कोशिकाद्रव्यी उत्परिवर्तन: सस्य सुधार में भूमिका

कोशिकाद्रव्यी उत्परिवर्तन क्या होते हैं ? सस्य सुधार में उनकी भूमिका पर चर्चा कीजिए।

How to Approach

This question requires a clear understanding of cytoplasmic mutations and their significance in crop improvement. The approach should be to first define cytoplasmic male sterility (CMS) and cytoplasmic mutations, then explain their role in hybrid seed production. Finally, discuss the benefits and limitations of using cytoplasmic genetic material in crop breeding programs, emphasizing the challenges and future directions. A structured approach with clear headings and subheadings will be crucial for a well-organized answer.

कोशिकाद्रव्यी उत्परिवर्तन: परिभाषा एवं प्रकार

कोशिकाद्रव्यी उत्परिवर्तन नाभिकीय उत्परिवर्तनों से भिन्न होते हैं। ये माइटोकॉन्ड्रिया (mitochondria) और क्लोरोप्लास्ट (chloroplast) जैसे कोशिकाद्रव्यीय अंगों में होने वाले डीएनए (DNA) में परिवर्तन होते हैं। ये परिवर्तन माता-पिता से संतानों तक माइटोकॉन्ड्रियल या मातृ पंक्ति के माध्यम से प्रसारित होते हैं। CMS एक ऐसा ही उत्परिवर्तन है, जो नर प्रजनन क्षमता को बाधित करता है, लेकिन मादा प्रजनन क्षमता को बरकरार रखता है। CMS के कई प्रकार होते हैं, जिनमें OGMU (Ogura male sterility), T-CMS (Taiwan male sterility) प्रमुख हैं।

सस्य सुधार में कोशिकाद्रव्यी उत्परिवर्तन की भूमिका

कोशिकाद्रव्यी CMS की भूमिका सस्य सुधार में महत्वपूर्ण है क्योंकि यह संकर बीज उत्पादन के लिए एक शक्तिशाली उपकरण प्रदान करता है। संकर बीज उच्च उपज, बेहतर गुणवत्ता और रोग प्रतिरोधक क्षमता प्रदान करते हैं। CMS का उपयोग करके, नर बाँझ रेखाएँ (male-sterile lines) विकसित की जाती हैं, जिनका उपयोग उर्वरक (fertile) मादा पंक्ति के साथ क्रॉस-पोलिनेसन (cross-pollination) के माध्यम से संकर बीज उत्पन्न करने के लिए किया जाता है।

संकर बीज उत्पादन में CMS का उपयोग

CMS लाइनों का विकास: विभिन्न फसलों में CMS लाइनों को प्रेरित करने के लिए रासायनिक इंड्यूसर (chemical inducers) या विकिरण (radiation) का उपयोग किया जा सकता है।
क्रॉस-पोलिनेसन: CMS लाइनों को उर्वरक मादा पंक्ति के साथ क्रॉस-पोलिनेट किया जाता है, जिससे संकर बीज प्राप्त होते हैं।
उदाहरण: मक्का (maize), धान (rice), ज्वार (sorghum) और बाजरा (pearl millet) जैसी फसलों में CMS का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

लाभ एवं सीमाएं

CMS के उपयोग के कई लाभ हैं, लेकिन कुछ सीमाएं भी हैं जिन पर ध्यान देना आवश्यक है।

लाभ

उच्च उपज (High yield)
बेहतर गुणवत्ता (Improved quality)
रोग प्रतिरोधक क्षमता (Disease resistance)
बीज उत्पादन की दक्षता (Efficiency of seed production)

सीमाएं

प्लास्मिड (plasmid) का नुकसान: CMS लाइनों में प्लास्मिड का नुकसान हो सकता है, जिससे उनकी उत्पादकता कम हो सकती है।
अनिश्चितता: कुछ CMS सिस्टम अस्थिर हो सकते हैं और पर्यावरण कारकों के प्रति संवेदनशील हो सकते हैं।
आनुवंशिक विविधता का नुकसान: CMS के अत्यधिक उपयोग से आनुवंशिक विविधता का नुकसान हो सकता है, जिससे फसलें बीमारियों के प्रति अधिक संवेदनशील हो सकती हैं।

विशेषता	नाभिकीय उत्परिवर्तन	कोशिकाद्रव्यी उत्परिवर्तन
स्थान	नाभिक (Nucleus)	कोशिकाद्रव्य (Cytoplasm)
उत्तराधिकार	माता-पिता दोनों से	मातृ पंक्ति से (Maternal inheritance)
प्रभाव	विभिन्न लक्षण प्रभावित	विशिष्ट लक्षण प्रभावित (जैसे CMS)

भविष्य की दिशाएं

कोशिकाद्रव्यी उत्परिवर्तनों के अध्ययन और उपयोग के लिए भविष्य में निम्नलिखित दिशाओं पर ध्यान केंद्रित किया जाना चाहिए:

आणविक तंत्र (molecular mechanisms) की समझ: CMS के आणविक तंत्र को बेहतर ढंग से समझने से नई और अधिक स्थिर CMS लाइनों को विकसित करने में मदद मिल सकती है।
जीनोम संपादन (genome editing) तकनीक: CRISPR-Cas9 जैसी जीनोम संपादन तकनीकों का उपयोग करके CMS को अधिक सटीक रूप से नियंत्रित किया जा सकता है।
आनुवंशिक विविधता का संरक्षण: CMS के उपयोग के साथ-साथ आनुवंशिक विविधता को संरक्षित करने के लिए अन्य रणनीतियों का उपयोग करना महत्वपूर्ण है।

Additional Resources

Key Definitions

CMS (Cytoplasmic Male Sterility)

यह एक ऐसी स्थिति है जिसमें नर प्रजनन क्षमता बाधित होती है, लेकिन मादा प्रजनन क्षमता बरकरार रहती है, जो कोशिकाद्रव्यीय उत्परिवर्तन के कारण होती है।

प्लास्मिड (Plasmid)

ये छोटे, गोलाकार डीएनए अणु होते हैं जो बैक्टीरिया और अन्य सूक्ष्मजीवों में पाए जाते हैं। कुछ CMS लाइनों में, प्लास्मिड का नुकसान उत्पादकता को कम कर सकता है।

Key Statistics

भारत में संकर मक्का की खेती का क्षेत्रफल लगभग 25 लाख हेक्टेयर है, जिसमें CMS तकनीक का उपयोग किया जाता है। (स्रोत: कृषि मंत्रालय, भारत)

Source: Ministry of Agriculture & Farmers Welfare, India

CRISPR-Cas9 जैसी जीन संपादन तकनीकों से CMS के विकास और नियंत्रण में क्रांति आ सकती है, जिससे अधिक सटीक और कुशल संकर बीज उत्पादन संभव हो सकेगा।

Source: Ongoing research

Examples

T-CMS (Taiwan Male Sterility)

यह CMS का एक प्रकार है जो ताइवान में खोजा गया था और अब यह मक्का की संकर किस्मों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। यह एक mitochondrial gene के उत्परिवर्तन के कारण होता है।

Frequently Asked Questions

▶क्या कोशिकाद्रव्यी उत्परिवर्तन आनुवंशिक रूप से स्थिर होते हैं?

कोशिकाद्रव्यी उत्परिवर्तन नाभिकीय उत्परिवर्तनों की तुलना में अधिक स्थिर होते हैं क्योंकि वे माइटोकॉन्ड्रिया और क्लोरोप्लास्ट में स्थित होते हैं, जो कोशिका के अन्य भागों से अधिक संरक्षित होते हैं। हालांकि, कुछ CMS सिस्टम अस्थिर हो सकते हैं और पर्यावरण कारकों के प्रति संवेदनशील हो सकते हैं।