उत्परिवर्तजनन (म्यूटाजेनेसिस) को इसके वर्गीकरण के साथ समझाइए । फ़सल सुधार में एल्काइलेटिंग एजेन्टों तथा एज़ाइड म्यूटाजेन्स की क्रिया प्रणाली का संक्षेप में वर्णन कीजिए।

उत्परिवर्तजनन (म्यूटाजेनेसिस)

उत्परिवर्तजनन वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा किसी जीव के आनुवंशिक पदार्थ (डीएनए या आरएनए) में परिवर्तन उत्पन्न होते हैं। ये परिवर्तन जीन में आधार अनुक्रम में बदलाव के कारण हो सकते हैं, जिसके परिणामस्वरूप एक नया गुण या जनक प्रकार में नहीं पाया जाने वाला गुण उत्पन्न हो सकता है। यह आनुवंशिक विविधता का मूल स्रोत है और विकासवादी प्रक्रियाओं में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। पादप प्रजनन में, कृत्रिम रूप से उत्परिवर्तन प्रेरित करके वांछनीय लक्षणों वाली किस्में विकसित की जाती हैं।

उत्परिवर्तजनन का वर्गीकरण

उत्परिवर्तजनन को मुख्य रूप से दो श्रेणियों में वर्गीकृत किया जा सकता है:

• स्वतः उत्परिवर्तन (Spontaneous Mutation): ये उत्परिवर्तन बिना किसी बाहरी उत्परिवर्तजन (म्यूटाजेन) के उपचार के स्वाभाविक रूप से उत्पन्न होते हैं। ये बहुत कम दर पर होते हैं (प्रति जीन प्रति पीढ़ी 10⁻⁷ से 10⁻⁴)। विभिन्न जीनों की स्वतः उत्परिवर्तन दर भिन्न हो सकती है। ये अक्सर डीएनए प्रतिकृति त्रुटियों, डीएनए की क्षति या प्राकृतिक चयापचय प्रक्रियाओं के उप-उत्पादों के कारण होते हैं।
• प्रेरित उत्परिवर्तन (Induced Mutation): ये उत्परिवर्तन तब उत्पन्न होते हैं जब किसी जीव को भौतिक या रासायनिक उत्परिवर्तजन से उपचारित किया जाता है। पादप प्रजनन में वांछित लक्षणों को प्राप्त करने के लिए प्रेरित उत्परिवर्तन का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। प्रेरित उत्परिवर्तन को आगे भौतिक और रासायनिक उत्परिवर्तन में वर्गीकृत किया जा सकता है।
  • भौतिक उत्परिवर्तजन (Physical Mutagens): इनमें विभिन्न प्रकार के विकिरण शामिल हैं जो डीएनए को क्षति पहुंचाते हैं या उसके अनुक्रम को बदलते हैं। उदाहरण:
    • आयनकारी विकिरण: एक्स-रे, गामा किरणें (जैसे कोबाल्ट-60 स्रोत से), न्यूट्रॉन। ये डीएनए स्ट्रैंड ब्रेक, गुणसूत्र विपथन और आधार क्षति का कारण बन सकते हैं।
    • गैर-आयनकारी विकिरण: पराबैंगनी (UV) विकिरण। यह डीएनए में थायमिन डाइमर बनाता है, जो प्रतिकृति में त्रुटियां पैदा कर सकता है।
  • रासायनिक उत्परिवर्तजन (Chemical Mutagens): ये विभिन्न रासायनिक यौगिक होते हैं जो डीएनए के साथ प्रतिक्रिया करके आधार अनुक्रम में परिवर्तन लाते हैं। इन्हें उनकी क्रिया प्रणाली के आधार पर कई श्रेणियों में बांटा जा सकता है। उदाहरण:
    • एल्काइलेटिंग एजेन्ट: जैसे एथिल मिथेनसल्फोनेट (EMS), मस्टर्ड गैस।
    • आधार एनालॉग: जैसे 5-ब्रोमोयुरेसिल (5-BU), 2-एमिनोप्यूरिन (2-AP)।
    • एज़ाइड म्यूटाजेन्स: जैसे सोडियम एज़ाइड।
    • इंटरकैलेटिंग एजेन्ट: जैसे एक्रिडाइन डाई।

फ़सल सुधार में एल्काइलेटिंग एजेन्टों तथा एज़ाइड म्यूटाजेन्स की क्रिया प्रणाली

फ़सल सुधार में रासायनिक उत्परिवर्तजन का उपयोग आनुवंशिक विविधता उत्पन्न करने के लिए किया जाता है, जिससे नई और बेहतर किस्मों का चयन किया जा सके।

एल्काइलेटिंग एजेन्ट (Alkylating Agents)

एल्काइलेटिंग एजेन्ट वे रासायनिक यौगिक होते हैं जो डीएनए के नाइट्रोजनी क्षारों में एल्काइल समूह जोड़ते हैं। यह एल्काइलीकरण डीएनए प्रतिकृति और मरम्मत प्रक्रियाओं के दौरान त्रुटियों का कारण बनता है, जिससे उत्परिवर्तन होते हैं।

• क्रिया प्रणाली:
  • ये मुख्य रूप से ग्वानिन (G) और साइटोसिन (C) जैसे क्षारों के नाइट्रोजन परमाणुओं पर एल्काइल समूह (जैसे एथिल या मिथाइल समूह) जोड़ते हैं।
  • एल्काइलीकरण के बाद, क्षार के युग्मन गुण बदल जाते हैं। उदाहरण के लिए, एल्काइलेटेड ग्वानिन अक्सर थायमिन (T) के साथ युग्मन करता है, जबकि इसे आमतौर पर साइटोसिन (C) के साथ युग्मन करना चाहिए।
  • इससे डीएनए प्रतिकृति के दौरान G:C से A:T या A:T से G:C ट्रांजीशन उत्परिवर्तन होते हैं।
  • कुछ एल्काइलेटिंग एजेन्ट डीएनए स्ट्रैंड ब्रेक और गुणसूत्र विपथन भी उत्पन्न कर सकते हैं।
• उदाहरण: एथिल मिथेनसल्फोनेट (EMS) पादप प्रजनन में सबसे अधिक उपयोग किए जाने वाले एल्काइलेटिंग एजेन्टों में से एक है। डाइएथाइल सल्फेट (DES) और मस्टर्ड गैस भी इस श्रेणी में आते हैं।
• फ़सल सुधार में अनुप्रयोग: EMS का उपयोग गेहूं, चावल, मक्का और कई अन्य फसलों में रोग प्रतिरोधक क्षमता, सूखा सहिष्णुता, बेहतर उपज और अन्य वांछित गुणों को विकसित करने के लिए किया गया है।

एज़ाइड म्यूटाजेन्स (Azide Mutagens)

एज़ाइड म्यूटाजेन्स, विशेष रूप से सोडियम एज़ाइड (NaN₃), शक्तिशाली रासायनिक उत्परिवर्तजन हैं जिनका उपयोग पादप प्रजनन में व्यापक रूप से किया जाता है।

• क्रिया प्रणाली:
  • सोडियम एज़ाइड स्वयं डीएनए पर सीधे कार्य नहीं करता है, बल्कि यह चयापचय रूप से सक्रिय होता है। पौधों की कोशिकाओं में, सोडियम एज़ाइड को एक कार्बनिक यौगिक, एज़ाइड मेटाबोलाइट (azide metabolite) में परिवर्तित किया जाता है, जिसे आमतौर पर एज़ाइड यौगिक कहा जाता है।
  • यह एज़ाइड मेटाबोलाइट डीएनए प्रतिकृति और मरम्मत के दौरान उत्परिवर्तन को प्रेरित करता है। यह विशेष रूप से ग्वानिन को लक्षित करता है, जिससे G:C से A:T ट्रांजीशन उत्परिवर्तन होते हैं।
  • यह साइटोक्रोम ऑक्सीडेज एंजाइम को बाधित करके श्वसन प्रक्रिया को भी प्रभावित कर सकता है, जिससे कोशिकाओं में ऑक्सीडेटिव तनाव बढ़ सकता है जो अप्रत्यक्ष रूप से डीएनए क्षति का कारण बन सकता है।
• उदाहरण: सोडियम एज़ाइड (NaN₃)।
• फ़सल सुधार में अनुप्रयोग: सोडियम एज़ाइड का उपयोग विशेष रूप से जौ, चावल और अन्य अनाज वाली फसलों में उच्च आवृत्ति पर उत्परिवर्तन उत्पन्न करने के लिए किया जाता है। इसका उपयोग अक्सर रोग प्रतिरोधक क्षमता, बेहतर प्रोटीन सामग्री और अन्य कृषि संबंधी लक्षणों में सुधार के लिए किया जाता है। उदाहरण के लिए, मूंग दाल में पीत मोजेक वायरस और चूर्णिल आसिता के प्रति प्रतिरोधक क्षमता उत्परिवर्तन द्वारा प्रेरित की गई थी।

कुल मिलाकर, एल्काइलेटिंग एजेन्ट और एज़ाइड म्यूटाजेन्स दोनों ही फसल सुधार में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, जिससे आनुवंशिक विविधता उत्पन्न होती है और प्रजनकों को नई और बेहतर फसल किस्मों का चयन करने का अवसर मिलता है।