प्रोटोप्लास्ट फ़्यूज़न टेक्नोलॉजी है, अपने विशिष्ट लाभों के कारण, एक नवोन्वेषी तकनीक

कृषि उन्नति में रुचि रखने वाला हमारा शहर जौनपुर, आज प्रोटोप्लास्ट  फ़्यूज़न टेक्नोलॉजी(Protoplast Fusion Technology) की क्षमता का पता लगा सकता है। इस नवोन्वेषी तकनीक में, पौधों की कोशिकाओं कर संलयन करके, बेहतर गुणों वाली नई पौधों की किस्में तैयार की जाती हैं। ये किस्में उच्च पैदावार, रोग प्रतिरोधक क्षमता और पर्यावरणीय तनावों के प्रति बेहतर सहनशीलता के लिए जानी जाती हैं। जौनपुर में, ऐसी फ़सलें विकसित करने के लिए, इस तकनीक का प्रयोग किया जा रहा है, जो स्थानीय बढ़ती परिस्थितियों के लिए अधिक उपयुक्त हैं। प्रोटोप्लास्ट  फ़्यूज़न का उपयोग करके, जौनपुर के किसान मज़बूत व अधिक लचीले पौधों से लाभ उठा सकते हैं, जिससे क्षेत्र में, कृषि उत्पादकता और स्थिरता को बढ़ावा देने में मदद मिलेगी। आज, हम प्रोटोप्लास्ट  फ़्यूज़न  टेक्नोलॉजी पर चर्चा करेंगे, व पादप जैव प्रौद्योगिकी में इसके महत्व की खोज करेंगे। आगे, हम प्रोटोप्लास्ट संलयन के विभिन्न तरीकों को देखेंगे, तथा यह समझेंगे कि, संकर पौधे बनाने के लिए कोशिकाओं को कैसे जोड़ा जाता है। अंत में, हम फ़सल सुधार, आनुवंशिक अनुसंधान और रोग प्रतिरोधी पौधों के विकास में, इसकी भूमिका पर ध्यान केंद्रित करते हुए, प्रोटोप्लास्ट संलयन के अनुप्रयोगों का पता लगाएंगे।

प्रोटोप्लास्ट  फ़्यूज़न प्रौद्योगिकी-

 प्रोटोप्लास्ट, वे कोशिकाएं हैं, जिनकी कोशिका दीवारें हटा दी जाती हैं। ऐसी कोशिकाओं में सबसे बाहरी परत,  साइटोप्लाज़्मिक झिल्ली(Cytoplasmic membrane) होती है। कोशिका भित्ति को हटाने के लिए, प्रोटोप्लास्ट को विशिष्ट लिटिक एंज़ाइमों(Lytic enzymes) द्वारा प्राप्त किया जा सकता है। प्रोटोप्लास्ट संलयन या  फ़्यूज़न एक भौतिक घटना है, जिसके दौरान दो या दो से अधिक प्रोटोप्लास्ट संपर्क में आते हैं। संपर्क के समय, वे या तो अनायास या संलयन-उत्प्रेरण एजेंटों की उपस्थिति में, एक-दूसरे से चिपक जाते हैं। प्रोटोप्लास्ट संलयन द्वारा, कुछ उपयोगी जीन, जैसे कि – रोग प्रतिरोध, नाइट्रोजन स्थिरीकरण, तीव्र विकास दर, अधिक उत्पाद निर्माण दर, प्रोटीन गुणवत्ता, ठंढ कठोरता, सूखा प्रतिरोध, शाकनाशी प्रतिरोध, और गर्मी एवं ठंड प्रतिरोध को, एक प्रजाति से दूसरी प्रजाति में स्थानांतरित करना संभव है। प्रोटोप्लास्ट संलयन आनुवंशिक पुनर्संयोजन(Recombinations) लाने और फ़िलामेंटस कवक(Filamentous fungi) में संकर उपभेदों को विकसित करने के लिए, तनाव सुधार में एक महत्वपूर्ण उपकरण है। वांछित गुणों के साथ उपभेद बनाने के लिए, विभिन्न जीवों के जीनों को संयोजित करने के लिए प्रोटोप्लास्ट संलयन का उपयोग किया गया है।

प्रोटोप्लास्ट में, प्लाज़्मालेम्मा(Plasmalemma) और उसके भीतर मौजूद सभी चीज़ें शामिल होती हैं। अर्थात, अंतर्निहित सेल्यूलोसिक कोशिका झिल्ली(Cellulosic cell wall) के बिना, यह पूरी कोशिका ही होती है। प्रोटोप्लास्ट तकनीक में, दो आनुवंशिक रूप से भिन्न प्रोटोप्लास्ट को दैहिक कोशिकाओं से अलग किया जाता है और पैरासेक्सुअल हाइब्रिड प्रोटोप्लास्ट(Parasexual hybrid protoplasts) प्राप्त करने के लिए प्रयोगात्मक रूप से जोड़ा जाता है। हाइब्रिड प्रोटोप्लास्ट में, हेट्रोप्लाज्मिक  साइटोप्लाज़्म (Heteroplasmic cytoplasm) और दो जुड़े हुए मूल नाभिक होते हैं। विभिन्न प्रकार की प्रोकैरियोटिक और यूकैरियोटिक कोशिकाओं में आनुवंशिक पुनर्संयोजन को प्रेरित करने, या बढ़ावा देने के लिए, प्रोटोप्लास्ट का संलयन अपेक्षाकृत एक नई बहुमुखी तकनीक है। 

प्रोटोप्लास्ट संलयन का उपयोग, अंतरविशिष्ट या यहां तक कि, अंतरजेनेरिक संकर का उत्पादन करने के लिए किया जा सकता है। प्रोटोप्लास्ट संलयन जीन  हेरफ़ेर का एक महत्वपूर्ण उपकरण बन जाता है, क्योंकि यह पारंपरिक संभोग प्रणालियों द्वारा लगाए गए, आनुवंशिक विनिमय की बाधाओं को तोड़ देता है।

 प्रोटोप्लास्ट संलयन की विधियां-

प्रोटोप्लास्ट संलयन की दो विधियां, निम्नलिखित हैं– 

1. सहज संलयन(Spontaneous Fusion):

पृथक्करण के दौरान प्रोटोप्लास्ट अक्सर स्वतः ही, संलयित हो जाते हैं, और इस घटना को सहज संलयन कहा जाता है। समान पैतृक प्रोटोप्लास्ट के बीच, सहज संलयन लाने के लिए, केवल शारीरिक संपर्क ही पर्याप्त है।

प्रोटोप्लास्ट के अलगाव के लिए, एंज़ाइम उपचार के दौरान, यह पाया गया कि, निकटवर्ती कोशिकाओं के प्रोटोप्लास्ट, अपने प्लास्मोडेस्माटा(Plasmodesmata) के माध्यम से मिलकर, एक बहु–नाभिक प्रोटोप्लास्ट बनाते हैं।

इलेक्ट्रॉन सूक्ष्म अध्ययनों से पता चला है कि, जैसे ही कोशिका भित्ति एंज़ाइमेटिक रूप से नष्ट हो जाती है, आसन्न कोशिकाओं के बीच प्लास्मोडेस्मेटल संयोजन, इसके संकुचन को हटाने और गर्त क्षेत्रों के विस्तार के कारण बढ़ जाता है।

अंततः, प्लास्मोडेस्माटा का अधिक विस्तार,  अंगक (organelle) को पड़ोसी कोशिकाओं में प्रवेश की अनुमति देता है। अंततः आसन्न कोशिका का पूर्ण सहसंयोजन होता है। सहज संलयन सख्ती से अंतःविशिष्ट होता है और होमोकेरियोन(Homokaryon) को जन्म देता है। प्रोटोप्लास्ट, एक बार जब स्वतंत्र रूप से अलग हो जाते हैं, तो एक दूसरे के साथ अनायास संलयन नहीं करते हैं। इसका एक अपवाद, लिली परिवार(Lily family) के कुछ पौधों के माइक्रोस्पोरोसाइट्स(Microsporocytes) से प्रोटोप्लास्ट है, जहां स्वतंत्र रूप से पृथक प्रोटोप्लास्ट स्वचालित रूप से संलयित होता है। इस प्रकार के सहज संलयन का उपयोग, अंतर-सामान्य संलयन उत्पन्न करने के लिए किया गया है। 

2. प्रेरित संलयन(Induced fusion):

संलयन उत्प्रेरण रासायनिक एजेंटों की सहायता से, विभिन्न स्रोतों से स्वतंत्र रूप से, पृथक प्रोटोप्लास्ट के संलयन को, प्रेरित संलयन के रूप में जाना जाता है। आम तौर पर, पृथक प्रोटोप्लास्ट एक दूसरे के साथ संलयन नहीं करते हैं, क्योंकि पृथक प्रोटोप्लास्ट की सतह  प्लाज़्मा झिल्ली के बाहर नकारात्मक चार्ज (-10 mV-30 mV) ले जाती है। इस प्रकार, प्रोटोप्लास्ट में एक दूसरे को प्रतिकर्षित करने की प्रबल प्रवृत्ति होती है। इसलिए, इस प्रकार के संलयन के लिए एक संलयन उत्प्रेरण रासायनिक एजेंट, या प्रणाली की आवश्यकता होती है, जो वास्तव में पृथक प्रोटोप्लास्ट की विद्युत-नकारात्मकता को कम करती है, और उन्हें एक दूसरे के साथ संलयन करने की अनुमति देती है।

वास्तव में, प्रेरित संलयन एक अत्यधिक महत्वपूर्ण और मूल्यवान तकनीक है, क्योंकि इस प्रक्रिया द्वारा व्यापक रूप से भिन्न और यौन रूप से असंगत पौधों के प्रोटोप्लास्ट का उपयोग किया जा सकता है। इस तकनीक में, यौन प्रक्रिया द्वारा लगाई गई सीमाओं से परे, विभिन्न जीनोटाइप को संयोजित करने की संभावना और क्षमता है। दैहिक संकरण के मूल उद्देश्य, मुख्य रूप से प्रेरित प्रोटोप्लास्ट संलयन पर आधारित हैं।

प्रोटोप्लास्ट  फ़्यूज़न तकनीक के अनुप्रयोग- 

प्रोटोप्लास्ट  फ़्यूज़न के पादप जैव प्रौद्योगिकी में, विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोग हैं। 

१.उपयोगी मेटाबोलाइट्स(Metabolites) का उत्पादन: 

प्रोटोप्लास्ट संलयन अर्थात फ़्युज़न का उपयोग, ऐसे पौधों को बनाने के लिए किया जा सकता है, जो एंज़ाइम, विटामिन और एंटीऑक्सिडेंट जैसे वांछित मेटाबोलाइट्स के उच्च स्तर का उत्पादन करते हैं। ऐसा इसलिए है, क्योंकि संलयन दो मूल पौधों के चयापचय मार्गों को जोड़ सकता है।

२.टार्गेट साइट म्युटाजेनेसिस(Target Site Mutagenesis): 

प्रोटोप्लास्ट का उपयोग, पादप कोशिकाओं तक जीन संपादन उपकरण पहुंचाने के लिए किया जा सकता है। वैज्ञानिक, इस तकनीक का उपयोग, जीन में लक्षित उत्परिवर्तन पैदा करने के लिए कर सकते हैं, जिससे रोग प्रतिरोधक क्षमता या शाकनाशी सहनशीलता जैसे पौधों के गुणों में सुधार हो सकता है। 

३.शाकनाशी-प्रतिरोधी पौधों का उत्पादन: 

प्रोटोप्लास्ट संलयन, विभिन्न पौधों से शाकनाशी प्रतिरोध के लिए, जीन को संयोजित करके ऐसे पौधे बना सकता है, जो व्यापक श्रेणी के शाकनाशी के प्रति प्रतिरोधी हों। 

४.रोग प्रतिरोध का परिचय और स्थापना: 

प्रोटोप्लास्ट संलयन का उपयोग, रोग प्रतिरोधी जीन को, एक पौधे की प्रजाति से दूसरे में स्थानांतरित करने के लिए किया जा सकता है। इससे ऐसी फ़सलें तैयार करने में मदद मिल सकती है, जो व्यापक श्रेणी की बीमारियों के प्रति प्रतिरोधी हों। 

५.कीट नियंत्रण: 

प्रोटोप्लास्ट संलयन का उपयोग, ऐसे पौधे बनाने के लिए किया जा सकता है, जो कीटों के प्रति प्रतिरोधी हों। हम विभिन्न पौधों से, कीट प्रतिरोध के लिए मौजूद जीनों को मिलाकर, इसे प्राप्त कर सकते हैं।

संदर्भ 

https://tinyurl.com/3vb5knmt

https://tinyurl.com/ym8yspmx

https://tinyurl.com/989tj7yv

मुख्य चित्र:  प्रोटोप्लास्ट फ़्यूज़न  (Wikimedia)