GPB 211 Lecture 12: Linkage and Its Estimation Notes in Hindi | B.Sc. Agriculture Genetics
व्याख्यान 12: सहलग्नता एवं इसका आकलन
Lecture 12: Linkage and Its Estimation
व्याख्यान का सारांश (Lecture Overview)
ग्रेगर जॉन मेंडल के द्विसंकर संकरण (Dihybrid Cross) का आधार उनका स्वतंत्र अपव्यूहन का नियम (Law of Independent Assortment) था, जिसके अनुसार दो भिन्न लक्षणों के जीन युग्मक निर्माण के समय एक-दूसरे से पूर्णतः स्वतंत्र होकर संयोजित होते हैं और $F_2$ पीढ़ी में $9:3:3:1$ तथा परीक्षण संकरण (Testcross) में $1:1:1:1$ का अनुपात देते हैं। परंतु जैसे ही वैज्ञानिकों को यह ज्ञात हुआ कि किसी जीव में जीनों की संख्या हजारों में होती है जबकि गुणसूत्रों की संख्या सीमित (जैसे मटर में $n=7$, ड्रोसोफिला में $n=4$, मक्का में $n=10$) होती है, यह स्पष्ट हो गया कि एक ही गुणसूत्र पर सैकड़ों जीन एक साथ स्थित होते हैं।
जब दो या दो से अधिक जीन एक ही गुणसूत्र (Same Chromosome) पर स्थित होते हैं, तो अर्धसूत्री विभाजन (Meiosis) के समय वे स्वतंत्र रूप से अलग न होकर अपने पैतृक संयोजन (Parental Combination) में ही एक साथ अगली पीढ़ी में जाने की प्रवृत्ति रखते हैं—इसी परिघटना को सहलग्नता (Linkage) कहते हैं। इस व्याख्यान में हम सहलग्नता की खोज (बेटसन एवं पनेट का मीठी मटर प्रयोग तथा मॉर्गन का ड्रोसोफिला कार्य), युग्मन एवं प्रतिकर्षण प्रावस्थाओं (Coupling & Repulsion Phases), पूर्ण एवं अपूर्ण सहलग्नता, सहलग्नता समूहों (Linkage Groups), सहलग्नता के पता लगाने के काई-वर्ग विभाजन परीक्षण ($\chi^2$ Partitioning Test) तथा पुनर्योजन आवृत्ति के आकलन की विधियों का गहन अध्ययन करेंगे।
- सहलग्नता (Linkage) मेंडल के स्वतंत्र अपव्यूहन के नियम का सबसे बड़ा और सार्वभौमिक अपवाद है।
- सहलग्नता की उपस्थिति में पैतृक प्रकार (Parental Types) हमेशा $50\%$ से अधिक ($>50\%$) और पुनर्योजी प्रकार (Recombinant Types) हमेशा $50\%$ से कम ($<50\%$) प्राप्त होते हैं।
- किसी द्विगुणित जाति में सहलग्नता समूहों (Linkage Groups) की संख्या उसकी अगुणित गुणसूत्र संख्या ($n$) के बराबर होती है।
अधिगम उद्देश्य (Learning Objectives)
इस व्याख्यान के अध्ययन के पश्चात् विद्यार्थी निम्नलिखित में सक्षम होंगे:
1. ऐतिहासिक विकास एवं सिद्धांत (History & Theory)
बेटसन और पनेट (1905–1906) के मीठी मटर (Lathyrus odoratus) के प्रयोग और टी.एच. मॉर्गन (1910–1911) के सहलग्नता के गुणसूत्रीय सिद्धांत को स्पष्ट करना।
2. सहलग्नता की प्रावस्थाएँ व प्रकार (Phases & Types)
युग्मन/सिस प्रावस्था ($AB/ab$) और प्रतिकर्षण/ट्रांस प्रावस्था ($Ab/aB$) तथा पूर्ण सहलग्नता (नर ड्रोसोफिला) बनाम अपूर्ण सहलग्नता (मक्का) के संकरण परिणामों की तुलना करना।
3. सहलग्नता का पता लगाना व आकलन (Detection & Estimation)
परीक्षण संकरण (Testcross) और $F_2$ पीढ़ी के आँकड़ों से काई-वर्ग ($\chi^2_L$) द्वारा सहलग्नता की जाँच करना तथा पुनर्योजन आवृत्ति ($RF\%$ / $p$) की गणना करना।
4. पादप प्रजनन अनुप्रयोग (Plant Breeding Significance)
प्रमुख फसलों के सहलग्नता समूहों ($n$) को याद रखना तथा पादप प्रजनन में लिंकेज ड्रैग (Linkage Drag) और मार्कर-सहायता प्राप्त चयन (MAS) के महत्व को समझना।
विस्तृत सैद्धांतिक व्याख्या (Detailed Theory & Subtopics)
3.1 सहलग्नता की परिभाषा एवं ऐतिहासिक पृष्ठभूमि (Definition & Historical Milestones)
सहलग्नता की खोज का कालक्रम (Chronology of Discovery):
- सटन एवं बोवेरी (Sutton & Boveri, 1903): वंशागति के गुणसूत्रीय सिद्धांत का प्रतिपादन करते समय सटन ने सर्वप्रथम सैद्धांतिक रूप से यह भविष्यवाणी की थी कि चूँकि जीनों की संख्या गुणसूत्रों की संख्या से बहुत अधिक है, इसलिए एक ही गुणसूत्र पर स्थित कई जीन एक साथ जुड़े रहकर वंशागत होंगे।
- विलियम बेटसन, ई.आर. सॉन्डर्स एवं आर.सी. पनेट (Bateson, Saunders & Punnett, 1905–1906): इन्होंने मीठी मटर (Sweet Pea — Lathyrus odoratus, $2n=14$) में फूलों के रंग और परागकणों के आकार पर द्विसंकर संकरण करते समय मेंडल के $9:3:3:1$ अनुपात से भारी विचलन देखा। इसे समझाने के लिए उन्होंने ‘युग्मन एवं प्रतिकर्षण परिकल्पना’ (Coupling and Repulsion Hypothesis) दी (हालाँकि वे इसे एक ही गुणसूत्र पर जीनों की स्थिति से नहीं जोड़ पाए)।
- टी. एच. मॉर्गन (T.H. Morgan, 1910–1911): मॉर्गन ने फल मक्खी (Drosophila melanogaster) पर प्रयोग करते हुए सिद्ध किया कि बेटसन और पनेट के ‘युग्मन’ और ‘प्रतिकर्षण’ वास्तव में एक ही परिघटना के दो पहलू हैं। उन्होंने ‘सहलग्नता’ (Linkage) शब्द दिया और सहलग्नता का गुणसूत्रीय सिद्धांत (Chromosomal Theory of Linkage, 1911 — मॉर्गन एवं कैसल) प्रतिपादित किया।
3.2 बेटसन एवं पनेट का मीठी मटर (Lathyrus odoratus) पर क्लासिक प्रयोग
बेटसन और पनेट (1905–1906) ने मीठी मटर (Lathyrus odoratus) में दो लक्षणों का अध्ययन किया:
• फूलों का रंग (Flower Colour): बैंगनी / नीला फूल (Purple/Blue — $B$) लाल फूल (Red — $b$) पर प्रभावी है।
• परागकण का आकार (Pollen Shape): लंबा परागकण (Long pollen — $L$) गोल परागकण (Round pollen — $l$) पर प्रभावी है।
प्रयोग 1: युग्मन प्रावस्था (Coupling Cross)
जब उन्होंने बैंगनी फूल व लंबे परागकण ($BBLL$) वाले पौधे का संकरण लाल फूल व गोल परागकण ($bbll$) वाले पौधे से कराया:
• $F_1$ पीढ़ी: सभी पौधे बैंगनी फूल व लंबे परागकण वाले ($BbLl$) प्राप्त हुए।
• $F_2$ पीढ़ी एवं परीक्षण संकरण ($BbLl \times bbll$): स्वतंत्र अपव्यूहन के अनुसार टेस्टक्रॉस में $1:1:1:1$ का अनुपात मिलना चाहिए था, किंतु उन्हें लगभग $7 : 1 : 1 : 7$ का अनुपात मिला!
अर्थात् दोनों पैतृक संयोजन—बैंगनी-लंबा ($BbLl = 43.7\%$) और लाल-गोल ($bbll = 43.7\%$)—कुल $87.4\%$ थे, जबकि नए पुनर्योजी संयोजन—बैंगनी-गोल ($Bbll = 6.3\%$) और लाल-लंबा ($bbLl = 6.3\%$)—केवल $12.6\%$ थे।
युग्मन (Coupling): एक ही जनक से आए दो प्रभावी जीन ($B$ व $L$) तथा दो अप्रभावी जीन ($b$ व $l$) एक साथ रहने की प्रवृत्ति दिखाते हैं।
प्रयोग 2: प्रतिकर्षण प्रावस्था (Repulsion Cross)
जब उन्होंने बैंगनी फूल व गोल परागकण ($BBll$) का संकरण लाल फूल व लंबे परागकण ($bbLL$) से कराया:
• $F_1$ पीढ़ी: पुनः सभी पौधे बैंगनी फूल व लंबे परागकण वाले ($BbLl$) प्राप्त हुए।
• परीक्षण संकरण ($BbLl \times bbll$): इस बार टेस्टक्रॉस में अनुपात उलटकर $1 : 7 : 7 : 1$ प्राप्त हुआ!
यहाँ पैतृक प्रकार—बैंगनी-गोल ($Bbll$) और लाल-लंबा ($bbLl$)—अधिक संख्या ($7+7$) में मिले, जबकि बैंगनी-लंबा ($BbLl$) और लाल-गोल ($bbll$) बहुत कम ($1+1$) मिले।
प्रतिकर्षण (Repulsion): जब दो प्रभावी जीन ($B$ और $L$) अलग-अलग जनकों से आते हैं, तो वे अलग-अलग युग्मकों में जाने (प्रतिकर्षित होने) की प्रवृत्ति दिखाते हैं।
3.3 सहलग्नता की दो प्रावस्थाएँ: युग्मन (Cis) एवं प्रतिकर्षण (Trans)
टी.एच. मॉर्गन ने स्पष्ट किया कि युग्मन और प्रतिकर्षण कोई रहस्यमयी आकर्षण या प्रतिकर्षण बल नहीं हैं, बल्कि समजात गुणसूत्रों पर युग्मविकल्पियों की भौतिक व्यवस्था (Physical Arrangement on Homologous Chromosomes) के दो रूप हैं, जिन्हें हल्डेन (Haldane, 1941) ने रसायन विज्ञान की भाँति सिस (Cis) और ट्रांस (Trans) नाम दिया:
- युग्मन प्रावस्था या सिस विन्यास (Coupling Phase or Cis Configuration): जब दोनों प्रभावी जीन ($A$ और $B$) एक समजात गुणसूत्र पर और दोनों अप्रभावी जीन ($a$ और $b$) दूसरे समजात गुणसूत्र पर स्थित होते हैं: $$\frac{A\quad B}{a\quad b} \quad \text{या} \quad (AB / ab)$$ इसमें पैतृक युग्मक $AB$ और $ab$ (अधिक संख्या में, $>50\%$) तथा पुनर्योजी युग्मक $Ab$ और $aB$ (कम संख्या में, $<50\%$) बनते हैं।
- प्रतिकर्षण प्रावस्था या ट्रांस विन्यास (Repulsion Phase or Trans Configuration): जब एक समजात गुणसूत्र पर एक प्रभावी व एक अप्रभावी जीन ($A$ और $b$) तथा दूसरे समजात गुणसूत्र पर दूसरा अप्रभावी व प्रभावी जीन ($a$ और $B$) स्थित होते हैं: $$\frac{A\quad b}{a\quad B} \quad \text{या} \quad (Ab / aB)$$ इसमें पैतृक युग्मक $Ab$ और $aB$ (अधिक संख्या में, $>50\%$) तथा पुनर्योजी युग्मक $AB$ और $ab$ (कम संख्या में, $<50\%$) बनते हैं।
3.4 मॉर्गन का सहलग्नता का गुणसूत्रीय सिद्धांत (Morgan’s Chromosomal Theory of Linkage, 1911)
मॉर्गन और कैसल (Morgan and Castle, 1911) द्वारा प्रतिपादित सहलग्नता के गुणसूत्रीय सिद्धांत के मुख्य बिंदु निम्नलिखित हैं:
- वे जीन जो सहलग्नता प्रदर्शित करते हैं, एक ही गुणसूत्र (Same Chromosome) पर स्थित होते हैं।
- जीन गुणसूत्र पर एक रैखिक क्रम (Linear Fashion) में अपने निश्चित स्थलों (Loci) पर व्यवस्थित होते हैं।
- सहलग्न जीन तब तक अपने मूल पैतृक संयोजन में रहते हैं जब तक कि अर्धसूत्री विभाजन की पैकीटीन (Pachytene) अवस्था में समजात गुणसूत्रों के बीच जीन विनिमय (Crossing Over) द्वारा उनका पृथक्करण न हो जाए।
- सहलग्नता की शक्ति और दूरी के बीच व्युत्क्रमानुपाती संबंध (Inverse Relationship): दो जीनों के बीच सहलग्नता की शक्ति (Strength of Linkage) उनके बीच की भौतिक दूरी के व्युत्क्रमानुपाती होती है: $$\text{Strength of Linkage} \propto \frac{1}{\text{Distance between Genes}} \propto \frac{1}{\text{Crossing Over Frequency}}$$ अर्थात् जीन जितने पास होंगे, सहलग्नता उतनी ही प्रबल होगी और जीन विनिमय (Crossing over) उतना ही कम होगा।
3.5 सहलग्नता के प्रकार: पूर्ण बनाम अपूर्ण सहलग्नता (Complete vs. Incomplete Linkage)
1. पूर्ण सहलग्नता (Complete Linkage)
जब एक ही गुणसूत्र पर स्थित दो या अधिक जीनों के बीच जीन विनिमय (Crossing over) बिल्कुल नहीं होता ($0\%$ Recombination), जिससे वे पीढ़ी-दर-पीढ़ी $100\%$ पैतृक संयोजन में ही एक साथ वंशागत होते हैं, तो इसे पूर्ण सहलग्नता (Complete Linkage) कहते हैं।
- टेस्टक्रॉस अनुपात: द्विसंकर परीक्षण संकरण ($AaBb \times aabb$) में चार के बजाय केवल दो पैतृक वर्ग ही $1 : 1$ के अनुपात में प्राप्त होते हैं ($100\%$ पैतृक प्रकार, $0\%$ पुनर्योजी प्रकार)।
- प्रकृति में दुर्लभ उदाहरण:
- नर ड्रोसोफिला (Male Drosophila melanogaster): मॉर्गन (1919) ने प्रदर्शित किया कि नर ड्रोसोफिला में जीन विनिमय पूर्णतः अनुपस्थित (Achiasmatic meiosis) होता है। जब धूसर शरीर व लंबे पंख ($B^+B^+ V^+V^+$) वाली मक्खी का संकरण काले शरीर व अवशेषी पंख ($bbvv$) वाली मक्खी से कराने के बाद $F_1$ नर ($B^+V^+ / bv$) का बैकक्रॉस द्विसमयुग्मजी अप्रभावी मादा ($bv / bv$) से कराया जाता है, तो केवल $50\%$ धूसर-लंबे ($B^+V^+$) और $50\%$ काले-अवशेषी ($bv$) मक्खियाँ ही मिलती हैं ($1:1$ अनुपात)।
- मादा रेशम कीट (Female Silkworm — Bombyx mori): मादा रेशम कीट ($ZW$) में भी जीन विनिमय नहीं होता और पूर्ण सहलग्नता पाई जाती है।
2. अपूर्ण सहलग्नता (Incomplete or Partial Linkage)
जब एक ही गुणसूत्र पर स्थित सहलग्न जीनों के बीच अर्धसूत्री विभाजन के दौरान कुछ प्रतिशत कोशिकाओं में जीन विनिमय (Crossing Over) हो जाता है, जिससे पैतृक प्रकारों ($>50\%$) के साथ-साथ कम अनुपात में नए पुनर्योजी प्रकार ($<50\%$) भी प्राप्त होते हैं, तो इसे अपूर्ण सहलग्नता (Incomplete Linkage) कहते हैं। यह लगभग सभी पादपों और जंतुओं में सर्वव्यापी नियम है।
मक्का (Zea mays) में हचिंसन (C.B. Hutchison, 1922) का क्लासिक प्रयोग:
हचिंसन ने मक्का में बीज के दो सहलग्न लक्षणों का अध्ययन किया:
• बीजचोल का रंग: रंगीन बीज (Coloured — $C$) रंगहीन बीज (Colourless — $c$) पर प्रभावी है।
• भ्रूणपोष का आकार: पूर्ण/भरा हुआ बीज (Full/Plump — $Sh$) सिकुड़े हुए बीज (Shrunken — $sh$) पर प्रभावी है।
जब उन्होंने रंगीन-पूर्ण ($CC\,ShSh$) और रंगहीन-सिकुड़े ($cc\,shsh$) मक्का का संकरण कराकर $F_1$ ($C\,Sh / c\,sh$) का परीक्षण संकरण द्विसमयुग्मजी अप्रभावी ($cc\,shsh$) से कराया, तो कुल $8,368$ दानों में से:
- रंगीन व पूर्ण ($C\,Sh / c\,sh$ — पैतृक): $4,032$ दाने ($48.2\%$)
- रंगहीन व सिकुड़े ($c\,sh / c\,sh$ — पैतृक): $4,035$ दाने ($48.2\%$)
$\rightarrow$ कुल पैतृक प्रकार (Parental Types) = $4032 + 4035 = 8,067$ ($96.4\%$) - रंगीन व सिकुड़े ($C\,sh / c\,sh$ — पुनर्योजी): $149$ दाने ($1.8\%$)
- रंगहीन व पूर्ण ($c\,Sh / c\,sh$ — पुनर्योजी): $152$ दाने ($1.8\%$)
$\rightarrow$ कुल पुनर्योजी प्रकार (Recombinant Types) = $149 + 152 = 301$ ($3.6\%$)
यहाँ पुनर्योजन आवृत्ति केवल $3.6\%$ है, जो प्रमाणित करती है कि मक्का के गुणसूत्र-9 पर $C$ और $Sh$ जीन एक-दूसरे के अत्यंत निकट ($3.6\text{ cM}$ दूरी पर) अपूर्ण रूप से सहलग्न हैं।
3.6 सहलग्नता समूह (Linkage Groups)
- स्वर्ण नियम (Golden Rule): किसी भी द्विगुणित (Diploid) यूकैरियोटिक जाति में सहलग्नता समूहों की अधिकतम संख्या उस जाति के अगुणित गुणसूत्र संख्या ($n$ — Haploid Chromosome Number) या समजात गुणसूत्र जोड़ों की संख्या के बराबर होती है (जब लिंग गुणसूत्र समजात हों)।
- प्रोकैरियोट्स में अपवाद: जीवाणुओं (जैसे E. coli) और नील-हरित शैवाल में केवल एक वृत्ताकार नग्न DNA अणु होता है, अतः उनमें केवल एक सहलग्नता समूह ($1\text{ Linkage Group}$) पाया जाता है।
3.7 सहलग्नता की पहचान एवं इसका आकलन (Detection and Estimation of Linkage)
आनुवंशिकी और पादप प्रजनन में सहलग्नता के विश्लेषण में दो स्पष्ट चरण होते हैं:
चरण 1 — सहलग्नता की पहचान (Detection of Linkage): सांख्यिकीय रूप से (काई-वर्ग परीक्षण द्वारा) यह जाँचना कि क्या दो जीन स्वतंत्र अपव्यूहन दिखा रहे हैं या वे आपस में सहलग्न हैं।
चरण 2 — सहलग्नता का आकलन (Estimation of Linkage): यदि सहलग्नता सिद्ध हो जाती है, तो दोनों जीनों के बीच पुनर्योजन आवृत्ति (Recombination Frequency — $p$ या $RF\%$) की गणना करना।
A. परीक्षण संकरण से सहलग्नता की पहचान: काई-वर्ग विभाजन विधि ($\chi^2$ Partitioning Method in Testcross)
द्विसंकर परीक्षण संकरण ($AaBb \times aabb$) में यदि चार फीनोटाइपिक वर्गों की प्रेक्षित संख्याएँ क्रमशः $a_1$ ($AB$), $a_2$ ($Ab$), $a_3$ ($aB$) और $a_4$ ($ab$) हों तथा कुल संतानें $N = a_1 + a_2 + a_3 + a_4$ हों, तो स्वतंत्र अपव्यूहन ($1:1:1:1$) से विचलन की जाँच के लिए कुल $\chi^2$ (जिसकी स्वतंत्रता की कोटि $df = 3$ होती है) को $1\text{ df}$ वाले तीन स्वतंत्र घटकों में विभाजित किया जाता है:
निर्णय नियम (Decision Rule): यदि $1\text{ df}$ तथा $5\%$ सार्थकता स्तर पर परिकलित $\chi^2_L > 3.841$ है, तो स्वतंत्र अपव्यूहन की शून्य परिकल्पना ($H_0$) अस्वीकार कर दी जाती है और यह सिद्ध हो जाता है कि दोनों जीन सहलग्न (Linked) हैं! (जबकि $\chi^2_A$ या $\chi^2_B$ का सार्थक होना केवल एकल जीन के मेंडेलियन पृथक्करण में गड़बड़ी दिखाता है, सहलग्नता नहीं)।
B. परीक्षण संकरण से सहलग्नता (पुनर्योजन आवृत्ति) का आकलन (Estimation from Testcross Data)
• युग्मन प्रावस्था ($AB/ab$) में: $p = \frac{a_2 + a_3}{N}$
• प्रतिकर्षण प्रावस्था ($Ab/aB$) में: $p = \frac{a_1 + a_4}{N}$
महत्वपूर्ण सीमा (Maximum Limit of RF): किन्हीं भी दो जीनों के बीच पुनर्योजन आवृत्ति ($RF\%$) का मान कभी भी $50\%$ से अधिक नहीं हो सकता ($0\% \le RF \le 50\%$), क्योंकि यदि दो जीनों के बीच प्रत्येक अर्धसूत्री कोशिका ($100\%$ Meiocytes) में भी एकल क्रॉसिंग ओवर हो, तब भी चार अर्धसूत्रों (Chromatids) में से केवल दो ही क्रॉसओवर में भाग लेते हैं, जिससे अधिकतम $50\%$ युग्मक ही पुनर्योजी बनते हैं (जो स्वतंत्र अपव्यूहन के समतुल्य है)।
C. $F_2$ पीढ़ी के आँकड़ों से सहलग्नता का आकलन (Estimation from $F_2$ Data)
कई स्व-परागित फसलों (जैसे गेहूँ, धान, जौ) में बड़ी संख्या में कृत्रिम परीक्षण संकरण (Testcross) के बीज बनाना कठिन होता है। ऐसी स्थिति में $F_2$ पीढ़ी के चार फीनोटाइपिक वर्गों—$a_1$ ($A\_B\_$), $a_2$ ($A\_bb$), $a_3$ ($aaB\_$) और $a_4$ ($aabb$)—से सहलग्नता का आकलन करने की तीन प्रमुख विधियाँ प्रचलित हैं:
-
वर्गमूल विधि (Square Root Method): $F_2$ में द्विसमयुग्मजी अप्रभावी वर्ग ($aabb$) की अपेक्षित आवृत्ति युग्मन प्रावस्था में $\frac{(1-p)^2}{4}$ तथा प्रतिकर्षण प्रावस्था में $\frac{p^2}{4}$ होती है। अतः यदि $f_{aabb} = \frac{a_4}{N}$ हो, तो:
• प्रतिकर्षण प्रावस्था में: $p = 2\sqrt{f_{aabb}}$
• युग्मन प्रावस्था में: $1 – p = 2\sqrt{f_{aabb}} \implies p = 1 – 2\sqrt{f_{aabb}}$ - इमर्सन की योज्य विधि (Emerson’s Additive Method, 1916): इसमें $F_2$ वर्गों के योग से सूत्र $E = (a_1 + a_4) – (a_2 + a_3)$ का उपयोग किया जाता है।
-
इमर की गुणनफल अनुपात विधि (Immer’s Product Ratio Method, 1930 — सर्वाधिक सटीक): यह विधि एकल जीन के विचलन (Differential viability) से कम प्रभावित होती है। इसमें पैतृक और पुनर्योजी वर्गों के गुणनफल का अनुपात निकाला जाता है:
• युग्मन में: $R = \frac{a_2 \times a_3}{a_1 \times a_4}$ तथा प्रतिकर्षण में: $R = \frac{a_1 \times a_4}{a_2 \times a_3}$, और फिर इमर की मानक सारणी से $p$ का मान देखा जाता है।
3.8 पादप प्रजनन में सहलग्नता का महत्व एवं ‘लिंकेज ड्रैग’ (Significance in Plant Breeding & Linkage Drag)
- लिंकेज ड्रैग (Linkage Drag — अवांछनीय सहलग्नता): जब किसी जंगली प्रजाति (Wild Relative) से कोई वांछनीय रोग-प्रतिरोधी जीन किसी उन्नत किस्म में बैकक्रॉसिंग द्वारा स्थानांतरित किया जाता है, तो उस जीन के साथ जंगली गुणसूत्र खंड पर जुड़े कई अवांछनीय जीन (जैसे कम उपज, कड़वापन, फटने वाली फलियाँ) भी साथ चले आते हैं। इसे लिंकेज ड्रैग (Linkage Drag) कहते हैं। इसे तोड़ने के लिए प्रजनक को विशाल $F_2$ समष्टि उगानी पड़ती है या बार-बार अंतःसंकरण (Intermating) व विकिरण का सहारा लेना पड़ता है।
- मार्कर-सहायता प्राप्त चयन (Marker-Assisted Selection — MAS): यदि कोई आसानी से पहचाना जाने वाला रूपात्मक या आणविक मार्कर (Molecular Marker — जैसे SSR, SNP) किसी आर्थिक महत्व के जीन (जैसे नर बंध्यता या कीट प्रतिरोध) के साथ कसकर सहलग्न ($<1\text{ से }2\text{ cM}$) है, तो प्रजनक अंकुर अवस्था (Seedling stage) में ही मार्कर को देखकर वांछित पौधों का अप्रत्यक्ष चयन कर सकता है।
क्रमिक प्रक्रिया एवं दृश्य आरेख (Step-by-Step Mechanism & Visual Diagrams)
माइंड मैप (Mind Map — Lecture 12 Complete Summary)
महत्वपूर्ण तुलनात्मक सारणियाँ (Master Comparison Tables)
सारणी 6.1: युग्मन प्रावस्था (Coupling / Cis) बनाम प्रतिकर्षण प्रावस्था (Repulsion / Trans) तथा पूर्ण बनाम अपूर्ण सहलग्नता
| तुलना का आधार | युग्मन प्रावस्था (Coupling / Cis Phase) | प्रतिकर्षण प्रावस्था (Repulsion / Trans Phase) |
|---|---|---|
| 1. गुणसूत्रीय विन्यास | दोनों प्रभावी एलील ($A, B$) एक समजात गुणसूत्र पर और दोनों अप्रभावी ($a, b$) दूसरे पर स्थित होते हैं ($AB / ab$)। | एक समजात गुणसूत्र पर एक प्रभावी व एक अप्रभावी ($A, b$) तथा दूसरे पर ($a, B$) स्थित होते हैं ($Ab / aB$)। |
| 2. पैतृक युग्मक ($>50\%$) | $AB$ और $ab$ युग्मक अधिक संख्या ($>50\%$) में बनते हैं। | $Ab$ और $aB$ युग्मक अधिक संख्या ($>50\%$) में बनते हैं। |
| 3. पुनर्योजी युग्मक ($<50\%$) | $Ab$ और $aB$ युग्मक जीन विनिमय द्वारा कम संख्या ($<50\%$) में बनते हैं। | $AB$ और $ab$ युग्मक जीन विनिमय द्वारा कम संख्या ($<50\%$) में बनते हैं। |
| 4. बेटसन एवं पनेट का टेस्टक्रॉस अनुपात | लगभग $7\,(AB) : 1\,(Ab) : 1\,(aB) : 7\,(ab)$ प्राप्त हुआ। | लगभग $1\,(AB) : 7\,(Ab) : 7\,(aB) : 1\,(ab)$ प्राप्त हुआ। |
सारणी 6.2: प्रमुख फसलों एवं मॉडल जीवों में गुणसूत्र संख्या ($2n$) एवं सहलग्नता समूह ($n$)
| जीव / फसल का नाम (Organism / Crop) | वैज्ञानिक नाम (Scientific Name) | द्विगुणित संख्या ($2n$) | सहलग्नता समूहों की संख्या (Linkage Groups = $n$) |
|---|---|---|---|
| 1. जीवाणु (ई. कोलाई) | Escherichia coli | अगुणित (प्रोकैरियोट) | $1$ (एकल वृत्ताकार गुणसूत्र) |
| 2. फल मक्खी (Fruit Fly) | Drosophila melanogaster | $2n = 8$ | $4$ (मादा में $4$, नर में $5$ यदि X व Y को अलग गिनें) |
| 3. उद्यान मटर एवं मीठी मटर | Pisum sativum / Lathyrus odoratus | $2n = 14$ | $7$ |
| 4. जौ (Barley) | Hordeum vulgare | $2n = 14$ | $7$ |
| 5. मक्का (Maize) एवं ज्वार (Sorghum) | Zea mays / Sorghum bicolor | $2n = 20$ | $10$ |
| 6. धान (Rice) एवं टमाटर (Tomato) | Oryza sativa / Solanum lycopersicum | $2n = 24$ | $12$ |
| 7. ब्रेड गेहूँ (Bread Wheat — षट्गुणित) | Triticum aestivum | $2n = 6x = 42$ | $21$ (एकल मूल सेट $x = 7$, अगुणित $n = 21$) |
| 8. मनुष्य (Human) | Homo sapiens | $2n = 46$ | $23$ (महिला में $23$, पुरुष में $24$ — 22 अलिंगसूत्र + X + Y) |
हल किए गए संख्यात्मक प्रश्न (Solved Numerical Problems)
प्रश्न 1 (परीक्षण संकरण से सहलग्नता की प्रावस्था एवं पुनर्योजन आवृत्ति की गणना):
टमाटर में एक द्विसंकर विषमयुग्मजी पौधे ($AaBb$) का परीक्षण संकरण द्विसमयुग्मजी अप्रभावी पौधे ($aabb$) से कराने पर कुल $1000$ पौधे निम्नलिखित संख्या में प्राप्त हुए:
• $AaBb = 80$ | $Aabb = 420$ | $aaBb = 430$ | $aabb = 70$
बताइए कि (i) $F_1$ जनक में सहलग्नता किस प्रावस्था (Coupling या Repulsion) में थी? तथा (ii) दोनों जीनों के बीच पुनर्योजन आवृत्ति ($RF\%$) और मानचित्र दूरी क्या है?
हल (Step-by-Step Solution):
- चरण 1 — पैतृक और पुनर्योजी वर्गों की पहचान:
सबसे अधिक संख्या वाले दो वर्ग हमेशा पैतृक प्रकार (Parental Types) होते हैं: यहाँ $Aabb$ ($420$) और $aaBb$ ($430$) सबसे अधिक हैं (कुल पैतृक = $420 + 430 = 850$)।
सबसे कम संख्या वाले दो वर्ग पुनर्योजी प्रकार (Recombinant Types) हैं: यहाँ $AaBb$ ($80$) और $aabb$ ($70$) सबसे कम हैं (कुल पुनर्योजी = $80 + 70 = 150$)। - चरण 2 — सहलग्नता की प्रावस्था (Phase of Linkage):
चूँकि पैतृक युग्मक $Ab$ और $aB$ हैं (अर्थात् एक प्रभावी व एक अप्रभावी जीन साथ हैं), अतः $F_1$ जनक प्रतिकर्षण प्रावस्था (Repulsion / Trans Phase — $Ab / aB$) में था। - चरण 3 — पुनर्योजन आवृत्ति ($RF\%$) की गणना: $$RF (\%) = \frac{\text{कुल पुनर्योजी संतानें}}{\text{कुल संतानें } (N)} \times 100 = \frac{80 + 70}{1000} \times 100 = \frac{150}{1000} \times 100 = 15\%$$ अतः दोनों जीनों के बीच पुनर्योजन आवृत्ति $15\%$ और मानचित्र दूरी $15\text{ cM}$ (सेंटीमॉर्गन) है।
प्रश्न 2 (काई-वर्ग विभाजन विधि द्वारा सहलग्नता की सांख्यिकीय जाँच — $\chi^2$ Partitioning):
एक द्विसंकर परीक्षण संकरण ($AaBb \times aabb$) में कुल $N = 400$ पौधे निम्नलिखित आवृत्तियों में प्राप्त हुए:
• $a_1\,(AaBb) = 140$ | $a_2\,(Aabb) = 60$ | $a_3\,(aaBb) = 60$ | $a_4\,(aabb) = 140$
काई-वर्ग विभाजन विधि ($\chi^2_A$, $\chi^2_B$ और $\chi^2_L$) द्वारा जाँच कीजिए कि क्या दोनों जीन सहलग्न हैं? (दिया है: $1\text{ df}$ तथा $P=0.05$ पर सारणीबद्ध $\chi^2 = 3.841$)
हल (Step-by-Step Solution):
- 1. जीन $A/a$ के $1:1$ पृथक्करण हेतु $\chi^2_A$: $$\chi^2_A = \frac{[(a_1 + a_2) – (a_3 + a_4)]^2}{N} = \frac{[(140 + 60) – (60 + 140)]^2}{400} = \frac{(200 – 200)^2}{400} = 0$$ (असार्थक — $A:a$ बिल्कुल $1:1$ अनुपात में पृथक हो रहा है)।
- 2. जीन $B/b$ के $1:1$ पृथक्करण हेतु $\chi^2_B$: $$\chi^2_B = \frac{[(a_1 + a_3) – (a_2 + a_4)]^2}{N} = \frac{[(140 + 60) – (60 + 140)]^2}{400} = \frac{(200 – 200)^2}{400} = 0$$ (असार्थक — $B:b$ भी बिल्कुल $1:1$ अनुपात में पृथक हो रहा है)।
- 3. सहलग्नता की जाँच हेतु $\chi^2_L$: $$\chi^2_L = \frac{[(a_1 + a_4) – (a_2 + a_3)]^2}{N} = \frac{[(140 + 140) – (60 + 60)]^2}{400} = \frac{(280 – 120)^2}{400} = \frac{(160)^2}{400} = \frac{25600}{400} = 64.0$$
- निष्कर्ष: चूँकि परिकलित $\chi^2_L = 64.0 > 3.841$ है, अतः स्वतंत्र अपव्यूहन की परिकल्पना अस्वीकार की जाती है और यह सांख्यिकीय रूप से सिद्ध होता है कि दोनों जीन सहलग्न (Linked) हैं (तथा $RF = \frac{120}{400} \times 100 = 30\%$)।
प्रश्न 3 ($F_2$ डेटा से वर्गमूल विधि द्वारा पुनर्योजन आवृत्ति की गणना):
प्रतिकर्षण प्रावस्था ($Ab / aB$) में स्थित दो सहलग्न जीनों के $F_1$ पौधों में स्व-परागण से प्राप्त $F_2$ पीढ़ी में कुल $1600$ पौधों में से $16$ पौधे द्विसमयुग्मजी अप्रभावी ($aabb$) प्राप्त हुए। दोनों जीनों के बीच पुनर्योजन आवृत्ति ($p$) की गणना कीजिए।
हल (Step-by-Step Solution):
- प्रतिकर्षण प्रावस्था ($Ab / aB$) में युग्मक $ab$ एक पुनर्योजी युग्मक है जिसकी आवृत्ति $\frac{p}{2}$ होती है।
- अतः $F_2$ में $aabb$ पौधों की आवृत्ति: $$f_{aabb} = \left(\frac{p}{2}\right) \times \left(\frac{p}{2}\right) = \frac{p^2}{4}$$
- दिए गए आँकड़ों से: $$\frac{p^2}{4} = \frac{16}{1600} = 0.01 \implies p^2 = 0.04 \implies p = \sqrt{0.04} = 0.20 \text{ (अर्थात् } 20\%)$$ अतः दोनों जीनों के बीच पुनर्योजन आवृत्ति $20\%$ है।
त्वरित संशोधन बिंदु (Quick Revision One-Liners)
- पुनर्योजन आवृत्ति (RF%): $RF = \frac{\text{Recombinants}}{\text{Total Progeny}} \times 100$ (परास: $0\% \le RF \le 50\%$)
- सहलग्नता काई-वर्ग ($\chi^2_L$, $1\text{ df}$): $\chi^2_L = \frac{[(a_1 + a_4) – (a_2 + a_3)]^2}{N}$
- युग्मक आवृत्तियाँ (यदि पुनर्योजन अंश = $p$): युग्मन ($AB/ab$) में पैतृक युग्मक $AB = ab = \frac{1-p}{2}$ तथा पुनर्योजी युग्मक $Ab = aB = \frac{p}{2}$।
- सहलग्नता (Linkage) मेंडल के स्वतंत्र अपव्यूहन के नियम (Law of Independent Assortment) का सार्वभौमिक अपवाद है।
- बेटसन और पनेट (1905–1906) ने मीठी मटर (Lathyrus odoratus) में फूलों के रंग और परागकण के आकार पर कार्य करते हुए युग्मन और प्रतिकर्षण परिकल्पना (Coupling & Repulsion Hypothesis) दी, जहाँ उन्हें टेस्टक्रॉस में $1:1:1:1$ के स्थान पर $7:1:1:7$ (युग्मन) और $1:7:7:1$ (प्रतिकर्षण) का अनुपात मिला।
- ‘सहलग्नता’ (Linkage) शब्द और सहलग्नता का गुणसूत्रीय सिद्धांत टी.एच. मॉर्गन (1910–1911) ने Drosophila melanogaster पर कार्य करते हुए दिया।
- पूर्ण सहलग्नता (Complete Linkage) नर Drosophila और मादा रेशम कीट (Bombyx mori) में पाई जाती है; इसमें द्विसंकर टेस्टक्रॉस अनुपात $1:1$ होता है।
- मक्का (Zea mays) में बीज के रंग ($C$) और भ्रूणपोष के आकार ($Sh$) के बीच अपूर्ण सहलग्नता ($3.6\%$ पुनर्योजन) का प्रसिद्ध प्रदर्शन सी.बी. हचिंसन (C.B. Hutchison, 1922) ने किया था।
- सहलग्नता समूहों की संख्या अगुणित गुणसूत्र संख्या ($n$) के बराबर होती है: E. coli = $1$, Drosophila = $4$, मटर/जौ = $7$, मक्का = $10$, धान/टमाटर = $12$, ब्रेड गेहूँ = $21$।
- जंगली प्रजाति से वांछनीय जीन के स्थानांतरण के समय साथ आने वाले अवांछनीय सहलग्न जीनों को लिंकेज ड्रैग (Linkage Drag) कहते हैं।
बहुविकल्पीय प्रश्न (20 Multiple Choice Questions)
उत्तर एवं व्याख्या देखें
व्याख्या: एक ही गुणसूत्र पर स्थित सहलग्न जीन स्वतंत्र रूप से अपव्यूहित नहीं होते, बल्कि एक साथ पैतृक संयोजन में वंशागत होने की प्रवृत्ति रखते हैं।
उत्तर एवं व्याख्या देखें
व्याख्या: बेटसन और पनेट ने मीठी मटर में फूलों के रंग (बैंगनी/लाल) और परागकण के आकार (लंबा/गोल) की वंशागति का अध्ययन करते हुए युग्मन और प्रतिकर्षण की खोज की थी।
उत्तर एवं व्याख्या देखें
व्याख्या: मॉर्गन ने ड्रोसोफिला पर कार्य करते हुए सहलग्नता शब्द दिया और 1911 में कैसल के साथ सहलग्नता का गुणसूत्रीय सिद्धांत प्रस्तुत किया।
उत्तर एवं व्याख्या देखें
व्याख्या: $AB / ab$ विन्यास को युग्मन या सिस (Cis) प्रावस्था तथा $Ab / aB$ विन्यास को प्रतिकर्षण या ट्रांस (Trans) प्रावस्था कहते हैं।
उत्तर एवं व्याख्या देखें
व्याख्या: नर ड्रोसोफिला और मादा रेशम कीट में जीन विनिमय (Crossing over) पूर्णतः अनुपस्थित होता है, इसलिए उनमें पूर्ण सहलग्नता पाई जाती है।
उत्तर एवं व्याख्या देखें
व्याख्या: पूर्ण सहलग्नता में कोई पुनर्योजी युग्मक नहीं बनता; केवल दो पैतृक युग्मक $50\% : 50\%$ के अनुपात में बनते हैं, जिससे टेस्टक्रॉस अनुपात $1:1$ होता है।
उत्तर एवं व्याख्या देखें
व्याख्या: सहलग्नता समूहों की संख्या अगुणित गुणसूत्र संख्या ($n$) के बराबर होती है: मक्का में $n=10$, धान में $n=12$ तथा मटर में $n=7$।
उत्तर एवं व्याख्या देखें
व्याख्या: हचिंसन (1922) ने मक्का में $C$ और $Sh$ जीनों के बीच टेस्टक्रॉस में $96.4\%$ पैतृक और $3.6\%$ पुनर्योजी दाने प्राप्त कर अपूर्ण सहलग्नता सिद्ध की थी।
उत्तर एवं व्याख्या देखें
व्याख्या: प्रत्येक कायज्मा (Chiasma) में चार में से केवल दो अर्धसूत्र ही क्रॉसिंग ओवर में भाग लेते हैं, इसलिए पुनर्योजन आवृत्ति कभी भी $50\%$ से अधिक नहीं हो सकती।
उत्तर एवं व्याख्या देखें
व्याख्या: युग्मन प्रावस्था ($BL / bl$) में पैतृक प्रकार $BL$ और $bl$ सात-सात गुना अधिक मिले ($7:1:1:7$), जबकि प्रतिकर्षण प्रावस्था में $1:7:7:1$ अनुपात मिला।
उत्तर एवं व्याख्या देखें
व्याख्या: दो जीन गुणसूत्र पर जितने नजदीक होंगे (दूरी कम होगी), उनके बीच क्रॉसिंग ओवर की संभावना उतनी ही कम होगी और सहलग्नता उतनी ही प्रबल होगी।
उत्तर एवं व्याख्या देखें
व्याख्या: पुनर्योजी संतानें = $40\,(Aabb) + 35\,(aaBb) = 75$। अतः $RF\% = \frac{75}{500} \times 100 = 15\%$।
उत्तर एवं व्याख्या देखें
व्याख्या: कुल पुनर्योजी युग्मक ($Ab + aB$) = $20\%$, अतः $Ab = 10\%$ और $aB = 10\%$। शेष कुल पैतृक युग्मक ($AB + ab$) = $80\%$, अतः $AB = 40\%$ और $ab = 40\%$।
उत्तर एवं व्याख्या देखें
व्याख्या: प्रोकैरियोट्स (E. coli) में केवल एक मुख्य वृत्ताकार DNA अणु (जीनोफोर) होता है, अतः उनमें केवल $1$ सहलग्नता समूह होता है।
उत्तर एवं व्याख्या देखें
व्याख्या: वांछित जीन के साथ अवांछित जंगली जीनों का सहलग्न रहकर स्थानांतरित होना और उपज/गुणवत्ता को घटाना लिंकेज ड्रैग कहलाता है।
उत्तर एवं व्याख्या देखें
व्याख्या: $\chi^2_L$ पैतृक संयोजनों ($a_1 + a_4$) और पुनर्योजी संयोजनों ($a_2 + a_3$) के बीच के अंतर के वर्ग को कुल संख्या ($N$) से विभाजित करके सहलग्नता की जाँच करता है।
उत्तर एवं व्याख्या देखें
व्याख्या: इमर (1930) ने $F_2$ वर्गों के गुणनफल अनुपात ($a_2 a_3 / a_1 a_4$) द्वारा सहलग्नता के आकलन की सटीक विधि एवं सारणियाँ दीं।
उत्तर एवं व्याख्या देखें
व्याख्या: रसायन विज्ञान की समावयवता (Isomerism) के आधार पर हल्डेन ने युग्मन को Cis और प्रतिकर्षण को Trans नाम दिया।
उत्तर एवं व्याख्या देखें
व्याख्या: परबहुगुणित (Allohexaploid) ब्रेड गेहूँ में अर्धसूत्री विभाजन द्विगुणित के समान (21 Bivalents) होता है और इसकी अगुणित संख्या $n = 21$ होती है, अतः इसमें $21$ सहलग्नता समूह होते हैं।
उत्तर एवं व्याख्या देखें
व्याख्या: जब एक ही गुणसूत्र पर दो जीन बहुत दूर (सिंटैनिक किंतु $\ge 50\text{ cM}$ दूर) होते हैं, तो उनके बीच लगभग हर अर्धसूत्री कोशिका में क्रॉसिंग ओवर होता है और $RF = 50\%$ होने से वे स्वतंत्र अपव्यूहन ($1:1:1:1$) जैसा अनुपात देते हैं।
रिक्त स्थान की पूर्ति एवं अति-लघु उत्तरीय प्रश्न (Fill in the Blanks & Very Short Questions)
A. रिक्त स्थान की पूर्ति करें (10 Fill in the Blanks)
- एक ही गुणसूत्र पर स्थित जीनों के एक साथ पैतृक संयोजन में वंशागत होने की प्रवृत्ति को ________ कहते हैं। [सहलग्नता (Linkage)]
- बेटसन और पनेट (1905) ने ________ (वैज्ञानिक नाम) में युग्मन और प्रतिकर्षण की खोज की थी। [मीठी मटर (Lathyrus odoratus)]
- अधोरेखित जीनोटाइप $Ab / aB$ सहलग्नता की ________ (या ________) प्रावस्था को दर्शाता है। [प्रतिकर्षण (Repulsion), ट्रांस (Trans)]
- नर Drosophila में जीन विनिमय अनुपस्थित होने के कारण ________ सहलग्नता पाई जाती है। [पूर्ण (Complete)]
- किसी द्विगुणित जीव में सहलग्नता समूहों की संख्या उसकी ________ गुणसूत्र संख्या ($n$) के बराबर होती है। [अगुणित (Haploid)]
- मक्का में रंगीन-पूर्ण ($C\,Sh$) और रंगहीन-सिकुड़े ($c\,sh$) दानों पर सहलग्नता का प्रयोग ________ ने 1922 में किया था। [सी.बी. हचिंसन (C.B. Hutchison)]
- किन्हीं दो जीनों के बीच पुनर्योजन आवृत्ति ($RF\%$) का मान कभी भी ________ प्रतिशत से अधिक नहीं हो सकता। [$50\%$]
- जंगली प्रजाति से वांछनीय जीन के साथ अवांछनीय सहलग्न जीनों का स्थानांतरण होना ________ कहलाता है। [लिंकेज ड्रैग (Linkage Drag)]
- $F_2$ आँकड़ों से सहलग्नता के आकलन की गुणनफल अनुपात विधि (Product Ratio Method) ________ ने दी थी। [एफ.आर. इमर (F.R. Immer)]
- उद्यान मटर (Pisum sativum) में ________ तथा फल मक्खी (Drosophila melanogaster) में ________ सहलग्नता समूह होते हैं। [$7$, $4$]
B. अति-लघु उत्तरीय प्रश्न (10 Very Short Answer Questions — एक वाक्य में उत्तर)
- सहलग्नता (Linkage) को एक वाक्य में परिभाषित कीजिए।
उत्तर: एक ही गुणसूत्र पर स्थित दो या अधिक जीनों की अर्धसूत्री विभाजन के दौरान अपने पैतृक संयोजन में एक साथ रहकर अगली पीढ़ी में वंशागत होने की प्रवृत्ति सहलग्नता कहलाती है। - युग्मन प्रावस्था (Coupling phase) क्या है?
उत्तर: जब दो सहलग्न जीनों के दोनों प्रभावी युग्मविकल्पी ($AB$) एक समजात गुणसूत्र पर और दोनों अप्रभावी युग्मविकल्पी ($ab$) दूसरे समजात गुणसूत्र पर स्थित होते हैं ($AB/ab$), तो इसे युग्मन या Cis प्रावस्था कहते हैं। - प्रतिकर्षण प्रावस्था (Repulsion phase) क्या है?
उत्तर: जब एक प्रभावी और एक अप्रभावी जीन ($Ab$) एक गुणसूत्र पर तथा दूसरा अप्रभावी और प्रभावी जीन ($aB$) उसके समजात गुणसूत्र पर स्थित हो ($Ab/aB$), तो इसे प्रतिकर्षण या Trans प्रावस्था कहते हैं। - पूर्ण सहलग्नता (Complete linkage) के दो उदाहरण लिखिए।
उत्तर: (1) नर ड्रोसोफिला (Male Drosophila melanogaster), तथा (2) मादा रेशम कीट (Female Bombyx mori)। - सहलग्नता समूह (Linkage group) किसे कहते हैं?
उत्तर: एक ही गुणसूत्र पर रैखिक क्रम में स्थित सभी सहलग्न जीनों के समूह को एक सहलग्नता समूह कहते हैं। - सहलग्नता की शक्ति किन कारकों पर निर्भर करती है?
उत्तर: सहलग्नता की शक्ति एक ही गुणसूत्र पर स्थित दो जीनों के बीच की भौतिक दूरी के व्युत्क्रमानुपाती होती है। - पुनर्योजन आवृत्ति (Recombination frequency) का सूत्र लिखिए।
उत्तर: $\text{पुनर्योजन आवृत्ति } (RF\%) = \frac{\text{पुनर्योजी संतानों की संख्या}}{\text{कुल संतानों की संख्या}} \times 100$। - सिंटैनिक जीन (Syntenic genes) किसे कहते हैं?
उत्तर: एक ही गुणसूत्र पर स्थित सभी जीन—चाहे वे इतने पास हों कि सहलग्नता दिखाएँ या इतने दूर ($\ge 50\text{ cM}$) हों कि स्वतंत्र अपव्यूहन दिखाएँ—सिंटैनिक जीन कहलाते हैं। - लिंकेज ड्रैग (Linkage drag) को कैसे तोड़ा जा सकता है?
उत्तर: विशाल $F_2$ या बैकक्रॉस समष्टि उगाकर, बार-बार द्विपक्षीय अंतःसंकरण (Biparental mating) कराकर या उत्परिवर्तनजन्य विकिरण द्वारा क्रॉसिंग ओवर को प्रेरित करके। - धान, मक्का और जौ में सहलग्नता समूहों की संख्या लिखिए।
उत्तर: धान में $12$, मक्का में $10$, और जौ में $7$ सहलग्नता समूह होते हैं।
लघु उत्तरीय प्रश्न (Short Answer Questions — 60-80 शब्द)
उत्तर: 1905–1906 में बेटसन और पनेट ने मीठी मटर (Lathyrus odoratus) में फूलों के रंग (बैंगनी $B$ / लाल $b$) और परागकण के आकार (लंबा $L$ / गोल $l$) पर संकरण किया। जब उन्होंने $BBLL \times bbll$ संकरण के $F_1$ का परीक्षण संकरण किया, तो $1:1:1:1$ के बजाय $7:1:1:7$ का अनुपात मिला, जिसे उन्होंने युग्मन (Coupling) कहा। इसके विपरीत $BBll \times bbLL$ संकरण के $F_1$ के परीक्षण संकरण में $1:7:7:1$ का अनुपात मिला, जिसे उन्होंने प्रतिकर्षण (Repulsion) कहा। बाद में मॉर्गन ने सिद्ध किया कि ये दोनों एक ही गुणसूत्र पर स्थित जीनों की सहलग्नता की दो प्रावस्थाएँ (Cis और Trans) हैं।
उत्तर: सी.बी. हचिंसन (1922) ने मक्का में रंगीन व पूर्ण बीज ($CC\,ShSh$) का संकरण रंगहीन व सिकुड़े बीज ($cc\,shsh$) से कराया। प्राप्त $F_1$ ($C\,Sh / c\,sh$) का परीक्षण संकरण द्विसमयुग्मजी अप्रभावी ($cc\,shsh$) से कराने पर कुल $8,368$ दानों में से $96.4\%$ दाने पैतृक प्रकार के (रंगीन-पूर्ण $4032$ तथा रंगहीन-सिकुड़े $4035$) और केवल $3.6\%$ दाने पुनर्योजी प्रकार के (रंगीन-सिकुड़े $149$ तथा रंगहीन-पूर्ण $152$) प्राप्त हुए। यह $3.6\%$ पुनर्योजन दोनों सहलग्न जीनों के बीच आंशिक क्रॉसिंग ओवर अर्थात् अपूर्ण सहलग्नता को प्रमाणित करता है।
उत्तर: मॉर्गन और कैसल (1911) द्वारा प्रतिपादित इस सिद्धांत के अनुसार: (1) सहलग्नता दिखाने वाले सभी जीन एक ही गुणसूत्र पर स्थित होते हैं; (2) गुणसूत्र पर जीन एक निश्चित रैखिक क्रम (Linear order) में व्यवस्थित रहते हैं; (3) सहलग्न जीन अर्धसूत्री विभाजन में तब तक साथ रहते हैं जब तक कि जीन विनिमय (Crossing over) उन्हें अलग न कर दे; तथा (4) सहलग्नता की शक्ति दोनों जीनों के बीच की दूरी के व्युत्क्रमानुपाती होती है।
उत्तर: हानि (लिंकेज ड्रैग): जब कोई वांछनीय जीन (जैसे रोग प्रतिरोध) किसी जंगली प्रजाति में अवांछनीय जीनों (जैसे कम उपज या खराब गुणवत्ता) के साथ कसकर सहलग्न होता है, तो उन्हें अलग करने के लिए प्रजनक को अत्यंत विशाल $F_2$ समष्टि उगानी पड़ती है।
लाभ (मार्कर-सहायता प्राप्त चयन — MAS): यदि कोई आसानी से दिखने वाला रूपात्मक या DNA मार्कर किसी जटिल आर्थिक जीन से सहलग्न हो, तो प्रजनक बिना कठिन परीक्षण के केवल मार्कर के आधार पर वांछित पौधों का शीघ्र चयन कर सकता है।
अंतर स्पष्ट करें एवं व्याख्यात्मक प्रश्न (Differentiate Between & Explain/Describe)
A. अंतर स्पष्ट करें (Differentiate Between)
| तुलना का आधार | पूर्ण सहलग्नता (Complete Linkage) | अपूर्ण सहलग्नता (Incomplete Linkage) |
|---|---|---|
| 1. जीन विनिमय (Crossing Over) | सहलग्न जीनों के बीच जीन विनिमय पूर्णतः अनुपस्थित ($0\%$) होता है। | सहलग्न जीनों के बीच आंशिक जीन विनिमय ($>0\%$ किंतु $<50\%$) होता है। |
| 2. उत्पन्न युग्मक प्रकार | केवल पैतृक प्रकार के युग्मक ($100\%$) ही बनते हैं; कोई पुनर्योजी युग्मक नहीं बनता। | पैतृक युग्मक ($>50\%$) और पुनर्योजी युग्मक ($<50\%$) दोनों बनते हैं। |
| 3. द्विसंकर टेस्टक्रॉस अनुपात | $1 : 1$ (केवल दो पैतृक वर्ग)। | चार वर्ग बनते हैं जिनमें दो पैतृक वर्ग बड़े और दो पुनर्योजी वर्ग छोटे होते हैं (जैसे $7:1:1:7$)। |
| 4. उदाहरण | नर Drosophila melanogaster एवं मादा रेशम कीट (Bombyx mori)। | मादा Drosophila, मक्का (Zea mays), मटर एवं अधिकांश यूकैरियोट्स। |
| तुलना का आधार | स्वतंत्र अपव्यूहन (Independent Assortment) | सहलग्नता (Linkage) |
|---|---|---|
| 1. जीनों की स्थिति | जीन अलग-अलग (असमजात) गुणसूत्रों पर स्थित होते हैं (या एक ही गुणसूत्र पर $\ge 50\text{ cM}$ दूर)। | जीन एक ही गुणसूत्र पर एक-दूसरे के पास ($<50\text{ cM}$) स्थित होते हैं। |
| 2. युग्मकों का अनुपात ($AaBb$) | चारों युग्मक ($AB, Ab, aB, ab$) बराबर अनुपात ($25\% : 25\% : 25\% : 25\%$) में बनते हैं। | पैतृक युग्मक कुल $50\%$ से अधिक और पुनर्योजी युग्मक कुल $50\%$ से कम बनते हैं। |
| 3. $F_2$ एवं टेस्टक्रॉस अनुपात | $F_2 = 9:3:3:1$ तथा टेस्टक्रॉस = $1:1:1:1$। | $9:3:3:1$ और $1:1:1:1$ अनुपात से सार्थक विचलन ($\chi^2_L > 3.841$) होता है। |
B. व्याख्या/वर्णन करें (Explain / Describe Questions)
व्याख्या: आधुनिक आनुवंशिक मानचित्रण (Blixt, 1975) से पता चला है कि मेंडल के 7 लक्षणों के जीन मटर के 7 गुणसूत्रों में से केवल 4 गुणसूत्रों (गुणसूत्र 1, 4, 5 और 7) पर स्थित थे। गुणसूत्र-1 पर स्थित दो जीन (बीज रंग $I$ और फूल रंग $A$) तथा गुणसूत्र-4 पर स्थित कुछ जीन एक-दूसरे से इतनी अधिक दूरी ($\ge 50\text{ cM}$) पर स्थित थे कि उनके बीच लगभग $50\%$ पुनर्योजन होता था और वे स्वतंत्र अपव्यूहन दिखाते थे। केवल गुणसूत्र-4 पर फली का आकार ($V$) और पौधे की ऊँचाई ($Le$) पास-पास सहलग्न थे, किंतु मेंडल ने सौभाग्यवश इन दोनों लक्षणों के बीच द्विसंकर संकरण के परिणाम प्रकाशित नहीं किए।
दीर्घ उत्तरीय प्रश्न (Long Answer Questions — 200-250 शब्द)
उत्तर की संरचना (Structured Model Answer):
- परिभाषा एवं परिचय: एक ही गुणसूत्र पर स्थित जीनों की पैतृक संयोजन में एक साथ वंशागत होने की प्रवृत्ति सहलग्नता कहलाती है। यह मेंडल के स्वतंत्र अपव्यूहन के नियम का अपवाद है।
- बेटसन-पनेट प्रयोग एवं सहलग्नता की दो प्रावस्थाएँ:
- मीठी मटर (Lathyrus odoratus) में बैंगनी/लाल फूल ($B/b$) और लंबे/गोल परागकण ($L/l$) के प्रयोग का वर्णन।
- युग्मन / Cis प्रावस्था ($BL/bl$): दोनों प्रभावी एलील एक गुणसूत्र पर; टेस्टक्रॉस अनुपात $7:1:1:7$।
- प्रतिकर्षण / Trans प्रावस्था ($Bl/bL$): प्रभावी एलील अलग-अलग समजात गुणसूत्रों पर; टेस्टक्रॉस अनुपात $1:7:7:1$।
- मॉर्गन का गुणसूत्रीय सिद्धांत: जीनों की रैखिक व्यवस्था और दूरी के साथ सहलग्नता की शक्ति का व्युत्क्रमानुपाती संबंध।
- सहलग्नता के प्रकार:
- पूर्ण सहलग्नता (Complete Linkage): जीन विनिमय $0\%$; नर ड्रोसोफिला ($B^+V^+ / bv \times bv / bv \rightarrow 1:1$ अनुपात) और मादा रेशम कीट का उदाहरण।
- अपूर्ण सहलग्नता (Incomplete Linkage): आंशिक जीन विनिमय ($0 < RF < 50\%$); मक्का में हचिंसन (1922) के रंगीन-पूर्ण ($C\,Sh$) एवं रंगहीन-सिकुड़े ($c\,sh$) प्रयोग ($96.4\%$ पैतृक व $3.6\%$ पुनर्योजी) का वर्णन।
उत्तर सारांश: इसमें (1) परीक्षण संकरण डेटा ($a_1, a_2, a_3, a_4$) से कुल $\chi^2$ ($3\text{ df}$) को तीन घटकों—$\chi^2_A$ ($1\text{ df}$), $\chi^2_B$ ($1\text{ df}$) और $\chi^2_L = \frac{[(a_1+a_4)-(a_2+a_3)]^2}{N}$ ($1\text{ df}$)—में विभाजित करके सहलग्नता की पहचान करना; (2) टेस्टक्रॉस से $RF\% = \frac{\text{Recombinants}}{N}\times 100$ द्वारा आकलन करना; तथा (3) जब टेस्टक्रॉस संभव न हो, तो $F_2$ डेटा से वर्गमूल विधि ($f_{aabb} = p^2/4$), इमर्सन की योज्य विधि और इमर की गुणनफल अनुपात विधि ($R = \frac{a_2 a_3}{a_1 a_4}$) का सूत्र सहित वर्णन करें।
PYQ-पैटर्न अभ्यास प्रश्न (PYQ-Pattern Practice Questions — University & ICAR JRF/SRF Style)
नोट: नीचे दिए गए प्रश्न कृषि विश्वविद्यालयों की सेमेस्टर परीक्षाओं (B.Sc. Ag.) तथा ICAR JRF/SRF/NET के वास्तविक प्रश्न-प्रारूप (PYQ-Pattern) पर आधारित अभ्यास प्रश्न हैं:
- [2 अंक — परिभाषा] सहलग्नता समूह (Linkage group) क्या है? मक्का, धान, जौ और ड्रोसोफिला में सहलग्नता समूहों की संख्या लिखिए।
- [2 अंक — कारण बताइए] दो जीनों के बीच पुनर्योजन आवृत्ति (Recombination frequency) कभी भी $50\%$ से अधिक क्यों नहीं हो सकती?
- [3 अंक — संख्यात्मक] दो सहलग्न जीन $P$ और $Q$ के बीच $16\text{ cM}$ की दूरी है। एक युग्मन विषमयुग्मजी ($PQ / pq$) पौधे के परीक्षण संकरण ($PQ/pq \times pq/pq$) से कुल $2000$ पौधे उगाए गए। चारों फीनोटाइपिक वर्गों में पौधों की अपेक्षित संख्या ज्ञात कीजिए।
- [5 अंक — अंतर] युग्मन (Coupling) और प्रतिकर्षण (Repulsion) प्रावस्थाओं तथा पूर्ण और अपूर्ण सहलग्नता में उदाहरण सहित अंतर स्पष्ट कीजिए।
- [5 अंक — सांख्यिकीय परीक्षण] परीक्षण संकरण के आँकड़ों से काई-वर्ग विभाजन विधि ($\chi^2$ Partitioning Method) द्वारा सहलग्नता का पता कैसे लगाया जाता है? एक काल्पनिक उदाहरण द्वारा समझाइए।
- [10 अंक — निबंधात्मक] सहलग्नता का गुणसूत्रीय सिद्धांत क्या है? मीठी मटर में बेटसन एवं पनेट तथा मक्का में हचिंसन के प्रयोगों का सचित्र वर्णन कीजिए और पादप प्रजनन में सहलग्नता के महत्व पर प्रकाश डालिए।
समेकित उत्तर कुंजी (Consolidated Answer Key)
भाग A: 20 बहुविकल्पीय प्रश्नों (MCQs) की त्वरित उत्तर तालिका
01: (C) | 02: (B) | 03: (B) | 04: (B) | 05: (B) |
06: (C) | 07: (B) | 08: (A) | 09: (C) | 10: (B)
11: (B) | 12: (B) | 13: (A) | 14: (B) | 15: (B) |
16: (C) | 17: (A) | 18: (A) | 19: (C) | 20: (B)
भाग B: रिक्त स्थानों (Fill in the Blanks) के उत्तर
1. सहलग्नता (Linkage) | 2. मीठी मटर (Lathyrus odoratus) | 3. प्रतिकर्षण (Repulsion), ट्रांस (Trans) | 4. पूर्ण (Complete) | 5. अगुणित (Haploid) | 6. सी.बी. हचिंसन (C.B. Hutchison) | 7. $50\%$ | 8. लिंकेज ड्रैग (Linkage Drag) | 9. एफ.आर. इमर (F.R. Immer) | 10. $7$, $4$।





