પ્રકાશ-સામયિકતા
પ્રકાશ અને અંધકાર-સમયની સાપેક્ષ લંબાઈઓને અનુલક્ષીને થતી વનસ્પતિની પ્રતિક્રિયા. પ્રકાશ વનસ્પતિની વૃદ્ધિ અને પુષ્પોદભવ પર અસર કરતું એક અગત્યનું પરિબળ છે; દા.ત., મકાઈની જુદી જુદી જાતો નિશ્ચિત સંખ્યામાં પર્ણો ઉત્પન્ન કર્યા પછી જ પુષ્પનિર્માણ કરે છે. જમૈકાના ડુંગરોમાં જોવા મળતી વાંસની એક જાતિ બત્રીસ વર્ષે પુષ્પ ધારણ કરે છે; આમ છતાં, વનસ્પતિસૃષ્ટિમાં પુષ્પનિર્માણની ક્રિયા નિશ્ચિત કાર્યક્રમ પ્રમાણે થતી હોવાથી કઈ વનસ્પતિ ક્યારે પુષ્પો ઉત્પન્ન કરે તેનું નિર્ધારણ કરી શકાય છે. વનસ્પતિ અંધકારમાં ઊગી શકતી નથી. અંધકારમાં ઉગાડેલી વનસ્પતિનું પ્રકાંડ પાતળું, લાંબું, પીળું અને અશક્ત હોય છે. આ સ્થિતિને ‘પાંડુરિત’ (etiolated) સ્થિતિ કહે છે. જ્યારે પ્રકાશમાં ઉગાડેલી વનસ્પતિનું પ્રકાંડ ટૂંકું, મજબૂત, લીલાં પર્ણોવાળું અને તંદુરસ્ત હોય છે. આમ, પ્રકાશ વિકાસ અથવા આકારજનન(morphogenesis)ની પ્રક્રિયા માટે અનિવાર્ય ગણાય છે. વનસ્પતિ પ્રકાશ-અવધિ, પ્રકાશની તીવ્રતા, પ્રકાશનો પ્રકાર અને તેણે પ્રાપ્ત કરેલ પ્રકાશના કુલ જથ્થાને અનુલક્ષીને જુદી જુદી પ્રતિક્રિયાઓ દર્શાવે છે. બીજાંકુરણ, વાનસ્પતિક વૃદ્ધિ, આંતરગાંઠની લંબવૃદ્ધિ, પર્ણપતન અને પુષ્પોદભવ પ્રકાશ–સામયિક પ્રતિક્રિયાઓનાં ઉદાહરણો છે.
સૌપ્રથમ અમેરિકાના કૃષિવિજ્ઞાન-સંશોધન ક્ષેત્રના ડબ્લ્યૂ. ડબ્લ્યૂ. ગાર્નર અને એચ. એ. એલાર્ડ (1920) નામના વૈજ્ઞાનિકોએ સાંકડાં પર્ણોવાળી તમાકુની મૅરીલૅન્ડ મેમથ જાતનાં ખેતરોમાં ક્યારેક એક પ્રકારની વિકૃત જાતની તમાકુ ઊગી નીકળતી જોઈ. તે પહોળાં પર્ણોવાળી અને વધારે ઊંચાઈવાળી હતી. આ વિકૃત જાતને તેમણે ‘મૅરીલૅન્ડ મૅમથ’ નામ આપ્યું. તેનાં મોટાં પર્ણોને કારણે તે આર્થિક રીતે ખૂબ જ અગત્યની સાબિત થઈ. સામાન્ય સાંકડાં પર્ણોવાળી જાત વસંતની શરૂઆતમાં વાવતાં ઉનાળાના અંત સુધીમાં પુષ્પનિર્માણ કરીને બીજ ઉત્પન્ન કરી શકતી હતી; પરંતુ મૅરીલૅન્ડ મૅમથ જાતમાં વાનસ્પતિક વૃદ્ધિ અને પુષ્પોદભવ જુસ્સાથી થાય છે. ઉનાળાના લાંબા દિવસો દરમિયાન આ જાતને ખેતરમાં ઉગાડવામાં આવતાં તેની ઊંચાઈ 3.0થી 4.50 મી. થવા છતાં ઉનાળાના અંત સુધીમાં પુષ્પોદભવ થતો નથી અને ત્યારપછી હિમવર્ષા થતાં તે નાશ પામે છે. આ મૅમથ જાતને શિયાળાના ટૂંકા દિવસો દરમિયાન હરિતગૃહ (green-house)માં ઉગાડતાં 0.61થી 0.915 મી. ઊંચાઈએ પહોંચતાં વસંતઋતુને અંતે પુષ્પોદભવ થાય છે અને બીજ પ્રાપ્ત થાય છે, જે ખેતરના કુદરતી વાતાવરણમાં મેળવી શકાતાં નથી. તેથી બીજ મેળવવા માટે આ છોડ હરિતગૃહમાં ઉગાડવો પડતો હતો.
આકૃતિ 1 : તમાકુની મૅરીલૅન્ડ મૅમથ જાત – જેમાં પ્રકાશ-સામયિકતાનું સૌપ્રથમ અવલોકન થયું. (અ) હરિતગૃહમાં તમાકુના છોડને પ્રકાશરહિત સ્થિતિ(લઘુદિવસીય ચિકિત્સા)માં ઉગાડવામાં આવ્યો છે. (આ) હરિતગૃહમાં તેને વિદ્યુત દ્વારા પ્રકાશ આપી (દીર્ઘદિવસીય ચિકિત્સા) ઉગાડવામાં આવ્યો છે.
તેમણે બીજા એક પ્રયોગમાં જોયું કે આ વિકૃત જાતને ઉનાળા દરમિયાન શિયાળાના ટૂંકા દિવસ જેટલો પ્રકાશ આપી અંધકારમાં રાખતાં ઉનાળામાં પણ તેના પર પુષ્પોદભવ થાય છે. આ જાતને શિયાળાના મહિનાઓમાં કૃત્રિમ પ્રકાશ આપીને પ્રકાશસમય વધારી વાનસ્પતિક અવસ્થામાં પણ રાખી શકાય છે. ગાર્નર અને એલાર્ડે આ પ્રયોગ પરથી તારવ્યું કે દિવસની લંબાઈ પુષ્પોદભવની ક્રિયાનું નિયમન કરે છે.
ગાર્નર અને એલાર્ડે પુષ્પોદભવના સંદર્ભમાં પ્રકાશ-સામયિક પ્રતિક્રિયાને આધારે વનસ્પતિઓને નીચે પ્રમાણે વર્ગીકૃત કરી :
(1) લઘુદિવસીય વનસ્પતિઓ (short day plants) : આ વનસ્પતિઓ સાપેક્ષ રીતે નિશ્ચિત સીમાંત (critical) પ્રકાશ-અવધિથી ઓછી પ્રકાશ-અવધિમાં પુષ્પનિર્માણ કરે છે, તેમને લઘુદિવસીય વનસ્પતિઓ કહે છે.
આ સીમાંત પ્રકાશ-અવધિથી વધારે પ્રકાશ-અવધિ આપતાં તે વાનસ્પતિક વૃદ્ધિ દાખવે છે. જુદીજુદી જાતોમાં આ સીમાંત પ્રકાશ-અવધિ જુદીજુદી હોય છે; દા.ત., તમાકુ (Nicotiana tabacum, મૅરીલૅન્ડ મૅમથ જાત), બટાટા (Solanum tuberosum), ગુલદાઉદી (Chrysanthemum morifolium), ગાડરિયું (Xanthium strumarium), લાલપત્તી (Euphorbia pulcherrima), સુરંગી (Cosmos), બિલોક્ષી સોયાબીન (Glycine max).
(2) દીર્ઘદિવસીય વનસ્પતિઓ (long day plants) : આ વનસ્પતિઓ સાપેક્ષ રીતે નિશ્ચિત સીમાંત પ્રકાશ-અવધિથી વધારે પ્રકાશ-અવધિમાં પુષ્પોદભવ કરે છે. તેમને દીર્ઘદિવસીય વનસ્પતિઓ કહે છે. આ સીમાંત પ્રકાશ-અવધિથી ઓછી પ્રકાશ-અવધિ આપતાં તેની વાનસ્પતિક વૃદ્ધિ થાય છે. જુદી જુદી જાતિઓમાં આ સીમાંત પ્રકાશ-અવધિ જુદી જુદી હોય છે; દા.ત., શુગર બીટ (Beta vulgaris), ખસખસ (Papaver somniferum), જવ (Hordeum vulgare), ખોરાસાની અજમો (Hyoscyamus niger, Black Henbane) અને પાલખ (Spinacea oleracea, સ્પિનિજ્).
(3) તટસ્થદિવસીય વનસ્પતિઓ (day neutral plants) : આ વનસ્પતિઓની પ્રકાશ-સામયિકતા વધારે મર્યાદાવાળી હોય છે. તેની લઘુતમ કે મહત્તમ મર્યાદાથી ઓછા કે વધારે પ્રકાશ-અવધિમાં પુષ્પોદભવ થતો નથી; દા.ત., ટામેટાં (Lycopersicon lycopersicum), ગુલબાસ (Mirabilis jalapa), વટાણા (Pisum sativum)ની કેટલીક જાત, કાકડી (Cucumis sativus), તનમનિયાં (Impotiens balsamina), મકાઈ (Zea mays), બારમાસી (Catheranthus roseus).
પ્રમાણમાં અત્યંત ઓછી છતાં કેટલીક વનસ્પતિઓમાં દીર્ઘ પ્રકાશ-અવધિ પછી લઘુ પ્રકાશ-અવધિ પ્રાપ્ત થાય તો પુષ્પોદભવ થાય છે; તો અન્ય કેટલીક જાતોમાં લઘુ પ્રકાશ-અવધિને દીર્ઘ પ્રકાશ-અવધિ અનુસર્યા પછી પુષ્પોદભવ થાય છે. તેમને અનુક્રમે દીર્ઘ-લઘુ-દિવસીય અને લઘુ-દીર્ઘ-દિવસીય વનસ્પતિઓ કહે છે. તેમને સતત લઘુ કે દીર્ઘ પ્રકાશ-અવધિમાં રાખવામાં આવે તો પુષ્પોદભવ થતો નથી.
ઉપરનું વર્ગીકરણ વનસ્પતિને સીમાંત પ્રકાશ-અવધિથી વધારે કે ઓછો પ્રકાશ આપવામાં આવે તો પુષ્પોદભવ કરશે કે કેમ તેના પર આધારિત છે. તેનો અર્થ એવો થતો નથી કે બધી લઘુદિવસીય વનસ્પતિઓ દીર્ઘદિવસીય વનસ્પતિઓને આપવામાં આવતી પ્રકાશ-અવધિથી ઓછો પ્રકાશ આપતાં પુષ્પોદભવ કરે છે; દા.ત., ગાડરિયું (Xanthium) લઘુદિવસીય અને કાળું હેનબેન (Hyocyamus) દીર્ઘદિવસીય વનસ્પતિઓ છે. ગાડરિયાની સીમાંત પ્રકાશ-અવધિ 15.5 કલાકની છે. અને તેને 15.5 કલાક કરતાં ઓછો સમય પ્રકાશ મળે ત્યારે જ પુષ્પોદભવ કરે છે. કાળા હેનબેનની સીમાંત પ્રકાશ-અવધિ 11 કલાકની છે અને તેને 11 કલાક કરતાં વધારે સમય પ્રકાશ મળે તો પુષ્પોદભવ કરે છે. આ બંને જાતિઓને 13 કલાક પ્રકાશ આપતાં પુષ્પોદભવ થાય છે. તેથી વનસ્પતિએ કેટલો સમય પ્રકાશ મેળવ્યો તે અગત્યનું નથી; પરંતુ તેની સીમાંત પ્રકાશ-અવધિથી તેને વધારે કે ઓછો કેટલો સમય પ્રકાશ ઉપલબ્ધ થાય છે તે પુષ્પોદભવ માટે નિર્ણાયક બને છે.
સારણી 1 : પ્રકાશ-સામયિક ચિકિત્સાની વિવિધ પુષ્પોદભવ પ્રતિક્રિયાઓને અનુલક્ષીને સપુષ્પ વનસ્પતિઓનું વર્ગીકરણ
I. એક પ્રકાશપ્રેરિત (photoinductive) ચક્ર દ્વારા પુષ્પોદભવ-પ્રતિક્રિયા દર્શાવતી કેટલીક જાતિઓ :
(1) લઘુદિવસીય વનસ્પતિઓ આશરે સીમાંત અંધકાર-અવધિ (કલાકમાં)
Chenopodium polyspermum
C. rubrum
Lemna perpusilla 12
Oryza sativa cv ‘Zuiho’ ચોખા 12
pharbitisnilમાં cv જાંબલી 9 થી 10
જાપાનીઝ મૉર્નિંગ ગ્લોરી
Wolffia microscopia
Xanthium strumarium (ગાડરિયું) 8.3
(2) દીર્ઘદિવસીય વનસ્પતિઓ આશરે સીમાંત પ્રકાશ-અવધિ (કલાકમાં)
Anagalis arvensis 12થી 12.5
Anethum graveolens (સુવા) 11
Brassica compestris (સરસવ)
Lemna gibba
Lolium temulentum 14થી 16
Sinapsis alba 14
Spinacea oleracea (સ્પિનિજ) 13
II. એકથી વધારે પ્રકાશ-પ્રેરિત ચક્રોની જરૂરિયાતવાળી કેટલીક જાતિઓ :
લઘુદિવસીય વનસ્પતિઓ (SDP)
(1) લઘુદિવસીય [શુદ્ધ (absolute/qualitative)]
Glycine max (સોયાબીન)
Kalanchoe blossfeldiana (કૅલેન્ચોઈ)
Zea mays (મકાઈ)
Cattleya trianae (ઑર્કિડ)
Chrysanthemum morifolium (ગુલદાઉદીની એક જાત)
Cosmos sulphureus cv પીળું કૉસ્મોસ
Parilla cripsa
ઊંચા તાપમાને લઘુદિવસીય; નીચા તાપમાને માત્રાત્મક (quantitative)
લઘુદિવસીય
Fragaria ananssa (પાઇન સ્ટ્રૉબેરી)
ઊંચા તાપમાને લઘુદિવસીય; નીચા તાપમાને તટસ્થદિવસીય
Pharbitis nil જાપાનીઝ મૉર્નિંગ ગ્લોરી
Nicotiana tabacum મૅરીલૅન્ડ મૅમથ નીચા તાપમાને લઘુદિવસીય;
ઊંચા તાપમાને તટસ્થદિવસીય Cosmos sulphureus cv orange flare
cosmos ઊંચા તાપમાને લઘુદિવસીય; નીચા તાપમાને દીર્ઘદિવસીય
Euphorbia pulcherrima લાલપત્તી
Ipomoea purpurea cv Heavenly Blue Morning glory
(2) માત્રાત્મક લઘુદિવસીય
Cannabis sativa (ભાંગ)
Chrysanthemum morifolium (ગુલદાઉદીની જાત)
Datura stramonium (ધંતૂરો), મોટી ઉંમરના છોડ તટસ્થદિવસીય
Gossypium hirsutum (અપલૅન્ડ કપાસ)
Helianthus annuus (સૂર્યમુખી)
Saccharum spontaneum (શેરડીની જાત)
માત્રાત્મક લઘુદિવસીય; નીચા તાપમાનનું વસંતીકરણ
(vernalization) જરૂરી
Allium cepa (ડુંગળી)
Chrysanthemum morifloium ગુલદાઉદીની જાત
દીર્ઘદિવસીય વનસ્પતિઓ
(3) દીર્ઘદિવસીય જાતિઓ (શુદ્ધ)
Avena sative ઓટની વસંત જાત
Chrysanthemum maximum ગુલદાઉદીની એક જાત
Hyoscyamus niger કાળું હેનબેન (એકવર્ષાયુ જાત)
Nicotiana sylvestris (તમાકુ)
Raphanus sativus (મૂળો)
Rudbeckia hirta
દીર્ઘદિવસીય; નીચા તાપમાનનું વસંતીકરણ જરૂરી
Avena sativa ઓટની શિયાળુ જાત
Beta saccharifera શુગર બીટ
Hordeum vulgare જવની શિયાળુ જાત
Triticum aestivum ઘઉંની શિયાળુ જાત
નીચા તાપમાને દીર્ઘદિવસીય; ઊંચા તાપમાને માત્રાત્મક દીર્ઘદિવસીય
Beta vulgaris સામાન્ય બીટ
ઊંચા તાપમાને દીર્ઘદિવસીય; નીચા તાપમાને તટસ્થદિવસીય
Cichorium intybus ચિકોરી
નીચા તાપમાને દીર્ઘદિવસીય; ઊંચા તાપમાને તટસ્થદિવસીય
Delphinium cultorum
Rudbeckia bicolor
દીર્ઘદિવસીય; નીચા તાપમાનનું વસંતીકરણ; ‘દીર્ઘદિવસીય’ જરૂરિયાતની
અવેજી પૂરી પાડે.
Spinacea oleracea cv નોબલ સ્પિનિજ્
Silene armeria
(4) માત્રાત્મક દીર્ઘદિવસીય
Hordeum vulgare (જવની વસંતજાત)
Nicotiana tabacum cv Havana A તમાકુ
Secale cereale [રાય(rye)ની શિયાળુ જાત]
Triticum aestivum (ઘઉંની વસંતજાત)
માત્રાત્મક દીર્ઘદિવસીય, નીચા તાપમાનનું વસંતીકરણ જરૂરી
Digitalis purpurea (ફૉક્ષગ્લોવ)
Pisum sativum (વિલંબિત પુષ્પોદભવ કરતી વટાણાની જાત)
Secale cereale (રાયની શિયાળુ જાત)
ઊંચા તાપમાને માત્રાત્મક દીર્ઘદિવસીય; નીચા તાપમાને તટસ્થદિવસીય
Lactuca sativa (લૅટ્યૂસ ; સાલીટ)
Petunia hybrida (પ્રિયદર્શનીની જાત)
દ્વિરૂપ (dual) પ્રકાશ-અવધિ દર્શાવતી જાતો
(5) દીર્ઘ લઘુદિવસીય જાતો
Aloe bulbifera કુંવારપાઠું
Kalanchoe laxiflora કૅલેન્ચોઈની જાત
Cestrum nocturnum (રાતરાણી)
(6) લઘુ દીર્ઘદિવસીય જાતો
Trifolium repens
લઘુ દીર્ઘદિવસીય વનસ્પતિ; નીચા તાપમાનનું વસંતીકરણ જરૂરી
Dactylis glomerata
Poa pratensis
(આ જાતિઓમાં પુષ્પપ્રેરણ માટે લઘુદિવસીય અને પુષ્પવિન્યાસના
વિકાસ માટે દીર્ઘદિવસીય જરૂરી) લઘુ દીર્ઘદિવસીય, લઘુદિવસીયની
અસર માટે નીચું તાપમાન આપવું પડે; ત્યારબાદ દીર્ઘદિવસીય
તરીકેની પ્રતિક્રિયા – Campanula medium
(7) ખૂબ ટૂંકા કે ખૂબ લાંબા દિવસો ન હોય ત્યારે પુષ્પોદભવ કરતી જાતો
Chenopodium album ચીલ
Coleus hybrida cv ગરમરની પાનખર જાત
Saccharum spontaneum શેરડીની જાત
(8) દિવસની વચગાળાની લંબાઈ દ્વારા માત્રાત્મક અવરોધ થતો હોય તેવી જાતો
Setaria verticellata (કૂંચી અથવા ઝિપટી ઘાસની એક જાત)
Madia elegans
Chenopodium rubrum (ચીલની એક જાત)
(9) તટસ્થદિવસીય વનસ્પતિઓ
Cucumis sativus કાકડી
Gomphrina globosa (બટન)
Gossypium hirsutum (અપલૅંડ કપાસ)
Helianthus annuus સૂર્યમુખી
H. tuberosus જેરૂસલેમ આર્ટીચોક
Phaseolus vulgaris (ફણસી)
તટસ્થદિવસીય વનસ્પતિઓ; નીચા તાપમાનનું વસંતીકરણ જરૂરી.
Allium cepa (ડુંગળી)
Daucus carota (ગાજર)
(કેટલીક જાતો એકથી વધારે કક્ષાઓમાં દેખાય છે જે જાતિઓની
ઉપજાતિઓમાં રહેલી ભિન્નતાઓને લીધે છે.)
એક જ જાતનાં વિવિધ પારિસ્થિતિક પ્રરૂપો(ecotypes)માં દિવસની લંબાઈને અનુલક્ષીને વિવિધ પ્રતિક્રિયાઓ જોવા મળે છે. બે લઘુદિવસીય વનસ્પતિઓ ચીલ, ગાડરિયું અને એક દીર્ઘદિવસીય જાતિ Oxyria digyana સમગ્ર ઉત્તર અમેરિકામાં જુદા જુદા અક્ષાંશે મળી આવે છે. Oxyria ધ્રુવીય પ્રદેશમાં અને ગાડરિયું સમગ્ર વિશ્વમાં મળી આવે છે. દરેક કિસ્સામાં ઉત્તરના દૂરના ભાગોમાંથી મેળવેલ જાતમાં પુષ્પોદભવનું પ્રેરણ દીર્ઘ પ્રકાશઅવધિ દરમિયાન થાય છે.
પ્રકાશ-અવધિ અને તાપમાનની આંતરક્રિયાઓ પુષ્પોદભવ માટે મહત્વની છે. સારણી 1માં દર્શાવ્યા પ્રમાણે એક તાપમાને એક વનસ્પતિ જે પ્રકારની પ્રતિક્રિયા દર્શાવે છે તે જ પ્રતિક્રિયા બીજા તાપમાને ન પણ દર્શાવે. 20° સે. તાપમાનથી ઊંચા તાપમાને શુદ્ધ કે માત્રાત્મક લઘુદિવસીય હોઈ શકે; પરંતુ નીચા તાપમાને તે તટસ્થદિવસીય હોઈ શકે. લાલપત્તી ઊંચા તાપમાને શુદ્ધ લઘુદિવસીય છે, તે નીચા તાપમાને શુદ્ધ દીર્ઘદિવસીય છે અને વચગાળાના તાપમાને તટસ્થદિવસીય છે.
આમ, પ્રકાશ-સામયિક પ્રતિક્રિયાના પ્રકારોમાં પુષ્કળ પ્રમાણમાં વૈવિધ્ય જોવા મળે છે.
આકૃતિ 2 : લઘુદિવસીય અને દીર્ઘદિવસીય વનસ્પતિઓમાં પુષ્પોદભવ માટે અંધકાર-સમયનું મહત્વ
અંધકાર-સમયનું મહત્વ : હેમ્નર અને બાર્નર(1938)ના મંતવ્ય અનુસાર પુષ્પોદભવ માટે અંધકાર-સમય વધારે મહત્વનો છે, કારણ કે લઘુદિવસીય વનસ્પતિને નિશ્ચિત સમયમર્યાદાવાળો સતત અંધકાર સમય આપવામાં આવે તો જ પુષ્પોદભવ થાય છે. જો અંધકાર-સમયને પ્રકાશ દ્વારા વિક્ષેપવામાં આવે તો વાનસ્પતિક વૃદ્ધિ ચાલુ રહે છે અને પુષ્પોદભવ થતો નથી. દીર્ઘદિવસીય વનસ્પતિમાં પ્રકાશસમય અગત્યનો છે. તેથી અંધકાર-સમયને પ્રકાશ દ્વારા વિક્ષેપવા છતાં પુષ્પનિર્માણ થાય છે. પ્રકાશ દ્વારા અંધકાર-સમયને વિક્ષેપવાથી વનસ્પતિમાં વાનસ્પતિક વૃદ્ધિ કે પુષ્પોદભવની ક્રિયા ઉત્તેજાય છે.
આકૃતિ 3 : લઘુદિવસીય અને દીર્ઘદિવસીય વનસ્પતિઓમાં અંધકારવિક્ષેપ દરમિયાન
લાલ અને અતિ લાલ કિરણોની અસર
આ અસર તેના બાકીના જીવન દરમિયાન ચાલુ રહે છે. આ ઉત્તેજનાને પ્રકાશ-સામયિક પ્રેરણ(photo periodic induction) કહે છે. અંધકાર-સમયની લંબાઈ પુષ્પીય પ્રપેશીના આરંભનું અને પ્રકાશસમયની લંબાઈ આરંભિત પુષ્પીય પ્રપેશીઓની સંખ્યાનું નિયમન કરે છે. બિલોક્ષી સોયાબીન 16 કલાક અંધકાર અને 11 કલાક પ્રકાશ વડે બનતા એક પ્રકાશચક્ર (photocycle) વડે અનુકૂલતમ પ્રતિક્રિયા દર્શાવે છે.
બૉર્થવિક અને હૅન્ડ્રિક્સ(1959)નાં સંશોધનો મુજબ લઘુદિવસીય વનસ્પતિને પ્રકાશચક્ર દરમિયાન સતત 15 કલાક અંધકાર આપતાં પુષ્પોદભવ થાય છે. જ્યારે દીર્ઘદિવસીય વનસ્પતિ વાનસ્પતિક અવસ્થામાં જ રહે છે, પરંતુ સફેદ પ્રકાશ કે લાલ (660 મિ. માઇક્રૉન) પ્રકાશના વિક્ષેપથી લઘુદિવસીય વનસ્પતિમાં પુષ્પોદભવ થાય છે. અંધકારમાં અતિ લાલ કિરણોના વિક્ષેપની ચિકિત્સા આપતાં અથવા લાલ પછી તરત જ અતિ લાલ (730 મિ. માઇક્રૉન) કિરણોના વિક્ષેપની ચિકિત્સા આપતાં લઘુદિવસીય વનસ્પતિમાં પુષ્પોદભવમાં વૃદ્ધિ થાય છે. જ્યારે અતિ લાલ પછી લાલ કિરણોના વિક્ષેપની ચિકિત્સા આપતાં લઘુદિવસીય જાતિ પછી વાનસ્પતિક (vegetative) અવસ્થામાં રહે છે, જ્યારે દીર્ઘદિવસીય વનસ્પતિમાં પુષ્પોદભવ થાય છે.
સારણી 2 : ગાડરિયા અને બિલોક્ષી સોયાબીનમાં લાલ (R) અને અતિ લાલ (FR) કિરણો દ્વારા
પુનરાવર્તિત રીતે અંધકાર-વિક્ષેપ દરમિયાન અંતરાય નાખતાં પુષ્પોદભવની પ્રક્રિયા પર અસર
આમ, પુષ્પોદભવ માટે જવાબદાર કોઈ પદાર્થ લાલ પ્રકાશનાં કિરણોમાં ઉત્પન્ન થતો હોવો જોઈએ અને તેનું અતિ લાલ પ્રકાશમાં વિઘટન થતું હોવાથી પુષ્પોદભવ થતો નથી. બૉર્થવિક અને હૅન્ડ્રિક્સની પરિકલ્પના મુજબ, વનસ્પતિમાં પુષ્પોદભવની ક્રિયાનું નિયમન કરતાં ‘ફાઇટોક્રોમ’ નામના રંજકદ્રવ્યનાં બે સ્વરૂપો છે : (1) લાલ કિરણોને શોષતું ફાઇટોક્રોમ (Pr) અને (2) અતિ લાલ કિરણોને શોષતું ફાઇટોક્રોમ (Pfr) તે. બે પૈકી Pfr સ્વરૂપ દેહધાર્મિક રીતે સક્રિય છે. બંને સ્વરૂપો પ્રકાશરાસાયણિક રીતે અન્યોન્ય રૂપાંતર (interconvertible) પામી શકે છે. લઘુ દિવસીય વનસ્પતિમાં Pfr સીમાંત-કક્ષા(critical level)થી વધારે પ્રમાણમાં એકત્રિત થતાં પુષ્પોદભવ અવરોધાય છે. જ્યારે દીર્ઘદિવસીય વનસ્પતિમાં પુષ્પોદભવ પ્રેરાય છે. Pfrમાંથી Pr પ્રકારમાં રૂપાંતર પામવા વિક્ષેપરહિત અંધકારસમય આવશ્યક છે. અંધકારને થોડા સમય માટે લાલ કે સફેદ પ્રકાશ દ્વારા વિક્ષેપતાં Prનું Pfrમાં રૂપાંતર થાય છે. તેથી, લઘુદિવસીય વનસ્પતિમાં પુષ્પોદભવ અવરોધાય છે અને દીર્ઘદિવસીય વનસ્પતિમાં પુષ્પોદભવ થાય છે. તેથી ઊલટું, અતિ લાલ પ્રકાશ કે અંધકારમાં Pfrનું Prમાં રૂપાંતર થાય છે. અને તેથી Pfrની સાંદ્રતા ઘટતાં લઘુદિવસીય વનસ્પતિમાં પુષ્પનિર્માણ થાય છે, જ્યારે દીર્ઘદિવસીય વનસ્પતિમાં વાનસ્પતિક વૃદ્ધિ થાય છે.
બૉર્થવિક અને હૅન્ડ્રિકસે જણાવ્યું કે સાલીટ(Lactaca sativa lettuce) અને ગ્રાન્ડ રેપિડ્ઝ (Lepidium virginicum) જેવી કેટલીક વનસ્પતિઓનાં બીજાંકુરણમાં પણ ફાઇટોક્રોમતંત્ર સંકળાયેલું છે. અંકુરણમાં પણ Pfr સ્વરૂપ સક્રિય ગણાય છે. અંત:ચૂષણ કરતાં સાલીટનાં બીજને સફેદ કે લાલ પ્રકાશ આપતાં Prનું pfrમાં રૂપાંતર થાય છે. તેથી બીજાંકુરણ થાય છે, પરંતુ લાલ પછી અતિ લાલ કિરણોની ચિકિત્સા આપતાં Pfrનું નિષ્ક્રિય Prમાં રૂપાંતરણ થતાં અંકુરણ થતું નથી.
આકૃતિ 4 : ફાઇટોક્રોમનાં કેટલાંક રૂપાંતરોનો સારાંશ
સારણી 3 : લાલ (R) અને અતિ લાલ (FR) વિકિરણ દ્વારા બીજાંકુરણની પ્રક્રિયામાં પ્રેરણ અને અવરોધ
અહીં એક ચિકિત્સાની બીજી ચિકિત્સા પર પ્રતિવર્તી અસર થતી જોવા મળે છે.
વિકિરણ 20° સે. તાપમાને અંકુરણ (ટકામાં)
R 70
R, FR 6
R, FR, R 74
R, FR, R, FR 6
R, FR, R, FR, R 76
R, FR, R, FR, R, FR 7
R, FR, R, FR, R, FR, R 81
R, FR, R, FR, R, FR, R, FR 7
પ્રકાશ-સંવેદનાનું ગ્રહણ-સ્થાન પર્ણો છે, એવું સૌપ્રથમ ચૈલાખ્યાન નામના રશિયન વૈજ્ઞાનિકે ગુલદાઉદી (chrysanthemum) નામની લઘુદિવસીય વનસ્પતિ પરના પ્રયોગો પરથી પ્રતિપાદિત કર્યું. આ માટે તેણે ગુલદાઉદીના છોડ લઈ તેના પરનાં પર્ણો વિવિધ રીતે દૂર કરી નીચે પ્રમાણેના ચાર સમૂહોને પ્રકાશઅવધિ પૂરી પાડી પરિણામો તપાસ્યાં.
સારણી 4 : ગુલદાઉદીમાં પર્ણોવાળી અને પર્ણવિહીન સ્થિતિમાં દીર્ઘદિવસીય અને લઘુદિવસીય ચિકિત્સા આપતાં પુષ્પોદભવ પર અસર.
ક્રમ ચિકિત્સા પરિણામ
1. સમગ્ર છોડને દીર્ઘદિવસીય પુષ્પોદભવ ન થયો.
ચિકિત્સા આપી
2. છોડનાં નીચેનાં પર્ણોવાળા ભાગને પુષ્પોદભવ થયો.
લઘુદિવસીય અને છોડના અગ્રિમ
પર્ણરહિત ભાગને દીર્ઘદિવસીય
ચિકિત્સા આપી
3. છોડના પર્ણરહિત અગ્રભાગને પુષ્પોદભવ ન થયો.
લઘુદિવસીય અને પર્ણવાળા નીચેના
ભાગને દીર્ઘદિવસીય ચિકિત્સા આપી
4. સમગ્ર છોડને લઘુદિવસીય ચિકિત્સા આપી પુષ્પોદભવ થયો.
પ્રકાશ-સંવેદનાની અસર જુદી-જુદી વનસ્પતિઓમાં કોઈ એક અંગ પૂરતી સીમિત હોઈ શકે, અથવા કેટલીક વનસ્પતિઓમાં પ્રકાશ-સંવેદનાની અસર સમગ્ર વનસ્પતિદેહમાં સમગ્ર રીતે પણ જોવા મળે છે, ગાર્નર અને એલાર્ડે (1925–28) લઘુદિવસીય વનસ્પતિ સુરંગીના એક જ છોડની એક શાખાને લઘુદિવસીય ચિકિત્સા આપી ત્યારે તે શાખા પર પુષ્પોદભવ થયો; જ્યારે બીજી શાખાને પ્રયોગ દરમિયાન દીર્ઘદિવસીય ચિકિત્સા આપી તો તે શાખા પર પુષ્પોદભવ થયો નહિ. આમ, અહીં પ્રકાશસંવેદનાની સ્થાનિક અસર જોવા મળે છે, જ્યારે ગાડરિયાના છોડના એક જ પર્ણને લઘુદિવસીય અને બાકીના સમગ્ર છોડને દીર્ઘદિવસીય ચિકિત્સા આપતાં સમગ્ર છોડ પર પુષ્પોદભવ થતો જોવા મળે છે.
આ સિવાય ટેનર અને બાર્નરે ગાડરિયાના બે શાખાવાળા છોડમાંની એક શાખાને લઘુદિવસીય ચિકિત્સા આપી છતાં બંને શાખા પર પુષ્પોદભવ થયો. આમ, ગાડરિયામાં પ્રકાશ-સંવેદનાની અસર પર્ણ દ્વારા ગ્રહણ થઈને સમગ્ર વનસ્પતિમાં પ્રસરે છે. પર્ણરહિત છોડને યોગ્ય પ્રકાશઅવધિ આપવા છતાં પણ પુષ્પોદભવ થતો નથી; જ્યારે વનસ્પતિમાં માત્ર એક જ પર્ણ રાખીને બાકીનાં બધાં જ પર્ણો દૂર કરવામાં આવે તોપણ જો યોગ્ય પ્રકાશઅવધિ આપવામાં આવે તો પુષ્પોદભવ થાય છે. પ્રકાશસંવેદના ગ્રહણ કરવામાં પુખ્ત પર્ણો વધારે સંવેદનશીલ હોય છે, જ્યારે તરુણ અને વૃદ્ધ પર્ણો ઓછાં સંવેદનશીલ હોય છે.
વિનોદકુમાર ગણપતલાલ ભાવસાર