Marker Assisted Breeding in Crop Improvement

UPDATED ON:- 01-07-2023

Marker Assisted Breeding in Crop Improvement:-

सामान्य परिचय (General Introduction):-

>It is also called Marker Aided Selection.

(इसे Marker Aided Selection भी कहते हैं।)

> It is a breeding method in which plants are selected on the basis of Molecular Markers.

(यह एक प्रजनन विधि है जिसमें पौधों का वरण Molecular Markers के आधार पर किया जाता है।)

> Molecular Markers are the base sequences of DNA that can be identified using several molecular techniques.

(Molecular Markers DNA के क्षार क्रम होते हैं जिन्हें कई आण्विक तकनीकों के उपयोग से पहचाना जा सकता है।)

> These Molecular Markers are associated with the desired gene, so the desired gene can be easily identified using them.

(ये Molecular Markers वांछित जीन के साथ जुड़े होते हैं, इसलिए इनके उपयोग से वांछित जीन को आसानी से पहचाना जा सकता है।)

> Molecular breeding improves the economic characteristics of crop plants by indirect selection that are associated with Molecular Markers.

(आण्विक प्रजनन में अप्रत्यक्ष वरण द्वारा फसली पौधों के ऐसे आर्थिक लक्षणों में सुधार किया जाता है जो Molecular Markers से जुड़े होते हैं।)

> There are 2 primary requirements for MAS (MAS के लिए 2 प्राथमिक आवश्यकतायें होती हैं):-

i. Tight linkage between desired genes and molecular markers

(वांछित जीन व Molecular Markers के मध्य मजबूत जुड़ाव)

ii. High heredity of desired gene

(वांछित जीन की उच्च वंशागतित्व)

MAS के अभिलक्षण (Characteristics of MAS):-

> MAS is useful in all types of crops. Such as self-pollinated, cross pollinated and asexually propagated crops.

(MAS सभी प्रकार की फसलों में उपयोगी है। जैसे स्वपरागित, परपरागित व अलैंगिक प्रवर्धित फसलें।)

> The accuracy of MAS is high. That is, the probability of contamination or error is negligible.

(MAS की सटीकता उच्च होती है। अर्थात संदूषण या त्रुटि की संभावना नगण्य होती है।)

>MAS is a rapid method. It takes very less time than traditional breeding methods.

(MAS एक तीव्र विधि है। यह परंपरागत प्रजनन विधियों की तुलना में बहुत कम समय लेती है।)

> MAS is not affected by the environment.

(MAS वातावरण से अप्रभावित रहती है।)

> MAS is used in QTL mapping.

(MAS का उपयोग QTL मापन में किया जाता है।)

> MAS requires a modern laboratory.

(MAS के लिए आधुनिक प्रयोगशाला की आवश्यकता होती है।)

> MAS is harmful to health. Radio active probes are used for autoradiography which are harmful to human health.

(MAS स्वास्थ्य के लिए हानिकारक होती है। Autoradiography के लिए रेडियो एक्टिव प्रोब्स का उपयोग किया जाता है जो मानव स्वास्थ्य के लिए हानिकारक होती हैं।)

 Mechanism of MAS (MAS की क्रियाविधि):- 

There are 5 steps (5 चरण होते हैं)-

a. जनकों का चुनाव (Selection of Parents):- 

विपरीतार्थक लक्षणों वाले जनकों का चयन करते हैं।

(Select the parents with contrasting characters.)

b. प्रजनन समष्टि का विकास (Development of Breeding Population):- 

जनकों के संकरण से F1 संकर पीढ़ी विकसित करते हैं जो लक्षणप्ररूप में समयुग्मनज होते हैं और जीनप्ररूप में विषमयुग्मनज होते हैं। इसमें स्वपरागण द्वारा F2 समष्टि विकसित करते हैं। 50 – 100 F2 पौधे आगे उपयोग के   लिए आवश्यक होते हैं।

(Hybridization between parents generates F1 hybrids that are similar in phenotype and heterozygous in genotype. Now allow selfing in these plants to develop F2 population. 50 - 100 F2 plants are required for further use.)

c. DNA पृथक्करण (DNA Isolation):-

Ø  F2 समष्टि के प्रत्येक पौधे से DNA को पृथक करते हैं।

(Isolate the DNA from each plant of the F2 population.)

Ø  RE द्वारा DNA को उपचारित करके खंड प्राप्त कर लेते हैं।

(DNA is treated with RE and to obtain DNA fragments.)

i. हरितलवक DNA 40 खंड उत्पन्न करता है।

(Chloroplast DNA produces 40 fragments.)

ii. केन्द्रक DNA 10 लाख खंड उत्पन्न करता है।

(Nuclear DNA produces 1 million fragments.)

Ø  Gel Electrophoresis के उपयोग से DNA खंडों को पृथक कर लेते हैं।

(DNA fragments are separated using Gel Electrophoresis.)

Ø   EtBr व UV प्रकाश के उपयोग से इस पृथक हुए खंडों को देख लेते हैं।

(Using EtBr and UV light, we can observe these separated fragments.)

d. RFLP की Scouring (Scouring of RFLP):-

Ø  Gel में उपस्थित DNA खंडों को नाइट्रोसेलुलोज झिल्ली पर स्थानांतरित करते हैं।

(The DNA fragments present in the gel are transferred to the nitrocellulose membrane.)

Ø  अब इस नाइट्रोसेलुलोज झिल्ली को ³²P – चिन्हित DNA प्रोब्स युक्त विलयन में डुबोते हैं। केवल संपूरक DNA   खंड ही संकरित होते हैं।

(Now, dip this nitrocellulose membrane into a solution containing 32P-marked DNA probes. Only complementary DNA fragments are hybridized.)

Ø  अब नाइट्रोसेलुलोज झिल्ली की Autoradiography की जाती है जिससे एक X – ray फिल्म विकसित हो   जाती है। इस X – ray फिल्म पर एक banding पैटर्न प्रकट होता है।

(Now autoradiography of the nitrocellulose membrane is done which develops an X-ray film. A banding pattern appears on this X-ray film.)

Ø  इस X – ray फिल्म का analysis करके वांछित जीन को पहचान लिया जाता है।

(The desired gene is identified by analyzing this X-ray film.)

e. आकारिकीय लक्षणों के साथ सहसम्बंध (Co-relation with morphological characters):- 

RFLP लक्षणों के साथ सहसंबन्धित होते हैं। इन लक्षणों के अप्रत्यक्ष वरण द्वारा फसल का अनुवंशिक सुधार किया   जाता है।

(RFLP correlates with traits. The genetic improvement of the crop is done by indirect selection of these traits.)