GPB 311 Lecture 02: मक्का (Maize) में फसल सुधार: उत्पत्ति, उद्विकास, पुष्प जीवविज्ञान, संकर ओज एवं QPM प्रजनन
GPB 311 · Kharif Crop Improvement Smart Notes
मक्का (Maize) में फसल सुधार: उत्पत्ति, उद्विकास, पुष्प जीवविज्ञान, संकर ओज एवं QPM प्रजनन
Crop Improvement in Maize (Zea mays L.): Origin, Evolution, Floral Biology, Heterosis & QPM Breeding
Maize / Corn (मक्का – Zea mays L.)
विषय सूची · Quick Navigation
अधिगम उद्देश्य · Learning Objectivesप्रस्तावना · Introductionमहत्वपूर्ण परिभाषाएँ · Definitionsवर्गीकरण · Classificationमहत्वपूर्ण सिद्धांत · Principlesफसल सुधार के विस्तृत विषय · Detailed Topicsतुलनात्मक सारणियाँ · Comparison Tablesसूत्र एवं गणनाएँ · Calculationsमाइंड मैप · Mind Mapप्रवाह चित्र · Flowchartपरीक्षा टिप्स · Exam Tipsत्वरित पुनरावृत्ति · Quick RevisionMCQs — उत्तर एवं व्याख्याअति लघु उत्तरीय प्रश्नलघु उत्तरीय प्रश्नदीर्घ उत्तरीय प्रश्नपरीक्षा वन-लाइनर्सअधिगम उद्देश्य · Learning Objectives
- मक्का (Zea mays, 2n=20) के उत्पत्ति केंद्र (मेक्सिको/मध्य अमेरिका), जंगली संबंधियों (Teosinte एवं Tripsacum), त्रिपक्षीय परिकल्पना (Tripartite Hypothesis) और 7 दाना समूहों (Dent, Flint, Sweet, Pop आदि) को समझना।
- मक्का के उभयलिंगाश्रयी (Monoecious – शीर्ष पर नर Tassel और कक्ष में मादा Cob/Silk) पुष्प जीवविज्ञान और पूर्वपुंसी (Protandry) प्रकृति का विश्लेषण करना।
- मक्का में अंतःप्रजनन अवसाद (Inbreeding depression), जी.एच. शल (Single Cross, 1908) व डी.एफ. जोन्स (Double Cross, 1918) के संकर प्रजनन, संश्लेषित/कम्पोजिट किस्मों और QPM (opaque-2 जीन) को सीखना।
प्रस्तावना · Introduction
मक्का (Maize – Zea mays L., कुल: Poaceae, जनजाति: Maydeae, गुणसूत्र संख्या: 2n = 2x = 20) को अपनी सर्वोच्च आनुवंशिक उपज क्षमता के कारण 'अनाजों की रानी' (Queen of Cereals) और पादप आनुवंशिकी में 'Drosophila of Crop Plants' कहा जाता है। पादप प्रजनन विज्ञान में संकर ओज (Heterosis – G.H. Shull, 1908–1914) और व्यावसायिक संकर बीज उद्योग का जन्म मक्का में ही हुआ। इसके अतिरिक्त डॉ. एस.के. वसल और डॉ. ई. विलेगास (World Food Prize, 2000) द्वारा 'opaque-2' जीन के रूपांतरण से विकसित उच्च लाइसिन व ट्रिप्टोफैन युक्त 'Quality Protein Maize (QPM)' पोषण सुरक्षा की एक ऐतिहासिक उपलब्धि है।
महत्वपूर्ण परिभाषाएँ · Definitions
उभयलिंगाश्रयी एवं पूर्वपुंसी (Monoecious & Protandrous)
मक्का के एक ही पौधे पर नर पुष्पक्रम (Tassel – शीर्ष पर) और मादा पुष्पक्रम (Cob/Ear – मध्य पत्ती कक्ष में) अलग-अलग लगते हैं (Monoecious), और नर मंजरी के परागकण मादा वर्तिका (Silk) के निकलने से 2–3 दिन पहले ही झड़ने लगते हैं (Protandry)।
टियोसिंटे (Teosinte – Zea mexicana)
मक्का का सबसे निकटतम जंगली पूर्वज (2n = 20), जिससे मात्र 5 मुख्य जीनों (विशेषकर tb1 और tga1) के उत्परिवर्तन द्वारा आधुनिक मक्का का उद्विकास हुआ।
द्विक संकर (Double Cross Hybrid – D.F. Jones, 1918)
चार भिन्न अंतःप्रजात वंशक्रमों (Inbred lines: A, B, C, D) से बने दो एकल संकरों का संकरण [(A × B) × (C × D)], जिसने कमजोर इनब्रेड्स पर कम बीज बनने की समस्या को हल कर संकर मक्का को व्यावसायिक बनाया।
क्वालिटी प्रोटीन मक्का (Quality Protein Maize – QPM)
गुणसूत्र-7 पर स्थित अप्रभावी 'opaque-2 (o2)' जीन और कठोर भ्रूणपोष मोडिफायर जीनों (Endosperm modifiers) के संयोजन से विकसित मक्का, जिसमें सामान्य मक्का की तुलना में लाइसिन और ट्रिप्टोफैन अमीनो अम्ल की मात्रा दोगुनी होती है।
वर्गीकरण · Classification
Zea वंश एवं Maydeae जनजाति के जंगली संबंधी (Wild Relatives)
1. टियोसिंटे (Teosinte): एकवर्षीय Zea mays subsp. mexicana (2n=20), Z. mays subsp. parviglumis (प्रत्यक्ष पूर्वज), बहुवर्षीय Zea perennis (2n=40) एवं Zea diploperennis (2n=20 – अनेक विषाणु रोगों के प्रति प्रतिरोधी)। 2. ट्रिप्सैकम (Gama grass – Tripsacum dactyloides, 2n=36, 72 – असंगजनन/Apomixis व सूखा सहिष्णुता का स्रोत)। 3. एशियाई संबंधी: Coix (Job's tears, 2n=10, 20)।
भ्रूणपोष के आधार पर मक्का के 7 वानस्पतिक समूह (Kipps Classification, 1959)
1. Dent Corn (Zea mays indentata – दाने के शीर्ष पर गड्ढा, अमेरिका में सर्वाधिक), 2. Flint Corn (Z. mays indurata – कठोर गोल दाना, भारत में सर्वाधिक), 3. Sweet Corn (Z. mays saccharata – sugary 'su1' व 'sh2' जीन), 4. Popcorn (Z. mays everta – अत्यंत कठोर भ्रूणपोष, 170°C पर भाप से फूलता है), 5. Flour/Soft Corn (Z. mays amylacea), 6. Waxy Corn (Z. mays ceratina – 100% एमाइलोपेक्टिन, wx जीन), 7. Pod Corn (Z. mays tunicata – प्रत्येक दाना तुष से ढका, आदिम रूप)।
महत्वपूर्ण सिद्धांत · Principles
- मक्का की उत्पत्ति की त्रिपक्षीय परिकल्पना (Tripartite Hypothesis – Mangelsdorf & Reeves, 1939) बनाम टियोसिंटे सिद्धांत (Beadle, 1939): मैंगल्सडॉर्फ ने माना था कि विलुप्त जंगली पॉड कॉर्न और Tripsacum के संकरण से Teosinte बना; किंतु जॉर्ज बीडल और आधुनिक आणविक प्रमाणों ने सिद्ध किया कि मेक्सिको की बालसस नदी घाटी का जंगली टियोसिंटे (Zea mays subsp. parviglumis, 2n=20) ही मक्का का वास्तविक और सीधा पूर्वज है।
- GCA बनाम SCA एवं अंतःप्रजात परीक्षण (Top Cross & Single Cross): डेविस (Davis, 1927) व जेनकिन्स और ब्रूनसन (1932) ने 'Top Cross' (Inbred × Open-pollinated tester) दिया जिससे सामान्य संयोजन क्षमता (GCA – Additive gene action) मापी जाती है, जबकि Sprague & Tatum (1942) ने एकल संकरणों से विशिष्ट संयोजन क्षमता (SCA – Non-additive/Dominance gene action) की अवधारणा दी।
फसल सुधार के विस्तृत विषय · Detailed Topics
1. Origin, Evolution, Wild Relatives & Kernel Types of Maize (मक्का की उत्पत्ति, उद्विकास, जंगली संबंधी एवं प्रकार)
महत्व: मक्का एक C4 पादप है जिसमें प्रकाश-श्वसन (Photorespiration) नगण्य होने से समस्त खाद्यान्नों में सर्वाधिक प्रतिदिन शुष्क पदार्थ उत्पादन क्षमता होती है।
महत्वपूर्ण बिंदु · Key Concepts
- टियोसिंटे से मक्का का उद्विकास (Key Evolutionary Genes): जंगली टियोसिंटे में बहुत सारी शाखाएँ और मात्र 6–12 कठोर फलों वाली दो-कतार की बाली होती थी। 'tb1' (teosinte branched 1) जीन ने पौधे को एकल मुख्य तने वाला बनाया और 'tga1' (teosinte glume architecture 1) जीन ने दाने के ऊपर के कठोर पत्थर जैसे आवरण को हटाकर नग्न दाने वाला भुट्टा (Cob) बनाया।
- जंगली प्रजाति Zea diploperennis (2n=20) एक बहुवर्षीय घास है जिसका मक्का के साथ उर्वर संकरण होता है और यह MSV व MCDV विषाणुओं तथा जड़ गलन के विरुद्ध प्रतिरोध प्रदान करती है।
सुधार रणनीति · Breeding Approach
- गुणवत्ता सुधार हेतु: (1) QPM: opaque-2 जीन + मोडिफायर्स, (2) प्रो-विटामिन A मक्का: crtRB1 एवं lcyE जीन, (3) Sweet Corn: shrunken-2 (sh2 – Super sweet corn) एवं sugary-1 (su1) जीन, (4) High-oil maize: इलिनोइस दीर्घकालीन चयन प्रयोग (Illinois long-term selection – तेल 4.7% से बढ़कर >20% हुआ)।
आनुवंशिक एवं जैविक विशेषताएँ
द्विगुणित (2n=20); इसके गुणसूत्रों पर बड़े हेटेरोक्रोमैटिक गांठें (Chromosomal knobs) पाई जाती हैं जिनका उपयोग बारबरा मैक्लिंटॉक (Barbara McClintock, 1950 – Nobel Prize) ने 'Jumping Genes / Transposons (Ac-Ds system)' की खोज में किया था।
जैविकी एवं उत्पादन संदर्भ
भ्रूणपोष में 'Zein' नामक अल्कोहल-घुलनशील प्रोटीन (Prolamin) पाया जाता है जिसमें आवश्यक अमीनो अम्ल लाइसिन (Lysine) और ट्रिप्टोफैन (Tryptophan) की भारी कमी होती है तथा ल्यूसीन की अधिकता होती है (जिससे 'Pellagra' रोग हो सकता है)।
पुष्पन, परागण एवं उपयोग संदर्भ
खरीफ, रबी (बिहार में उच्च उपज) एवं जायद तीनों मौसमों में अनुकूलित (Day-neutral / दीप्तिकाल-तटस्थ पादप)।
2. Floral Biology, Pollination & Detasseling in Maize (मक्का का पुष्प जीवविज्ञान, परागण एवं नर मंजरी हटाना)
महत्व: नर और मादा फूलों के अलग-अलग स्थानों पर होने से मक्का में बिना किसी सूक्ष्म चिमटी के केवल 'Detasseling' (नर मंजरी उखाड़ना) द्वारा बड़े पैमाने पर संकरण संभव है।
महत्वपूर्ण बिंदु · Key Concepts
- नर पुष्पक्रम (Tassel): इसमें स्पाइकलेट्स जोड़े में (एक अवृंत/Sessile और एक सवृंत/Pedicellate) लगते हैं। प्रत्येक नर स्पाइकलेट में 2 फ्लोरेट और प्रत्येक फ्लोरेट में 3 पुंकेसर (3 Stamens) होते हैं। एक एकल Tassel लगभग 2 से 2.5 करोड़ (20–25 million) परागकण उत्पन्न करता है।
- मादा पुष्पक्रम (Ear / Cob): इसमें भी स्पाइकलेट्स जोड़े में होते हैं, किंतु प्रत्येक स्पाइकलेट का निचला फूल बंध्य हो जाता है और केवल ऊपरी फूल ही उर्वर (1 fertile floret per spikelet) रहता है—इसीलिए मक्का के भुट्टे में दानों की कतारों की संख्या हमेशा सम (Always even number of kernel rows: 12, 14, 16, 18) होती है! प्रत्येक अंडाशय से एक अत्यंत लंबी रेशमी वर्तिका (Silk = Elongated style & stigma) छिलके से बाहर निकलती है।
- पूर्वपुंसी (Protandry): परागकण झड़ना (Anthesis) सिल्क निकलने (Silking) से 2–3 दिन पहले शुरू हो जाता है, जिससे 95% से अधिक पर-परागण (Cross-pollination) होता है।
सुधार रणनीति · Breeding Approach
- संकर बीज उत्पादन में मादा पंक्ति (Female parent) की नर मंजरी (Tassel) को पराग झड़ने से ठीक पहले जब वह ध्वज पत्ती से बाहर निकल रही हो, हाथ से पकड़कर ऊपर की ओर खींचकर निकाल दिया जाता है (Detasseling)।
आनुवंशिक एवं जैविक विशेषताएँ
द्विनिषेचन (Double fertilization) के कारण मक्का के भ्रूणपोष (3n) पर परागकण के जीन का सीधा प्रभाव तुरंत उसी वर्ष के दाने के रंग व गुण पर दिखाई देता है, जिसे 'जीनिया प्रभाव' (Xenia Effect – Focke, 1881) कहते हैं।
जैविकी एवं उत्पादन संदर्भ
नियंत्रित स्व-परागण (Selfing) व संकरण हेतु 'Ear shoot bagging' (सिल्क निकलने से पहले मादा भुट्टे पर बटर पेपर बैग लगाना) और 'Tassel bagging' (पराग इकट्ठा करने हेतु भूरा क्राफ्ट पेपर बैग लगाना) किया जाता है।
पुष्पन, परागण एवं उपयोग संदर्भ
सूखा पड़ने पर Anthesis-Silking Interval (ASI) बढ़ जाता है जिससे भुट्टे में दाने नहीं पड़ते; अतः कम ASI (<2 दिन) सूखा सहिष्णुता का मुख्य सूचकांक है।
3. Breeding Objectives, Procedures, Hybrids, Composites & QPM in Maize (मक्का में प्रजनन विधियाँ, संकर, कम्पोजिट एवं QPM)
महत्व: 1961 में भारत के प्रथम 4 द्विक संकर (Ganga-1, Ganga-101, Ranjit, Deccan) और 1967 में 6 ऐतिहासिक कम्पोजिट किस्में (Amber, Jawahar, Kisan, Vikram, Sona, Vijay) विमोचित की गईं।
महत्वपूर्ण बिंदु · Key Concepts
- 1. संकर प्रजनन का इतिहास: ईस्ट (E.M. East, 1908) और शल (G.H. Shull, 1909) ने एकल संकर (Single Cross = A × B) दिया; जोन्स (D.F. Jones, 1918) ने द्विक संकर (Double Cross = [A×B] × [C×D]) दिया; और आज पुनः उच्च उपज देने वाले विगोरस इनब्रेड्स के कारण 'एकल संकर' (Single Cross Hybrids – SCH) ही सर्वश्रेष्ठ और सर्वाधिक प्रचलित हैं (जैसे भारत का प्रथम एकल संकर: Paras, 1995; Vivek Maize Hybrid-9, DHM-117, PMH-1)।
- 2. समष्टि सुधार एवं कम्पोजिट (Population Improvement & Composites): अर्ल-टू-रो विधि (Ear-to-Row method – Hopkins, 1899 मक्का तेल व प्रोटीन सुधार हेतु), आवर्ती वरण (Recurrent Selection – Hull, 1945) और जर्मप्लाज्म संकुलों से विकसित कम्पोजिट किस्में (जिनका बीज किसान हर साल स्वयं बचा सकते हैं—जैसे Vijay, Vikram, Kisan, Amber, Sona, Jawahar, Navjot, Pratap)।
- 3. क्वालिटी प्रोटीन मक्का (QPM Breeding): 1963 में Mertz, Bates और Nelson ने मक्का में 'opaque-2 (o2)' उत्परिवर्ती खोजा जिसमें लाइसिन व ट्रिप्टोफैन दोगुने थे, किंतु दाना नरम व खड़िया जैसा (Chalky/Soft) और कीट संवेदनशील था। CIMMYT में डॉ. एस.के. वसल (Dr. S.K. Vasal) और डॉ. ई. विलेगास ने 'Endosperm Modifier Genes' एकत्रित कर कठोर और चमकदार दाने वाला QPM विकसित किया (2000 World Food Prize)।
सुधार रणनीति · Breeding Approach
- बहु-गुणवत्ता युक्त मक्का (Biofortified Maize): Pusa Vivek QPM-9 Improved (देश की पहली प्रो-विटामिन A + लाइसिन + ट्रिप्टोफैन से भरपूर बायोफोर्टिफाइड मक्का किस्म, IARI 2017)।
आनुवंशिक एवं जैविक विशेषताएँ
भारत की प्रमुख QPM किस्में: Shakti-1 (प्रथम QPM कम्पोजिट, 1997), Shaktiman-1 व Shaktiman-2 (QPM संकर), HQPM-1, HQPM-5, Vivek QPM-9 (भारत का प्रथम MAS-आधारित QPM संकर)।
जैविकी एवं उत्पादन संदर्भ
अंतःप्रजात वंशक्रम (Inbred lines) बनाने की आधुनिक तीव्र विधि: 'In-vivo Maternal Doubled Haploid (DH) Technology' (जिसमें R1-nj 'Navajo' पर्पल एम्ब्रियो मार्कर युक्त 'Stock-6' व्युत्पन्न Haploid Inducer line से संकरण कर मात्र 2 पीढ़ियों में 100% समयुग्मजी इनब्रेड तैयार कर लिए जाते हैं)।
पुष्पन, परागण एवं उपयोग संदर्भ
कोशिकाद्रव्यी नर बंध्यता के 3 स्रोत: cms-T (Texas – Bipolaris maydis Race T के प्रति संवेदनशील), cms-S (USDA) एवं cms-C (Charrua)।
तुलनात्मक सारणियाँ · Comparison Tables
तालिका 2.1: मक्का में एकल संकर, त्रिक संकर, द्विक संकर एवं संश्लेषित/कम्पोजिट किस्मों की तुलना
| प्रकार (Type) | संकरण सूत्र (Formula) | प्रस्तावक वैज्ञानिक | एकसमानता एवं उपज क्षमता | बीज उत्पादन लागत व उपयोग |
|---|---|---|---|---|
| एकल संकर (Single Cross Hybrid) | A × B (2 Inbreds) | G.H. Shull (1909) | सर्वाधिक एकसमान एवं सर्वोच्च उपज (Highest heterosis) | बीज इनब्रेड A पर लगता है; आज सर्वप्रमुख (Paras, VMH-9) |
| त्रिक संकर (Three-Way Cross) | (A × B) × C (3 Inbreds) | — | एकल संकर से थोड़ी कम एकसमानता, उच्च उपज | मादा पितृ एकल संकर (A×B) होने से बीज भरपूर बनता है |
| द्विक संकर (Double Cross Hybrid) | (A × B) × (C × D) (4 Inbreds) | D.F. Jones (1918) | अधिक आनुवंशिक विविधता व स्थिरता, एकल से कम उपज | 2 वर्ष लगते हैं; 1961 के प्रथम भारतीय संकर (Ganga-1, Deccan) |
| संश्लेषित किस्म (Synthetic Variety) | GCA परीक्षित कई इनब्रेड्स का मिश्रण | Hayes & Garber (1919) | खुली परागित समष्टि, मध्यम उपज किंतु व्यापक अनुकूलन | किसान 3–4 वर्ष तक अपना बीज स्वयं बचाकर बो सकते हैं |
| कम्पोजिट किस्म (Composite Variety) | बिना GCA परीक्षण के विविध जननद्रव्यों का संकरण | AICRP Maize (1967) | व्यापक आनुवंशिक आधार, सीमांत क्षेत्रों हेतु उपयुक्त | किसान अपना बीज स्वयं बचा सकते हैं (Vijay, Vikram, Kisan) |
सूत्र एवं गणनाएँ · Calculations
1. n अंतःप्रजात वंशक्रमों (Inbred Lines) से बनने वाले संभावित एकल एवं द्विक संकरों की संख्या
उदाहरण: यदि किसी मक्का प्रजनक के पास 10 अंतःप्रजात वंशक्रम (n = 10 Inbred lines) हैं, तो:
• संभावित एकल संकर (Single crosses) = [10 × 9] / 2 = 45 एकल संकर।
• संभावित द्विक संकर (Double crosses) = [10 × 9 × 8 × 7] / 8 = 630 द्विक संकर।
• जेनकिन्स (Jenkins, 1934) की भविष्यवाणी विधि से सभी 630 द्विक संकरों को उगाए बिना केवल 45 एकल संकरों के अ-पैतृक (Non-parental) संकरणों के औसत से ही सर्वश्रेष्ठ द्विक संकर की उपज का पूर्वानुमान लगाया जा सकता है!
माइंड मैप · Mind Map
[Lecture 02: मक्का (Maize - Zea mays, 2n=20) में फसल सुधार]
├── 1. उत्पत्ति एवं जंगली संबंधी (Origin & Wild Relatives)
│ ├── उत्पत्ति: मेक्सिको एवं मध्य अमेरिका | C4 पादप ('Queen of Cereals')
│ ├── सीधा पूर्वज: Teosinte (Z. mays subsp. parviglumis, 2n=20 - tb1 & tga1 genes)
│ ├── अन्य संबंधी: Zea diploperennis (2n=20), Tripsacum dactyloides (2n=36, 72 - Apomixis)
│ └── 7 दाना समूह: Dent, Flint (indurata - भारत में प्रमुख), Sweet (su1/sh2), Pop (everta), Flour, Waxy, Pod
├── 2. पुष्प जीवविज्ञान (Floral Biology)
│ ├── उभयलिंगाश्रयी (Monoecious): शीर्ष पर नर Tassel + कक्ष में मादा Cob/Silk
│ ├── पूर्वपुंसी (Protandry: पराग सिल्क से 2–3 दिन पहले झड़ता है) → 95% पर-परागण
│ └── मादा स्पाइकलेट्स जोड़े में (1 उर्वर फ्लोरेट) → भुट्टे में दानों की कतारें हमेशा सम संख्या (Even rows) में!
├── 3. संकर प्रजनन एवं AICRP (Hybrid Breeding & AICRP 1957)
│ ├── Shull (1909): Single Cross (A×B) | Jones (1918): Double Cross [(A×B)×(C×D)] | Hopkins (1899): Ear-to-Row
│ ├── 1961 प्रथम 4 संकर: Ganga-1, Ganga-101, Ranjit, Deccan | 1967 के 6 Composites: Amber, Jawahar, Kisan, Vikram, Sona, Vijay
│ └── प्रथम भारतीय एकल संकर: Paras (1995), Vivek Hybrid-9, DHM-117
└── 4. पोषण सुधार एवं QPM (Nutritional Breeding)
├── Zein प्रोटीन में Lysine व Tryptophan की कमी → opaque-2 (o2) जीन + Endosperm Modifiers (Dr. S.K. Vasal & E. Villegas)
└── प्रमुख QPM किस्में: Shakti-1, Shaktiman-1 & 2, HQPM-1, Pusa Vivek QPM-9 Improved (Pro-Vit A + QPM)
प्रवाह चित्र · Flowchart
[मक्का में 'द्विक संकर (Double Cross Hybrid)' एवं 'एकल संकर (Single Cross Hybrid)' निर्माण प्रक्रिया]
वर्ष 1: चार समयुग्मजी अंतःप्रजात वंशक्रमों (Inbreds A, B, C, D) का चुनाव
├── संकरण 1: [Inbred A (♀ - Detasseled)] × [Inbred B (♂)] ───► एकल संकर AB (F1 Single Cross Seed)
└── संकरण 2: [Inbred C (♀ - Detasseled)] × [Inbred D (♂)] ───► एकल संकर CD (F1 Single Cross Seed)
↓
वर्ष 2 (द्विक संकर बीज उत्पादन खेत — अनुपात 6 मादा : 2 नर कतारें):
[एकल संकर AB (♀ - Detasseled)] × [एकल संकर CD (♂ - Pollen Parent)]
↓
व्यावसायिक द्विक संकर बीज [(A × B) × (C × D)] (उदाहरण: Ganga-1, Ganga-101, Deccan)
परीक्षा टिप्स · Exam Tips
- अत्यंत महत्वपूर्ण तथ्य: भारत की सर्वप्रथम 'अखिल भारतीय समन्वित फसल सुधार परियोजना' (First AICRP in India) सन् 1957 में 'मक्का' (Maize) पर ही शुरू की गई थी।
- 1961 के प्रथम 4 संकर (Ganga-1, Ganga-101, Ranjit, Deccan) और 1967 के 6 कम्पोजिट (Amber, Jawahar, Kisan, Vikram, Sona, Vijay) के नाम कभी आपस में न मिलाएँ—यह परीक्षा का सबसे लोकप्रिय प्रश्न है।
- मक्का के Zein प्रोटीन में 'लाइसिन' और 'ट्रिप्टोफैन' की कमी होती है, जिसे 'opaque-2 (o2)' जीन द्वारा दूर कर QPM बनाया गया।
त्वरित पुनरावृत्ति · Quick Revision
- मक्का (Zea mays, 2n=20): उत्पत्ति—मेक्सिको; प्रत्यक्ष पूर्वज—Teosinte; भारत में प्रमुख प्रकार—Flint corn (Z. mays indurata)।
- पुष्प जीवविज्ञान: Monoecious (Tassel + Cob), Protandrous, Xenia प्रभाव प्रदर्शित करता है।
- G.H. Shull = Heterosis शब्द एवं Single Cross; D.F. Jones = Double Cross; C.G. Hopkins = Ear-to-Row विधि।
- डॉ. एस.के. वसल एवं डॉ. ई. विलेगास = QPM के विकास हेतु सन् 2000 का विश्व खाद्य पुरस्कार।
- प्रथम एकल संकर (Single Cross Hybrid in India) = पारस (Paras, 1995); प्रथम QPM संकर = शक्तिमान-1 व HQPM-1।
MCQs — उत्तर एवं व्याख्या
1. भारत में सन् 1957 में सर्वप्रथम किस फसल पर 'अखिल भारतीय समन्वित अनुसंधान परियोजना' (First AICRP) प्रारंभ की गई थी?
- (A) गेहूँ
- (B) धान
- (C) मक्का (Maize – 1957)
- (D) कपास
उत्तर एवं व्याख्या देखें
सही उत्तर: (C) — रॉकफेलर फाउंडेशन के सहयोग से 1957 में प्रारंभ 'AICRP on Maize' भारत की पहली समन्वित परियोजना थी।
2. मक्का के प्रोटीन 'ज़ीन' (Zein) में किन दो आवश्यक अमीनो अम्लों की कमी पाई जाती है, जिसे QPM में 'opaque-2' जीन से सुधारा गया?
- (A) मेथियोनीन एवं सिस्टीन
- (B) लाइसिन एवं ट्रिप्टोफैन (Lysine & Tryptophan)
- (C) ल्यूसीन एवं आइसोल्यूसीन
- (D) वैलीन एवं थ्रियोनीन
उत्तर एवं व्याख्या देखें
सही उत्तर: (B) — सामान्य मक्का में लाइसिन व ट्रिप्टोफैन की कमी होती है (जबकि दलहनों में मेथियोनीन व ट्रिप्टोफैन की कमी होती है)।
3. क्वालिटी प्रोटीन मक्का (QPM) के विकास के लिए सन् 2000 का 'विश्व खाद्य पुरस्कार' (World Food Prize) किन्हें प्रदान किया गया था?
- (A) जी.एस. खुश एवं बीचेल
- (B) डॉ. सुरिंदर के. वसल एवं डॉ. इवांजेलिना विलेगास (Dr. S.K. Vasal & Dr. E. Villegas)
- (C) जी.एच. शल एवं डी.एफ. जोन्स
- (D) संजय राजाराम
उत्तर एवं व्याख्या देखें
सही उत्तर: (B) — डॉ. एस.के. वसल और डॉ. विलेगास ने CIMMYT में opaque-2 के साथ मोडिफायर जीन जोड़कर कठोर दाने वाला QPM बनाया।
4. मक्का में कम बीज बनने की समस्या को हल करने के लिए सन् 1918 में 'द्विक संकर' (Double Cross Plan) किसने प्रतिपादित किया था?
- (A) जी.एच. शल (1909)
- (B) डी.एफ. जोन्स (D.F. Jones, 1918)
- (C) सी.जी. हॉपकिन्स (1899)
- (D) ई.एम. ईस्ट (1908)
उत्तर एवं व्याख्या देखें
सही उत्तर: (B) — डी.एफ. जोन्स (1918) ने चार इनब्रेड्स से द्विक संकर [(A×B) × (C×D)] बनाकर संकर मक्का को व्यावसायिक रूप से सफल बनाया।
5. निम्नलिखित में से कौन सी किस्म 1967 में विमोचित मक्का की 6 ऐतिहासिक 'कम्पोजिट' (Composite) किस्मों में शामिल है?
- (A) गंगा-101
- (B) दक्कन (Deccan)
- (C) विक्रम, विजय एवं किसान (Vikram, Vijay & Kisan)
- (D) रंजीत
उत्तर एवं व्याख्या देखें
सही उत्तर: (C) — Ganga-1, Ganga-101, Ranjit व Deccan 1961 के संकर हैं, जबकि Amber, Jawahar, Kisan, Vikram, Sona व Vijay 1967 के कम्पोजिट हैं।
6. भारत में मुख्य रूप से उगाई जाने वाली कठोर गोल दाने वाली मक्का किस वानस्पतिक समूह के अंतर्गत आती है?
- (A) Zea mays indentata (Dent corn)
- (B) Zea mays indurata (Flint corn)
- (C) Zea mays everta (Popcorn)
- (D) Zea mays tunicata (Pod corn)
उत्तर एवं व्याख्या देखें
सही उत्तर: (B) — भारत में मुख्यतः Flint corn (Zea mays indurata) उगाई जाती है जबकि अमेरिका में Dent corn (Z. mays indentata) प्रमुख है।
7. मक्का के भुट्टे (Cob) में दानों की कतारों की संख्या हमेशा सम (Even number: 12, 14, 16) क्यों होती है?
- (A) क्योंकि नर स्पाइकलेट में 3 पुंकेसर होते हैं
- (B) क्योंकि मादा धुरी पर स्पाइकलेट्स जोड़े में लगते हैं और प्रत्येक में 1 उर्वर फूल होता है
- (C) जीनिया प्रभाव के कारण
- (D) पूर्वपुंसी के कारण
उत्तर एवं व्याख्या देखें
सही उत्तर: (B) — भुट्टे पर स्पाइकलेट्स हमेशा जोड़े (Pairs) में उत्पन्न होते हैं और प्रत्येक जोड़े से 2 दाने बनते हैं, अतः कतारें सदैव सम होती हैं।
8. मक्का में तेल और प्रोटीन की मात्रा बढ़ाने के लिए सी.जी. हॉपकिन्स (1899) ने कौन सी प्रजनन विधि विकसित की थी?
- (A) वंशावली विधि
- (B) भुट्टा-से-पंक्ति विधि (Ear-to-Row Method)
- (C) बल्क विधि
- (D) एकल बीज वंशक्रम
उत्तर एवं व्याख्या देखें
सही उत्तर: (B) — हॉपकिन्स (Hopkins, 1899) ने इलिनोइस में मक्का के तेल व प्रोटीन चयन के लिए Ear-to-Row विधि प्रारंभ की थी।
9. मक्का का प्रत्यक्ष जंगली पूर्वज (Direct wild ancestor) किसे माना जाता है?
- (A) टियोसिंटे (Teosinte – Zea mays subsp. parviglumis / mexicana, 2n=20)
- (B) ट्रिप्सैकम (Tripsacum dactyloides)
- (C) कोइक्स (Coix lacryma-jobi)
- (D) सोरघम हैलेपेंस
उत्तर एवं व्याख्या देखें
सही उत्तर: (A) — आधुनिक आनुवंशिक अध्ययनों के अनुसार मेक्सिको का टियोसिंटे (2n=20) ही मक्का का सीधा पूर्वज है।
10. यदि किसी प्रजनक के पास 8 अंतःप्रजात वंशक्रम (n = 8 Inbred lines) हैं, तो उनसे कुल कितने एकल संकर (Single Crosses without reciprocals) बनाए जा सकते हैं?
- (A) 16
- (B) 28
- (C) 56
- (D) 70
उत्तर एवं व्याख्या देखें
सही उत्तर: (B) — सूत्र n(n−1)/2 के अनुसार: (8 × 7) / 2 = 56 / 2 = 28 एकल संकर।
अति लघु उत्तरीय प्रश्न
1. मक्का के नर और मादा पुष्पक्रमों को किस नाम से जाना जाता है?
नर पुष्पक्रम: टैसल (Tassel — शीर्ष पर) और मादा पुष्पक्रम: कॉब या ईयर (Cob / Ear — मध्य पत्ती कक्ष में)।
2. परागकण के जीन का उसी वर्ष के मक्का के भ्रूणपोष के रंग व गुण पर पड़ने वाला सीधा प्रभाव क्या कहलाता है?
जीनिया प्रभाव (Xenia Effect — Focke, 1881)।
3. सन् 1961 में भारत में विमोचित प्रथम चार मक्का संकरों के नाम लिखिए।
गंगा-1 (Ganga-1), गंगा-101 (Ganga-101), रंजीत (Ranjit) एवं दक्कन (Deccan)।
4. भारत में विकसित प्रथम एकल संकर (First Single Cross Hybrid of Maize in India) का नाम लिखिए।
पारस (Paras — 1995 में PAU, लुधियाना द्वारा विमोचित)।
5. प्रो-विटामिन A, लाइसिन और ट्रिप्टोफैन से भरपूर भारत की प्रथम बायोफोर्टिफाइड मक्का संकर कौन सी है?
पूसा विवेक क्यूपीएम-9 इम्प्रूव्ड (Pusa Vivek QPM-9 Improved, 2017)।
लघु उत्तरीय प्रश्न
1. मक्का में पर-परागण (Cross-pollination) को बढ़ावा देने वाले मुख्य तंत्र कौन से हैं?
1. उभयलिंगाश्रयी स्वभाव (Monoecious nature): नर (Tassel) और मादा (Cob) फूलों का अलग-अलग स्थानों पर लगना। 2. पूर्वपुंसी (Protandry): मादा सिल्क के निकलने से 2–3 दिन पहले ही नर मंजरी से परागकणों का झड़ना शुरू हो जाना। 3. वायु परागण के अनुकूल हल्के व करोड़ों परागकणों का निर्माण।
2. क्वालिटी प्रोटीन मक्का (QPM) क्या है और यह साधारण opaque-2 मक्का से कैसे भिन्न है?
सामान्य मक्का के Zein प्रोटीन में लाइसिन और ट्रिप्टोफैन अमीनो अम्ल बहुत कम होते हैं। 'opaque-2 (o2)' उत्परिवर्ती जीन से ये दोनों अमीनो अम्ल दोगुने हो जाते हैं, किंतु दाना खड़िया जैसा नरम हो जाता है। डॉ. एस.के. वसल व डॉ. विलेगास ने opaque-2 के साथ 'Endosperm Modifier Genes' जोड़कर कठोर व चमकदार दाने वाला 'QPM' (जैसे HQPM-1, विवेक QPM-9) विकसित किया।
3. संश्लेषित (Synthetic) और कम्पोजिट (Composite) किस्मों में क्या अंतर है?
संश्लेषित किस्म (Synthetic variety) का निर्माण उन चुने हुए अंतःप्रजात वंशक्रमों (Inbred lines) के आपसी संकरण से किया जाता है जिनकी सामान्य संयोजन क्षमता (GCA) का पूर्व परीक्षण किया जा चुका हो। इसके विपरीत, कम्पोजिट किस्म का निर्माण बिना GCA परीक्षण के ही विविध उत्कृष्ट खुली-परागित किस्मों/जननद्रव्यों को आपस में मिलाकर किया जाता है।
4. मक्का में 'Detasseling' क्या है और यह कब व कैसे की जाती है?
संकर बीज उत्पादन भूखंड में स्व-परागण रोकने के लिए मादा पैतृक पंक्ति (Female parent rows) के पौधों से नर मंजरी (Tassel) को पराग झड़ने से पहले ही हाथ से पकड़कर ऊपर खींचकर निकाल देने की क्रिया 'Detasseling' कहलाती है। यह प्रतिदिन सुबह के समय 10–14 दिनों तक की जाती है।
5. मक्का में 'Doubled Haploid (DH)' तकनीक का क्या महत्व है?
पारंपरिक रूप से मक्का में 100% समयुग्मजी अंतःप्रजात वंशक्रम (Inbred line) बनाने में 6 से 8 पीढ़ियों तक (6–7 वर्ष) लगातार स्व-परागण करना पड़ता है। किंतु 'Stock-6' व्युत्पन्न Haploid Inducer line और कोलचीसिन द्वारा गुणसूत्र दोगुना करने (DH तकनीक) से मात्र 2 पीढ़ियों (1 वर्ष) में ही 100% शुद्ध इनब्रेड लाइन प्राप्त हो जाती है।
दीर्घ उत्तरीय प्रश्न
1. मक्का (Zea mays) की उत्पत्ति, जंगली संबंधियों, वानस्पतिक समूहों (Kernel types) और पुष्प जीवविज्ञान (Floral Biology) का सविस्तर वर्णन कीजिए।
मेक्सिको उत्पत्ति केंद्र, Teosinte (tb1 व tga1 जीन) एवं Tripsacum की भूमिका, Kipps के 7 दाना समूह (Dent, Flint, Sweet, Pop, Flour, Waxy, Pod) तथा Tassel और Cob की संरचना, सम संख्या में दानों की कतारें, Protandry और Xenia प्रभाव का विस्तारपूर्वक वर्णन करें।
2. मक्का में संकर प्रजनन (Single Cross, Three-Way Cross एवं Double Cross) के ऐतिहासिक विकास, प्रक्रिया, लाभ-हानि और भारतीय उपलब्धियों की विवेचना कीजिए।
East व Shull (1908–09) के एकल संकर, Jones (1918) के द्विक संकर, Jenkins के द्विक संकर पूर्वानुमान, संकर बीज उत्पादन में Detasseling और भारत के 1961 के प्रथम द्विक संकरों से लेकर आधुनिक एकल संकरों (Paras, VMH-9, DHM-117) तक की यात्रा का वर्णन करें।
3. मक्का में समष्टि सुधार (Population Improvement), कम्पोजिट किस्मों और पोषण गुणवत्ता सुधार (QPM एवं Biofortification) का विस्तृत वर्णन कीजिए।
Hopkins की Ear-to-Row विधि, आवर्ती वरण (GCA व SCA हेतु), 1967 की 6 कम्पोजिट किस्में तथा Zein प्रोटीन की कमी, opaque-2 जीन, मोडिफायर जीन, डॉ. वसल का कार्य और प्रमुख QPM किस्मों (Shakti-1, HQPM-1, Pusa Vivek QPM-9 Improved) का वर्णन करें।
परीक्षा वन-लाइनर्स
- जी.एच. शल (G.H. Shull, 1914) ने मक्का में कार्य करते हुए सर्वप्रथम 'Heterosis' (संकर ओज) शब्द का प्रतिपादन किया था।
- मक्का में जंपिंग जीन्स / ट्रांसपोज़ोन्स (Ac-Ds system) की खोज के लिए बारबरा मैक्लिंटॉक को 1983 में नोबेल पुरस्कार मिला था।
- मक्का में शर्करा की उच्च मात्रा (Sweet corn) के लिए गुणसूत्र-4 पर 'sugary-1 (su1)' और गुणसूत्र-3 पर 'shrunken-2 (sh2)' जीन उत्तरदायी हैं।
- मक्का के Waxy corn (Zea mays ceratina) के स्टार्च में 100% एमाइलोपेक्टिन होता है और एमाइलोज 0% होता है।
- 1967 में जारी मक्का की 6 प्रसिद्ध कम्पोजिट किस्में हैं—अंबर, जवाहर, किसान, विक्रम, सोना और विजय।
आधार: उपयोगकर्ता द्वारा उपलब्ध GPB 311 Smart Notes।
