Methods of gene transfer in higher plants: Vectorless gene transfer (Particle gun, liposomes, chemical methods)

Direct Gene Transfer or Vectorless gene transfer (प्रत्यक्ष जीन स्थानांतरण या वाहक रहित जीन स्थानांतरण):- When stable transformation is achieved by incorporating the desired gene into the genome of plant cells without the help of any biological factor, it is called direct gene transfer.

(जब बिना किसी जैविक कारक की सहायता के वांछित जीन को पादप कोशिकाओं के जीनोम में समावेशित कराके स्थायी रूपान्तरण प्राप्त किया जाता है तो इसे प्रत्यक्ष जीन स्थानांतरण कहते हैं।)

1. Partical gun method (कणिका बंदूक विधि):-

•      It is a physical method of gene transfer.

(यह जीन स्थानांतरण की एक भौतिक विधि है।)

•      It is also called Biolistic method.

(इसे Biolistic method भी कहते हैं।)

•      In this, tungsten or gold particles of 1-2µm diameter are coated with DNA and fired them into the cell by a particle gun.

(इसमें 1-2µm व्यास के टंगस्टन या गोल्ड के कणों पर DNA का लेप चढ़ाकर इन्हें कणिका बंदूक के द्वारा कोशिका में दागा जाता है।)

•     Gold is expensive, but it is less harmful to cells.

(गोल्ड महंगा होता है, परंतु कोशिकाओं के लिए कम हानिकारक होता है।)

•     The cost of a particle gun is almost 15 lakhs.

(कणिका बंदूक की कीमत 15 लाख होती है।)

•     The particles are accelerated by compressed helium gas in the particle gun.

(कणिका बंदूक में संपीडित हीलियम गैस के द्वारा कणों को त्वरित किया जाता है।)

•      DNA reaches inside the nucleus and becomes incorporated into the plant's genome.

(केंद्रक में पहुँचकर DNA पौधे के जीनोम में समावेशित हो जाता है।)

•     By this method, the gene is transferred to the meristem and embryo.

(इस विधि से विभाज्योतक व भ्रूण में जीन स्थानांतरित किया जाता है।)

2. Liposome-mediated gene transfer (लिपोसोम मध्यस्थ जीन स्थानांतरण):-

•   Liposomes were discovered in the year 1960 by British haematologist “Dr.Alec D.Bangham”.

(लिपोसोम्स की खोज वर्ष 1960 में ब्रिटिश हेमेटोलॉजिस्ट "डॉ. एलेक डी.बांगम" ने की थी।)

•   These are the concentric bilayered vesicles in which an aqueous core is entirely enclosed by a membrane lipid bilayer mainly composed of natural and synthetic phospholipids. 

(ये संकेंद्रित द्विपरत पुटिकाएं होती हैं जिनमें एक जलीय कोर पूरी तरह से एक लिपिड द्विझिल्ली से घिरा होता है जो मुख्य रूप से प्राकृतिक और संश्लेषित फॉस्फोलिपिड्स से बना होता है।)

•   Its Size range varies from 20nm - 3μm microns. 

(इसका आकार 20nm - 3μm होता है।)

•   Liposomes are spheres of lipids which can be used to transport the molecules into the cells. 

(लिपोसोम्स लिपिड के गोले होते हैं जिनका उपयोग अणुओं को कोशिकाओं में ले जाने के लिए किया जा सकता है।)

•   Liposomes deliver not only nucleic acids, but also other targeting ligands, like peptides, antibodies, aptamers, folic acid. 

(लिपोसोम न केवल न्यूक्लिक अम्ल को स्थानांतरित करते हैं, बल्कि अन्य लक्षित लिगेंड जैसे पेप्टाइड्स, एंटीबॉडी, एप्टामर्स, फोलिक अम्ल भी स्थानांतरित करते हैं।)

•   Chemical modifications of liposome can efficiently improve their performance.

(लिपोसोम के रासायनिक रूपान्तरण से इनके प्रदर्शन में कुशलता से सुधार हो सकता है।)

3. Chemical method (रासायनिक विधि):-

•      It is also called as PEG mediated Gene Transfer.

(इसे PEG मध्यस्थ जीन स्थानांतरण भी कहते हैं।)

•      In this method gene transfer is induced by PEG. (PEG = Poly Ethylene Glycol)

(इस विधि में PEG के द्वारा जीन स्थानांतरण को प्रेरित किया जाता है।)

•      Transformation medium is added in a beaker that has a high concentration of Mg2 + ions.

(एक बीकर में रूपान्तरण पोष पदार्थ डालते हैं जिसमें Mg2+ आयनों की उच्च सांद्रता होती है।)

•       Now plant protoplasts are put into this nutritive medium.

(अब पादप प्रोटोप्लास्ट को इस पोष पदार्थ में डालते हैं।)

•       Now put the desired gene in the beaker.

(अब वांछित जीन को बीकर में डाल देते हैं।)

•       Now take the pH to 8.

(अब pH को 8 तक ले जाते हैं।)

•      Now add 20% PEG.

(अब 20% PEG मिलते हैं।)

•      Now decrease the concentration of PEG and increase the concentration of Ca2+ ions.

(अब PEG की सांद्रता घटाते हैं और Ca2+ आयनों की सांद्रता बढ़ाते हैं।)

•      Now incubate for some time.

(अब कुछ समय के लिए ऊष्मायन देते हैं।)

•     The transformation frequency increases 10 to 1000 times when plant protoplasts are transferred to ice after heat-shock at 45°C for 5 minutes just before adding DNA.

(DNA मिलाने से ठीक पहले पादप प्रोटोप्लास्ट को 5 मिनट तक 45°C ताप पर ऊष्मा प्रघात देने के बाद बर्फ में स्थानांतरित करने पर रूपान्तरण की आवृति 10 से 1000 गुना बढ़ जाती है।)