উদ্ভিদের ট্যাক্সোনমি ও ফাইলোজেনি নির্ণয়ে প্রাথমিক বিপাকীয় বস্তুর ভূমিকা

উদ্ভিদের ট্যাক্সোনমি (শ্রেণিবিন্যাস) ও ফাইলোজেনি (বিবর্তনিক সম্পর্ক) নির্ণয়ে প্রাথমিক বিপাকীয় বস্তু (Primary Metabolites) গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। প্রাথমিক বিপাকীয় বস্তু হলো সেই সকল রাসায়নিক যৌগ যা উদ্ভিদের স্বাভাবিক বৃদ্ধি, বিকাশ ও প্রজননের জন্য অপরিহার্য এবং সমস্ত উদ্ভিদেই কম-বেশি বিদ্যমান। এগুলোর মধ্যে রয়েছে শর্করা, অ্যামিনো অ্যাসিড, নিউক্লিক অ্যাসিড, লিপিড ইত্যাদি। এগুলো ট্যাক্সোনমি ও ফাইলোজেনি বিশ্লেষণে সাহায্য করে কারণ এগুলোর গঠন ও উপস্থিতি উদ্ভিদের বিবর্তনীয় সম্পর্ক নির্দেশ করতে পারে।

১. শর্করা (Carbohydrates)

শর্করা উদ্ভিদের কাঠামো ও শক্তি উৎপাদনের মূল ভিত্তি। বিভিন্ন উদ্ভিদ গ্রুপে শর্করার ধরন ও সংযোজন ট্যাক্সোনমিক বৈশিষ্ট্য প্রকাশ করে।

উদাহরণ:

1. সেলুলোজ (Cellulose):
   • সবুজ উদ্ভিদে (Viridiplantae) β-1,4-গ্লুকান লিঙ্কযুক্ত সেলুলোজ প্রধান কাঠামোগত উপাদান।
   • ব্যাকটেরিয়াল সেলুলোজ (যেমন Acetobacter xylinum দ্বারা সংশ্লেষিত) গঠনে ভিন্ন (β-1,4-গ্লুকোজ কিন্তু ক্রিস্টালাইন স্ট্রাকচার আলাদা)।
   • অমেরুদণ্ডী প্রাণীদের (যেমন টিউনিকেট) মধ্যে টুনিসিন নামক একটি ভিন্ন ধরনের সেলুলোজ পাওয়া যায়।
2. স্টার্চ (Starch):
   • সবুজ উদ্ভিদে অ্যামাইলোজ ও অ্যামাইলোপেক্টিন সমন্বিত স্টার্চ শক্তি সঞ্চয় করে।
   • রেড আলজি (Rhodophyta)-এ ফ্লোরিডিয়ান স্টার্চ (α-1,4 ও α-1,6-গ্লুকান) পাওয়া যায়, যা উচ্চতর উদ্ভিদের স্টার্চ থেকে ভিন্ন।
   • সায়ানোব্যাক্টেরিয়া-তে গ্লাইকোজেন (α-1,4 ও α-1,6-গ্লুকান, কিন্তু অত্যন্ত শাখান্বিত) থাকে।
3. ইনুলিন (Inulin):
   • অ্যাস্টারেসি (Asteraceae) ও ক্যাম্পানুলেসি (Campanulaceae) গোত্রের কিছু উদ্ভিদে শর্করা সঞ্চয় হিসেবে ইনুলিন (β-2,1-ফ্রুক্টান) পাওয়া যায়, যা অন্যান্য গোত্রে অনুপস্থিত।
4. ম্যানিটল (Mannitol):
   • বাদামী শৈবাল (Phaeophyceae)-এ শর্করা সঞ্চয় হিসেবে ম্যানিটল ব্যবহৃত হয়, যা সবুজ উদ্ভিদে দেখা যায় না।
5. স্টার্চ vs.Fructans:
   • ডাইকটাইলিডন (Dicots) উদ্ভিদে শর্করা সাধারণত স্টার্চ আকারে জমা হয়।
   • মনোকটাইলিডন (Monocots) উদ্ভিদে (যেমন গম, ঘাস) Fructan প্রধান সংরক্ষিত শর্করা।
   • এটি Poaceae (ঘাস পরিবার) এবং Liliaceae (লিলি পরিবার) এর মধ্যে পার্থক্য করতে সাহায্য করে।
6. সেলুলোজের ক্রিস্টালাইনিটি:
   • বিভিন্ন উদ্ভিদ গ্রুপে সেলুলোজের স্ফটিক গঠন ভিন্ন হয়, যা এক্স-রে ক্রিস্টালোগ্রাফি দ্বারা শনাক্ত করা যায়।

২. অ্যামিনো অ্যাসিড (Amino Acids) ও প্রোটিন

অ্যামিনো অ্যাসিড প্রোটিন সংশ্লেষণের মূল উপাদান এবং কিছু অপ্রচলিত অ্যামিনো অ্যাসিড নির্দিষ্ট গোত্রের সনাক্তকরণে সাহায্য করে।

উদাহরণ:

1. ক্যানাভানিন (Canavanine):
   • ফ্যাবেসি (Fabaceae) গোত্রের কিছু উদ্ভিদ (যেমন Canavalia) এ ক্যানাভানিন (আর্গিনিনের অ্যানালগ) থাকে, যা অন্যান্য গোত্রে বিরল।
2. অ্যাক্রোমোব্যাক্টেরিয়াল অ্যামিনো অ্যাসিড:
   • সায়ানোব্যাক্টেরিয়া ও কিছু ব্যাকটেরিয়ায় ডায়ামিনোপিমেলিক অ্যাসিড (DAP) পাওয়া যায়, যা উচ্চতর উদ্ভিদে অনুপস্থিত।
3. নন-প্রোটিনোজেনিক অ্যামিনো অ্যাসিড:
   • লাথাইরাস (Lathyrus) গোত্রে β-অক্সালাইল-অ্যামিনো অ্যালানিন (BOAA) থাকে, যা স্নায়বিক বিষাক্ততা সৃষ্টি করে।
   • সিলিকিউস অ্যাসিড (Siliceous Acid):ডায়াটম (Diatoms)-এ অ্যামিনো অ্যাসিডের সাথে সিলিকনের সংযুক্তি তাদের ট্যাক্সোনমিক বৈশিষ্ট্য নির্দেশ করে।
4. সিস্টাইন ও মেথিওনিনের অনুপাত:
   • ক্রাসুলেসিয়ান অ্যাসিড মেটাবলিজম (CAM)-যুক্ত উদ্ভিদে (যেমন ক্যাকটি) মেথিওনিন এর মাত্রা বেশি, যা তাদের অভিযোজন ক্ষমতা নির্দেশ করে।
5. প্রোলিনের মাত্রা:
   • লবণাক্ততা সহনশীল উদ্ভিদে (যেমন ম্যানগ্রোভ, Halophytes) প্রোলিনের মাত্রা বেশি, যা তাদের ট্যাক্সোনমিক গ্রুপিংয়ে সাহায্য করে।
6. Seed Storage Proteins:
   • লেগিউমিনোসি (শিম পরিবার) উদ্ভিদে লেগিউমিন ও ভিসিলিন প্রোটিন থাকে, যা তাদের অন্যান্য পরিবার থেকে আলাদা করে।
7. সাইটোক্রোম সি (Cytochrome c) এর অ্যামিনো অ্যাসিড সিকোয়েন্স বিভিন্ন উদ্ভিদ গ্রুপের মধ্যে বিবর্তনীয় দূরত্ব নির্ণয় করে।
8. রুবিস্কো (RuBisCO) এনজাইমের গঠন প্রোক্যারিওট ও ইউক্যারিওটিক সালোকসংশ্লেষণকারী জীবের মধ্যে সম্পর্ক নির্দেশ করে।

৩. লিপিড (Lipids) ও ফ্যাটি অ্যাসিড

লিপিড কোষ পর্দা ও শক্তি সঞ্চয়ের মূল উপাদান। ফ্যাটি অ্যাসিডের সংযোজন ও স্টেরয়েড গঠন ট্যাক্সোনমিতে সাহায্য করে।

উদাহরণ:

1. ফ্যাটি অ্যাসিড প্রোফাইল:
   • সায়ানোব্যাক্টেরিয়া-তে অ্যান্টেইসো (anteiso) ও আইসো (iso) ব্রাঞ্চড ফ্যাটি অ্যাসিড থাকে।
   • গ্রাম-নেগেটিভ ব্যাকটেরিয়া-তে হাইড্রক্সি ফ্যাটি অ্যাসিড (যেমন 3-হাইড্রক্সি-মিরিস্টিক অ্যাসিড) পাওয়া যায়।
2. কাটিকুলার মোম:
   • গমের পাতায় C₂₉–C₃₃ অ্যালকেন ফ্যাটি অ্যাসিড প্রধান, কিন্তু অর্কিডে C₂₅–C₂₇ অ্যালকেন বেশি দেখা যায়।
   • পাম গোত্র (Arecaceae)-এ লম্বা-শৃঙ্খল ফ্যাটি অ্যাসিড (C₃₂–C₃₆) থাকে।
3. স্টেরয়েড:
   • উদ্ভিদ স্টেরল (যেমন সিটোস্টেরল, স্টিগমাস্টেরল) গোত্রভেদে ভিন্ন। Solanaceae– তে সোলাসোডিন নামক স্টেরয়েড অ্যালকালয়েড থাকে।
   • ফাঙ্গাই-তে এরগোস্টেরল প্রধান স্টেরল, যা উদ্ভিদে নেই।
4. পলিকেটাইড লিপিড:
   • ডাইনোফ্ল্যাজিলেটস-এ ডাইনোসিস্টক্সিন নামক বিষাক্ত লিপিড পাওয়া যায়, যা তাদের আলাদা বৈশিষ্ট্য।
5. বীজ তেলের ফ্যাটি অ্যাসিড প্রোফাইল:
   • পামিটিক অ্যাসিড (C16:0) vs. স্টিয়ারিক অ্যাসিড (C18:0) এর অনুপাত বিভিন্ন পরিবারে ভিন্ন।
   • উদাহরণ:
     • অলিভ (Oleaceae) → ওলিক অ্যাসিড (C18:1) প্রাধান্য।
     • সূর্যমুখী (Asteraceae) → লিনোলিক অ্যাসিড (C18:2) বেশি।

৪. নিউক্লিক অ্যাসিড (Nucleic Acids)

DNA/RNA ক্রম ও নিউক্লিওটাইড সংশ্লেষণ ফাইলোজেনি নির্ণয়ের সবচেয়ে শক্তিশালী বিপাকীয় বস্তু।

উদাহরণ:

1. rRNA জিন সিকোয়েন্স:
   • 16S rRNA (ব্যাকটেরিয়া) ও 18S rRNA (ইউক্যারিওট) ব্যবহার করে উদ্ভিদের বিবর্তনীয় গাছ তৈরি।
   • সায়ানোব্যাক্টেরিয়া ও ক্লোরোপ্লাস্ট-এর rRNA সিকোয়েন্সের মিল প্রমাণ করে যে ক্লোরোপ্লাস্ট একটি এন্ডোসিমবায়োটিক সায়ানোব্যাক্টেরিয়া থেকে উদ্ভুত।
2. ক্লোরোপ্লাস্ট জিনোম (cpDNA):
   • rbcL (রুবিস্কো বৃহৎ একক), matK (maturase K), ও psbA (ফটোসিস্টেম II) জিনগুলি অ্যাঞ্জিওস্পার্মের শ্রেণিবিন্যাসে ব্যবহৃত হয়।
   • পোয়েসি (Poaceae) গোত্রে ndhF জিনের ডিলিশন একটি বৈশিষ্ট্যপূর্ণ ট্যাক্সোনমিক মার্কার।
   • FAD2 (fatty acid desaturase) নামক জিন বিশ্লেষণের মাধ্যমে তেল উৎপাদনকারী উদ্ভিদগুলোর বিবর্তনীয় পার্থক্য বোঝা যায়।
3. মাইক্রোস্যাটেলাইট DNA:
   • SSR (Simple Sequence Repeats) যেমন (GA)ₙ বা (AT)ₙ পপুলেশন জেনেটিক্স ও ক্লোজলি রিলেটেড প্রজাতিগুলোর মধ্যে পার্থক্য করতে সাহায্য করে।
4. মেটাবলিক পাথওয়ে জিন:
   • ফিনাইলপ্রোপানোইড পাথওয়ে-এর জিন (যেমন CHS, PAL) Fabaceae ও Rosaceae গোত্রের মধ্যে বিবর্তনীয় সম্পর্ক নির্দেশ করে।