पादप ऊतक संवर्धन क्या है?
पादप ऊतक संवर्धन यानी पौधे के हिस्सों को पौधे से बाहर, साफ़ भोजन मिश्रण पर, बंद बर्तन में उगाना। इसे इन विट्रो संवर्धन ("काँच में") भी कहते हैं।
यह पूर्णशक्तता (टोटिपोटेंसी) के कारण होता है: पौधे की लगभग हर जीवित कोशिका में पूरे निर्देश (जीन) होते हैं और सही भोजन और संकेत मिलने पर वह पूरा पौधा बना सकती है।
जिस टुकड़े से शुरू करते हैं वह कर्तोतक (एक्सप्लांट) है। यह तने का सिरा, पत्ती या तने का टुकड़ा, जड़ का सिरा, भ्रूण, परागकोश या एक कोशिका भी हो सकता है।
पादप ऊतक संवर्धन के चरण
- कर्तोतक चुनें और साफ़ करें: स्वस्थ पौधे से लें। हल्के ब्लीच या अल्कोहल में धोएँ, फिर निर्जर्मित पानी से खँगालें (सतही निर्जर्मीकरण)।
- माध्यम बनाएँ: पोषक माध्यम (सबसे प्रसिद्ध MS माध्यम) में ऊर्जा के लिए सुक्रोज़, बड़े और सूक्ष्म पोषक लवण, विटामिन, अमीनो अम्ल, पादप हॉर्मोन (वृद्धि नियामक) और जेली बनाने को अगर होता है। इसे ऑटोक्लेव करते हैं।
- संरोपण: लैमिनर एयर-फ़्लो कैबिनेट में, जो छनी कीटाणु-मुक्त हवा फेंकता है, कर्तोतक को माध्यम पर रखें।
- ऊष्मायन: लगभग 25 °C, दिन में लगभग 16 घंटे रोशनी।
- कैलस और अंग बनना: कोशिकाएँ बँटकर कैलस बनाती हैं, फिर प्ररोह और जड़ें (अंगजनन) या छोटे भ्रूण (कायिक भ्रूणजनन)।
- गुणन (उप-संवर्धन): प्ररोह काटकर बार-बार ताज़ा माध्यम पर रखते हैं।
- कठोरीकरण (हार्डनिंग): पादपकों को पहले ज़्यादा नमी वाले गमलों में, फिर धीरे-धीरे सामान्य हवा में, फिर खेत में ले जाते हैं।
ऑक्सिन और साइटोकाइनिन: दिशा देने वाला पहिया
ऑक्सिन (जैसे IAA, NAA, 2,4-D) और साइटोकाइनिन (जैसे काइनेटिन, BAP) पादप हॉर्मोन हैं। इनका अनुपात तय करता है कि कैलस क्या बनेगा:
- ज़्यादा साइटोकाइनिन, कम ऑक्सिन → प्ररोह
- ज़्यादा ऑक्सिन, कम साइटोकाइनिन → जड़ें
- दोनों लगभग बराबर → कैलस बढ़ता रहता है, या प्ररोह और जड़ें दोनों
यह विचार 1950 के दशक में स्कूग और मिलर ने तंबाकू के ऊतक में दिखाया।
प्रकार और उपयोग
- सूक्ष्मप्रवर्धन: कम जगह में, साल भर, जल्दी से हज़ारों एक जैसे पौधे (क्लोन, जिन्हें सोमाक्लोन कहते हैं) बनाना। केला, गन्ना, आलू, ऑर्किड, सागौन, बाँस में।
- विभज्योतक संवर्धन → वायरस-मुक्त पौधे: प्ररोह के बिल्कुल सिरे (विभज्योतक) में प्रायः वायरस नहीं होता, इसलिए उससे उगे पौधे स्वस्थ होते हैं। केला, आलू, गन्ने में।
- परागकोश / पराग संवर्धन: अगुणित पौधे देता है, जिससे शुद्ध नस्लें जल्दी बनती हैं।
- भ्रूण बचाव: बीज में मर जाने वाले भ्रूण को उगाना (जैसे कुछ संकरणों में)।
- कायिक संकरण: एंज़ाइमों से कोशिका भित्ति हटाकर जीवद्रव्यक (प्रोटोप्लास्ट) बनाते हैं; दो जीवद्रव्यक जोड़कर संकर बनता है, जैसे पोमैटो (आलू + टमाटर)।
- कोशिका निलंबन संवर्धन: बायोरिएक्टर में द्रव में कोशिकाएँ उगाकर उपयोगी रसायन (दवाएँ, रंग) बनाना।
- पारजीनी पौधे: संवर्धित कोशिकाओं में नया जीन डालकर उनसे पूरे पौधे उगाना (जैसे कीट-प्रतिरोधी Bt कपास)। किसानों को उगाने की अनुमति से पहले इनकी जैव सुरक्षा (स्वास्थ्य और प्रकृति पर असर) जाँची जाती है।
- संरक्षण: दुर्लभ पौधों को संवर्ध के रूप में या जमाकर (द्रव नाइट्रोजन में −196 °C पर निम्नताप परिरक्षण) बचाते हैं।
लाभ और सीमाएँ
लाभ: एक टुकड़े से बहुत पौधे; सब एक जैसे; रोग-मुक्त; कम जगह; साल भर; दुर्लभ पौधे बचते हैं।
सीमाएँ: साफ़ लैब, कौशल और पैसा चाहिए; एक कीटाणु पूरा बैच ख़राब कर सकता है; सब पौधे एक जैसे, इसलिए एक नया रोग सब पर हमला कर सकता है (कम आनुवंशिक विविधता); कभी-कभी छोटे अचानक बदलाव आते हैं (सोमाक्लोनल विविधता)।
घर पर करके देखें
इसी विचार का रसोई वाला रूप (लैब के बिना क्लोन): पुदीने या मनी-प्लांट की कटिंग पानी के गिलास में रखें। दो हफ़्ते तक हर दो दिन जड़ें गिनें। फिर गाजर का ऊपरी हिस्सा पानी की तश्तरी में रखें और नई पत्तियाँ देखें। 3D के चरण 4 में ऑक्सिन–साइटोकाइनिन स्लाइडर से जड़ें या प्ररोह देखें।
मुख्य सूत्र और परिभाषाएँ
- पूर्णशक्तता: पौधे की एक कोशिका पूरा पौधा बना सकती है
- ज़्यादा साइटोकाइनिन : ऑक्सिन → प्ररोह; ज़्यादा ऑक्सिन : साइटोकाइनिन → जड़ें
- n चक्रों के बाद पादपक = (हर चक्र में प्ररोह)ⁿ
- माध्यम = सुक्रोज़ + खनिज लवण + विटामिन + हॉर्मोन + अगर
- ऊष्मायन: लगभग 25 °C, 16 घंटे रोशनी
हल किए गए उदाहरण
1. हर प्ररोह 4 हफ़्ते के चक्र में 4 नए प्ररोह देता है। एक कर्तोतक से 5 चक्रों में कितने पादपक?
4⁵ = 1024 पादपक, लगभग 20 हफ़्तों में।
2. लैब को 10 000 केले के पादपक चाहिए। हर चक्र 5 से गुणा करता है। एक कर्तोतक से कितने चक्र?
5⁵ = 3125 (कम), 5⁶ = 15 625 (पर्याप्त)। इसलिए 6 चक्र।
3. आलू की फ़सल में वायरस भरा है। किसान उसी किस्म के स्वस्थ पौधे कैसे पाए?
प्ररोह का विभज्योतक (बिल्कुल सिरा, प्रायः वायरस-मुक्त) लेकर संवर्धन और गुणन करें। नए पौधे उसी किस्म के पर वायरस-मुक्त होंगे।
आम गलतियाँ
- कैलस को रोग या बीज समझना। कैलस बस बँटती, अविशिष्ट पादप कोशिकाओं का ढेला है।
- हॉर्मोन उलटना: ज़्यादा साइटोकाइनिन से प्ररोह, ज़्यादा ऑक्सिन से जड़ें, उल्टा नहीं।
- कठोरीकरण भूल जाना। जार के पादपक सीधे खेत में लगाने पर मर जाते हैं, क्योंकि जार की हवा बहुत नम होती है।
- यह कहना कि ऊतक संवर्धन से नई किस्म बनती है। सूक्ष्मप्रवर्धित पौधे क्लोन हैं, जनक जैसे ही।