UPSC MainsBOTANY-PAPER-II201315 Marks
Q9.

एक पादप के विख्यात पूर्वजों के पहचान हेतु कैसे GISH का प्रयोग किया जा सकता है ? समझाइये ।

How to Approach

इस प्रश्न का उत्तर देने के लिए, GISH (Genomic In Situ Hybridization) तकनीक की मूल अवधारणा, इसके सिद्धांतों और पादप के पूर्वजों की पहचान में इसकी भूमिका को स्पष्ट करना आवश्यक है। उत्तर में GISH की प्रक्रिया, इसके अनुप्रयोग, सीमाओं और अन्य संबंधित तकनीकों के साथ तुलना को शामिल किया जाना चाहिए। संरचना में, पहले GISH का परिचय दें, फिर इसकी कार्यप्रणाली और पादप के पूर्वजों की पहचान में इसके उपयोग को विस्तार से समझाएं।

Model Answer

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Introduction

जीनोमिक इन सीटू हाइब्रिडाइजेशन (GISH) एक आणविक साइटोजेनेटिक तकनीक है जिसका उपयोग पौधों में विशिष्ट जीनोम अनुक्रमों की पहचान करने और स्थानीयकरण करने के लिए किया जाता है। यह तकनीक विशेष रूप से पादप प्रजातियों के बीच संकरण (hybridization) और पॉलीप्लोइडी (polyploidy) के अध्ययन में महत्वपूर्ण है। GISH, क्रोमोसोम में विशिष्ट डीएनए अनुक्रमों को लक्षित करने के लिए फ्लोरोसेंट रूप से लेबल किए गए डीएनए जांच (probes) का उपयोग करता है, जिससे पूर्वजों की पहचान और जीनोम संगठन को समझने में मदद मिलती है। यह तकनीक पादप प्रजनन, आनुवंशिक विविधता और विकासवादी अध्ययन में एक शक्तिशाली उपकरण के रूप में उभरी है।

जीनोमिक इन सीटू हाइब्रिडाइजेशन (GISH) : सिद्धांत और प्रक्रिया

GISH तकनीक, इन सीटू हाइब्रिडाइजेशन (ISH) का एक उन्नत रूप है, जो क्रोमोसोम पर विशिष्ट डीएनए अनुक्रमों का पता लगाने के लिए फ्लोरोसेंट जांच का उपयोग करता है। इसकी मूल प्रक्रिया में निम्नलिखित चरण शामिल हैं:

  • डीएनए जांच (DNA Probe) तैयार करना: GISH के लिए, लक्षित जीनोम के विशिष्ट डीएनए अनुक्रमों से जांच तैयार की जाती है। ये जांच फ्लोरोसेंट रंगों से लेबल की जाती हैं।
  • क्रोमोसोम की तैयारी: पादप कोशिकाओं से क्रोमोसोम को अलग किया जाता है और स्लाइड पर फैलाया जाता है।
  • हाइब्रिडाइजेशन: स्लाइड पर क्रोमोसोम को डीएनए जांच के साथ हाइब्रिडाइज किया जाता है। जांच क्रोमोसोम पर अपने पूरक अनुक्रमों से बंध जाती है।
  • धुलाई (Washing): बिना बंधे जांच को हटाने के लिए स्लाइड को धोया जाता है।
  • दृश्यीकरण (Visualization): फ्लोरोसेंट माइक्रोस्कोप का उपयोग करके क्रोमोसोम पर फ्लोरोसेंट संकेतों का पता लगाया जाता है।

पादप के विख्यात पूर्वजों की पहचान हेतु GISH का प्रयोग

GISH तकनीक पादप के पूर्वजों की पहचान करने में निम्नलिखित तरीकों से सहायक है:

  • संकरण की पहचान: GISH का उपयोग संकर पौधों में विभिन्न माता-पिता जीनोम को अलग करने के लिए किया जा सकता है। फ्लोरोसेंट जांच प्रत्येक माता-पिता जीनोम के विशिष्ट अनुक्रमों को लक्षित करती हैं, जिससे क्रोमोसोम पर उनके वितरण को देखा जा सकता है।
  • पॉलीप्लोइडी का विश्लेषण: पॉलीप्लोइड पौधों में, GISH विभिन्न जीनोम की प्रतियां (copies) निर्धारित करने में मदद करता है। यह जीनोम की संख्या और संगठन को समझने में महत्वपूर्ण है।
  • जीनोम संगठन का अध्ययन: GISH क्रोमोसोम पर जीनोम के संगठन और पुनर्व्यवस्थापन (rearrangement) का अध्ययन करने में मदद करता है।
  • प्रजाति विकास का अध्ययन: GISH का उपयोग प्रजातियों के विकासवादी इतिहास को समझने के लिए किया जा सकता है, क्योंकि यह विभिन्न प्रजातियों के जीनोम के बीच समानता और अंतर को दर्शाता है।

GISH के अनुप्रयोग

GISH तकनीक के कई महत्वपूर्ण अनुप्रयोग हैं:

  • पादप प्रजनन: संकर पौधों में वांछनीय जीनों की पहचान और चयन करने में मदद करता है।
  • आनुवंशिक विविधता का अध्ययन: पादप आबादी में आनुवंशिक विविधता का आकलन करने में मदद करता है।
  • विकासवादी अध्ययन: प्रजातियों के विकासवादी इतिहास और संबंधों को समझने में मदद करता है।
  • साइटोजेनेटिक्स: क्रोमोसोम संरचना और संगठन का अध्ययन करने में मदद करता है।

GISH की सीमाएं

GISH एक शक्तिशाली तकनीक है, लेकिन इसकी कुछ सीमाएं भी हैं:

  • जांच डिजाइन: विशिष्ट और प्रभावी जांच डिजाइन करना चुनौतीपूर्ण हो सकता है।
  • सिग्नल की तीव्रता: कमजोर सिग्नल की तीव्रता के कारण कुछ अनुक्रमों का पता लगाना मुश्किल हो सकता है।
  • क्रोमोसोम की तैयारी: क्रोमोसोम की तैयारी जटिल और समय लेने वाली हो सकती है।

अन्य संबंधित तकनीकें

GISH के अलावा, अन्य आणविक साइटोजेनेटिक तकनीकें भी पादप जीनोम के अध्ययन में उपयोग की जाती हैं, जैसे कि फ्लोरोसेंट इन सीटू हाइब्रिडाइजेशन (FISH) और क्रोमोसोम पेंटिंग। FISH, GISH की तुलना में अधिक व्यापक रूप से उपयोग की जाती है और विभिन्न प्रकार के डीएनए जांच का उपयोग करने की अनुमति देती है। क्रोमोसोम पेंटिंग, पूरे क्रोमोसोम को रंगने के लिए उपयोग की जाती है, जिससे क्रोमोसोम संरचना और संगठन का अध्ययन करने में मदद मिलती है।

Conclusion

संक्षेप में, GISH एक महत्वपूर्ण आणविक साइटोजेनेटिक तकनीक है जो पादप के पूर्वजों की पहचान करने, संकरण और पॉलीप्लोइडी का विश्लेषण करने और जीनोम संगठन का अध्ययन करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। हालांकि इसकी कुछ सीमाएं हैं, लेकिन पादप प्रजनन, आनुवंशिक विविधता और विकासवादी अध्ययन में इसका अनुप्रयोग इसे एक मूल्यवान उपकरण बनाता है। भविष्य में, GISH तकनीक को और अधिक संवेदनशील और कुशल बनाने के लिए नए तरीकों का विकास किया जा सकता है।

Answer Length

This is a comprehensive model answer for learning purposes and may exceed the word limit. In the exam, always adhere to the prescribed word count.

Additional Resources

Key Definitions

इन सीटू हाइब्रिडाइजेशन (ISH)
एक तकनीक जिसमें डीएनए या आरएनए जांच का उपयोग करके कोशिकाओं या ऊतकों में विशिष्ट न्यूक्लिक एसिड अनुक्रमों का पता लगाया जाता है।
पॉलीप्लोइडी
एक ऐसी स्थिति जिसमें एक जीव में क्रोमोसोम का सामान्य संख्या से अधिक सेट होते हैं। यह पादपों में आम है और प्रजातियों के विकास में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

Key Statistics

2022 में, वैश्विक पादप जीनोमिक्स बाजार का आकार 2.5 बिलियन अमेरिकी डॉलर था और 2030 तक 6.8 बिलियन अमेरिकी डॉलर तक पहुंचने का अनुमान है, जो 12.8% की चक्रवृद्धि वार्षिक वृद्धि दर (CAGR) दर्शाता है।

Source: Global Plant Genomics Market Report, 2023

अनुमान है कि पादप प्रजातियों का लगभग 30-80% पॉलीप्लोइड है।

Source: Soltis, P. S., & Soltis, D. E. (2000). Polyploidy: evolutionary history and signature in plants.

Examples

गेहूं में GISH का उपयोग

गेहूं (Triticum aestivum) एक पॉलीप्लोइड पौधा है जिसमें जटिल जीनोम होता है। GISH का उपयोग गेहूं के विभिन्न जीनोम (A, B, और D) को अलग करने और उनके योगदान को समझने के लिए किया गया है।

Frequently Asked Questions

GISH और FISH में क्या अंतर है?

GISH विशेष रूप से जीनोम के विशिष्ट अनुक्रमों को लक्षित करता है, जबकि FISH अधिक व्यापक है और विभिन्न प्रकार के डीएनए जांच का उपयोग कर सकता है। GISH आमतौर पर संकरण और पॉलीप्लोइडी के अध्ययन के लिए उपयोग किया जाता है, जबकि FISH का उपयोग क्रोमोसोम संरचना और संगठन के अध्ययन के लिए किया जाता है।