पौधों की वृद्धि और विकास पर प्रकाश का प्रभाव

प्रकाश पौधों को प्रकाश संश्लेषण के लिए आवश्यक ऊर्जा प्रदान करता है, जिससे वे कार्बनिक पदार्थ का उत्पादन कर पाते हैं।वृद्धि और विकास के दौरान ऊर्जा का रूपांतरण होता हैप्रकाश पौधों को आवश्यक ऊर्जा प्रदान करता है और कोशिका विभाजन एवं विभेदन, क्लोरोफिल संश्लेषण, ऊतक वृद्धि एवं स्टोमेटा की गति का आधार है। प्रकाश की तीव्रता, प्रकाश अवधि और प्रकाश की गुणवत्ता इन प्रक्रियाओं में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। पौधों में शर्करा चयापचय में कई नियामक तंत्र शामिल होते हैं। प्रकाश, एक नियामक कारक के रूप में, कोशिका भित्ति की संरचना, स्टार्च कणों, सुक्रोज संश्लेषण एवं संवहनी बंडलों के निर्माण को प्रभावित करता है। इसी प्रकार, प्रकाश-नियंत्रित शर्करा चयापचय के संदर्भ में, शर्करा के प्रकार और जीन भी प्रभावित होते हैं। हमने मौजूदा डेटाबेस का अध्ययन किया और कुछ ही प्रासंगिक समीक्षाएँ पाईं। इसलिए, यह लेख पौधों की वृद्धि एवं विकास तथा शर्करा चयापचय पर प्रकाश के प्रभावों का सारांश प्रस्तुत करता है और पौधों पर प्रकाश के प्रभावों के तंत्रों पर अधिक विस्तार से चर्चा करता है, जिससे विभिन्न प्रकाश स्थितियों में पौधों की वृद्धि के नियामक तंत्रों के बारे में नई जानकारी मिलती है।

प्रकाश पौधों के प्रकाश संश्लेषण के लिए ऊर्जा प्रदान करता है और पादप शरीरक्रिया के कई पहलुओं को नियंत्रित करने वाले पर्यावरणीय संकेत के रूप में कार्य करता है। पौधे फाइटोक्रोम और फोटोट्रोपिन जैसे विभिन्न फोटोरिसेप्टर्स के माध्यम से बाहरी प्रकाश की स्थिति में होने वाले परिवर्तनों को महसूस कर सकते हैं और अपनी वृद्धि और विकास को नियंत्रित करने के लिए उपयुक्त संकेतन मार्ग स्थापित कर सकते हैं। कम प्रकाश की स्थिति में, पौधे की कुल शुष्क पदार्थ मात्रा कम हो जाती है, साथ ही प्रकाश संश्लेषण दर, वाष्पोत्सर्जन दर, स्टोमेटा चालकता और तने का व्यास भी कम हो जाता है। इसके अतिरिक्त, प्रकाश की तीव्रता एक महत्वपूर्ण कारक है जो पौधे के अंकुरण, पत्ती के प्रसार और विस्तार, स्टोमेटा के विकास, प्रकाश संश्लेषण और कोशिका विभाजन जैसी प्रक्रियाओं को नियंत्रित करती है। फोटोरिसेप्टर्स के माध्यम से संचारित प्रकाश की गुणवत्ता पौधों के संपूर्ण जीवन चक्र को नियंत्रित करती है, और विभिन्न प्रकाश गुणवत्ता का पौधे की आकृति विज्ञान, प्रकाश संश्लेषण, वृद्धि और अंग विकास पर अलग-अलग प्रभाव पड़ता है। पौधे प्रकाश अवधि के अनुसार अपनी वृद्धि और विकास को नियंत्रित कर सकते हैं, जो बीज अंकुरण, पुष्पन और फल पकने जैसी प्रक्रियाओं को बढ़ावा देता है। यह प्रतिकूल कारकों के प्रति पौधों की प्रतिक्रियाओं में भी शामिल है, विभिन्न मौसमी परिवर्तनों के अनुकूल होने में (बाओ एट अल., 2024; चेन एट अल., 2024; शिबाएवा एट अल., 2024)।
शर्करा, जो पौधों की वृद्धि और विकास के लिए एक मूलभूत पदार्थ है, एक जटिल परिवहन और संचय प्रक्रिया से गुजरती है जो कई कारकों से प्रभावित और विनियमित होती है। पौधों में शर्करा चयापचय में शर्करा का संश्लेषण, अपचय, उपयोग और रूपांतरण शामिल है, जिसमें सुक्रोज परिवहन, संकेत संचरण और स्टार्च तथा सेलुलोज का संश्लेषण शामिल है (कुडो एट अल., 2023; ली एट अल., 2023बी; लो पिकोलो एट अल., 2024)। शर्करा चयापचय शर्करा का कुशलतापूर्वक उपयोग और विनियमन करता है, पर्यावरणीय परिवर्तनों के प्रति पौधों के अनुकूलन में भाग लेता है और पौधों की वृद्धि और विकास के लिए ऊर्जा प्रदान करता है। प्रकाश, प्रकाश संश्लेषण, शर्करा संकेतन और प्रकाश अवधि विनियमन के माध्यम से पौधों में शर्करा चयापचय को प्रभावित करता है, और प्रकाश की स्थिति में परिवर्तन से पौधों के चयापचय में परिवर्तन होता है (लोपेस एट अल., 2024; झांग एट अल., 2024)। यह समीक्षा पौधों के प्रकाश संश्लेषक प्रदर्शन, वृद्धि और विकास तथा शर्करा चयापचय पर प्रकाश के प्रभावों पर केंद्रित है। इस लेख में पौधों की शारीरिक विशेषताओं पर प्रकाश के प्रभावों से संबंधित शोध की प्रगति पर भी चर्चा की गई है, जिसका उद्देश्य पौधों की वृद्धि को नियंत्रित करने और उपज एवं गुणवत्ता में सुधार लाने के लिए प्रकाश के उपयोग हेतु एक सैद्धांतिक आधार प्रदान करना है। प्रकाश और पौधों की वृद्धि के बीच संबंध अभी भी स्पष्ट नहीं है और संभावित शोध दिशाओं का सुझाव देता है।
प्रकाश के अनेक गुण होते हैं, लेकिन इसकी तीव्रता और गुणवत्ता का पौधों पर सबसे अधिक प्रभाव पड़ता है। प्रकाश की तीव्रता का उपयोग आमतौर पर प्रकाश स्रोत की चमक या किरण की शक्ति को मापने के लिए किया जाता है। तरंगदैर्ध्य के आधार पर, प्रकाश को पराबैंगनी, दृश्य और अवरक्त में विभाजित किया जा सकता है। दृश्य प्रकाश को आगे लाल, नारंगी, पीला, हरा, नीला, इंडिगो और बैंगनी में विभाजित किया जाता है। पौधे मुख्य रूप से प्रकाश संश्लेषण के लिए प्राथमिक ऊर्जा के रूप में लाल और नीले प्रकाश को अवशोषित करते हैं (लियांग एट अल., 2021)।
हालांकि, खेत में विभिन्न प्रकार की प्रकाश गुणवत्ता का अनुप्रयोग, प्रकाश अवधि का नियंत्रण और पौधों पर प्रकाश की तीव्रता में परिवर्तन के प्रभाव जैसी जटिल समस्याएं हैं जिन्हें हल करने की आवश्यकता है। इसलिए, हमारा मानना ​​है कि प्रकाश की स्थितियों का तर्कसंगत उपयोग पादप मॉडलिंग पारिस्थितिकी के विकास और सामग्री एवं ऊर्जा के क्रमिक उपयोग को प्रभावी ढंग से बढ़ावा दे सकता है, जिससे पादप वृद्धि दक्षता और पर्यावरणीय लाभ में सुधार हो सकता है। पारिस्थितिक अनुकूलन सिद्धांत का उपयोग करते हुए, मध्यम और दीर्घकालिक प्रकाश के प्रति पादप प्रकाश संश्लेषण की अनुकूलन क्षमता को पृथ्वी प्रणाली मॉडल में शामिल किया गया है ताकि प्रकाश संश्लेषण मॉडलिंग की अनिश्चितता को कम किया जा सके और मॉडल की सटीकता में सुधार किया जा सके (लूओ और कीनन, 2020)। पौधे मध्यम और दीर्घकालिक प्रकाश के अनुकूल ढल जाते हैं, और मध्यम और दीर्घकालिक में उनकी प्रकाश संश्लेषक क्षमता और प्रकाश ऊर्जा उपयोग दक्षता में सुधार किया जा सकता है, जिससे खेत की खेती की पारिस्थितिक मॉडलिंग को अधिक प्रभावी ढंग से प्राप्त किया जा सकता है। इसके अलावा, खेत में रोपण करते समय, स्वस्थ पादप वृद्धि को बढ़ावा देने के लिए पौधे की प्रजाति और वृद्धि विशेषताओं के अनुसार प्रकाश की तीव्रता को समायोजित किया जाता है। साथ ही, प्रकाश की गुणवत्ता के अनुपात को समायोजित करके और प्राकृतिक प्रकाश चक्र का अनुकरण करके, पौधों के फूलने और फलने की प्रक्रिया को तेज या धीमा करना संभव है, जिससे क्षेत्र मॉडलिंग का अधिक सटीक पारिस्थितिक विनियमन प्राप्त किया जा सकता है।
पौधों में प्रकाश द्वारा नियंत्रित शर्करा चयापचय, पौधों की वृद्धि और विकास, अनुकूलन और पर्यावरणीय तनाव कारकों के प्रति प्रतिरोधक क्षमता में सुधार में योगदान देता है। शर्करा, संकेत अणुओं के रूप में, अन्य संकेत अणुओं (जैसे, फाइटोहोर्मोन) के साथ परस्पर क्रिया करके पौधों की वृद्धि और विकास को नियंत्रित करती है, जिससे पौधों की शारीरिक प्रक्रियाओं पर प्रभाव पड़ता है (मुकर्रम एट अल., 2023)। हमारा मानना ​​है कि प्रकाश वातावरण को पौधों की वृद्धि और शर्करा चयापचय से जोड़ने वाले नियामक तंत्रों का अध्ययन, प्रजनन और उत्पादन पद्धतियों को निर्देशित करने के लिए एक प्रभावी आर्थिक रणनीति होगी। प्रौद्योगिकी के विकास के साथ, प्रकाश स्रोतों के चयन पर भविष्य में अनुसंधान, जैसे कृत्रिम प्रकाश प्रौद्योगिकियों और एलईडी के उपयोग से, प्रकाश दक्षता और पौधों की उपज में सुधार किया जा सकता है, जिससे पौधों की वृद्धि और विकास अनुसंधान के लिए अधिक नियामक उपकरण उपलब्ध होंगे (न्गकोबो और बर्टलिंग, 2024)। हालांकि, पौधों पर प्रकाश की गुणवत्ता के प्रभावों पर वर्तमान शोध में लाल और नीली प्रकाश तरंग दैर्ध्य का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है। इस प्रकार, पौधों की वृद्धि और विकास पर नारंगी, पीले और हरे जैसे विभिन्न प्रकार के प्रकाश के प्रभावों का अध्ययन करके, हम पौधों पर विभिन्न प्रकाश स्रोतों की क्रियाविधि को समझ सकते हैं, जिससे व्यावहारिक अनुप्रयोगों में विभिन्न प्रकार के प्रकाश का अधिक प्रभावी ढंग से उपयोग किया जा सके। इसके लिए आगे अध्ययन और सुधार की आवश्यकता है। पौधों की वृद्धि और विकास की कई प्रक्रियाएं फाइटोक्रोम और फाइटोहोर्मोन द्वारा नियंत्रित होती हैं। इसलिए, पौधों की वृद्धि पर वर्णक्रमीय ऊर्जा और अंतर्जात पदार्थों की परस्पर क्रिया का प्रभाव भविष्य के अनुसंधान की एक प्रमुख दिशा होगी। इसके अलावा, विभिन्न प्रकाश स्थितियों द्वारा पौधों की वृद्धि और विकास, शर्करा चयापचय, साथ ही पौधों पर कई पर्यावरणीय कारकों के सहक्रियात्मक प्रभावों को प्रभावित करने वाली आणविक क्रियाविधियों का गहन अध्ययन, विभिन्न पौधों की क्षमता के आगे विकास और उपयोग में योगदान देगा, जिससे कृषि और जैव चिकित्सा जैसे क्षेत्रों में उनका अनुप्रयोग संभव हो सकेगा।