GPB 211 Lecture 15: Use of Haploids, Dihaploids & Doubled Haploids in Genetics Notes in Hindi | B.Sc. Ag
व्याख्यान 15: आनुवंशिकी में अगुणित, द्वि-अगुणित एवं दोगुने अगुणितों का उपयोग
Lecture 15: Use of Haploids, Dihaploids and Doubled Haploids in Genetics
व्याख्यान का सारांश (Lecture Overview)
पारंपरिक पादप प्रजनन (Conventional Plant Breeding) में किसी $F_1$ संकर से पूर्णतः समयुग्मजी शुद्ध वंशक्रम (Homozygous Pure Line या Inbred Line) विकसित करने के लिए $6$ से $8$ पीढ़ियों तक लगातार स्व-परागण (Selfing: $F_2 \rightarrow F_7/F_8$) करना पड़ता है, जिसमें लगभग $6$ से $8$ वर्ष का लंबा समय लग जाता है। आधुनिक आनुवंशिकी और पादप जैव-प्रौद्योगिकी ने इस बाधा को अगुणित (Haploids) और दोगुने अगुणित (Doubled Haploids — DHs) तकनीक के माध्यम से समाप्त कर दिया है, जिसके द्वारा केवल एक ही पीढ़ी (Single Generation) में $100\%$ समयुग्मजी पौधे प्राप्त किए जा सकते हैं।
इस व्याख्यान में विद्यार्थी सबसे पहले आनुवंशिकी की उस शब्दावली को स्पष्ट करेंगे जिसमें अक्सर भ्रम होता है: अगुणित (Haploid — $n$), एकगुणित (Monoploid — $x$), द्वि-अगुणित (Dihaploid — चतुर्गुणित $4x$ से प्राप्त अगुणित $n=2x$) और दोगुना अगुणित (Doubled Haploid — DH: कोल्चिसिन द्वारा अगुणित $n$ के गुणसूत्र दोगुने करने से बना $2n$ समयुग्मजी पौधा)। इसके साथ ही हम भारतीय वैज्ञानिकों शिपरा गुहा और सतीश चंद्र माहेश्वरी (Guha & Maheshwari, 1964) द्वारा Datura innoxia में की गई परागकोष संवर्धन (Anther Culture) की ऐतिहासिक खोज, जौ में Hordeum bulbosum तकनीक, गेहूँ $\times$ मक्का प्रणाली, और आलू जैसे चतुर्गुणित पौधों में द्वि-अगुणितों के माध्यम से विश्लेषणात्मक प्रजनन (Analytical Breeding) का संपूर्ण अध्ययन करेंगे।
- द्वि-अगुणित (Dihaploid) $\neq$ दोगुना अगुणित (Doubled Haploid)!
- द्वि-अगुणित (Dihaploid, $n = 2x$): किसी चतुर्गुणित (Tetraploid, $2n = 4x$) प्रजाति (जैसे आलू $4x=48$ या रिजका $4x=32$) के युग्मक से बना एक अगुणित (Haploid) पौधा है जिसमें आधारभूत जीनोम के दो सेट ($2x=24$) होते हैं।
- दोगुना अगुणित (Doubled Haploid — DH, $2n$): किसी अगुणित पौधे ($n$) के गुणसूत्रों को कोल्चिसिन द्वारा दोगुना ($n \rightarrow 2n$) करने से बना $100\%$ समयुग्मजी और पूर्णतः उर्वर द्विगुणित पौधा है।
अधिगम उद्देश्य (Learning Objectives)
इस व्याख्यान के अध्ययन के पश्चात् विद्यार्थी निम्नलिखित में सक्षम होंगे:
1. सटीक शब्दावली एवं वर्गीकरण (Terminology & Classification)
अगुणित (Haploid), एकगुणित (Monoploid / Monohaploid), बहु-अगुणित (Polyhaploid), द्वि-अगुणित (Dihaploid) और दोगुने अगुणित (Doubled Haploid) में स्पष्ट अंतर करना।
2. उत्पादन की विधियाँ (Haploid Production Methods)
इन-विट्रो (पुंकेसर/परागकोष संवर्धन — Androgenesis व बीजांड संवर्धन — Gynogenesis) और इन-विवो (Hordeum bulbosum विधि, गेहूँ $\times$ मक्का संकरण, मक्का Stock-6 प्रेरक प्रणाली) विधियों की क्रियाविधि समझना।
3. द्वि-अगुणित व विश्लेषणात्मक प्रजनन (Analytical Breeding)
आलू (Solanum tuberosum, $4x=48$) में Solanum phureja ($2x=24$) परागण द्वारा डाइहैप्लॉइड ($2x=24$) बनाने और चेस (Chase, 1963) के विश्लेषणात्मक प्रजनन के लाभों को स्पष्ट करना।
4. आनुवंशिकी में अनुप्रयोग एवं गणना (Genetic Applications)
$n$ जीनों के पृथक्करण में $F_2$ समष्टि ($4^k$) की तुलना में DH समष्टि ($2^k$) के गणितीय लाभ, उत्परिवर्तन पहचान, सहलग्नता मानचित्रण और त्वरित किस्म विकास को समझना।
विस्तृत सैद्धांतिक व्याख्या (Detailed Theory & Subtopics)
3.1 अगुणित, द्वि-अगुणित एवं दोगुने अगुणित: परिभाषाएँ एवं ऐतिहासिक मील के पत्थर
ऐतिहासिक खोज: उच्च पादपों में प्रथम प्राकृतिक (स्वतः) अगुणित पौधे की खोज सन् 1922 में ए.एफ. ब्लैकस्ली और उनके सहयोगियों (Blakeslee et al., 1922) ने शीत उपचारित धतूरा (Datura stramonium, $2n=24 \rightarrow n=12$) में अनिषेकजनन (Parthenogenesis) से की थी।
• विशेष रूप से, किसी चतुर्गुणित प्रजाति (Tetraploid species, $2n = 4x$) (विशेषकर स्वचतुर्गुणित जैसे आलू $2n=4x=48$ या रिजका $2n=4x=32$) से प्राप्त अगुणित पौधे को द्वि-अगुणित (Dihaploid, $n = 2x$) कहते हैं, क्योंकि इसमें आधारभूत जीनोम के दो सेट ($2x=24$ आलू में) होते हैं।
• इसी प्रकार षट्गुणित ब्रेड गेहूँ ($2n = 6x = 42$) से प्राप्त अगुणित पौधे ($n = 3x = 21$) को त्रि-अगुणित (Trihaploid) कहते हैं।
3.2 अगुणित पौधों की आकारिकी एवं कोशिकीय विशेषताएँ (Characteristics of Haploids)
- अगुणित पौधे अपने द्विगुणित जनकों की तुलना में आकार में छोटे, कोमल, पतले तने व छोटी पत्तियों वाले तथा कम ओजस्वी (Less vigorous) होते हैं।
- इनकी रंध्र रक्षक कोशिकाओं (Stomatal guard cells) का आकार और उनमें हरितलवकों (Chloroplasts) की संख्या द्विगुणित की तुलना में लगभग आधी होती है (आलू में रक्षक कोशिकाओं में हरितलवक गिनकर ही डाइहैप्लॉइड्स की त्वरित पहचान की जाती है!)।
- पूर्ण बंध्यता (Complete Sterility): एकगुणित अगुणितों ($n=x$) में प्रत्येक गुणसूत्र की केवल एक प्रति होती है। अतः अर्धसूत्री विभाजन की मेटाफेज-I में समजात जोड़े (Bivalents) नहीं बन पाते और सभी गुणसूत्र एकसंयोजक (Univalents) के रूप में बिखरे रहते हैं। एनाफेज-I में अनियमित पृथक्करण से युग्मक बंध्य बनते हैं। पौधे को उर्वर बनाने के लिए उसके गुणसूत्रों का द्विगुणन (Doubling $\rightarrow$ DH) अनिवार्य होता है।
3.3 अगुणित एवं द्वि-अगुणित उत्पादन की प्रमुख विधियाँ (Methods of Haploid & Dihaploid Production)
A. अंतःपात्रे विधियाँ (In-vitro Tissue Culture Methods)
1. परागकोष एवं परागकण संवर्धन (Anther & Microspore Culture / Androgenesis)
भारतीय वैज्ञानिकों की विश्व-प्रसिद्ध खोज: दिल्ली विश्वविद्यालय के डॉ. शिपरा गुहा और प्रो. सतीश चंद्र माहेश्वरी (Guha & Maheshwari, 1964, 1966) ने सर्वप्रथम धतूरा (Datura innoxia) के अपरिपक्व परागकोषों (Anthers) को पोषक माध्यम पर संवर्धित करके परागकणों (Microspores) से अगुणित भ्रूण (Haploid Embryoids) और अगुणित पौधे विकसित करने में ऐतिहासिक सफलता प्राप्त की।
• क्रियाविधि (Androgenesis): जब एककेंद्रकी अवस्था (Uninucleate microspore stage) वाली फूल की कलियों को ठंडा उपचार (Cold pretreatment: $4^\circ\text{C}–8^\circ\text{C}$) देकर कृत्रिम संवर्धन माध्यम (जैसे MS या N6 माध्यम) पर रखा जाता है, तो परागकण अपने सामान्य युग्मकोद्भिद पथ (पराग नलिका निर्माण) को छोड़कर बार-बार समसूत्री विभाजन द्वारा सीधे अगुणित भ्रूण (Direct Embryogenesis) या अगुणित कैलस (Callus $\rightarrow$ Organogenesis) बना लेते हैं।
• उपयोगी फसलें: धान (Oryza sativa), गेहूँ, जौ, तंबाकू (Nicotiana), सरसों (Brassica) और शिमला मिर्च।
2. अनिषेचित बीजांड एवं अंडाशय संवर्धन (Ovule & Ovary Culture / Gynogenesis)
जब किसी पौधे के अनिषेचित अंडाशय (Ovary) या बीजांड (Ovule) को इन-विट्रो संवर्धन माध्यम पर उगाकर भ्रूणकोष की अगुणित अंड कोशिका (Egg cell — Parthenogenesis) या सहायक/प्रतिव्यासांत कोशिकाओं (Synergids/Antipodals — Apogamy) से अगुणित पौधा प्राप्त किया जाता है, तो इसे मादाजनन या गाइनोेजेनेसिस (Gynogenesis) कहते हैं।
• इसकी प्रथम सफलता सैन नोएम (San Noeum, 1976) ने जौ (Hordeum vulgare) में प्राप्त की थी।
• कब उपयोगी है? यह उन फसलों में अत्यंत उपयोगी है जिनमें परागकोष संवर्धन सफल नहीं होता या जहाँ परागकोष संवर्धन से क्लोरोफिल-रहित सफेद पौधे (Albino plants) अधिक बनते हैं—जैसे प्याज (Onion — Allium cepa), चुकंदर (Sugarbeet — Beta vulgaris), सूरजमुखी और कद्दूवर्गीय फसलें।
B. जीवे विधियाँ (In-vivo Methods of Haploid & Dihaploid Production)
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दूरस्थ संकरण एवं चयनात्मक गुणसूत्र विलोपन (Wide Hybridization & Selective Chromosome Elimination):
अंतराजातीय या अंतरावंशीय संकरण में निषेचन तो सामान्य रूप से होता है, किंतु युग्मनज (Zygote) के प्रारंभिक समसूत्री विभाजनों (Mitotic divisions) के दौरान पराग दाता (Pollinator) के सभी गुणसूत्र क्रमिक रूप से नष्ट या विलोपित (Eliminated) हो जाते हैं, और केवल मादा जनक के अगुणित गुणसूत्रों ($n$) वाला भ्रूण बचता है जिसे भ्रूण बचाव (Embryo Rescue) तकनीक से उगा लिया जाता है:
- जौ में ‘बल्बोसम विधि’ (Hordeum bulbosum Method in Barley — Kasha & Kao, 1970): कृष्य जौ (Hordeum vulgare, $2n=14$, मादा) का परागण जंगली जौ (Hordeum bulbosum, $2n=14$, नर) से कराया जाता है। निषेचन के $5–8$ दिनों के भीतर विकासशील भ्रूण से H. bulbosum के सभी $7$ गुणसूत्र स्वतः विलोपित हो जाते हैं और भ्रूण बचाव द्वारा H. vulgare के अगुणित ($n=7$) पौधे प्राप्त कर लिए जाते हैं।
- गेहूँ $\times$ मक्का प्रणाली (Wheat $\times$ Maize System — Laurie & Bennett, 1988): षट्गुणित ब्रेड गेहूँ (Triticum aestivum, $2n=42$, मादा) के फूलों पर मक्का (Zea mays, $2n=20$, नर) के परागकण डाले जाते हैं (तथा निषेचन के बाद 2,4-D हार्मोन का छिड़काव किया जाता है)। प्रारंभिक कोशिका विभाजन में मक्का के सभी $10$ गुणसूत्र सेंट्रोमियर निष्क्रियता के कारण लुप्त हो जाते हैं और गेहूँ के त्रि-अगुणित ($n=3x=21$) भ्रूण प्राप्त होते हैं। यह विधि गेहूँ के सभी जीनोटाइपों (Recalcitrant genotypes सहित) में काम करती है और इसमें एल्बिनो (Albino) पौधों की समस्या नहीं होती।
- आलू में द्वि-अगुणित (Dihaploid) उत्पादन हेतु Solanum phureja परागण विधि (Hougas & Peloquin, 1958): सामान्य आलू (Solanum tuberosum) एक स्वचतुर्गुणित ($2n = 4x = 48$) फसल है। जब चतुर्गुणित आलू ($4x=48$, मादा) का परागण दक्षिण अमेरिकी द्विगुणित प्रजाति Solanum phureja ($2n = 2x = 24$, नर) से कराया जाता है, तो S. phureja के दोनों शुक्राणु केंद्रक ध्रुवीय केंद्रकों (Polar nuclei) से जुड़कर भ्रूणपोष ($6x$) बना लेते हैं और अंड कोशिका ($n=2x=24$) बिना निषेचन के अनिषेकजनन (Pseudogamous Parthenogenesis) द्वारा विकसित होकर आलू का द्वि-अगुणित (Dihaploid, $n = 2x = 24$) पौधा बनाती है!
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मक्का में प्रेरक जीन प्रणाली (In-vivo Haploid Inducer Lines in Maize):
मक्का में व्यावसायिक स्तर पर दोगुने अगुणित (DH Inbreds) बनाने के लिए दो विशेष आनुवंशिक प्रणालियों का उपयोग होता है:
- अनिर्णित युग्मकोद्भिद जीन (ig1 — indeterminate gametophyte 1, Kermicle 1969): इसके प्रभाव से मादा भ्रूणकोष में अंड केंद्रक नष्ट होकर नर शुक्राणु केंद्रक से पैतृक अगुणित (Androgenetic haploid — मादा कोशिकाद्रव्य + नर केंद्रक) बनता है (CMS लाइन रूपांतरण में उपयोगी)।
- Stock-6 व्युत्पन्न मातृ अगुणित प्रेरक लाइनें (Coe, 1959; MTL / ZmPLA1 / NLD एवं CENH3 जीन): जब किसी $F_1$ मादा मक्का पर Stock-6 से विकसित प्रेरक लाइन का परागण किया जाता है, तो $8\%–15\%$ दाने सीधे मातृ अगुणित ($n=10$) बनते हैं, जिन्हें बीज के भ्रूण व भ्रूणपोष में एंथोसायनिन बैंगनी रंग के मार्कर (R1-nj Navajo Marker) द्वारा बिना उगाए सूखे बीज अवस्था में ही छाँट लिया जाता है!
3.4 आनुवंशिकी एवं पादप प्रजनन में अगुणितों, द्वि-अगुणितों एवं दोगुने अगुणितों (DH) के प्रमुख उपयोग
1. एक ही पीढ़ी में 100% समयुग्मजी शुद्ध वंशक्रम की प्राप्ति एवं समय की बचत (Instant Homozygosity)
पारंपरिक वंशावली या बल्क प्रजनन में $F_1$ के बाद $99\%$ समयुग्मजता प्राप्त करने में $6$ से $8$ स्व-परागण पीढ़ियाँ ($F_7–F_8$) लगती हैं। इसके विपरीत, $F_1$ पौधे के युग्मकों से अगुणित बनाकर कोल्चिसिन द्वारा दोगुना करने (DH तकनीक) से प्रथम पीढ़ी ($DH_1$) में ही $100\%$ समयुग्मजता (Homozygosity) प्राप्त हो जाती है और नई किस्म या संकर के अंतःप्रजात (Inbreds) विकसित करने का समय $8$ वर्ष से घटकर मात्र $2–3$ वर्ष रह जाता है।
2. वांछित समयुग्मजी जीनोटाइप प्राप्त करने हेतु आवश्यक न्यूनतम समष्टि आकार में भारी कमी ($2^k$ बनाम $4^k$)
यदि कोई $F_1$ संकर $k$ स्वतंत्र जीनों के लिए विषमयुग्मजी है, तो किसी एक विशिष्ट समयुग्मजी संयोजन (जैसे सभी अप्रभावी $aabbcc\dots$) को प्राप्त करने की प्रायिकता:
• पारंपरिक $F_2$ पीढ़ी में: प्रत्येक जीन के लिए $\left(\frac{1}{4}\right)^k = \frac{1}{4^k}$ होती है (अर्थात् न्यूनतम आवश्यक समष्टि $= \mathbf{4^k}$)।
• दोगुने अगुणित (DH) समष्टि में: चूँकि युग्मक सीधे दोगुने होते हैं, प्रायिकता केवल $\left(\frac{1}{2}\right)^k = \frac{1}{2^k}$ होती है (अर्थात् न्यूनतम आवश्यक समष्टि $= \mathbf{2^k}$)!
उदाहरणार्थ: यदि $k = 5$ जीन हों, तो $F_2$ में $4^5 = \mathbf{1024}$ पौधों में से केवल $1$ पौधा वांछित समयुग्मजी होगा, जबकि DH में मात्र $2^5 = \mathbf{32}$ पौधों में से $1$ पौधा मिल जाएगा!
3. उत्परिवर्तन अनुसंधान एवं अप्रभावी उत्परिवर्तनों की तत्काल पहचान (Mutation Research):
द्विगुणित पौधों ($AA$) में प्रेरित उत्परिवर्तन प्रायः अप्रभावी ($Aa$) होते हैं और प्रभावी एलील के कारण $M_1$ पीढ़ी में छिपे रहते हैं। अगुणित कोशिकाओं या पौधों ($A$) में प्रत्येक जीन की केवल एक प्रति (Hemizygous state) होने के कारण कोई भी नया अप्रभावी उत्परिवर्तन ($a$) उसी पीढ़ी में तुरंत प्रकट हो जाता है, जिससे शाकनाशी प्रतिरोध (Herbicide resistance), लवण सहिष्णुता या रोग प्रतिरोध के लिए इन-विट्रो कोशिकीय चयन अत्यंत आसान हो जाता है।
4. आलू व रिजका में द्वि-अगुणितों द्वारा ‘विश्लेषणात्मक प्रजनन’ (Analytical Breeding via Dihaploids — Chase, 1963):
स्वचतुर्गुणित फसलों (जैसे आलू, $2n=4x=48$) में चतुर्गुणित आनुवंशिकी (Tetrasomic inheritance — $F_2$ अनुपात $35:1$) अत्यंत जटिल होती है और कई जंगली आलू प्रजातियाँ द्विगुणित ($2x=24$) होने के कारण सीधे $4x$ आलू से संकरण नहीं कर पातीं। एस.एस. चेस (S.S. Chase, 1963) ने ‘विश्लेषणात्मक प्रजनन’ (Analytical Breeding) योजना प्रस्तुत की जिसके तीन चरण हैं:
• चरण 1 (Polyploid $\rightarrow$ Dihaploid Reduction): चतुर्गुणित आलू ($4x=48$) से S. phureja परागण द्वारा द्वि-अगुणित ($2x=24$) प्राप्त करना।
• चरण 2 (Diploid Breeding & Selection): द्विगुणित स्तर ($2x=24$) पर सरल डाइसोमिक वंशागति ($3:1$ अनुपात) के साथ प्रजनन करना और द्विगुणित जंगली प्रजातियों से रोग प्रतिरोधी जीन स्थानांतरित करना।
• चरण 3 (Retetraploidization): चयनित श्रेष्ठ द्वि-अगुणित संकरों को कोल्चिसिन उपचार, प्रोटोप्लास्ट संलयन या $2n$ युग्मकों द्वारा पुनः चतुर्गुणित ($4x=48$) स्तर पर लौटाना।
5. आनुवंशिक मानचित्रण, QTL विश्लेषण एवं जीनोम अनुक्रमण (Mapping, QTL & Genome Sequencing):
- स्थायी मानचित्रण समष्टि (Immortal Mapping Population): $F_1$ से बनी DH समष्टि में प्रत्येक वंशक्रम $100\%$ समयुग्मजी होता है, अतः उसे बीजों द्वारा अनंत काल तक बिना किसी आनुवंशिक पृथक्करण के बनाए रखा जा सकता है और विभिन्न स्थानों व वर्षों में QTL (Quantitative Trait Loci) मानचित्रण के लिए बार-बार उगाया जा सकता है।
- संदर्भ जीनोम अनुक्रमण (Reference Genome Sequencing): विषमयुग्मजी फसलों (जैसे आलू, सेब, संतरा) में जीनोम असेंबली में आने वाली कठिनाइयों को दूर करने के लिए वैज्ञानिक अगुणित या दोगुने अगुणित (DM 1-3 आलू DH लाइन) का उपयोग करते हैं।
क्रमिक प्रक्रिया एवं दृश्य आरेख (Step-by-Step Mechanism & Visual Diagrams)
माइंड मैप (Mind Map — Lecture 15 Complete Summary)
महत्वपूर्ण तुलनात्मक सारणियाँ (Master Comparison Tables)
सारणी 6.1: अगुणित (Haploid), द्वि-अगुणित (Dihaploid) एवं दोगुने अगुणित (Doubled Haploid — DH) में विस्तृत अंतर
| तुलना का आधार (Feature) | अगुणित / एकगुणित (Monohaploid) | द्वि-अगुणित (Dihaploid) | दोगुना अगुणित (Doubled Haploid — DH) |
|---|---|---|---|
| 1. व्युत्पत्ति स्रोत (Origin) | किसी द्विगुणित प्रजाति ($2n=2x$) के युग्मक से उत्पन्न होता है। | किसी स्वचतुर्गुणित प्रजाति ($2n=4x$) के युग्मक से उत्पन्न होता है। | |
| 2. गुणसूत्रीय सूत्र (Ploidy Formula) | $n = x$ (केवल एक आधारभूत जीनोम सेट)। | $n = 2x$ (अगुणित है किंतु दो आधारभूत जीनोम सेट उपस्थित हैं)। | $2n = 2x$ (या $4x$) — अगुणित के गुणसूत्रों को दोगुना करने से बना। |
| 3. समयुग्मजता (Homozygosity) | प्रत्येक जीन की केवल एक प्रति होती है (हेमीजाइगस / Hemizygous)। | दोनों जीनोम सेटों में विभिन्न एलील होने से विषमयुग्मजी (Heterozygous) हो सकता है। | सभी जीन स्थलों (All Loci) पर $100\%$ समयुग्मजी (100% Homozygous) होता है। |
| 4. उर्वरता (Fertility) | अर्धसूत्री विभाजन में बाइवैलेंट न बनने से पूर्णतः बंध्य (Sterile) होता है। | दो समजात सेट ($2x$) होने से अर्धसूत्री विभाजन कर सकता है (प्रायः आंशिक उर्वर; नर बंध्यता सामान्य)। | नियमित बाइवैलेंट बनने से $100\%$ उर्वर (Fully Fertile) होता है और बीज बनाता है। |
| 5. उदाहरण (Examples) | मक्का में $n=x=10$, धान में $n=x=12$, जौ में $n=x=7$। | चतुर्गुणित आलू ($2n=4x=48$) से प्राप्त डाइहैप्लॉइड आलू ($n=2x=24$)। | कोल्चिसिन उपचारित मक्का DH इनब्रेड ($2n=20$), जौ की ‘मिंगो’ किस्म ($2n=14$)। |
सारणी 6.2: पारंपरिक शुद्ध वंशक्रम विकास (Conventional Selfing) बनाम दोगुना अगुणित प्रजनन (Doubled Haploid Breeding)
| तुलना का आधार | पारंपरिक स्व-परागण प्रजनन (Conventional Pedigree/Selfing) | दोगुना अगुणित प्रजनन (Doubled Haploid / DH Method) |
|---|---|---|
| 1. समयुग्मजता का स्तर | $6–8$ पीढ़ियों ($F_7–F_8$) के बाद भी लगभग $98.4\%–99.2\%$ समयुग्मजता ही मिलती है। | प्रथम पीढ़ी ($DH_1$) में ही $100\%$ पूर्ण समयुग्मजता प्राप्त हो जाती है। |
| 2. आवश्यक समय | शुद्ध वंशक्रम या इनब्रेड बनाने में $6$ से $8$ वर्ष लगते हैं। | केवल $1$ से $2$ वर्ष में शुद्ध वंशक्रम तैयार हो जाता है। |
| 3. $k$ जीनों हेतु न्यूनतम समष्टि आकार | सभी समयुग्मजी संयोजनों के लिए $4^k$ पौधे उगाने पड़ते हैं (उदा. $5$ जीन हेतु $1024$ पौधे)। | केवल $2^k$ DH पौधे पर्याप्त होते हैं (उदा. $5$ जीन हेतु मात्र $32$ पौधे)। |
| 4. चयन की दक्षता (Selection Efficiency) | प्रारंभिक पीढ़ियों ($F_2, F_3$) में प्रभाविता और विषमयुग्मजता के कारण चयन भ्रामक होता है। | प्रभाविता प्रभाव पूर्णतः समाप्त होने ($100\%$ योज्य विचरण) से चयन की दक्षता अत्यधिक उच्च होती है। |
हल किए गए संख्यात्मक प्रश्न (Solved Numerical Problems)
प्रश्न 1 ($F_2$ समष्टि बनाम दोगुने अगुणित (DH) समष्टि में वांछित जीनोटाइप की प्रायिकता तुलना):
धान में एक $F_1$ संकर चार स्वतंत्र जीन स्थलों ($AaBbCcDd$, जहाँ $k = 4$) के लिए विषमयुग्मजी है। सभी चारों प्रभावी जीनों के लिए समयुग्मजी पौधा ($AABBCCDD$) प्राप्त करने की प्रायिकता (i) सामान्य स्व-परागित $F_2$ समष्टि में, तथा (ii) $F_1$ के परागकोष संवर्धन से बनी दोगुनी अगुणित (DH) समष्टि में क्या होगी?
हल (Step-by-Step Solution):
- यहाँ विषमयुग्मजी जीन युग्मों की संख्या $k = 4$ है।
- (i) पारंपरिक $F_2$ समष्टि में $AABBCCDD$ की प्रायिकता:
प्रत्येक जीन युग्म ($Aa \times Aa$) से $AA$ बनने की प्रायिकता $\frac{1}{4}$ है। अतः चारों जीनों के लिए: $$P(F_2) = \left(\frac{1}{4}\right)^k = \left(\frac{1}{4}\right)^4 = \frac{1}{256}$$ अर्थात् कम-से-कम एक $AABBCCDD$ पौधा पाने के लिए न्यूनतम $256$ $F_2$ पौधे उगाने होंगे। - (ii) दोगुनी अगुणित (DH) समष्टि में $AABBCCDD$ की प्रायिकता:
$F_1$ ($AaBbCcDd$) में $ABCD$ युग्मक बनने की प्रायिकता $\left(\frac{1}{2}\right)^4 = \frac{1}{16}$ है। कोल्चिसिन द्वारा दोगुना करने पर प्रत्येक $ABCD$ युग्मक सीधे $AABBCCDD$ बन जाता है: $$P(\text{DH}) = \left(\frac{1}{2}\right)^k = \left(\frac{1}{2}\right)^4 = \frac{1}{16}$$ अर्थात् DH विधि में मात्र $16$ पौधों में ही वह समयुग्मजी पौधा प्राप्त हो जाएगा ($16$ गुना छोटी समष्टि!)।
प्रश्न 2 (विभिन्न फसलों में मोनोप्लॉइड, अगुणित, डाइहैप्लॉइड और DH गुणसूत्र संख्या की गणना):
आलू (Solanum tuberosum) एक स्वचतुर्गुणित फसल है जिसकी कायिक गुणसूत्र संख्या $2n = 4x = 48$ है। आलू के लिए निम्नलिखित में गुणसूत्रों की संख्या बताइए:
(i) मोनोप्लॉइड (Monoploid, $x$), (ii) द्वि-अगुणित (Dihaploid, $n=2x$), तथा (iii) यदि एक द्वि-अगुणित आलू के गुणसूत्रों को कोल्चिसिन से दोगुना कर दिया जाए।
हल:
- (i) मोनोप्लॉइड संख्या ($x$): $4x = 48 \implies x = \frac{48}{4} = \mathbf{12}$ गुणसूत्र।
- (ii) द्वि-अगुणित आलू (Dihaploid, $n = 2x$): चतुर्गुणित का अगुणित $n = \frac{48}{2} = 2x = \mathbf{24}$ गुणसूत्र।
- (iii) द्वि-अगुणित को दोगुना करने पर: $24 \times 2 = \mathbf{48}$ गुणसूत्र (समयुग्मजी स्वचतुर्गुणित)।
त्वरित संशोधन बिंदु (Quick Revision One-Liners)
- प्रथम प्राकृतिक अगुणित: ब्लैकस्ली एवं सहयोगी (Blakeslee et al., 1922) — Datura stramonium में।
- प्रथम इन-विट्रो परागकोष संवर्धन अगुणित: गुहा एवं माहेश्वरी (Guha & Maheshwari, 1964, 1966) — Datura innoxia में।
- $k$ विषमयुग्मजी जीनों से समयुग्मजी वर्गों की संख्या: $2^k$ (प्रत्येक वर्ग की आवृत्ति: $F_2$ में $\frac{1}{4^k}$ बनाम DH में $\frac{1}{2^k}$)।
- द्वि-अगुणित (Dihaploid, $n = 2x$) किसी चतुर्गुणित प्रजाति ($2n = 4x$, जैसे आलू $4x=48$) से व्युत्पन्न अगुणित पौधा है, जबकि दोगुना अगुणित (Doubled Haploid — DH, $2n$) किसी अगुणित के गुणसूत्रों को कोल्चिसिन द्वारा दोगुना करने से बना $100\%$ समयुग्मजी पौधा है।
- जौ (Hordeum vulgare) में चयनात्मक गुणसूत्र विलोपन द्वारा अगुणित बनाने की बल्बोसम विधि (Hordeum bulbosum Method) की खोज काशा और काओ (Kasha & Kao, 1970) ने की थी।
- ब्रेड गेहूँ में अगुणित (त्रि-अगुणित, $n=3x=21$) बनाने की गेहूँ $\times$ मक्का प्रणाली (Wheat $\times$ Maize System) लॉरी और बेनेट (Laurie & Bennett, 1988) ने विकसित की थी।
- अनिषेचित अंडाशय/बीजांड संवर्धन (Gynogenesis) से अगुणित उत्पादन की खोज सैन नोएम (San Noeum, 1976) ने जौ में की थी; यह विधि प्याज और चुकंदर में व्यावसायिक रूप से प्रयुक्त होती है।
- चतुर्गुणित आलू ($4x=48$) से द्वि-अगुणित ($2x=24$) प्राप्त करने के लिए Solanum phureja ($2x=24$) से परागण कराया जाता है (Hougas & Peloquin, 1958)।
- स्वचतुर्गुणित फसलों में द्वि-अगुणितों के माध्यम से प्रजनन करने की योजना को विश्लेषणात्मक प्रजनन (Analytical Breeding — S.S. Chase, 1963) कहते हैं।
- मक्का में जीवे मातृ अगुणित प्रेरण के लिए Stock-6 (Coe, 1959; MTL / ZmPLA1 जीन) और पैतृक अगुणित प्रेरण के लिए ig1 (indeterminate gametophyte 1) जीन का उपयोग होता है।
बहुविकल्पीय प्रश्न (20 Multiple Choice Questions)
उत्तर एवं व्याख्या देखें
व्याख्या: दिल्ली विश्वविद्यालय के गुहा और माहेश्वरी (1964, 1966) ने Datura innoxia के परागकोष संवर्धन से विश्व में पहली बार एंड्रोजेनेटिक अगुणित पौधे विकसित किए।
उत्तर एवं व्याख्या देखें
व्याख्या: चतुर्गुणित ($4x$) से उत्पन्न अगुणित को डाइहैप्लॉइड ($n=2x$) कहते हैं (जैसे आलू में $24$ गुणसूत्र), जबकि गुणसूत्र दोगुना करने से बने समयुग्मजी पौधे को ‘दोगुना अगुणित’ (Doubled Haploid — DH) कहते हैं।
उत्तर एवं व्याख्या देखें
व्याख्या: ब्लैकस्ली और सहयोगियों (1922) ने Datura stramonium में पहला प्राकृतिक अगुणित पौधा रिपोर्ट किया था।
उत्तर एवं व्याख्या देखें
व्याख्या: अगुणित में प्रत्येक गुणसूत्र की एक प्रति होती है; कोल्चिसिन द्वारा उसकी हूबहू प्रतिकृति बनने से DH पौधा सभी लोकस पर $100\%$ समयुग्मजी होता है।
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व्याख्या: H. vulgare $\times$ H. bulbosum संकरण के बाद भ्रूण विभाजन में H. bulbosum के सभी गुणसूत्र स्वतः विलोपित हो जाते हैं और जौ का अगुणित प्राप्त होता है।
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व्याख्या: गेहूँ के फूलों पर मक्का का पराग डालने पर निषेचन के बाद मक्का के गुणसूत्र लुप्त हो जाते हैं और 2,4-D व भ्रूण बचाव से गेहूँ के अगुणित पौधे मिलते हैं।
उत्तर एवं व्याख्या देखें
व्याख्या: Solanum phureja ($2x=24$) से परागण कराने पर आलू की अंड कोशिका बिना निषेचन के विकसित होकर डाइहैप्लॉइड आलू ($2x=24$) बनाती है।
उत्तर एवं व्याख्या देखें
व्याख्या: चेस (1963) ने बहुगुणित फसलों में जटिल टेट्रासोमिक वंशागति से बचने के लिए $4x \rightarrow 2x \rightarrow \text{Breeding} \rightarrow 4x$ की ‘एनालिटिकल ब्रीडिंग’ योजना दी थी।
उत्तर एवं व्याख्या देखें
व्याख्या: $k=5$ जीनों के लिए $F_2$ में $4^5 = 1024$ और DH में $2^5 = 32$ पौधों में सभी संभावित समयुग्मजी संयोजन मिल जाते हैं।
उत्तर एवं व्याख्या देखें
व्याख्या: मक्का की आधुनिक सभी हैप्लॉइड इंड्यूसर लाइनें कोए (1959) द्वारा खोजे गए Stock-6 (जिसमें MTL / ZmPLA1 जीन उत्परिवर्तन होता है) से व्युत्पन्न हैं।
उत्तर एवं व्याख्या देखें
व्याख्या: परागकोष से अगुणित निर्माण को एंड्रोजेनेसिस और अंडाशय/बीजांड से अगुणित निर्माण को गाइनोेजेनेसिस कहते हैं।
उत्तर एवं व्याख्या देखें
व्याख्या: एकबीजपत्री अनाजों (Indica धान, जौ, गेहूँ) के परागकोष संवर्धन में प्लास्टिड DNA विलोपन के कारण बड़ी संख्या में क्लोरोफिल-रहित एल्बिनो पौधे बन जाते हैं जो जीवित नहीं रहते।
उत्तर एवं व्याख्या देखें
व्याख्या: प्रथम पराग समसूत्री विभाजन (First pollen mitosis) से ठीक पहले की एककेंद्रकी माइक्रोस्पोर अवस्था भ्रूणजनन प्रेरण के लिए सर्वोत्तम होती है।
उत्तर एवं व्याख्या देखें
व्याख्या: ig1 उत्परिवर्तन से भ्रूणकोष में अंड केंद्रक के बिना ही नर शुक्राणु केंद्रक से एंड्रोजेनेटिक अगुणित बनता है, जिससे एक ही चरण में इनब्रेड को CMS कोशिकाद्रव्य में बदला जा सकता है।
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व्याख्या: षट्गुणित गेहूँ ($6x$) के अगुणित में तीन जीनोम सेट ($ABD, 3x=21$) होते हैं, अतः इसे ट्राइहैप्लॉइड (एक प्रकार का पॉलीहैप्लॉइड) कहते हैं।
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व्याख्या: अगुणितों में प्रभावी एलील द्वारा अप्रभावी एलील को छिपाने की संभावना नहीं होती, अतः अप्रभावी उत्परिवर्तनों का तुरंत चयन हो जाता है।
उत्तर एवं व्याख्या देखें
व्याख्या: ओरिज़ालिन और ट्राइफ्लुरालिन पादप ट्यूब्युलिन के प्रति उच्च बंधुता रखते हैं और बहुत कम सांद्रता पर गुणसूत्र दोगुना करते हैं।
उत्तर एवं व्याख्या देखें
व्याख्या: R1-nj जीन द्विगुणित संकर बीजों के भ्रूण और भ्रूणपोष दोनों को बैंगनी रंग देता है, जबकि मातृ अगुणित बीजों में भ्रूणपोष बैंगनी और भ्रूण रंगहीन (सफेद/पीला) होता है।
उत्तर एवं व्याख्या देखें
व्याख्या: ‘मिंगो’ (1979) बल्बोसम गुणसूत्र विलोपन विधि से विकसित जौ की पहली व्यावसायिक DH किस्म थी।
उत्तर एवं व्याख्या देखें
व्याख्या: $F_1\,(Aa)$ में $50\% A$ और $50\% a$ युग्मक बनते हैं; गुणसूत्र दोगुना होने पर कोई विषमयुग्मजी ($Aa$) नहीं बनता और सीधे $1 AA : 1 aa$ अनुपात प्राप्त होता है।
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)
- परागकोष संवर्धन से अगुणित पौधों के उत्पादन की खोज सन् 1964 में ________ एवं ________ ने Datura innoxia में की थी। [गुहा (Guha), माहेश्वरी (Maheshwari)]
- किसी स्वचतुर्गुणित प्रजाति ($2n=4x$) के युग्मक से उत्पन्न अगुणित पौधे को ________ कहते हैं। [द्वि-अगुणित (Dihaploid, $n=2x$)]
- अगुणित पौधे के गुणसूत्रों को कोल्चिसिन द्वारा दोगुना करने से बना $100\%$ समयुग्मजी पौधा ________ कहलाता है। [दोगुना अगुणित (Doubled Haploid — DH)]
- जौ में गुणसूत्र विलोपन द्वारा अगुणित बनाने की Hordeum bulbosum विधि ________ एवं ________ ने 1970 में दी थी। [काशा (Kasha), काओ (Kao)]
- ब्रेड गेहूँ में अगुणित उत्पादन के लिए गेहूँ की बालियों पर ________ के परागकणों से परागण कराया जाता है। [मक्का (Zea mays)]
- चतुर्गुणित आलू ($4x=48$) से द्वि-अगुणित ($2x=24$) प्राप्त करने के लिए ________ प्रजाति से परागण कराया जाता है। [Solanum phureja]
- स्वचतुर्गुणित फसलों में द्वि-अगुणितों के माध्यम से प्रजनन की योजना को ________ प्रजनन कहते हैं जिसे एस.एस. चेस (1963) ने दिया था। [विश्लेषणात्मक (Analytical Breeding)]
- अनिषेचित बीजांड या अंडाशय संवर्धन से अगुणित पौधे बनाने की प्रक्रिया को ________ कहते हैं। [गाइनोेजेनेसिस (Gynogenesis)]
- मक्का में जीवे मातृ अगुणित प्रेरण के लिए ________ नामक आनुवंशिक प्रेरक स्टॉक का उपयोग किया जाता है। [Stock-6]
- एक संकर ($AaBb$) से बनी दोगुनी अगुणित (DH) समष्टि में चारों समयुग्मजी वर्गों ($AABB, AAbb, aaBB, aabb$) का अनुपात ________ होता है। [$1 : 1 : 1 : 1$]
B. अति-लघु उत्तरीय प्रश्न (10 Very Short Answer Questions — एक वाक्य में उत्तर)
- अगुणित (Haploid) किसे कहते हैं?
उत्तर: वह बीजाणुद्भिद (Sporophytic) पौधा जिसकी कायिक कोशिकाओं में युग्मक के समान गुणसूत्र संख्या ($n$) होती है, अगुणित कहलाता है। - द्वि-अगुणित (Dihaploid) और दोगुने अगुणित (Doubled Haploid) में मुख्य अंतर क्या है?
उत्तर: द्वि-अगुणित ($n=2x$) चतुर्गुणित प्रजाति से उत्पन्न अगुणित है जो विषमयुग्मजी हो सकता है, जबकि दोगुना अगुणित (DH, $2n$) अगुणित के गुणसूत्र दोगुने करने से बना $100\%$ समयुग्मजी द्विगुणित है। - एंड्रोजेनेसिस (Androgenesis) क्या है?
उत्तर: परागकोष या परागकण संवर्धन द्वारा नर युग्मकोद्भिद (Microspore) से सीधे अगुणित भ्रूण एवं पौधे के विकास को एंड्रोजेनेसिस कहते हैं। - अगुणित पौधे बंध्य (Sterile) क्यों होते हैं?
उत्तर: क्योंकि उनमें समजात गुणसूत्र जोड़े नहीं होते, जिससे अर्धसूत्री विभाजन में बाइवैलेंट नहीं बनते और एकसंयोजकों (Univalents) के अनियमित पृथक्करण से अकार्यशील युग्मक बनते हैं। - विश्लेषणात्मक प्रजनन (Analytical breeding) का प्रतिपादन किसने किया था?
उत्तर: एस.एस. चेस (S.S. Chase, 1963) ने। - बल्बोसम विधि (Bulbosum method) किस फसल में प्रयुक्त होती है?
उत्तर: जौ (Barley — Hordeum vulgare) में अगुणित उत्पादन के लिए। - गेहूँ $\times$ मक्का प्रणाली का मुख्य लाभ क्या है?
उत्तर: यह गेहूँ के सभी जीनोटाइपों में कार्य करती है और इसमें परागकोष संवर्धन की तरह एल्बिनो (सफेद) पौधों की समस्या नहीं होती। - प्याज और चुकंदर में अगुणित उत्पादन की कौन-सी इन-विट्रो विधि सबसे सफल है?
उत्तर: अनिषेचित बीजांड/अंडाशय संवर्धन अर्थात् गाइनोेजेनेसिस (Gynogenesis)। - आलू के एक द्वि-अगुणित (Dihaploid) पौधे में कितने गुणसूत्र होते हैं?
उत्तर: $24$ गुणसूत्र ($n = 2x = 24$, क्योंकि चतुर्गुणित आलू में $2n = 4x = 48$ होते हैं)। - मक्का में R1-nj (नवाजो) मार्कर का क्या उपयोग है?
उत्तर: सूखे मक्का के दानों में भ्रूण और भ्रूणपोष के बैंगनी रंग के आधार पर अगुणित बीजों को द्विगुणित बीजों से छाँटने (Haploid sorting) में।
लघु उत्तरीय प्रश्न (Short Answer Questions — 60-80 शब्द)
उत्तर: सन् 1964–1966 में दिल्ली विश्वविद्यालय के भारतीय वैज्ञानिक डॉ. शिपरा गुहा और प्रो. सतीश चंद्र माहेश्वरी ने Datura innoxia के अपरिपक्व परागकोषों को कृत्रिम पोषक माध्यम पर संवर्धित किया। उन्होंने देखा कि परागकोष के भीतर स्थित अगुणित परागकण (Microspores) पराग नलिका बनाने के बजाय विभाजित होकर असंख्य अगुणित भ्रूण (Haploid embryoids) बना रहे थे, जिनसे पूर्ण अगुणित पौधे विकसित हुए। इस खोज ने पादप प्रजनन में दोगुने अगुणित (Doubled Haploid — DH) प्रौद्योगिकी की नींव रखी।
उत्तर: काशा और काओ (Kasha & Kao, 1970) द्वारा विकसित इस विधि में कृष्य जौ (Hordeum vulgare, $2n=14$, मादा) का संकरण जंगली बल्बस जौ (Hordeum bulbosum, $2n=14$, नर) से कराया जाता है। निषेचन सामान्य रूप से होकर संकर युग्मनज बनता है, किंतु निषेचन के $5–8$ दिनों के भीतर भ्रूण के प्रारंभिक समसूत्री विभाजनों में H. bulbosum के सभी $7$ गुणसूत्र चयनात्मक रूप से नष्ट (Eliminated) हो जाते हैं। शेष बचे अगुणित H. vulgare भ्रूण ($n=7$) को कृत्रिम माध्यम पर ‘भ्रूण बचाव’ (Embryo rescue) द्वारा उगाकर जौ के अगुणित पौधे प्राप्त किए जाते हैं।
उत्तर: व्यावसायिक आलू (Solanum tuberosum) एक स्वचतुर्गुणित ($2n=4x=48$) फसल है। जब इसका परागण Solanum phureja ($2x=24$) से कराया जाता है, तो अनिषेकजनन से $n=2x=24$ गुणसूत्रों वाले पौधे मिलते हैं जिन्हें द्वि-अगुणित (Dihaploids) कहते हैं। चेस (1963) के विश्लेषणात्मक प्रजनन में जटिल चतुर्गुणित आनुवंशिकी ($35:1$) से बचने के लिए पहले आलू को द्वि-अगुणित ($2x=24$) स्तर पर लाया जाता है, वहाँ सरल द्विगुणित स्तर ($3:1$) पर जंगली प्रजातियों से संकरण व चयन किया जाता है, और अंत में पुनः चतुर्गुणित ($4x=48$) बनाया जाता है।
उत्तर: (1) समय की बचत: एक ही पीढ़ी में $100\%$ समयुग्मजी शुद्ध वंशक्रम (Pure lines / Inbreds) बन जाते हैं, जिससे किस्म विकास का समय $7–8$ वर्ष से घटकर $2–3$ वर्ष रह जाता है; (2) छोटी समष्टि ($2^k$): $k$ जीनों के पृथक्करण में $F_2$ ($4^k$) की तुलना में बहुत कम पौधों ($2^k$) की आवश्यकता होती है; (3) उच्च चयन दक्षता: प्रभाविता विचरण शून्य होने से फीनोटाइप सीधे जीनोटाइप को दर्शाता है; तथा (4) स्थायी QTL मानचित्रण: DH समष्टि को बीज द्वारा स्थायी रूप से बनाए रखा जा सकता है।
अंतर स्पष्ट करें एवं व्याख्यात्मक प्रश्न (Differentiate Between & Explain/Describe)
A. अंतर स्पष्ट करें (Differentiate Between)
| तुलना का आधार | एंड्रोजेनेसिस (Androgenesis) | गाइनोेजेनेसिस (Gynogenesis) |
|---|---|---|
| 1. प्रयुक्त एक्सप्लांट | अपरिपक्व परागकोष (Anthers) या पृथक परागकण (Microspores)। | अनिषेचित अंडाशय (Ovary) या बीजांड (Ovule)। |
| 2. प्रथम खोज | गुहा एवं माहेश्वरी (1964) — Datura innoxia में। | सैन नोएम (San Noeum, 1976) — जौ (Hordeum vulgare) में। |
| 3. एल्बिनो समस्या एवं फसलें | अनाजों में एल्बिनो पौधों की समस्या अधिक होती है; धान, तंबाकू, सरसों व गेहूँ में प्रयुक्त। | एल्बिनो पौधे बहुत कम बनते हैं; प्याज, चुकंदर व कद्दूवर्गीय फसलों में प्रयुक्त। |
| तुलना का आधार | एकगुणित अगुणित (Monohaploid, $n = x$) | बहु-अगुणित (Polyhaploid, $n = 2x, 3x\dots$) |
|---|---|---|
| 1. पैतृक प्रजाति | द्विगुणित प्रजाति ($2n = 2x$) से उत्पन्न होता है। | बहुगुणित प्रजाति ($2n = 4x, 6x$) से उत्पन्न होता है। |
| 2. जीनोम सेट संख्या | केवल एक आधारभूत जीनोम सेट ($x$) उपस्थित होता है। | दो (Dihaploid, $2x$) या तीन (Trihaploid, $3x$) जीनोम सेट होते हैं। |
| 3. उदाहरण | मक्का में $n=x=10$, धान में $n=x=12$। | आलू में डाइहैप्लॉइड ($n=2x=24$), गेहूँ में ट्राइहैप्लॉइड ($n=3x=21$)। |
B. व्याख्या/वर्णन करें (Explain / Describe Questions)
व्याख्या: कई विद्यार्थी नाम की समानता के कारण दोनों को एक ही समझ लेते हैं, जबकि आनुवंशिकी में दोनों पूर्णतः भिन्न हैं। द्वि-अगुणित (Dihaploid) वास्तव में एक अगुणित (Haploid) पौधा है जो किसी चतुर्गुणित जनक ($2n=4x$) के युग्मक से बिना गुणसूत्र द्विगुणन के बनता है; चूँकि जनक में $4x$ गुणसूत्र थे, इसलिए उसके युग्मक (और डाइहैप्लॉइड पौधे) में $n = 2x$ गुणसूत्र होते हैं (जैसे आलू $4x=48$ से बना डाइहैप्लॉइड $2x=24$) और यह विषमयुग्मजी हो सकता है। इसके विपरीत, दोगुना अगुणित (Doubled Haploid — DH) किसी अगुणित पौधे ($n$) के गुणसूत्रों को कोल्चिसिन द्वारा कृत्रिम रूप से दोगुना ($2n$) करने से बनता है और यह अपने सभी जीनों के लिए $100\%$ समयुग्मजी होता है।
दीर्घ उत्तरीय प्रश्न (Long Answer Questions — 200-250 शब्द)
उत्तर की संरचना (Structured Model Answer):
- परिभाषाएँ एवं वर्गीकरण: अगुणित ($n$), एकगुणित ($x$), द्वि-अगुणित ($4x$ से प्राप्त $n=2x$) और दोगुने अगुणित (DH, $2n$ — $100\%$ समयुग्मजी) की सटीक परिभाषाएँ तथा ब्लैकस्ली (1922) का ऐतिहासिक संदर्भ।
- अंतःपात्रे विधियाँ (In-vitro Methods):
- परागकोष एवं माइक्रोस्पोर संवर्धन (Androgenesis): गुहा एवं माहेश्वरी (1964) का Datura innoxia प्रयोग; शीत पूर्व-उपचार, एककेंद्रकी परागकण से प्रत्यक्ष भ्रूणजनन या कैलस निर्माण।
- अंडाशय/बीजांड संवर्धन (Gynogenesis): सैन नोएम (1976); प्याज व चुकंदर में महत्व।
- जीवे विधियाँ (In-vivo Methods):
- चयनात्मक गुणसूत्र विलोपन: जौ में Hordeum bulbosum विधि (Kasha & Kao, 1970) तथा ब्रेड गेहूँ में गेहूँ $\times$ मक्का प्रणाली (Laurie & Bennett, 1988)।
- प्रेरक जीन एवं परागण प्रणाली: मक्का में Stock-6 व ig1 जीन; आलू में Solanum phureja द्वारा द्वि-अगुणित उत्पादन।
- गुणसूत्र द्विगुणन (Chromosome Doubling): कोल्चिसिन ($0.1\%$) या ओरिज़ालिन उपचार द्वारा उर्वर DH वंशक्रमों का निर्माण।
उत्तर सारांश: इसमें (1) एक ही पीढ़ी में $100\%$ समयुग्मजी शुद्ध वंशक्रम व संकर जनक (Inbreds) का विकास और प्रजनन चक्र में $4–5$ वर्षों की बचत; (2) $k$ जीनों हेतु आवश्यक समष्टि आकार का $4^k$ से घटकर $2^k$ रह जाना; (3) उत्परिवर्तन अनुसंधान में अप्रभावी उत्परिवर्तनों की तत्काल पहचान; (4) आलू व रिजका में द्वि-अगुणितों द्वारा विश्लेषणात्मक प्रजनन (Chase, 1963); (5) स्थायी QTL मानचित्रण समष्टि और संदर्भ जीनोम अनुक्रमण; तथा (6) सीमाएँ (जीनोटाइप निर्भरता, एल्बिनो पौधे, कोल्चिसिन की विषाक्तता व लागत) का 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 — अंतर] द्वि-अगुणित (Dihaploid) और दोगुने अगुणित (Doubled Haploid) में उदाहरण सहित अंतर लिखिए।
- [2 अंक — वैज्ञानिक योगदान] पादप जैव-प्रौद्योगिकी एवं आनुवंशिकी में गुहा एवं माहेश्वरी (1964) तथा काशा एवं काओ (1970) के योगदान का उल्लेख कीजिए।
- [3 अंक — संख्यात्मक] एक त्रिसंकर $F_1$ पौधे ($AaBbCc$) से सभी तीनों अप्रभावी जीनों के लिए समयुग्मजी पौधा ($aabbcc$) प्राप्त करने हेतु पारंपरिक $F_2$ विधि और दोगुनी अगुणित (DH) विधि में न्यूनतम कितने पौधों की आवश्यकता होगी?
- [5 अंक — प्रजनन योजना] स्वचतुर्गुणित आलू ($2n=4x=48$) में द्वि-अगुणितों ($2x=24$) का उत्पादन कैसे किया जाता है? चेस (1963) की विश्लेषणात्मक प्रजनन (Analytical Breeding) योजना को आरेख द्वारा समझाइए।
- [5 अंक — क्रियाविधि] जौ में Hordeum bulbosum विधि और गेहूँ में गेहूँ $\times$ मक्का प्रणाली द्वारा अगुणित उत्पादन की क्रियाविधि का वर्णन कीजिए।
- [10 अंक — निबंधात्मक] अगुणित पादप क्या हैं? अगुणित एवं दोगुने अगुणित (DH) पौधों के उत्पादन की विभिन्न विधियों और फसल सुधार एवं आनुवंशिक अध्ययनों में उनके उपयोगों का सविस्तार वर्णन कीजिए।
समेकित उत्तर कुंजी (Consolidated Answer Key)
भाग A: 20 बहुविकल्पीय प्रश्नों (MCQs) की त्वरित उत्तर तालिका
01: (B) | 02: (B) | 03: (B) | 04: (D) | 05: (B) |
06: (A) | 07: (B) | 08: (B) | 09: (B) | 10: (A)
11: (B) | 12: (A) | 13: (B) | 14: (A) | 15: (C) |
16: (C) | 17: (A) | 18: (A) | 19: (A) | 20: (C)
भाग B: रिक्त स्थानों (Fill in the Blanks) के उत्तर
1. गुहा (Guha), माहेश्वरी (Maheshwari) | 2. द्वि-अगुणित (Dihaploid, $n=2x$) | 3. दोगुना अगुणित (Doubled Haploid — DH) | 4. काशा (Kasha), काओ (Kao) | 5. मक्का (Zea mays) | 6. Solanum phureja | 7. विश्लेषणात्मक (Analytical Breeding) | 8. गाइनोेजेनेसिस (Gynogenesis) | 9. Stock-6 | 10. $1 : 1 : 1 : 1$।
