొక్క సంక్లిష్ట పరస్పర చర్య కారణంగా తక్కువ ఆక్సిజన్ సాంద్రతల యొక్క ఈ వ్యతిరేక ప్రభావం వివిధ రకములు(ఫోటోట్రోఫిక్, హెటెరోట్రోఫిక్).
02 మరియు C02 (21 మరియు 0.03%) సహజ నిష్పత్తి కలిగిన C3 మొక్కలలో, కిరణజన్య సంయోగక్రియ కార్బాక్సిలేషన్ రేటులో ఫోటోరెస్పిరేషన్ వాటా 20 - 30%.
కిరణజన్య సంయోగక్రియపై ఉష్ణోగ్రత ప్రభావం
ఉష్ణోగ్రత మార్పులకు కిరణజన్య సంయోగక్రియ ఉపకరణం యొక్క సమగ్ర ప్రతిస్పందన, ఒక నియమం వలె, సింగిల్-పీక్ వక్రత ద్వారా సూచించబడుతుంది. కిరణజన్య సంయోగక్రియ-ఉష్ణోగ్రత వక్రరేఖ యొక్క పైభాగం కిరణజన్య సంయోగక్రియ కోసం సరైన ఉష్ణోగ్రతల ప్రాంతంలో ఉంటుంది. అధిక మొక్కల యొక్క వివిధ సమూహాలలో, కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క గరిష్ట రేటు అనుగుణంగా ఉంటుంది వివిధ అర్థాలుఉష్ణోగ్రతలు, ఇది వివిధ ఉష్ణోగ్రత పరిమితులకు కిరణజన్య సంయోగ ఉపకరణం యొక్క అనుసరణ ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది. అందువలన, సమశీతోష్ణ వృద్ధి జోన్లో చాలా C3 మొక్కలకు, కిరణజన్య సంయోగక్రియకు సరైన ఉష్ణోగ్రత 20-25 °C పరిధిలో ఉంటుంది. కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క C4 మార్గం మరియు CAM కిరణజన్య సంయోగక్రియతో ఉన్న మొక్కలలో, ఉష్ణోగ్రత వాంఛనీయమైనది 30-35 ° C. అదే వృక్ష జాతులకు, కిరణజన్య సంయోగక్రియకు అనుకూలమైన ఉష్ణోగ్రత స్థిరంగా ఉండదు. ఇది మొక్క యొక్క వయస్సు మీద ఆధారపడి ఉంటుంది, కొన్ని ఉష్ణోగ్రత పరిస్థితులకు అనుగుణంగా మరియు సీజన్లో మారవచ్చు. K కిరణజన్య సంయోగక్రియ ఇప్పటికీ గమనించబడే తక్కువ ఉష్ణోగ్రత పరిమితి -15 (పైన్, స్ప్రూస్) నుండి +3 °C వరకు ఉంటుంది; చాలా ఎత్తైన మొక్కలలో, కిరణజన్య సంయోగక్రియ దాదాపు 0° వద్ద ఆగిపోతుంది.
కిరణజన్య సంయోగక్రియ వర్సెస్ ఉష్ణోగ్రత వక్రత యొక్క విశ్లేషణ, ఉష్ణోగ్రత కనిష్ట స్థాయి నుండి సరైన (Q10 = 2) వరకు పెరగడంతో కిరణజన్య సంయోగక్రియ రేటులో వేగవంతమైన పెరుగుదలను చూపుతుంది. సూపర్ ఆప్టిమల్ ఉష్ణోగ్రతలో మరింత పెరుగుదల ప్రక్రియ యొక్క వేగవంతమైన నిరోధానికి దారితీస్తుంది. చాలా C3 ప్లాంట్ల కోసం CO2 శోషణకు ఎగువ ఉష్ణోగ్రత పరిమితి 40-50 °C ప్రాంతంలో, C4 ప్లాంట్ల కోసం - 50-60 °C వద్ద ఉంటుంది.
ఉష్ణోగ్రతపై కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క ఆధారపడటం అధ్యయనం చేయబడింది వివిధ స్థాయిలుకిరణజన్య సంయోగ వ్యవస్థల సంస్థ. మొక్కలలో అత్యంత ఉష్ణ ఆధారిత ప్రతిచర్యలు కార్బన్ సైకిల్ ప్రతిచర్యలు. సూపర్ ఆప్టిమల్ ఉష్ణోగ్రతల ప్రాంతంలో కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క తీవ్రత తగ్గడం ఆకులలో టర్గర్ తగ్గడం మరియు ఈ పరిస్థితులలో స్టోమాటా మూసివేయడం ద్వారా వివరించబడింది, ఇది దాని స్థిరీకరణ కేంద్రాలకు కార్బన్ డయాక్సైడ్ ప్రవాహాన్ని క్లిష్టతరం చేస్తుంది. అదనంగా, పెరుగుతున్న ఉష్ణోగ్రతతో, CO2 యొక్క ద్రావణీయత తగ్గుతుంది, CO2/CO2 యొక్క ద్రావణీయత నిష్పత్తి మరియు ఆక్సిజన్ నిరోధం యొక్క డిగ్రీ పెరుగుతుంది మరియు కార్బాక్సిలేటింగ్ ఎంజైమ్‌ల గతి స్థిరాంకాలు మారుతాయి. ఎలక్ట్రాన్ రవాణా మరియు ATP సంశ్లేషణ యొక్క ప్రతిచర్యలు, ప్రకృతిలో ఎంజైమాటిక్ ప్రక్రియలు, ఉష్ణోగ్రతకు చాలా సున్నితంగా ఉంటాయి. కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క ప్రాధమిక ప్రతిచర్యలు, కాంతి శోషణ, ఉత్తేజిత శక్తి యొక్క వలస మరియు ప్రతిచర్య కేంద్రాలలో ఛార్జీల విభజనతో సంబంధం కలిగి ఉంటాయి, ఆచరణాత్మకంగా ఉష్ణోగ్రత నుండి స్వతంత్రంగా ఉంటాయి.
కిరణజన్య సంయోగక్రియపై నీటి పాలన ప్రభావం
కిరణజన్య సంయోగక్రియ కోసం నీటి పాలన యొక్క ప్రాముఖ్యత ప్రధానంగా లీఫ్ స్టోమాటా యొక్క స్థితిపై నీటి ప్రభావం ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది: స్టోమాటా ఉత్తమంగా తెరిచి ఉన్నంత వరకు, నీటి సమతుల్యతలో హెచ్చుతగ్గుల ప్రభావంతో కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క తీవ్రత మారదు. మొక్కలో నీటి లోపం వల్ల ఏర్పడే స్టోమాటా యొక్క పాక్షిక లేదా పూర్తి మూసివేత, గ్యాస్ మార్పిడికి అంతరాయం కలిగిస్తుంది మరియు ఆకు యొక్క కార్బాక్సిలేటింగ్ వ్యవస్థలకు కార్బన్ డయాక్సైడ్ సరఫరా తగ్గుతుంది. అదే సమయంలో, నీటి లోపం HMP సైకిల్ ఎంజైమ్‌ల చర్యలో తగ్గుదలకు కారణమవుతుంది, ఇది రిబులోజ్ బిస్ఫాస్ఫేట్ యొక్క పునరుత్పత్తిని నిర్ధారిస్తుంది మరియు ఫోటోఫాస్ఫోరైలేషన్ యొక్క గణనీయమైన నిరోధం. ఫలితంగా, నీటి కొరత పరిస్థితులలో, మొక్కల కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క నిరోధం గమనించవచ్చు. నీటి లోపం యొక్క దీర్ఘకాలిక ప్రభావాలు మొక్కల మొత్తం కిరణజన్య సంయోగక్రియ ఉత్పాదకతలో తగ్గుదలకు దారితీస్తాయి, వీటిలో ఆకుల పరిమాణం తగ్గడం మరియు మొక్కల యొక్క గణనీయమైన నిర్జలీకరణం చివరికి క్లోరోప్లాస్ట్‌ల నిర్మాణాన్ని దెబ్బతీస్తుంది మరియు పూర్తి నష్టాన్ని కలిగిస్తుంది. వారి కిరణజన్య సంయోగక్రియ చర్య.
కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క వివిధ దశలు ఆకు కణజాలంలో నీటి శాతం తగ్గడం వరకు వివిధ స్థాయిలకు సున్నితంగా ఉంటాయి. నీటి లోప పరిస్థితులలో అత్యంత లేబుల్ మరియు అత్యంత వేగంగా నిరోధించబడేవి ఫోటోఫాస్ఫోరైలేషన్ ప్రతిచర్యలు (11 బార్ యొక్క నీటి సామర్థ్యం వద్ద), ఇది సంభోగం పొరల యొక్క అల్ట్రాస్ట్రక్చర్ యొక్క అంతరాయం మరియు ఎలక్ట్రాన్ రవాణా మరియు ఫాస్ఫోరైలేషన్ యొక్క అన్‌కప్లింగ్ కారణంగా జరుగుతుంది (R. కెక్ , R. బోవర్, 1974). ఎలక్ట్రాన్ రవాణా సాధారణంగా డీహైడ్రేషన్‌కు ఎక్కువ నిరోధకతను కలిగి ఉంటుంది, అయితే నీటిని కోల్పోవడం వల్ల మెమ్బ్రేన్ ప్రొటీన్‌ల కన్ఫర్మేషనల్ లాబిలిటీలో మార్పులు మరియు ఎలక్ట్రాన్ ప్రవాహం రేటు తగ్గుతుంది. సిస్టమ్ డీహైడ్రేట్ అయినప్పుడు, ఒక దృఢమైన మాతృక ఏర్పడుతుంది, దీనిలో ETC భాగాల చలనశీలత తగ్గుతుంది.
కార్బన్ చక్రాల ఎంజైమాటిక్ ప్రతిచర్యలు నిర్జలీకరణానికి చాలా సున్నితంగా ఉంటాయి. తక్కువ నీటి సామర్థ్యం వద్ద, కీ ఎంజైమ్‌ల కార్యకలాపాలు, RuBP కార్బాక్సిలేస్ మరియు గ్లిసెరాల్డిహైడ్ ఫాస్ఫేట్ డీహైడ్రోజినేస్ గణనీయంగా తగ్గాయి (W. Stewart, Lee, 1972; O. Bjorkman et al., 1980).
కాంతి, నీరు మరియు ఉష్ణోగ్రత ఒత్తిడి పరిస్థితులలో కిరణజన్య సంయోగక్రియ. అడాప్టివ్ కిరణజన్య సంయోగ వ్యవస్థలు
జన్యురూప ప్రతిచర్య యొక్క కట్టుబాటుకు మించిన ఏదైనా బాహ్య కారకం యొక్క తీవ్రత పర్యావరణ ఒత్తిడి యొక్క పరిస్థితులను సృష్టిస్తుంది. భూసంబంధమైన మొక్కలకు అత్యంత సాధారణ పర్యావరణ ఒత్తిడి కారకాలు అధిక కాంతి తీవ్రత, నీటి లోపం మరియు తీవ్రమైన ఉష్ణోగ్రతలు.
కిరణజన్య సంయోగక్రియ ఉపకరణం యొక్క కార్యాచరణపై తీవ్రమైన లైటింగ్ పరిస్థితుల ప్రభావాన్ని అనేక అధ్యయనాలు పరిశోధించాయి. చాలా మొక్కలలో కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క కాంతి సంతృప్తత 100-300 వేల పరిధిలో ఉంటుంది. erg/cm2*s; కాంతి తీవ్రతలో మరింత పెరుగుదల కిరణజన్య సంయోగక్రియ రేటులో తగ్గుదలకు దారితీస్తుంది. నీడ-తట్టుకునే మొక్కలలో, కాంతి సంతృప్తత గణనీయంగా తక్కువ కాంతి స్థాయిలలో సాధించబడుతుంది.
సాధారణంగా, మొక్కలు వారి నివాసం యొక్క కాంతి పాలనకు బాగా అనుగుణంగా ఉంటాయి. వర్ణద్రవ్యం యొక్క సంఖ్య మరియు నిష్పత్తి, యాంటెన్నా కాంప్లెక్స్ యొక్క పరిమాణం, కార్బాక్సిలేటింగ్ ఎంజైమ్‌ల సంఖ్య మరియు ఎలక్ట్రాన్ రవాణా గొలుసు యొక్క భాగాలు (O. బ్జోర్క్‌మాన్, 1981) మార్చడం ద్వారా అనుసరణ సాధించబడుతుంది. అందువల్ల, నీడను తట్టుకునే మొక్కలు సాధారణంగా తక్కువ కాంతి పరిహార పాయింట్, పెద్ద PS పరిమాణం మరియు అధిక (3:1) PS I/PS I నిష్పత్తి (D. ఫోర్క్, R. గోవింద్జీ, 1980) కలిగి ఉంటాయి. ఆకస్మిక మార్పుతో కాంతి మోడ్ఇతర లైటింగ్ పరిస్థితులకు అనుగుణంగా ఉన్న మొక్కలలో, కిరణజన్య సంయోగక్రియ ఉపకరణం యొక్క పనితీరులో అనేక అవాంతరాలు సంభవిస్తాయి. అధిక లైటింగ్ (300-400 వేల కంటే ఎక్కువ erg/cm2s) పరిస్థితులలో, వర్ణద్రవ్యం యొక్క బయోసింథసిస్ తీవ్రంగా దెబ్బతింటుంది, కిరణజన్య సంయోగక్రియ ప్రతిచర్యలు మరియు పెరుగుదల ప్రక్రియలు నిరోధించబడతాయి, ఇది చివరికి మొత్తం మొక్కల ఉత్పాదకతలో తగ్గుదలకు దారితీస్తుంది. అధిక-శక్తి లేజర్ కాంతి వనరులను ఉపయోగించి చేసిన ప్రయోగాలలో, PS I ద్వారా గ్రహించబడిన కాంతి పప్పులు అనేక ఫోటోకెమికల్ ప్రతిచర్యలను గణనీయంగా మారుస్తాయని చూపబడింది (T. E. క్రెండెలెవా మరియు ఇతరులు., 1972): P700 కంటెంట్ మరియు క్లాస్ I అంగీకారాల తగ్గింపు రేటు ( NADP +, ఫెర్రికనైడ్) తగ్గుదల ), ఫోటోఫాస్ఫోరైలేషన్ రేటు. లేజర్ వికిరణం యొక్క చర్య P/2e నిష్పత్తి యొక్క విలువను మరియు 520 nm వద్ద శోషణలో ఫోటోఇండ్యూస్డ్ మార్పు యొక్క వేగవంతమైన భాగం యొక్క వ్యాప్తిని గణనీయంగా తగ్గిస్తుంది. పైన పేర్కొన్న మార్పులు PS I యొక్క ప్రతిచర్య కేంద్రాలకు కోలుకోలేని నష్టం యొక్క పరిణామమని రచయితలు విశ్వసిస్తున్నారు.
వివిధ కాంతి తీవ్రతలకు అనుగుణంగా ఉండే మెకానిజమ్స్‌లో శోషించబడిన కాంతి శక్తి పంపిణీ, ఉపయోగం మరియు వెదజల్లడాన్ని నియంత్రించే ప్రక్రియలు ఉంటాయి. ఈ వ్యవస్థలు సమర్ధవంతమైన శక్తి శోషణను అందిస్తాయి తక్కువ స్థాయిలులైటింగ్ మరియు అధిక కాంతి పరిస్థితుల్లో అదనపు శక్తి విడుదల. కాంతి-హార్వెస్టింగ్ కాంప్లెక్స్ II (స్టేట్స్ 1 మరియు 2) యొక్క ప్రోటీన్ల యొక్క రివర్సిబుల్ ఫాస్ఫోరైలేషన్ ప్రక్రియను కలిగి ఉంటుంది, ఇది PSI మరియు PSII యొక్క శోషణ వ్యవస్థల సంబంధిత క్రాస్-సెక్షన్‌ను నియంత్రిస్తుంది. అధిక కాంతి తీవ్రత వద్ద ఫోటోఇన్‌హిబిషన్‌కు వ్యతిరేకంగా రక్షణ విధానాలలో కాంతి-ఉత్తేజిత ఎలక్ట్రాన్ రవాణా మరియు సంబంధిత ప్రభావాలు (PS I మరియు PS II చుట్టూ చక్రీయ ప్రవాహాల ఏర్పాటు, వయోలాక్సంతిన్ చక్రం మొదలైనవి), అలాగే క్లోరోఫిల్ (A. హోర్టన్ మరియు ఇతరులు., 1989; బుఖోవ్, 2004).
కిరణజన్య సంయోగక్రియపై నీటి లోపం యొక్క ప్రభావం ప్రధానంగా గ్యాస్ మార్పిడి యొక్క అంతరాయంతో వ్యక్తమవుతుంది. నీటి సరఫరా లేకపోవడం అబ్సిసిక్ యాసిడ్ (ABA) కంటెంట్‌లో మార్పులతో సంబంధం ఉన్న స్టోమాటల్ మూసివేతకు దారితీస్తుంది. నీటి లోటు ఇప్పటికే 1 - 5 బార్ స్థాయిలో ఉండటం వలన ఆకులలో ABA మొత్తం వేగంగా పెరగడానికి సంకేతంగా పనిచేస్తుంది. కరువుకు జాతుల జన్యురూప నిరోధకతపై ఆధారపడి, నీటి నష్టం సమయంలో ఆకులలో ABA కంటెంట్ 20 నుండి 100-200 రెట్లు పెరుగుతుంది, దీని వలన స్టోమాటా మూసివేయబడుతుంది.
స్టోమాటల్ ఉపకరణం ఆకు యొక్క గాలి కావిటీస్‌లోకి CO2 ప్రవాహాన్ని నియంత్రిస్తుంది. వివిధ జాతుల ఎత్తైన మొక్కలలోని నీటి సామర్థ్యాన్ని బట్టి స్టోమాటల్ ఫిషర్ యొక్క వెడల్పులో మార్పు వాటి కరువు నిరోధకత స్థాయిని బట్టి నిర్ణయించబడుతుంది. నీటి కొరత పరిస్థితులలో, స్టోమాటల్ ఓపెనింగ్స్ మూసివేసినప్పుడు, కిరణజన్య సంయోగక్రియ ప్రక్రియ, అసిమిలేట్స్ యొక్క చిన్న మరియు సుదూర రవాణా అణచివేయబడుతుంది మరియు మొక్కల ఉత్పాదకత యొక్క మొత్తం స్థాయి తగ్గుతుంది. స్వల్ప నీటి లోటుతో, కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క తాత్కాలిక క్రియాశీలత గుర్తించబడింది, నీటి లోటులో మరింత పెరుగుదల కిరణజన్య సంయోగక్రియ ఉపకరణం యొక్క కార్యాచరణలో గణనీయమైన అవాంతరాలకు దారితీస్తుంది.
C3 మరియు C4 సమూహాల మొక్కలలో, కిరణజన్య సంయోగ ఉత్పాదకత మరియు నీటి సమతుల్యత మధ్య సంబంధం గణనీయంగా మారుతుంది. C4 మొక్కలు నీటిని మరింత పొదుపుగా ఉపయోగించడం ద్వారా వర్గీకరించబడతాయి. C4 మొక్కలలో 1 కిలోల పొడి పదార్థం ఏర్పడినప్పుడు ట్రాన్స్పిరేషన్ కోఎఫీషియంట్, ట్రాన్స్పిరేషన్ నీటి పరిమాణం (లీటర్లలో) యొక్క నిష్పత్తిని వ్యక్తీకరిస్తుంది: C3 మొక్కలలో, 1 కిలోల పొడి పదార్థానికి 250-350 l నీరు. - 600-800. రెండోది C4 ప్లాంట్లలో ప్రత్యేక అనుకూల విధానాల పనితీరుతో సంబంధం కలిగి ఉంటుంది, వీటిలో ఇవి ఉన్నాయి:
1. కార్బాక్సిలేటింగ్ ఎంజైమ్‌ల యొక్క గతి లక్షణాలు - CO2 కోసం PEP-కార్బాక్సిలేస్ యొక్క అధిక అనుబంధం, అలాగే దాని అధిక నిర్దిష్ట కార్యాచరణ (ప్రోటీన్‌పై లెక్కించబడుతుంది). PEP కార్బాక్సిలేస్ (25 µmolmg-1 నిమి-1) యొక్క కార్యాచరణ RuBP కార్బాక్సిలేస్ (2 µmol*mg-1*min-1) యొక్క కార్యాచరణ కంటే 5-10 రెట్లు ఎక్కువ. ఇది C4 మొక్కలు కొంచెం ఓపెన్ స్టోమాటాతో కిరణజన్య సంయోగక్రియ ప్రక్రియను మరింత సమర్థవంతంగా నిర్వహించడానికి అనుమతిస్తుంది.
2. C4 మొక్కల లక్షణం CO2 వ్యాప్తికి మెసోఫిల్ నిరోధకత యొక్క తక్కువ విలువలు మరియు నీటి ఆవిరి వ్యాప్తికి స్టోమాటా యొక్క అధిక నిరోధకత. రెండోది ఆకు ఉపరితలం యొక్క యూనిట్‌కు తక్కువ సంఖ్యలో స్టోమాటాతో మరియు చిన్న సైజు స్టోమాటల్ స్లిట్‌లతో సంబంధం కలిగి ఉంటుంది.|
C4 ప్లాంట్ల యొక్క ఈ శరీర నిర్మాణ సంబంధమైన మరియు జీవరసాయన లక్షణాలు C3 మొక్కలతో పోలిస్తే అధిక నీటి వినియోగ సామర్థ్యాన్ని అందిస్తాయి.
స్టోమాటా మూసివేసినప్పుడు, క్లోరోప్లాస్ట్‌లలోని CO2 యొక్క గాఢత పరిహారం పాయింట్‌కి తగ్గుతుంది, ఇది CO2 సమీకరణ ప్రక్రియలను మరియు కార్బన్ చక్రాల పనితీరును భంగపరుస్తుంది. ఈ పరిస్థితుల్లో C3 ప్లాంట్లలో, ఫోటోరెస్పిరేషన్ ప్రక్రియ కారణంగా, ఎలక్ట్రాన్ రవాణా గొలుసు యొక్క పనితీరు మరియు ఫలితంగా NADPH మరియు ATP వినియోగం కొనసాగుతుంది. ఇది పాక్షికంగా C3 మొక్కల కిరణజన్య సంయోగక్రియ ఉపకరణాన్ని ఫోటోఇన్‌హిబిషన్ నుండి రక్షిస్తుంది, ఇది CO2 యొక్క పరిమిత సరఫరా మరియు తీవ్రమైన లైటింగ్‌తో అదనపు శక్తి కారణంగా ఏర్పడుతుంది. C4 ప్లాంట్లలో, ఫోటో డ్యామేజ్ నుండి కిరణజన్య సంయోగక్రియ ఉపకరణాన్ని రక్షించే యంత్రాంగం మెసోఫిల్ కణాల నుండి కోశం కణాలకు కార్బన్ రవాణాతో సంబంధం కలిగి ఉంటుంది. CO2ను రీసైకిల్ చేసే సామర్థ్యం నీటి లోపం సమయంలో గ్యాస్ మార్పిడి అవాంతరాలకు కిరణజన్య సంయోగక్రియ ఉపకరణాన్ని స్వీకరించే మార్గాలలో ఒకటి.
అయినప్పటికీ, ఈ రక్షిత విధానాలు ఉన్నప్పటికీ, నీటి ఒత్తిడి మరియు తీవ్రమైన లైటింగ్ పరిస్థితులలో, ఎలక్ట్రాన్ రవాణా నిరోధం, CO2 సమీకరణ ప్రక్రియలు మరియు కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క క్వాంటం దిగుబడిలో తగ్గుదల సంభవిస్తాయి.
ఆకు కణజాలం యొక్క నిర్జలీకరణ పరిస్థితులలో, క్లోరోప్లాస్ట్‌ల యొక్క సమకాలిక నిర్జలీకరణం స్పష్టంగా జరగదు. ఎలక్ట్రాన్ మైక్రోస్కోపిక్ అధ్యయనాలు చూపినట్లుగా, ఆకులో గణనీయమైన నీటి లోటు ఉన్నప్పటికీ క్లోరోప్లాస్ట్ దాని స్థానిక నిర్మాణాన్ని కలిగి ఉంటుంది. క్లోరోప్లాస్ట్ మొక్క ద్వారా నీటి గణనీయమైన నష్టంతో కూడా నీటి హోమియోస్టాసిస్‌ను నిర్వహించగలదని నమ్ముతారు. అయినప్పటికీ, గణనీయమైన నీటి లోటుతో, క్లోరోప్లాస్ట్‌లు ఉబ్బుతాయి మరియు వాటి థైలాకోయిడ్ నిర్మాణం చెదిరిపోతుంది. నీటి లోపం కారణంగా ABA కంటెంట్ పెరుగుదల కిరణజన్య సంయోగక్రియ మరియు పెరుగుదల విధులు యొక్క సమకాలిక దైహిక నిరోధానికి కారణమవుతుంది. న్యూక్లియస్ మరియు క్లోరోప్లాస్ట్ యొక్క జన్యువులచే నియంత్రించబడే రెప్లికేషన్, ట్రాన్స్క్రిప్షన్ I మరియు అనువాద వ్యవస్థ చెదిరిపోతుంది, పాలిసోమ్‌ల విధ్వంసం జరుగుతుంది, విభజన మరియు నిర్మాణ-క్రియాత్మకకణాలు మరియు క్లోరోప్లాస్ట్‌ల భేదం, పెరుగుదల ప్రక్రియలు మరియు మోర్ఫోజెనిసిస్ నిరోధించబడతాయి. ఈ పరిస్థితులలో, శక్తి ప్రక్రియలు తీవ్రంగా అణచివేయబడతాయి. I.A. టార్చెవ్‌స్కీ (1982) ప్రకారం, ABA బ్లాక్ కప్లింగ్ మెంబ్రేన్‌ల పనిచేయకపోవడం మరియు ఫోటోఫాస్ఫోరైలేషన్ యొక్క నిరోధంతో సంబంధం కలిగి ఉంటుంది, ఫలితంగా ATP లోపం ఏర్పడుతుంది.
IN సహజ పరిస్థితులునీటి ఒత్తిడి తరచుగా ఉష్ణోగ్రత ఒత్తిడితో ముడిపడి ఉంటుంది. కిరణజన్య సంయోగక్రియ ఉపకరణం యొక్క నిర్దిష్ట సంస్థ, మొక్కల యొక్క వ్యక్తిగత సమూహాల యొక్క శరీర నిర్మాణ సంబంధమైన మరియు జీవరసాయన లక్షణాలు మరియు పర్యావరణ ఉష్ణోగ్రత పరిస్థితులకు వాటి అనుసరణ కిరణజన్య సంయోగక్రియకు అనుకూలమైన వివిధ ఉష్ణోగ్రత పరిధులను నిర్ణయిస్తాయి. అసమాన ఆధారపడటం ఉష్ణోగ్రత పరిస్థితులుమొక్కల యొక్క C3 మరియు C4 సమూహాలను ప్రదర్శిస్తాయి. C4 మొక్కలలో కిరణజన్య సంయోగక్రియకు అనుకూలమైన ఉష్ణోగ్రత C3 ప్లాంట్ల (20-30 °C) కంటే అధిక ఉష్ణోగ్రతల (35-45 °C) ప్రాంతంలో ఉంటుంది. ఇది C4 ప్లాంట్లలో CO2 సమీకరణ కోసం జీవరసాయన వ్యవస్థల యొక్క నిర్దిష్ట సంస్థ మరియు అనేక అనుకూల విధానాల కారణంగా ఉంది. C4 చక్రం యొక్క ఆపరేషన్ కారణంగా, క్లోరోప్లాస్ట్‌లలో CO2 గాఢత తగినంత అధిక స్థాయిలో నిర్వహించబడుతుంది, ఇది కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క ఆక్సిజన్ నిరోధాన్ని నిరోధిస్తుంది మరియు విస్తృత ఉష్ణోగ్రత పరిధిలో దాని అధిక తీవ్రతను నిర్ధారిస్తుంది. C4 మొక్కల క్లోరోప్లాస్ట్‌ల యొక్క ఎంజైమాటిక్ ఉపకరణం ఉష్ణోగ్రత 35 °Cకి పెరిగినప్పుడు మరింత చురుకుగా ఉంటుంది, అయితే C3 మొక్కలలో కిరణజన్య సంయోగక్రియ ఈ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద నిరోధించబడుతుంది.
అత్యంత ఉష్ణోగ్రత-ఆధారిత ప్రతిచర్యలు కార్బన్ చక్రాలు, ఇవి అధిక Q10 విలువలతో వర్గీకరించబడతాయి: 2.0-2.5. ఎంజైమ్‌కు సబ్‌స్ట్రేట్‌తో అనుబంధం పెరగడం వల్ల ఉష్ణోగ్రత 39 °Cకి పెరిగినప్పుడు C4 మొక్కల షీత్ కణాలలో NADP-malate డీహైడ్రోజినేస్ (మాలికోఎంజైమ్) చర్య గణనీయంగా పెరుగుతుంది. అదే సమయంలో, మాలేట్ డెకార్బాక్సిలేషన్ యొక్క కార్యాచరణ మరియు మెసోఫిల్ కణాల నుండి కోశం కణాలకు దాని రవాణా రేటు పెరుగుతుంది మరియు తుది ఉత్పత్తిగా మలేట్ యొక్క నిరోధక ప్రభావంలో తగ్గుదల కారణంగా కార్బాక్సిలేటింగ్ వ్యవస్థలు (PEP కార్బాక్సిలేస్) సక్రియం చేయబడతాయి. దీని కారణంగా, C4 మొక్కలలో అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క మొత్తం తీవ్రత C3 మొక్కల కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది.
ఎలక్ట్రాన్ రవాణా ప్రతిచర్యలు కూడా అధిక స్థాయి ఉష్ణ సున్నితత్వం ద్వారా వేరు చేయబడతాయి. ప్రతిచర్య కేంద్రాలలో సంభవించే అన్ని ఫోటోఫిజికల్ మరియు ఫోటోకెమికల్ ప్రతిచర్యలు ఉష్ణోగ్రతపై కొద్దిగా ఆధారపడి ఉంటాయి, అయినప్పటికీ, ఫంక్షనల్ కాంప్లెక్స్‌ల మధ్య ఎలక్ట్రాన్ బదిలీ ప్రక్రియలు ఉష్ణోగ్రతపై ఆధారపడి ఉంటాయి. ఫోటోసిస్టమ్ II మరియు దాని సంబంధిత నీటి ఫోటోఆక్సిడేషన్ ప్రతిచర్యలు తీవ్ర ఉష్ణోగ్రతల వద్ద సులభంగా దెబ్బతింటాయి; ఫోటోసిస్టమ్ I మరింత థర్మోస్టేబుల్.
కిరణజన్య సంయోగక్రియ ఫాస్ఫోరైలేషన్ ప్రక్రియలు ఉష్ణోగ్రతకు చాలా సున్నితంగా ఉంటాయి. అత్యంత అనుకూలమైన ఉష్ణోగ్రత పరిధి 15--25 °C. చాలా ఎత్తైన మొక్కలలో, 30-35° కంటే ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రత పెరగడం వల్ల ఫోటోఫాస్ఫోరైలేషన్, ప్రోటాన్‌ల ఫోటోఅబ్జార్ప్షన్ మరియు CF ఉత్ప్రేరక కేంద్రాల చర్య యొక్క ప్రతిచర్యలు తీవ్రంగా నిరోధిస్తాయి. స్పష్టంగా, సంయోగ వ్యవస్థపై అధిక ఉష్ణోగ్రతల యొక్క నిరోధక ప్రభావం ప్రోటీన్ యొక్క ఆకృతీకరణ లక్షణాలలో మార్పుతో, ఆకృతీకరణ మార్పుల స్వభావం యొక్క ఉల్లంఘనతో సంబంధం కలిగి ఉంటుంది. ఉష్ణోగ్రత పెరుగుదల సంభోగం పొరల సాధారణ పనితీరును కూడా వక్రీకరిస్తుంది.
అనేక రకాల మొక్కల రకాలు మరియు జాతుల కిరణజన్య సంయోగక్రియ ఉపకరణం యొక్క అధిక ఉష్ణ స్థిరత్వం పొరల యొక్క నిర్దిష్ట లిపిడ్ కూర్పు, మెమ్బ్రేన్ ప్రోటీన్ల యొక్క భౌతిక రసాయన లక్షణాలు, ప్లాస్టిడ్ ఎంజైమ్‌ల యొక్క గతి లక్షణాలు మరియు థైలాకోయిడ్ పొరల యొక్క అనేక నిర్మాణ మరియు క్రియాత్మక లక్షణాలతో సంబంధం కలిగి ఉంటుంది. . ఒత్తిడితో కూడిన పరిస్థితులలో మొక్కల నిరోధకతను నిర్ణయించే ముఖ్యమైన కారకాల్లో ఒకటి వాటి శక్తి వ్యవస్థల స్థిరత్వం మరియు శక్తి మార్పిడి యొక్క సాధారణ స్థాయి. ATP ఫండ్ చెదిరిన శారీరక పరిస్థితుల పునరుద్ధరణ, సెల్యులార్ నిర్మాణాల యొక్క కొత్త నిర్మాణం మరియు అన్ని నిర్మాణాత్మక జీవక్రియ యొక్క సాధారణీకరణను నిర్ధారిస్తుంది (V.E. పెట్రోవ్, N.L. లోసెవా, 1986).
మొత్తం మొక్కల జీవి స్థాయిలో కరువు మరియు ఉష్ణోగ్రతపై కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క ఆధారపడటం మరింత క్లిష్టంగా మారుతుంది, ఎందుకంటే కరువు ప్రధానంగా వృద్ధి ప్రక్రియలను నిరోధిస్తుంది (కణ విభజన మరియు భేదం, మోర్ఫోజెనిసిస్). ఇది మోర్ఫోజెనిసిస్ వైపు నుండి అసిమిలేట్‌ల కోసం “అభ్యర్థన” తగ్గడానికి దారితీస్తుంది, అనగా, దాత-అంగీకరించే వ్యవస్థలో అంగీకరించే పనితీరు చెదిరిపోతుంది, ఇది మెటాబోలైట్ మరియు హార్మోన్ల నిరోధం ద్వారా కిరణజన్య సంయోగక్రియను నిరోధించడానికి కారణమవుతుంది.
అధిక ఉష్ణ నిరోధకత, కరువు నిరోధకత మరియు అధిక స్థాయి ధాన్యం ఉత్పాదకతను మిళితం చేసే వివిధ రకాల వ్యవసాయ మొక్కల సృష్టి ఆధునిక శారీరక జన్యుశాస్త్రం మరియు సంతానోత్పత్తి యొక్క ముఖ్యమైన సమస్యలలో ఒకటి.
IN గత సంవత్సరాల గొప్ప ప్రాముఖ్యతరేడియేషన్ కాలుష్యం, భౌతిక క్షేత్రాలు (విద్యుదయస్కాంత "పొగ"), మెగాసిటీల జీవావరణ శాస్త్రం మొదలైన అనేక మానవ నిర్మిత పర్యావరణ కారకాల యొక్క కిరణజన్య సంయోగక్రియపై ప్రభావాన్ని అధ్యయనం చేయడానికి అంకితం చేయబడింది. ఈ విషయంలో, కొత్త పరమాణు జన్యుపరమైన ఆవశ్యకత ఉంది. మరియు భౌతిక ఆధారంఅన్ని రకాల సహజ మరియు మానవ నిర్మిత కారకాలకు కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క ప్రధాన ప్రతిచర్యల అనుసరణ యొక్క అన్ని దశల క్రమాన్ని అర్థంచేసుకోండి.
కిరణజన్య సంయోగక్రియ రేటు
మొక్కల శరీరధర్మశాస్త్రంలో, రెండు అంశాలు ఉపయోగించబడతాయి: నిజమైన మరియు గమనించిన కిరణజన్య సంయోగక్రియ. ఇది క్రింది పరిశీలనల కారణంగా ఉంది. కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క రేటు లేదా తీవ్రత యూనిట్ సమయానికి ఆకు ఉపరితలం యొక్క యూనిట్‌కు శోషించబడిన CO 2 మొత్తం ద్వారా వర్గీకరించబడుతుంది. కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క తీవ్రతను గ్యాసోమెట్రిక్ పద్ధతిని ఉపయోగించి ఒక ఆకుతో మూసివేసిన గదిలో CO 2 మొత్తాన్ని మార్చడం (తగ్గించడం) ద్వారా నిర్వహించబడుతుంది. అయినప్పటికీ, కిరణజన్య సంయోగక్రియతో పాటు శ్వాసక్రియ ప్రక్రియ ఉంది, ఈ సమయంలో CO 2 విడుదల అవుతుంది. అందువల్ల, పొందిన ఫలితాలు గమనించిన కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క తీవ్రత గురించి ఒక ఆలోచనను ఇస్తాయి. నిజమైన కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క విలువను పొందడానికి, శ్వాసక్రియను సరిచేయడం అవసరం. అందువల్ల, ప్రయోగానికి ముందు, శ్వాసక్రియ యొక్క తీవ్రత చీకటిలో నిర్ణయించబడుతుంది, ఆపై గమనించిన కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క తీవ్రత. అప్పుడు శ్వాస సమయంలో విడుదలైన CO 2 మొత్తం కాంతిలో శోషించబడిన CO 2 మొత్తానికి జోడించబడుతుంది. ఈ సవరణ చేయడం ద్వారా, కాంతి మరియు చీకటిలో శ్వాస యొక్క తీవ్రత ఒకే విధంగా ఉంటుందని నమ్ముతారు. కానీ ఈ దిద్దుబాట్లు నిజమైన కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క అంచనాను అందించలేవు ఎందుకంటే, మొదటగా, ఆకు చీకటిగా ఉన్నప్పుడు, నిజమైన కిరణజన్య సంయోగక్రియ మినహాయించబడదు, కానీ ఫోటోస్పిరేషన్ కూడా; రెండవది, చీకటి శ్వాస అని పిలవబడేది వాస్తవానికి కాంతిపై ఆధారపడి ఉంటుంది (క్రింద చూడండి).
అందువల్ల, ఆకులలో కిరణజన్య వాయువు మార్పిడిపై అన్ని ప్రయోగాత్మక అధ్యయనాలలో, గమనించిన కిరణజన్య సంయోగక్రియపై డేటాకు ప్రాధాన్యత ఇవ్వబడుతుంది. కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క తీవ్రతను అధ్యయనం చేయడానికి మరింత ఖచ్చితమైన పద్ధతి లేబుల్ చేయబడిన అణువుల పద్ధతి (శోషించబడిన 14 CO 2 మొత్తం కొలుస్తారు).
ఒక యూనిట్ ఉపరితలం (శంఖాకార మొక్కలు, విత్తనాలు, పండ్లు, కాండం) శోషించబడిన CO 2 మొత్తాన్ని తిరిగి లెక్కించడం కష్టంగా ఉన్న సందర్భంలో, పొందిన డేటా ద్రవ్యరాశి యూనిట్‌కు సూచించబడుతుంది. కిరణజన్య సంయోగ గుణకం (శోషించబడిన CO 2 వాల్యూమ్‌కు విడుదలయ్యే ఆక్సిజన్ పరిమాణం యొక్క నిష్పత్తి ఏకత్వానికి సమానం) పరిగణనలోకి తీసుకుంటే, గమనించిన కిరణజన్య సంయోగక్రియ రేటును 1 గంటలో యూనిట్ లీఫ్ ప్రాంతానికి విడుదలయ్యే ఆక్సిజన్ మిల్లీలీటర్ల సంఖ్య ద్వారా అంచనా వేయవచ్చు. .
కిరణజన్య సంయోగక్రియను వర్గీకరించడానికి ఇతర సూచికలు కూడా ఉపయోగించబడతాయి: క్వాంటం వినియోగం, కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క క్వాంటం దిగుబడి, సమీకరణ సంఖ్య.
క్వాంటం ప్రవాహంఅనేది శోషించబడిన CO 2 అణువుల సంఖ్యకు శోషించబడిన క్వాంటా సంఖ్య యొక్క నిష్పత్తి. పరస్పరం పేరు పెట్టారు క్వాంటం దిగుబడి.
సమీకరణ సంఖ్యఅనేది CO 2 మొత్తానికి మరియు ఆకులో ఉండే క్లోరోఫిల్ మొత్తానికి మధ్య సంబంధం.
వేగం (తీవ్రత)కిరణజన్య సంయోగక్రియ అనేది వ్యవసాయ పంటల ఉత్పాదకతను ప్రభావితం చేసే అతి ముఖ్యమైన కారకాల్లో ఒకటి, అందువలన దిగుబడి వస్తుంది. అందువల్ల, కిరణజన్య సంయోగక్రియ ఆధారపడి ఉండే కారకాలను వివరించడం మెరుగైన వ్యవసాయ పద్ధతులకు దారి తీస్తుంది.
సిద్ధాంతపరంగా, కిరణజన్య సంయోగక్రియ రేటు, ఏదైనా మల్టీస్టేజ్ బయో రేటు వంటిది రసాయన ప్రక్రియ, వేగంతోనే పరిమితం చేయాలి నెమ్మదిగా ప్రతిస్పందన. ఉదాహరణకు, కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క చీకటి ప్రతిచర్యలకు NADPH మరియు ATP అవసరం, కాబట్టి చీకటి ప్రతిచర్యలు కాంతి ప్రతిచర్యలపై ఆధారపడి ఉంటాయి. తక్కువ కాంతి పరిస్థితుల్లో, ఈ పదార్ధాల ఏర్పడే రేటు నిర్ధారించడానికి చాలా తక్కువగా ఉంటుంది గరిష్ట వేగంచీకటి ప్రతిచర్యలు, కాబట్టి కాంతి పరిమితి కారకంగా ఉంటుంది.
కారకాలను పరిమితం చేసే సూత్రాన్ని ఈ క్రింది విధంగా రూపొందించవచ్చు: అనేక కారకాల ఏకకాల ప్రభావంతో, రసాయన ప్రక్రియ యొక్క వేగం కనీస స్థాయికి దగ్గరగా ఉన్న కారకం ద్వారా పరిమితం చేయబడుతుంది (ఈ నిర్దిష్ట కారకంలో మార్పు నేరుగా ఈ ప్రక్రియను ప్రభావితం చేస్తుంది) .
ఈ సూత్రాన్ని మొదటిసారిగా 1915లో F. బ్లాక్‌మన్ స్థాపించారు. అప్పటి నుండి, వివిధ కారకాలు, ఉదాహరణకు CO 2 ఏకాగ్రత మరియు ప్రకాశం, ఒకదానితో ఒకటి సంకర్షణ చెందుతాయి మరియు ప్రక్రియను పరిమితం చేయగలవని పదేపదే చూపబడింది, అయినప్పటికీ తరచుగా వాటిలో ఒకటి ఇప్పటికీ ఆధిపత్యం చెలాయిస్తుంది. ప్రకాశం, CO 2 గాఢత మరియు ఉష్ణోగ్రత ప్రధానమైనవి బాహ్య కారకాలు, కిరణజన్య సంయోగక్రియ రేటును ప్రభావితం చేస్తుంది. అయితే, నీటి పాలన, ఖనిజ పోషణ మొదలైనవి కూడా గొప్ప ప్రాముఖ్యత కలిగి ఉన్నాయి.
కాంతి.ఒక నిర్దిష్ట ప్రక్రియపై కాంతి ప్రభావాన్ని అంచనా వేసేటప్పుడు, దాని తీవ్రత, నాణ్యత (స్పెక్ట్రల్ కూర్పు) మరియు కాంతికి ఎక్స్పోజర్ సమయం యొక్క ప్రభావం మధ్య తేడాను గుర్తించడం చాలా ముఖ్యం.
తక్కువ కాంతి పరిస్థితుల్లో, కిరణజన్య సంయోగక్రియ రేటు కాంతి తీవ్రతకు అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది. క్రమంగా, ఇతర కారకాలు పరిమితం అవుతాయి మరియు వేగం పెరుగుదల నెమ్మదిస్తుంది. స్పష్టమైన వేసవి రోజున, ప్రకాశం సుమారు 100,000 లక్స్, మరియు కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క కాంతి సంతృప్తతకు 10,000 లక్స్ సరిపోతుంది. అందువల్ల, షేడింగ్ పరిస్థితులలో కాంతి సాధారణంగా ఒక ముఖ్యమైన పరిమితి కారకంగా ఉంటుంది. కాంతి తీవ్రత చాలా ఎక్కువగా ఉన్నప్పుడు, క్లోరోఫిల్ కొన్నిసార్లు బ్లీచ్ చేయడం ప్రారంభమవుతుంది మరియు ఇది కిరణజన్య సంయోగక్రియను నెమ్మదిస్తుంది; అయినప్పటికీ, ప్రకృతిలో, అటువంటి పరిస్థితులలో మొక్కలు సాధారణంగా దీని నుండి ఒక విధంగా లేదా మరొక విధంగా రక్షించబడతాయి (మందపాటి క్యూటికల్, పడిపోతున్న ఆకులు మొదలైనవి).
ప్రకాశంపై కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క తీవ్రత యొక్క ఆధారపడటం ఒక వక్రత ద్వారా వివరించబడింది, దీనిని కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క కాంతి వక్రత అని పిలుస్తారు (Fig. 2.26).
తక్కువ వెలుతురులో, కిరణజన్య సంయోగక్రియ సమయంలో బంధించబడిన దానికంటే ఎక్కువ CO2 శ్వాసక్రియ సమయంలో విడుదలవుతుంది, కాబట్టి x-అక్షంతో కాంతి వక్రరేఖ ప్రారంభం – పరిహారం పాయింట్కిరణజన్య సంయోగక్రియ, ఈ సందర్భంలో, కిరణజన్య సంయోగక్రియ శ్వాస సమయంలో విడుదలైనంత CO 2ని ఉపయోగిస్తుందని చూపిస్తుంది. మరో మాటలో చెప్పాలంటే, కాలక్రమేణా, కిరణజన్య సంయోగక్రియ మరియు శ్వాసక్రియ ఒకదానికొకటి ఖచ్చితంగా సమతుల్యం అవుతాయి, తద్వారా ఆక్సిజన్ మరియు CO 2 యొక్క కనిపించే మార్పిడి ఆగిపోతుంది. కాంతి పరిహారం పాయింట్ అనేది మొత్తం గ్యాస్ మార్పిడి సున్నాగా ఉండే కాంతి తీవ్రత.
కాంతి వక్రతలు అన్ని మొక్కలకు ఒకేలా ఉండవు. బహిరంగంగా పెరిగే మొక్కలలో ఎండ ప్రదేశాలు, కాంతి తీవ్రత పూర్తి సూర్యకాంతికి సమానం అయ్యే వరకు CO 2 శోషణ పెరుగుతుంది. నీడ ఉన్న ప్రదేశాలలో పెరిగే మొక్కలలో (ఉదాహరణకు, చెక్క సోరెల్), CO 2 శోషణం తక్కువ కాంతి తీవ్రతతో మాత్రమే పెరుగుతుంది.
అన్ని మొక్కలు, కాంతి తీవ్రతకు సంబంధించి, కాంతి మరియు నీడ, లేదా కాంతి-ప్రేమ మరియు నీడ-తట్టుకోగలగా విభజించబడ్డాయి. చాలా వ్యవసాయ మొక్కలు కాంతి-ప్రేమను కలిగి ఉంటాయి.
నీడ-తట్టుకోగల మొక్కలలో, మొదట, కాంతి సంతృప్తత బలహీనమైన లైటింగ్ వద్ద సంభవిస్తుంది మరియు రెండవది, వాటిలో కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క పరిహార స్థానం ముందుగా సంభవిస్తుంది, అనగా, తక్కువ ప్రకాశం వద్ద (Fig. 2.27).
నీడను తట్టుకునే మొక్కలు తక్కువ శ్వాసక్రియ రేట్లు కలిగి ఉండటం వలన రెండోది. తక్కువ కాంతి పరిస్థితులలో, కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క తీవ్రత నీడ-తట్టుకోగల మొక్కలలో ఎక్కువగా ఉంటుంది మరియు బలమైన కాంతిలో, దీనికి విరుద్ధంగా, కాంతి-ప్రేమించే మొక్కలలో.
కాంతి తీవ్రత కూడా ప్రభావితం చేస్తుంది రసాయన కూర్పుకిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క తుది ఉత్పత్తులు. అధిక ప్రకాశం, ఎక్కువ కార్బోహైడ్రేట్లు ఏర్పడతాయి; తక్కువ కాంతిలో ఎక్కువ సేంద్రీయ ఆమ్లాలు ఉంటాయి.
ప్రయోగశాల పరిస్థితులలో ప్రయోగాలు కిరణజన్య సంయోగక్రియ ఉత్పత్తుల నాణ్యత కూడా "చీకటి - కాంతి" అనే పదునైన పరివర్తన ద్వారా ప్రభావితమవుతుందని తేలింది మరియు దీనికి విరుద్ధంగా. మొదట, అధిక-తీవ్రత కాంతిని ఆన్ చేసిన తర్వాత, నాన్-కార్బోహైడ్రేట్ ఉత్పత్తులు ప్రధానంగా NADPH మరియు ATP లేకపోవడం వల్ల ఏర్పడతాయి మరియు కొంత సమయం తర్వాత మాత్రమే కార్బోహైడ్రేట్లు ఏర్పడటం ప్రారంభమవుతుంది. దీనికి విరుద్ధంగా, కాంతిని ఆపివేసిన తర్వాత, ఆకులు వెంటనే కిరణజన్య సంయోగక్రియ సామర్థ్యాన్ని కోల్పోవు, ఎందుకంటే ATP మరియు NADP సరఫరా చాలా నిమిషాల పాటు కణాలలో ఉంటుంది.
కాంతిని ఆపివేసిన తరువాత, కార్బోహైడ్రేట్ల సంశ్లేషణ మొదట నిరోధించబడుతుంది మరియు అప్పుడు మాత్రమే సేంద్రీయ పదార్థంమరియు అమైనో ఆమ్లాలు. ఈ దృగ్విషయానికి ప్రధాన కారణం ఏమిటంటే, PGAని PEPలోకి (మరియు దాని ద్వారా అలనైన్, మేలేట్ మరియు అస్పార్టేట్‌గా) నిరోధించడం కంటే PGAని PHA (మరియు దాని ద్వారా కార్బోహైడ్రేట్‌లుగా) మార్చడాన్ని నిరోధించడం జరుగుతుంది.
కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క భాగాల ఉత్పత్తుల నిష్పత్తి కూడా కాంతి యొక్క వర్ణపట కూర్పు ద్వారా ప్రభావితమవుతుంది. నీలి కాంతి ప్రభావంతో, మొక్కలలో మాలేట్, అస్పార్టేట్ మరియు ఇతర అమైనో ఆమ్లాలు మరియు ప్రోటీన్ల సంశ్లేషణ పెరుగుతుంది. నీలి కాంతికి ఈ ప్రతిచర్య C 3 - మొక్కలు మరియు C 4 - మొక్కలు రెండింటిలోనూ కనుగొనబడింది.
కాంతి యొక్క వర్ణపట కూర్పు కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క తీవ్రతను కూడా ప్రభావితం చేస్తుంది (Fig. 2.28).
చర్య యొక్క స్పెక్ట్రం- ఇది దాని తరంగదైర్ఘ్యంపై కాంతి యొక్క రసాయన (జీవ) చర్య యొక్క ప్రభావంపై ఆధారపడటం. స్పెక్ట్రం యొక్క వివిధ భాగాలలో కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క తీవ్రత ఒకేలా ఉండదు. క్లోరోఫిల్స్ మరియు ఇతర వర్ణద్రవ్యాల ద్వారా గరిష్టంగా శోషించబడిన ఆ కిరణాలతో మొక్కలు ప్రకాశించినప్పుడు గరిష్ట తీవ్రత గమనించబడుతుంది. కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క తీవ్రత ఎరుపు కిరణాలలో అత్యధికంగా ఉంటుంది, ఎందుకంటే ఇది శక్తి మొత్తానికి కాకుండా క్వాంటా సంఖ్యకు అనులోమానుపాతంలో ఉంటుంది.
కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క సారాంశ సమీకరణం నుండి:
6CO 2 + 6H 2 O → C 6 H 12 O 6 + 6O 2
1 మోల్ గ్లూకోజ్‌ను రూపొందించడానికి 686 కిలో కేలరీలు అవసరమని ఇది అనుసరిస్తుంది; అంటే CO 2 యొక్క 1 మోల్‌ను సమీకరించడానికి మీకు 686: 6 = 114 కిలో కేలరీలు అవసరం. 1 క్వాంటం రెడ్ లైట్ (700 ఎన్ఎమ్) యొక్క శక్తి నిల్వ 41 కిలో కేలరీలు/ఐన్‌స్టీన్, మరియు బ్లూ లైట్ (400 ఎన్ఎమ్) 65 కిలో కేలరీలు/ఐన్‌స్టీన్. ఎరుపు కాంతితో ప్రకాశిస్తున్నప్పుడు కనీస క్వాంటం వినియోగం 114: 41 ≈ 3, కానీ వాస్తవానికి 8-10 క్వాంటా ఖర్చు చేయబడుతుంది. అందువలన, ఎరుపు కాంతిని ఉపయోగించడం యొక్క సామర్థ్యం 114/41 · 8 = 34%, మరియు నీలి కాంతి 114/65 · 8 = 22%.
CO 2 గాఢత. చీకటి ప్రతిచర్యలకు కార్బన్ డయాక్సైడ్ అవసరం, ఇందులో చేర్చబడుతుంది సేంద్రీయ సమ్మేళనాలు. సాధారణ క్షేత్ర పరిస్థితులలో, ఇది ప్రధాన పరిమితి కారకం CO 2. వాతావరణంలో CO 2 గాఢత 0.045%, కానీ మీరు దానిని పెంచినట్లయితే, మీరు కిరణజన్య సంయోగక్రియ రేటును పెంచవచ్చు. స్వల్పకాలిక ఎక్స్పోజర్తో, CO 2 యొక్క సరైన సాంద్రత 0.5%, కానీ దీర్ఘకాలిక ఎక్స్పోజర్తో, మొక్కలకు నష్టం సాధ్యమవుతుంది, కాబట్టి ఈ సందర్భంలో సరైన ఏకాగ్రత తక్కువగా ఉంటుంది - సుమారు 0.1%. ఇప్పటికే, టమోటాలు వంటి కొన్ని గ్రీన్‌హౌస్ పంటలు CO 2తో సమృద్ధిగా ఉన్న వాతావరణంలో పెరగడం ప్రారంభించాయి.
ప్రస్తుతం, వాతావరణం నుండి CO 2 ను మరింత సమర్థవంతంగా గ్రహించే మొక్కల సమూహంపై గొప్ప ఆసక్తి ఉంది మరియు అందువల్ల అధిక దిగుబడిని ఇస్తుంది - అని పిలవబడే C 4 మొక్కలు.
కృత్రిమ పరిస్థితులలో, CO 2 ఏకాగ్రతపై కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క ఆధారపడటం కార్బన్ డయాక్సైడ్ వక్రతలో వివరించబడింది, ఇది కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క కాంతి వక్రరేఖను పోలి ఉంటుంది (Fig. 2.29).
CO 2 గాఢత 0.01% వద్ద, కిరణజన్య సంయోగక్రియ రేటు శ్వాసక్రియ రేటుకు (పరిహారం పాయింట్) సమానంగా ఉంటుంది. కార్బన్ డయాక్సైడ్ సంతృప్తత 0.2-0.3% CO 2 వద్ద సంభవిస్తుంది మరియు కొన్ని మొక్కలలో, ఈ సాంద్రతలలో కూడా, కిరణజన్య సంయోగక్రియలో స్వల్ప పెరుగుదల గమనించవచ్చు.
సహజ పరిస్థితులలో, CO 2 గాఢతపై కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క ఆధారపడటం వక్రరేఖ యొక్క సరళ భాగం ద్వారా మాత్రమే వివరించబడుతుంది. సహజ పరిస్థితులలో మొక్కలకు CO 2 సరఫరా దిగుబడిని పరిమితం చేసే అంశం. అందువల్ల, అధిక CO 2 కంటెంట్‌తో ఇంటి లోపల మొక్కలను పెంచడం మంచిది.
ఉష్ణోగ్రతకిరణజన్య సంయోగక్రియ ప్రక్రియపై గుర్తించదగిన ప్రభావాన్ని కలిగి ఉంటుంది, ఎందుకంటే కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క చీకటి మరియు పాక్షిక కాంతి ప్రతిచర్యలు ఎంజైమ్‌లచే నియంత్రించబడతాయి. మొక్కలకు సరైన ఉష్ణోగ్రత సమశీతోష్ణ వాతావరణంసాధారణంగా 25 o C.
అన్ని మొక్కలలో CO 2 యొక్క శోషణ మరియు పునరుద్ధరణ ఒక నిర్దిష్ట సరైన స్థాయికి చేరుకునే వరకు పెరుగుతున్న ఉష్ణోగ్రతతో పెరుగుతుంది. సమశీతోష్ణ మండలానికి చెందిన చాలా మొక్కలలో, కిరణజన్య సంయోగక్రియ తీవ్రత 30 o C తర్వాత, కొన్ని దక్షిణ జాతులలో 40 o C తర్వాత ప్రారంభమవుతుంది. అధిక వేడిలో (50-60 o C), ఎంజైమ్‌ల నిష్క్రియం ప్రారంభమైనప్పుడు మరియు స్థిరత్వం వివిధ ప్రతిచర్యలు చెదిరిపోతాయి, కిరణజన్య సంయోగక్రియ త్వరగా ఆగిపోతుంది. ఉష్ణోగ్రతలు పెరిగేకొద్దీ, సహజ కిరణజన్య సంయోగక్రియ రేటు కంటే శ్వాసక్రియ రేటు చాలా వేగంగా పెరుగుతుంది. ఇది గమనించిన కిరణజన్య సంయోగక్రియ మొత్తాన్ని ప్రభావితం చేస్తుంది. ఉష్ణోగ్రతపై గమనించిన కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క తీవ్రత యొక్క ఆధారపడటం ఉష్ణోగ్రత వక్రత ద్వారా వివరించబడింది, దీనిలో మూడు ప్రధాన పాయింట్లు వేరు చేయబడతాయి: కనిష్ట, వాంఛనీయ మరియు గరిష్టం.
కనిష్ట ఉష్ణోగ్రత కిరణజన్య సంయోగక్రియ ప్రారంభమయ్యే ఉష్ణోగ్రత, వాంఛనీయమైనది కిరణజన్య సంయోగక్రియ అత్యంత స్థిరంగా ఉండి అత్యధిక వేగాన్ని చేరుకునే ఉష్ణోగ్రత, గరిష్టంగా కిరణజన్య సంయోగక్రియ ఆగిపోయిన ఉష్ణోగ్రత (Fig. 2.30).
ఆక్సిజన్ ప్రభావం. అర్ధ శతాబ్దం క్రితం, విరుద్ధమైన దృగ్విషయం గుర్తించబడింది. కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క ఉత్పత్తి అయిన గాలి ఆక్సిజన్ కూడా దాని నిరోధకం: ఆక్సిజన్ విడుదల మరియు CO 2 యొక్క శోషణ తగ్గుతుంది గాలిలో O 2 గాఢత పెరుగుతుంది. ఈ దృగ్విషయానికి దాని ఆవిష్కర్త పేరు పెట్టారు - వార్బర్గ్ ప్రభావం. ఈ ప్రభావం అన్ని C 3 మొక్కలలో అంతర్లీనంగా ఉంటుంది. మరియు C4 మొక్కల ఆకులలో మాత్రమే ఇది కనుగొనబడలేదు. వార్బర్గ్ ప్రభావం యొక్క స్వభావం కాల్విన్ చక్రం యొక్క ప్రధాన ఎంజైమ్, RDP కార్బాక్సిలేస్ యొక్క ఆక్సిజనేస్ లక్షణాలతో ముడిపడి ఉందని ఇప్పుడు దృఢంగా నిర్ధారించబడింది. అధిక ఆక్సిజన్ సాంద్రత వద్ద, ఫోటోస్పిరేషన్ ప్రారంభమవుతుంది. O2 గాఢత 2-3%కి తగ్గినప్పుడు, ఫాస్ఫోగ్లైకోలేట్ ఏర్పడదు మరియు వార్బర్గ్ ప్రభావం అదృశ్యమవుతుంది. అందువలన, ఈ రెండు దృగ్విషయాలు - RDP కార్బాక్సిలేస్ యొక్క ఆక్సిజనేస్ లక్షణాల అభివ్యక్తి మరియు గ్లైకోలేట్ ఏర్పడటం, అలాగే O 2 సమక్షంలో కిరణజన్య సంయోగక్రియలో తగ్గుదల ఒకదానికొకటి దగ్గరి సంబంధం కలిగి ఉంటాయి.
చాలా తక్కువ O2 కంటెంట్ లేదా పూర్తిగా లేకపోవడం, అలాగే ఏకాగ్రత 25-30% వరకు పెరగడం, కిరణజన్య సంయోగక్రియను నిరోధిస్తుంది. చాలా మొక్కలకు, O 2 యొక్క సహజ సాంద్రత (21%)లో స్వల్ప తగ్గుదల కిరణజన్య సంయోగక్రియను సక్రియం చేస్తుంది.
కణజాల ఆర్ద్రీకరణ ప్రభావం. ఇప్పటికే గుర్తించినట్లుగా, CO 2 తగ్గింపు కోసం హైడ్రోజన్ దాతగా కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క కాంతి దశలో నీరు పాల్గొంటుంది. అయినప్పటికీ, కిరణజన్య సంయోగక్రియ-పరిమితం చేసే కారకం యొక్క పాత్ర కనిష్ట నీటి (సుమారు 1% ఇన్‌పుట్) ద్వారా ఆడబడదు, కానీ కణ త్వచాలలో భాగమైన మరియు అన్ని జీవరసాయన ప్రతిచర్యలకు మాధ్యమం అయిన నీరు, ఇది చీకటిని సక్రియం చేస్తుంది. దశ ఎంజైములు. అదనంగా, స్టోమాటా తెరవడం యొక్క డిగ్రీ గార్డు కణాలలో నీటి పరిమాణంపై ఆధారపడి ఉంటుంది మరియు మొత్తం మొక్క యొక్క టర్గర్ స్థితి సంబంధించి ఆకుల స్థానాన్ని నిర్ణయిస్తుంది సూర్య కిరణాలు. నీటి పరిమాణం పరోక్షంగా క్లోరోప్లాస్ట్ యొక్క స్ట్రోమాలో స్టార్చ్ నిక్షేపణ రేటులో మార్పును ప్రభావితం చేస్తుంది మరియు స్ట్రోమాలోని థైలాకోయిడ్ల నిర్మాణం మరియు ప్రదేశంలో కూడా మార్పులను ప్రభావితం చేస్తుంది.
మొక్కల కణజాలం యొక్క నీటి కంటెంట్‌పై కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క తీవ్రత యొక్క ఆధారపడటం, అలాగే ఉష్ణోగ్రతపై ఆధారపడటం, మూడు ప్రధాన పాయింట్లతో పరివర్తన వక్రరేఖ ద్వారా వివరించబడింది: కనిష్ట, వాంఛనీయ మరియు గరిష్టం.
నిర్జలీకరణ సమయంలో, కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క తీవ్రత మాత్రమే కాకుండా, కిరణజన్య సంయోగక్రియ ఉత్పత్తుల యొక్క గుణాత్మక కూర్పు కూడా మారుతుంది: తక్కువ మలేట్, సుక్రోజ్ మరియు సేంద్రీయ ఆమ్లాలు సంశ్లేషణ చేయబడతాయి; మరింత గ్లూకోజ్, ఫ్రక్టోజ్, అలనైన్ మరియు ఇతర అమైనో ఆమ్లాలు.
అదనంగా, నీటి కొరత ఉన్నప్పుడు, ABA, పెరుగుదల నిరోధకం, ఆకులలో పేరుకుపోతుంది.
క్లోరోఫిల్ ఏకాగ్రత, ఒక నియమం వలె, పరిమితం చేసే అంశం కాదు, అయినప్పటికీ, వివిధ వ్యాధులలో క్లోరోఫిల్ మొత్తం తగ్గుతుంది ( బూజు తెగులు, తుప్పు, వైరల్ వ్యాధులు), ఖనిజాలు లేకపోవడం మరియు వయస్సుతో (సాధారణ వృద్ధాప్యంతో). ఆకులు పసుపు రంగులోకి మారినప్పుడు, అవి క్లోరోటిక్‌గా మారుతాయని చెబుతారు మరియు ఈ దృగ్విషయాన్ని క్లోరోసిస్ అంటారు. ఆకులపై క్లోరోటిక్ మచ్చలు తరచుగా వ్యాధి లేదా ఖనిజ లోపం యొక్క లక్షణం.
క్లోరోఫిల్ బయోసింథసిస్ చివరి దశకు కాంతి అవసరం కాబట్టి, కాంతి లేకపోవడం వల్ల కూడా క్లోరోసిస్ సంభవించవచ్చు.
ఖనిజ మూలకాలు.క్లోరోఫిల్ సంశ్లేషణ కోసం, ఖనిజ మూలకాలు కూడా అవసరం: ఇనుము, మెగ్నీషియం మరియు నత్రజని (చివరి రెండు మూలకాలు దాని నిర్మాణంలో చేర్చబడ్డాయి), కాబట్టి అవి కిరణజన్య సంయోగక్రియకు చాలా ముఖ్యమైనవి. పొటాషియం కూడా ముఖ్యం.
కిరణజన్య సంయోగక్రియ ఉపకరణం యొక్క సాధారణ పనితీరు కోసం, మొక్క తప్పనిసరిగా అందించాలి అవసరమైన పరిమాణం(ఆప్టిమల్) ఖనిజ మూలకాలు. మెగ్నీషియం, క్లోరోఫిల్‌లో భాగం కాకుండా, ATP యొక్క సంశ్లేషణలో ప్రోటీన్లను కలపడం యొక్క చర్యలో పాల్గొంటుంది, కార్బాక్సిలేషన్ ప్రతిచర్యల చర్యను మరియు NADP + తగ్గింపును ప్రభావితం చేస్తుంది.
క్లోరోఫిల్ యొక్క బయోసింథసిస్ మరియు క్లోరోప్లాస్ట్‌ల (సైటోక్రోమ్స్, ఫెర్డాక్సిన్) యొక్క ఇనుము-కలిగిన సమ్మేళనాల ప్రక్రియలకు తగ్గిన రూపంలో ఇనుము అవసరం. ఇనుము లోపం చక్రీయ మరియు నాన్-సైక్లిక్ ఫోటోఫాస్ఫోరైలేషన్, పిగ్మెంట్ సంశ్లేషణ మరియు క్లోరోప్లాస్ట్‌ల నిర్మాణంలో మార్పులకు అంతరాయం కలిగిస్తుంది.
మాంగనీస్ మరియు క్లోరిన్ నీటి ఫోటో ఆక్సీకరణలో పాల్గొంటాయి.
రాగి ప్లాస్టోసైనిన్‌లో భాగం.
నత్రజని లోపం వర్ణద్రవ్యం వ్యవస్థలు మరియు క్లోరోప్లాస్ట్ నిర్మాణాల ఏర్పాటును మాత్రమే కాకుండా, RDP కార్బాక్సిలేస్ యొక్క మొత్తం మరియు కార్యాచరణను కూడా ప్రభావితం చేస్తుంది.
భాస్వరం లేకపోవడంతో, కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క ఫోటోకెమికల్ మరియు చీకటి ప్రతిచర్యలు చెదిరిపోతాయి.
కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క అయానిక్ నియంత్రణలో పొటాషియం మల్టిఫంక్షనల్ పాత్రను పోషిస్తుంది, క్లోరోప్లాస్ట్‌లలో దాని లోపం, గ్రానా యొక్క నిర్మాణం నాశనం అవుతుంది, స్టోమాటా కాంతిలో బలహీనంగా తెరుచుకుంటుంది మరియు చీకటిలో తగినంతగా మూసివేయబడదు, ఆకు యొక్క నీటి పాలన మరింత దిగజారుతుంది, అంటే, కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క అన్ని ప్రక్రియలు చెదిరిపోతాయి.
మొక్కల వయస్సు.నియంత్రిత పరిస్థితులలో మొక్కలను పెంచగలిగే ఫైటోట్రాన్‌లను సృష్టించిన తర్వాత మాత్రమే నమ్మదగిన ఫలితాలను పొందడం సాధ్యమైంది. అన్ని మొక్కలలో జీవిత చక్రం ప్రారంభంలో మాత్రమే, కిరణజన్య సంయోగక్రియ ఉపకరణం ఏర్పడినప్పుడు, కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క తీవ్రత పెరుగుతుంది, చాలా త్వరగా గరిష్ట స్థాయికి చేరుకుంటుంది, తరువాత కొద్దిగా తగ్గుతుంది మరియు తరువాత చాలా తక్కువగా మారుతుంది. ఉదాహరణకు, తృణధాన్యాలలో, కిరణజన్య సంయోగక్రియ టిల్లర్ దశలో గరిష్ట తీవ్రతకు చేరుకుంటుంది. ఆకు యొక్క గరిష్ట కిరణజన్య సంయోగక్రియ దాని ఏర్పడే కాలం ముగింపుతో సమానంగా ఉంటుందని ఇది వివరించబడింది. అప్పుడు వృద్ధాప్యం ప్రారంభమవుతుంది మరియు కిరణజన్య సంయోగక్రియ తగ్గుతుంది.
కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క తీవ్రత ప్రధానంగా క్లోరోప్లాస్ట్‌ల నిర్మాణంపై ఆధారపడి ఉంటుంది. క్లోరోప్లాస్ట్‌ల వయస్సు పెరిగేకొద్దీ, థైలాకోయిడ్స్ నాశనం అవుతాయి. ఇది హీల్ రియాక్షన్ ఉపయోగించి నిరూపించబడింది. ఆమె దానితో వెళుతుందిపాత క్లోరోప్లాస్ట్‌ల కంటే అధ్వాన్నంగా ఉంటుంది. అందువల్ల, తీవ్రత క్లోరోఫిల్ మొత్తం ద్వారా కాకుండా, క్లోరోప్లాస్ట్ యొక్క నిర్మాణం ద్వారా నిర్ణయించబడుతుందని చూపబడింది.
IN సరైన పరిస్థితులుతేమ మరియు నత్రజని పోషణ, కిరణజన్య సంయోగక్రియలో తగ్గుదల వయస్సుతో చాలా నెమ్మదిగా సంభవిస్తుంది, ఎందుకంటే ఈ పరిస్థితులలో క్లోరోప్లాస్ట్‌లు మరింత నెమ్మదిగా వృద్ధాప్యం చేస్తాయి.
జన్యుపరమైన కారకాలు.కిరణజన్య సంయోగక్రియ ప్రక్రియలు కొంతవరకు మొక్క జీవి యొక్క వారసత్వంపై ఆధారపడి ఉంటాయి. కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క తీవ్రత వివిధ క్రమబద్ధమైన సమూహాలు మరియు జీవిత రూపాల మొక్కలలో మారుతూ ఉంటుంది. గడ్డిలో, కిరణజన్య సంయోగక్రియ యొక్క తీవ్రత చెక్క మొక్కల కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది (టేబుల్ 2.5).