Model Answer
0 min readIntroduction
पादप जैव प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में जीन स्थानांतरण (जेनेटिक इंजीनियरिंग) एक मौलिक तकनीक है, जिसके माध्यम से किसी जीव के जीनोम में विशिष्ट जीन को प्रविष्ट किया जाता है। इसका मुख्य उद्देश्य पौधों में वांछित गुणों का समावेश करना है, जैसे कीट प्रतिरोध, सूखा सहिष्णुता, बेहतर पोषण मूल्य, और उच्च उपज। आनुवंशिक इंजीनियरिंग द्वारा आनुवंशिक रूप से संशोधित (GM) फसलें विकसित की जाती हैं, जिन्होंने वैश्विक कृषि में क्रांति ला दी है। भारत में, बीटी कपास एकमात्र व्यावसायिक रूप से स्वीकृत जीएम फसल है, लेकिन जीनोम-संपादित (GE) फसलों, जैसे जीई सरसों और चावल, के लिए नियामक मार्ग में हालिया बदलाव कृषि नवाचार के नए द्वार खोल रहे हैं। जीन स्थानांतरण की विभिन्न विधियों को मोटे तौर पर दो श्रेणियों में बांटा जा सकता है: प्रत्यक्ष (वाहक-रहित) और अप्रत्यक्ष (वाहक-मध्यस्थता)।
पादपों में जीन स्थानांतरण कई विधियों द्वारा किया जा सकता है, जिन्हें मुख्यतः दो श्रेणियों में वर्गीकृत किया जाता है:
1. अप्रत्यक्ष जीन स्थानांतरण विधियाँ (वाहक-मध्यस्थता जीन स्थानांतरण)
इन विधियों में, वांछित जीन को परपोषी पादप कोशिका में स्थानांतरित करने के लिए एक जैविक वाहक (वेक्टर) का उपयोग किया जाता है।
- एग्रोबैक्टीरियम-मध्यस्थता जीन स्थानांतरण: यह द्विबीजपत्री पौधों में जीन स्थानांतरण की सबसे प्रभावी और व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली विधि है। इसमें एग्रोबैक्टीरियम ट्यूमेफैसिएन्स (Agrobacterium tumefaciens) नामक मृदा जीवाणु का उपयोग किया जाता है। इस जीवाणु में एक ट्यूमर-प्रेरक (Ti) प्लास्मिड होता है, जिसका एक हिस्सा (T-DNA) प्राकृतिक रूप से संक्रमित पादप कोशिकाओं के जीनोम में स्थानांतरित हो जाता है। वैज्ञानिक इस Ti प्लास्मिड से ट्यूमर-उत्प्रेरक जीनों को हटाकर उनकी जगह वांछित जीन (जैसे कीट प्रतिरोध के लिए Bt जीन) को डालते हैं और इस संशोधित प्लास्मिड को वाहक के रूप में उपयोग करते हैं।
- विषाणु-मध्यस्थता जीन स्थानांतरण: कुछ पादप विषाणुओं का उपयोग भी वाहक के रूप में किया जाता है, जैसे कॉलीफ्लावर मोजेक वायरस (CaMV)।
2. प्रत्यक्ष जीन स्थानांतरण विधियाँ (वाहक-रहित जीन स्थानांतरण)
इन विधियों में, वांछित डीएनए को किसी जैविक वाहक की सहायता के बिना सीधे पादप कोशिकाओं में प्रविष्ट किया जाता है। ये विधियाँ उन पौधों के लिए विशेष रूप से उपयोगी हैं, जो एग्रोबैक्टीरियम द्वारा आसानी से रूपांतरित नहीं होते (जैसे अधिकांश एकबीजपत्री)। प्रत्यक्ष जीन स्थानांतरण विधियों को आगे भौतिक और रासायनिक विधियों में विभाजित किया जा सकता है।
भौतिक प्रत्यक्ष जीन स्थानांतरण विधियाँ:
- कणिका बंदूक विधि (जीन गन/बायोलिस्टिक्स):
- यह जीन स्थानांतरण की एक लोकप्रिय और अत्यधिक प्रभावी भौतिक विधि है।
- इसमें 1-2 माइक्रोमीटर व्यास वाले सोने या टंगस्टन के सूक्ष्म कणों को डीएनए से लेपित किया जाता है।
- इन डीएनए-लेपित कणों को एक "जीन गन" या "पार्टिकल बॉम्बार्डमेंट" डिवाइस का उपयोग करके उच्च वेग से लक्षित पादप कोशिकाओं या ऊतकों में दागा जाता है।
- कण कोशिका भित्ति और झिल्ली को भेदकर डीएनए को सीधे कोशिका के अंदर पहुंचाते हैं, जहां यह जीनोम में समाकलित हो सकता है।
- इस विधि का उपयोग गेहूं, चावल और मक्का जैसे महत्वपूर्ण फसल पौधों में सफल रूपांतरण के लिए किया गया है।
- सूक्ष्म अंतःक्षेपण (माइक्रोइंजेक्शन):
- यह एक सटीक भौतिक विधि है जिसमें वांछित डीएनए को एक अत्यंत महीन कांच की सुई (माइक्रोपिपेट, 0.5-10.0 माइक्रोमीटर टिप) का उपयोग करके सीधे लक्षित पादप कोशिका के जीवद्रव्य या केंद्रक में डाला जाता है।
- कोशिकाओं को अक्सर कम पिघलने वाले एगार में स्थिर किया जाता है या एक होल्डिंग पिपेट द्वारा चूषण बल का उपयोग करके माइक्रोस्कोप के नीचे रखा जाता है।
- यह विधि प्रोटोप्लास्ट, कैलस, भ्रूण या मेरिस्टेम जैसी कोशिकाओं के लिए उपयुक्त है।
- इसमें उच्च तकनीकी विशेषज्ञता और समय लगता है, लेकिन यह कोशिकाओं में डीएनए को लक्षित करने की अनुमति देती है।
- वैद्युत छिद्रण (इलेक्ट्रोपोरेशन):
- इस विधि में पादप प्रोटोप्लास्ट (कोशिका भित्ति रहित कोशिकाएं) को डीएनए युक्त एक उपयुक्त आयनिक विलयन में निलंबित किया जाता है।
- फिर इस मिश्रण को उच्च वोल्टेज के संक्षिप्त विद्युत पल्स के संपर्क में लाया जाता है।
- विद्युत पल्स प्लाज्मा झिल्ली में अस्थायी सूक्ष्म छिद्र बनाते हैं, जिससे डीएनए अणु कोशिका के अंदर प्रवेश कर पाते हैं।
- उपचारित प्रोटोप्लास्ट को तब कोशिका उपनिवेश और फिर पौधों में पुनर्जीवित किया जाता है।
- यह उन पौधों के लिए विशेष रूप से उपयोगी है जहां प्रोटोप्लास्ट को सफलतापूर्वक अलग और पुनर्जीवित किया जा सकता है।
रासायनिक प्रत्यक्ष जीन स्थानांतरण विधियाँ:
- पॉलीइथाइलीन ग्लाइकॉल (PEG)-मध्यस्थता स्थानांतरण:
- कुछ रसायन, जैसे पॉलीइथाइलीन ग्लाइकॉल (PEG), पादप प्रोटोप्लास्ट में डीएनए के प्रवेश को प्रेरित करते हैं।
- इस विधि में, प्रोटोप्लास्ट और प्लास्मिड डीएनए को पहले मिलाया जाता है, और फिर कुछ समय बाद 15-25% PEG मिलाया जाता है।
- PEG डीएनए को प्रोटोप्लास्ट द्वारा ग्रहण करने में मदद करता है, संभवतः झिल्ली की पारगम्यता को बदलकर या डीएनए को झिल्ली की सतह पर संघनित करके।
- यह विधि प्रोटोप्लास्ट को कम क्षति पहुंचाती है।
- लिपोसोम-मध्यस्थता जीन स्थानांतरण (लाइपोफैक्शन):
- इस विधि में, डीएनए को लिपोसोम नामक वसीय गोल अणुओं में encapsuलेट किया जाता है।
- लिपोसोम पादप कोशिका झिल्ली के साथ संलयन कर सकते हैं या एंडोसाइटोसिस के माध्यम से कोशिका में प्रवेश कर सकते हैं, जिससे डीएनए कोशिका के अंदर पहुंच जाता है।
- लिपोसोम-मध्यस्थता स्थानांतरण को लाइपोफैक्शन भी कहा जाता है और यह पादप और पशु कोशिकाओं दोनों में उपयोग किया जाता है।
प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष जीन स्थानांतरण विधियों का चयन लक्षित पादप प्रजाति, वांछित दक्षता और उपलब्ध उपकरणों पर निर्भर करता है। इन तकनीकों ने पादप आनुवंशिक इंजीनियरिंग के क्षेत्र में महत्वपूर्ण प्रगति को बढ़ावा दिया है, जिससे खाद्य सुरक्षा और टिकाऊ कृषि में सुधार की अपार संभावनाएं हैं।
Conclusion
पादपों में जीन स्थानांतरण की विभिन्न विधियाँ, चाहे वे प्रत्यक्ष हों या अप्रत्यक्ष, आनुवंशिक इंजीनियरिंग के आधार स्तंभ हैं, जो कृषि और जैव प्रौद्योगिकी के क्षेत्र में क्रांतिकारी बदलाव ला रही हैं। प्रत्यक्ष विधियाँ, जैसे कणिका बंदूक, सूक्ष्म अंतःक्षेपण और वैद्युत छिद्रण, विशेष रूप से उन पौधों के लिए महत्वपूर्ण हैं जहां पारंपरिक वाहक-आधारित विधियाँ प्रभावी नहीं होतीं। इन तकनीकों के निरंतर विकास से बेहतर फसलें तैयार करने की क्षमता बढ़ती है, जो जलवायु परिवर्तन की चुनौतियों का सामना कर सकें और बढ़ती वैश्विक आबादी के लिए खाद्य सुरक्षा सुनिश्चित कर सकें। भारत में जीएम फसलों के संबंध में नियामक प्रगति के साथ, ये विधियाँ भविष्य की कृषि नवाचारों में केंद्रीय भूमिका निभाएंगी।
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.