C3 and C4 Cycle
অধিকাংশ স্থলজ উদ্ভিদ C3 পথ ব্যবহার করে সালোকসংশ্লেষণ করে। এক্ষেত্রে রাইবুলোজ ১,৫-বাইসফসফেট কার্বক্সিলেজ/অক্সিজিনেজ (রুবিস্কো) CO2-কে তিন-কার্বন বিশিষ্ট অ্যাসিডে রূপান্তরিত করে। C4 পথ হলো এমন একটি জৈব-রাসায়নিক প্রক্রিয়া যেখানে CO2 এর ঘনত্ব বিশেষায়িত পাতার গঠনের মাধ্যমে রুবিকোর চারপাশে ঘনীভূত হয়। এটি C3 পদ্ধেতির তুলনায় অধিক কার্যকরি। ধান হলো একটি C3 ফসল। এই ধানে যদি C4 পদ্ধতির প্রবর্তন করা যায় তা হলে ফলন ৫০% পর্যন্ত বাড়তে পারে।
ধান গাছে C4 পদ্ধতি সংযোজনের কাজ বহু বছর ধরে চলমান। অবশেষে বিজ্ঞাণীগন আংশিকভাবে সফলকাম হলেন বলে nature plants এ একটি গবেষণা প্রবন্ধ ৫ নভেম্বরে ২০২৬ প্রকাশিত হয়েছে। Baccolini গং বিজ্ঞাণীদের মতে তারা C4-চক্রের কার্যকলাপ শনাক্ত করার জন্য নতুন ট্রান্সজেনিক ধানের জাত (চিত্র নং-১) এবং প্রোটোকল তৈরি করেছেন- (১) C3 যৌগের কার্বক্সিলেশনের মাধ্যমে CO2-কে C4 অ্যাসিডে ফিক্সেশন, (২) ডিকার্বক্সিলেশন, (৩) রুবিস্কো দ্বারা পুনরায় CO2 ফিক্সেশন, এবং (৪) C3 দাতার পুনরুৎপাদন।
বিজ্ঞাণীগণ প্রমাণ করেছেন যে, উপরে উল্লিখিত চারটি মূল C4 বিক্রিয়া ধানে সক্রিয় রয়েছে। ফলে কার্বন-ঘনত্বকরণ পদ্ধতি কার্যকরভাবে অগ্রসর হওয়ার জন্য প্রয়োজনীয় ইন ভিভো ফ্লাক্স কাঠামো প্রতিষ্ঠা হয়েছে।
চিত্র নং-১: নির্বাচিত F2 লাইনগুলোর একটির (MEBS × 29-A-6-3) M কোষে চারটি M-নির্দিষ্ট C4 ভুট্টা প্রোটিনের ইমিউনোলোকালাইজেশন। ছবিগুলো ছদ্ম-রঙিন: সবুজ রঙ কাঙ্ক্ষিত প্রোটিন, ম্যাজেন্টা রঙ ক্লোরোফিলের স্বতঃপ্রতিপ্রভা এবং নীল রঙ কোষ প্রাচীর নির্দেশ করে। স্কেল বার, ২০ µm (Source: Nature Plants)
C4 ধানের সম্ভাবনা
ধানে কার্যকরভাবে জৈব-রাসায়নিক CO2 পাম্পের চলার জন্য চারটি প্রধান ধাপের সংযোজন করা সম্ভব হলেও সেগুলোকে সর্বোত্তম পর্যায়ে কার্যকরি করার জন্য আরো গবেষণার প্রয়োজন রয়েছে। C4 চক্রের দক্ষ পরিচালনার জন্য প্রাসঙ্গিক অন্যান্য বৈশিষ্ট্যগুলোও পরিবর্তন করতে হবে। যদিও NADP-ME এবং NADP-MDH-এর নিষ্কাশনযোগ্য সক্রিয়তা C4 উদ্ভিদের সমপর্যায়ে অর্জিত হয়েছে, তথাপি PEPC এবং PPDK-এর সক্রিয়তা ভুট্টার তুলনায় যথাক্রমে মাত্র শতকরা ৫ ভাগ এবং ১৫ ভাগে উন্নীত হয়েছে।
এনজাইমের কার্যকারিতা বাড়ানোর জন্য বিভিন্ন ধরনের ট্রান্সক্রিপশনাল ও ট্রান্সলেশনাল বর্ধন কৌশল চলমান রয়েছে। তবে পোস্ট-ট্রান্সলেশনাল নিয়ন্ত্রণ সমন্বয় করারও প্রয়োজন হতে পারে। প্রবন্ধে বর্ণিত 13C ফ্লাক্স-শনাক্তকরণ প্রোটোকলগুলোর কার্যকারিতা সরাসরি পরীক্ষার মাধ্যমে প্রমাণ করা যাবে। এমনকি পাতার গঠনে পরিবর্তন হয়ে থাকলে তা নির্ধারণের ক্ষেত্রেও অমূল্য প্রমাণিত হবে বলে গবেষকগণ মনে করেন। সম্ভবত M এবং BS কোষগুলোর মধ্যে পাতার শিরার ঘনত্ব এবং প্লাজমোডেসমাটাল ফ্রিকোয়েন্সি উভয়ই বাড়ানোর প্রয়োজন হবে।