Line Development and Maintenance Breeding in self and cross pollinated crops (A/B/R and two line system) for development of hybrids and seed production

Line Development and Maintenance Breeding in self and cross pollinated crops (A/B/R and two line system) for development of hybrids and seed production:-

संकर बीज उत्पादन में 3 प्रकार के वंशक्रमों का उपयोग किया जाता है:-

(There are 3 types of lines used in hybrid seed production:-)

i. बीज जनक वंशक्रम (Seed Parent Line):- यह नर बंध्य वंशक्रम होता है। इसे मादा जनक के रूप में उपयोग किया जाता है।

(It is a male srerile line. It is used as a female parent.)

ii. अनुरक्षक वंशक्रम (Maintainer Line):- यह नर उर्वर वंशक्रम होता है। इसे नर जनक के रूप में उपयोग किया जाता है।

(This is male fertile line. It is used as a male parent.)

iii. पुन:स्थापक वंशक्रम (Restorer Line):- यह भी नर उर्वर वंशक्रम होता है। इसे भी नर जनक के रूप में उपयोग किया जाता है।

(It is also male fertile line. It is also used as a male parent.)

उपरोक्त तीनों अंत:प्रजात वंशक्रम होते हैं जिन्हें स्व क्रॉस विधि द्वारा विकसित किया जाता है। इसमें पीढ़ी दर पीढ़ी बार बार स्वपरागण कराया जाता है।

(The above three are inbred lines that are developed by the self cross method. In this, self-pollination is done repeatedly generation by generation.)

स्व क्रॉस विधि (Self cross method):-

•  इस विधि में विषमयुग्मनज समष्टियों में स्वपरागण कराकर अंत:प्रजात वंशक्रम विकसित किए जाते हैं।

(In this method, inbred lines are developed by self-pollinating the heterozygous populations.)

•  इस विधि में कुल 3 चरण हैं:-

(There are total 3 steps in this method: -)

a. परपरागण को रोकना (Inhibition of cross pollination)

b. कृत्रिम स्वपरागण (Artificial self pollination)

c. स्वक्रॉस की पुनरावर्ती (Repetition of selfing)

a. परपरागण को रोकना (Inhibition of cross pollination):- इस चरण में एक पौधे के पुष्पों को बटर पेपर या कपड़े की थैली से ढककर धागे की सहायता से पुष्पवृन्त के साथ बांध दिया जाता है।

(In this step, the flowers of a plant are covered with butter paper or cloth bag and tied with the pedicel with the help of thread.)

इस सुरक्षा से कोई भी अवांछित परागकण इन पुष्पों को परागित नहीं कर सकता।

(With this protection, no unwanted pollen can pollinate these flowers.)

b. कृत्रिम स्वपरागण (Artificial self pollination):-

Ø  विषमपरिपक्व द्विलिंगी पुष्पों व द्विलिंगाश्रीयता पुष्पों में स्वपरागण कृत्रिम रूप से कराना पड़ता है।

(Self-pollination has to be done artificially in hetero-mature bisexual flowers and monoecious flowers.)

Ø  कृत्रिम परागण सुबह 7:30 से 10:00 बजे के मध्य किया जाता है।

(Artificial pollination is done between 7:30 am to 10:00 am.)

Ø  पौधे के एक पुष्प से चिमटी व ब्रुश की सहायता से परागकणों को एकत्रित करते हैं।

(With the help of forceps and brush pollens are collected from a flower of a plant.)

Ø  अब मादा पुष्प से थैली को हटाकर पुष्प को खोलते हैं और परागकण लगे ब्रुश को वर्तिकाग्र से स्पर्श कराते हैं। ऐसा करने से परागकण वर्तिकाग्र से चिपक जाते हैं।

(Now, after removing the bag from the female flower, open the flower and touch the brush with stigma. By doing this, pollen sticks to the stigma.)

Ø  अब इस मादा पुष्प को तुरंत थैली से ढक देते हैं ताकि अवांछित परागकण द्वारा संदूषण न हो।

(Now cover the female flower immediately with a bag so that there is no contamination by unwanted pollens.)

c. स्वक्रॉस की पुनरावर्ती (Repetition of selfing):-

Ø  8 – 10 पीढ़ियों तक लगातार स्वपरागण कराते हैं।

(Done self-pollination continuously for 8 - 10 generations.)

Ø  प्रत्येक पीढ़ी में ओजपूर्ण व रोगमुक्त पौधों का वरण किया जाता है।

(In each generation vigorous and disease free plants are selected.)

Ø  पीढ़ी दर पीढ़ी समयुग्मनजता बढ़ती जाती है और विषमयुग्मनजता घटती जाती है।

(The homozygosity increases generation by generation and the heterozygosity decreases.)

Ø  10वीं पीढ़ी के पौधे 99.9 % समयग्मनज होते हैं। जिसे अंत:प्रजात वंशक्रम कहते हैं।

(The 10th generation plants are 99.9% homozygous. Which is called the inbred line.)

 संकर बीज उत्पादन (Hybrid seed production):- इसमें 2 प्रकार के वंशक्रम तंत्रों का उपयोग किया जाता है –

(It uses 2 types of line systems -)

1. तीन वंशक्रम तंत्र (Three Line System)

2. दो वंशक्रम तंत्र (Two Line System)

1. तीन वंशक्रम तंत्र (Three Line System):-

·    यह तंत्र CGMS पर आधारित है।

(This system is based on CGMS.)

·    CGMS में दोनों कोशिकाद्रव्य व केन्द्रक नर बंध्यता के निर्धारण में भाग लेते हैं। कोशिकाद्रव्य नर बंध्यता का मुख्य नियंत्रक होता है। केन्द्रकीय जीन कोशिकाद्रव्य के साथ हस्तक्षेप करते हैं और नर उर्वरता को पुन:स्थापित कर देते हैं।

(In CGMS, both cytoplasm and nucleus participate in the determination of male sterility. Cytoplasm is the main controller of male sterility. Nuclear genes interfere with the cytoplasm and restore the male fertility.)

·    केन्द्रकीय जीन (Nuclear Genes):-

R = नर उर्वरता के लिए उत्तरदायी होता है। यह नर बंध्य कोशिकाद्रव्य के प्रभाव को रोक कर नर उर्वरता को पुन: स्थापित कर देता है। इसलिए इसे पुन:स्थापक जीन भी कहते है।

(This is responsible for male fertility. It restores male fertility by stopping the effect of male sterile cytoplasm. Therefore, it is also called restorer gene.)

r = उदासीन युग्म विकल्पी है। यह कोशिकाद्रव्य के साथ हस्तक्षेप नहीं करता है।

(This is neutral allele. It does not interfere with cytoplasm.)

·    जीन प्रारूप (Genotype):-

RR = नर उर्वर पादप (Male fertile plant)

Rr = नर उर्वर पादप (Male fertile plant)

rr = कोशिकाद्रव्य के प्रभाव को प्रकट होने देता है।

(It allows the effect of cytoplasm to appear.)

·    संकर बीज उत्पादन में निम्न तीन वंशक्रमों का उपयोग किया जाता है –

(The following three lines are used in hybrid seed production -)

i. A – line:- यह नर बंध्य वंशक्रम होता है जिसका उपयोग मादा जनक के रूप में किया जाता है। इस वंशक्रम के पौधों में वांछित लक्षण पाये जाते हैं। इसे बीज जनक वंशक्रम भी कहते हैं।

(It is male sterile line that is used as a female parent. Desired traits are found in plants of this line. It is also called seed parent line.)

ii. B – line:- यह नर उर्वर वंशक्रम होता है जिसका उपयोग नर जनक के रूप में किया जाता है। इसे अनुरक्षक वंशक्रम भी कहते हैं क्योंकि इसका उपयोग A – line के अनुरक्षण में किया जाता है। यह A – line के समजीनी होती है अर्थात A व B दोनों वंशक्रम आनुवंशिक रूप से एक समान होते हैं। A व B वंशक्रमों में केवल नर बंध्यता के जीन का अंतर होता है।

(It is a male fertile line that is used as a male parent. It is also called maintainer line as it is used to maintain the A - line. It is isogenic to the A-line, it means both A and B lines are genetically identical. The A and B lines differ only in the genes of male sterility.)

iii. R – line:- यह नर उर्वर वंशक्रम होता है जिसका उपयोग नर जनक के रूप में किया जाता है। इसे पुन:स्थापक वंशक्रम भी कहते हैं क्योंकि इसका उपयोग संकर पौधों में नर उर्वरता को पुन: स्थापित करने के लिए किया जाता है। इस वंशक्रम के पौधों में वांछित लक्षण पाये जाते हैं। इसे पराग जनक वंशक्रम भी कहा जाता है।

(It is a male fertile line that is used as a male parent. It is also called restorer line because it is used to restore male fertility in hybrid plants. Desired traits are found in plants of this line. It is also called the pollen parent line.)

·    A – line का अनुरक्षण (Maintenance of A - line):- इसके लिए इसका क्रॉस B – line के साथ कराया जाता है। इस क्रॉस में A – line को मादा जनक के रूप में और B – line को नर जनक के रूप में उपयोग किया जाता है। क्योंकि A व B वंशक्रम एक दूसरे के समजीनी होते हैं इसलिए इस क्रॉस से A – line का जीन प्रारूप व लक्षण परिवर्तित नहीं होते हैं।

(For this, its cross is made with B-line. In this cross the A - line is used as the female parent and the B - line is used as the male parent. Because the A and B lines are isogenic to each other, this cross does not change the genotype and characteristics of the A-line.)

अनुरक्षण खेत (Maintenance Field):- इसमें A व B वंशक्रम के पौधों की पंक्तियों का अनुपात क्रमश: 4 : 2 रखा जाता है। परिपक्वता के पश्चात बीज हमेशा A वंशक्रम के पौधों से ही एकत्रित किए जाते हैं।

(In this, the ratio of rows of plants of A and B line is kept 4: 2 respectively. After maturity, seeds are always collected from plants of the A line.)

·    संकर बीज उत्पादन (Hybrid Seed Production):- इसके लिए A – line का क्रॉस R – line के साथ कराया जाता है। इस क्रॉस में A – line को मादा जनक के रूप में और R – line को नर जनक के रूप में उपयोग किया जाता है। संकर बीजों को उगाने से उत्पन्न संकर पौधे नर उर्वर होते हैं क्योंकि R – line का पुन:स्थापक जीन नर उर्वरता को फिर से स्थापित कर देता है।

(For this, the cross of A-line is done with R-line. In this cross the A - line is used as the female parent and the R - line is used as the male parent. Hybrid plants produced by growing hybrid seeds are male fertile because the restorer gene of R-line restore the male fertility.)

संकर बीज खेत (Hybrid Seed Field):- इसमें A व R वंशक्रम के पौधों की पंक्तियों का अनुपात क्रमश: 4 : 2 रखा जाता है। परिपक्वता के पश्चात बीज हमेशा A वंशक्रम के पौधों से ही एकत्रित किए जाते हैं जो 100% संकर बीज होते हैं।

(In this, the ratio of rows of plants of A and R line is kept 4: 2 respectively. After maturity, the seeds are always collected from plants of the A line which are 100% hybrid seeds.)

2. दो वंशक्रम तंत्र (Two Line System):- यह तंत्र GMS पर आधारित है। इसमें 3 प्रकार की नर बंध्यता का उपयोग किया जाता है –

(This system is based on GMS. There are 3 types of male sterility used in this system -)

a. रासायनिक उत्प्रेरित नर बंध्यता (Chemically Induced Male Sterility or CIMS)

b. वातावरण संवेदी आनुवंशिक नर बंध्यता (Environment sensitive Genetic Male Sterility or EGMS)

c. पारजैनिक आनुवंशिक नर बंध्यता (Transgenic Genetic Male Sterility or TrGMS)

a. रासायनिक उत्प्रेरित नर बंध्यता (Chemically Induced Male Sterility or CIMS):-

·    कुछ रसायन भी नर बंध्यता को उत्पन्न कर सकते हैं जिन्हें नर युग्मकनाशी कहते हैं।

(Some chemicals can also cause male sterility, which are known as male gametocides.)

·    उदाहरण (Examples):- GA3, Etherel, Maleic hydrazide, NAA, Sodium / Zinc methyl arsenate

·    जब एक पौधे को इस रसायन से उपचारित किया जाता है तो उसके परागकण निष्क्रिय व मृत हो जाते हैं।

(When a plant is treated with this chemical, its pollens become inactive and dead.)

·    ये रसायन अपूर्ण नर बंध्यता उत्पन्न करते हैं।

(These chemicals cause incomplete male sterility.)

·    इनसे कई बार उपचार करना पड़ता है।

(They have to be treated many times.)

·    मादा उर्वरता भी कम हो जाती है।

(Female fertility also decreases.)

·    अनेक अतिरिक्त प्रभाव भी उत्पन्न होते है।

(Many additional effects also occur.)

·    लाभ (Benefit):- इनके उपचार से किसी भी वंशक्रम में नर बंध्यता उत्पन्न की जा सकती है।

(By chemical treatment, male sterility can be produced in any line.)

·    यह वंशागत नहीं होती है।

(It is not hereditable.)

·    चीन में इस नर बंध्यता का उपयोग संकर धान के बीज उत्पादन में किया जाता है।

(In China, this male sterility is used in rice for hybrid seed production.)

b. वातावरण संवेदी आनुवंशिक नर बंध्यता (Environment sensitive Genetic Male Sterility or EGMS):-

·    इसमें केन्द्रकीय जीन वातावरणीय कारकों के साथ अंत:क्रिया करते हैं जिससे नर बंध्यता का निर्धारण होता है।

(In this, nuclear genes interact with environmental factors to determine male sterility.)

·    धान में संकर बीज उत्पादन में उपयोगी है। उदाहरण – बासमाती प्रकार, जैपोनिका प्रकार

(This is useful in rice for hybrids seed production. Examples - Basmati Type, Japonica Type)

·    EGMS 2 प्रकार की होती है:-

(There are 2 types of EGMS: -)

i. तापमान संवेदी आनुवंशिक नर बंध्यता (Temperature sensitive Genetic Male Sterility or TGMS)

ii. दीप्तिकाल संवेदी आनुवंशिक नर बंध्यता (Photoperiod sensitive Genetic Male Sterility or PGMS)

i. तापमान संवेदी आनुवंशिक नर बंध्यता (Temperature sensitive Genetic Male Sterility or TGMS):-

Ø  इसका उपयोग उष्ण कटिबंधीय देशों में किया जाता है जहां बड़े तापमान परिवर्तन होते हैं।

(It is used in tropical countries where large temperature changes occur.)

Ø  28ºC से कम तापमान पर पौधे पूर्ण रूप से नर उर्वर होते हैं जबकि 30ºC से अधिक तापमान पर पौधे पूर्ण नर बंध्य होते हैं।

(Plants are completely male fertile at temperatures below 28ºC, while plants are completely male sterile at temperatures above 30ºC.)

Ø  TGMS line के अनुरक्षण के लिए इसके पौधों को ऐसे क्षेत्र में उगाया जाता है जहाँ दिन का तापमान 28ºC से कम रहता है। पौधे पूर्ण रूप से नर उर्वर होते हैं। इनमें स्वपरागण होने दिया जाता है जिससे बड़ी मात्रा में TGMS – line के बीज प्राप्त होते हैं।

(For maintaining the TGMS line, its plants are grown in an area where the daytime temperature is below 28ºC. Plants are completely male fertile. Now self-pollination is allowed in these plants, As a result large quantity of seeds of TGMS-line is produced.)

Ø  संकर बीज उत्पादन के लिए TGMS line के पौधों को ऐसे क्षेत्र में उगाया जाता है जहाँ दिन का तापमान 30ºC से अधिक रहता है। पौधे पूर्ण रूप से नर बंध्य होते हैं। इन्हें मादा जनक के रूप में उपयोग करते हुए इसका क्रॉस सामान्य नर उर्वर वंशक्रम से कराया जाता है। परिपक्वता के पश्चात TGMS line के पौधों से बीजों को एकत्रित करते हैं जो संकर बीज होते हैं।

(For hybrid seed production, TGMS line plants are grown in an area where the daytime temperature is above 30ºC. Plants are completely male sterile. Using them as a female parent, its cross is made with the normal male fertile line. After maturity, collect the seeds from TGMS line plants which are hybrid seeds.)

ii. दीप्तिकाल संवेदी आनुवंशिक नर बंध्यता (Photoperiod sensitive Genetic Male Sterility or PGMS):-

Ø  इसका उपयोग शीतोष्ण देशों में किया जाता है जहां दिन की लंबाई में बड़े परिवर्तन होते हैं।

(It is used in temperate countries where there are major changes in the length of the day.)

Ø  13 घण्टे से कम प्रकाशकाल होने पर पौधे पूर्ण रूप से नर उर्वर होते हैं जबकि 14 घण्टे से अधिक प्रकाशकाल होने पर पौधे पूर्ण नर बंध्य होते हैं।

(Plants are completely male fertile in less than 13 hours of light period, while plants are completely male sterile in more than 14 hours of light period.)

Ø  PGMS line के अनुरक्षण के लिए इसके पौधों को ऐसे क्षेत्र में उगाया जाता है जहाँ दिन की लंबाई 13 घण्टे से कम रहती है। पौधे पूर्ण रूप से नर उर्वर होते हैं। इनमें स्वपरागण होने दिया जाता है जिससे बड़ी मात्रा में PGMS – line के बीज प्राप्त होते हैं।

(To maintain the PGMS line, plants are grown in an area where the day length is less than 13 hours. Plants are completely male fertile. Self-pollination is allowed in these plants, which produce seeds of PGMS-line in large quantity.)

Ø  संकर बीज उत्पादन के लिए PGMS line के पौधों को ऐसे क्षेत्र में उगाया जाता है जहाँ दिन की लंबाई 14 घण्टे से अधिक रहता है। पौधे पूर्ण रूप से नर बंध्य होते हैं। इन्हें मादा जनक के रूप में उपयोग करते हुए इसका क्रॉस सामान्य नर उर्वर वंशक्रम से कराया जाता है। परिपक्वता के पश्चात PGMS line के पौधों से बीजों को एकत्रित करते हैं जो संकर बीज होते हैं।

(For hybrid seed production, PGMS line plants are grown in an area where the length of day is more than 14 hours. Plants are completely male sterile. Using them as a female parent, its cross is made with the normal male fertile line. After maturity, seeds are collected from PGMS line plants which are hybrid seeds.)

c. पारजैनिक आनुवंशिक नर बंध्यता ((Transgenic Genetic Male Sterility or TrGMS)):-

·         इसमें आनुवंशिक अभियांत्रिकी के उपयोग से 2 पारजीनों को परागकोषों की Tapetum में अभिव्यक्त कराया जाता है।

(In this method, by the use of genetic engineering 2 transgenes are expressed in the tapetum of anthers.)

·         इन दोनों पारजीनों में से एक नर बंध्यता के लिए होता है और दूसरा संकरण के पश्चात नर उर्वरता को पुन: स्थापित करने के लिए होता है।

(One of these two transgenes is for male sterility and the other is for restoring the male fertility after hybridization.)

·         एक जीवाणु से निम्न 2 पारजीनों को प्राप्त किया जाता है:-

(The following 2 transgenes are obtained from a bacterium: -)

i. बारनेज जीन (barnase gene):- यह अनुलेखन व अनुवादन द्वारा RNase बनाता है जो नर बंध्यता को उत्पन्न करता है।

(It forms RNase through transcription and translation which generates male sterility.)

ii. बारस्टर जीन (barstar gene):- यह अनुलेखन व अनुवादन के द्वारा एक Inhibitory protein बनाता है जो बारनेज जीन द्वारा बनाए गए RNase को निष्क्रिय करके नर उर्वरता को पुन: स्थापित करता है।

(It creates an inhibitory protein through transcription and translation that restore the male fertility by inactivating the RNase produced by the barnase gene.)

·         जब सरसों की एक बारनेज जीन युक्त जाति का क्रॉस बारस्टर जीन युक्त जाति से कराया जाता है तो प्राप्त संकर बीजों को उगाने से नर उर्वर संकर पौधे प्राप्त होते हैं।

(In mustard, when cross of a barnase gene containing species is made with a barstar gene containing species, the hybrid seeds are obtained, which produce male fertile hybrid plants upon germination.)

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https://plantbreeding2010.blogspot.com/p/agriculture-solved-mcqs.html

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