कृषि पौधों और सूक्ष्मजीवों की नई किस्मों को प्राप्त करने के आधार के रूप में विकिरण उत्परिवर्तन। विकिरण उत्परिवर्तन. खुराक-प्रभाव पैटर्न विकिरण उत्परिवर्तन

3.7.1. उत्परिवर्तन, उत्परिवर्तन उत्परिवर्तन उत्परिवर्तन भौतिक या रासायनिक कारक हैं जिनके किसी जीव पर प्रभाव से उसकी वंशानुगत विशेषताओं में परिवर्तन हो सकता है। ऐसे कारकों में एक्स-रे और गामा किरणें, रेडियोन्यूक्लाइड, भारी धातु ऑक्साइड, निश्चित रूप से शामिल हैं

म्युटाजेनेसिस

विकिरण संतुलन

रेडिएटिव कैप्चर

विकिरण सर्किट

विकिरण पाइरोमीटर

रासायनिक उत्परिवर्तन. कुछ रासायनिकपदार्थ ( उत्परिवर्तजन) उत्परिवर्तन की आवृत्ति को प्रति 103-104 कोशिकाओं में एक उत्परिवर्ती कोशिका तक उल्लेखनीय रूप से बढ़ा देता है। इन पदार्थों में नाइट्रोजनस आधारों के एनालॉग शामिल हैं (उदाहरण के लिए, ब्रोमुरासिल), जो डीएनए अणु में शामिल हैं और प्रतिकृति के दौरान गलत आधार के सम्मिलन का कारण बनते हैं (विशेष रूप से, ब्रोमुरासिल संरचना में थाइमिन के समान है; यह डीएनए में एक के रूप में शामिल है) एडेनिन का साथी, और फिर एनोल रूप में गुजरता है और पोलीमरेज़ को साइटोसिन के रूप में पहचाना जाता है, जिससे एडेनिन के बजाय गुआनिन शामिल हो जाता है); एल्काइलेटिंग एजेंट (उदाहरण के लिए, एथिल मीथेन सल्फोनेट एल्काइलेट्स अधिमानतः ग्वानिन के नाइट्रोजन परमाणु); नाइट्रस एसिड, जो नाइट्रोजनस आधारों को डीमिनेट करता है; इंटरकैलेटिंग एजेंट (उदाहरण के लिए, एक्रिडीन डाई) जो डीएनए आधारों के बीच सम्मिलित होते हैं और उनके बीच की दूरी में वृद्धि का कारण बनते हैं, जिससे न्यूक्लियोटाइड का नुकसान होता है, न्यूक्लियोटाइड की एक अतिरिक्त जोड़ी का समावेश होता है, आदि।

विकिरण उत्परिवर्तनआमतौर पर इसके परिणामस्वरूप पिरिमिडीन डिमर का निर्माण होता है। यूवी, एक्स-रे और अन्य प्रकार के आयनीकरण विकिरण में सूक्ष्मजीवों पर घातक (महत्वपूर्ण गतिविधि को दबाने वाला) और उत्परिवर्तजन दोनों प्रभाव होते हैं।

उत्परिवर्तन के प्रकार

उत्परिवर्तननिम्नलिखित घटनाओं को प्रेरित कर सकता है: आधार संशोधन (व्यक्तिगत न्यूक्लियोटाइड में परिवर्तन), सम्मिलन (अतिरिक्त आधारों का समावेश), विखंडन (एकल आधार या आधारों के समूह का नुकसान) और डीएनए हेलिक्स का विरूपण।

आधारों का संशोधनइसमें कोडिंग अनुक्रम में नाइट्रोजनस आधार में एक रासायनिक परिवर्तन शामिल होता है, जिसके परिणामस्वरूप कोडन में परिवर्तन होता है। परिणामस्वरूप, एक अमीनो एसिड के बजाय, दूसरा एन्कोड किया जाता है या एक अर्थहीन कोडन प्रकट होता है।

सम्मिलन या विलोपनडीएनए में कोई भी आधार (बेस एनालॉग्स) की ओर ले जाता है फ़्रेमशिफ्ट उत्परिवर्तन(फ्रेमशिफ्ट म्यूटेशन), जो ट्रिपलेट कोडन की रीडिंग फ्रेम स्थिति में बदलाव का कारण बनता है, और इस प्रकार बाद के सभी कोडन में बदलाव होता है।

डीएनए हेलिक्स विकृति(डीएनए की संरचनात्मक विकृतियाँ) आस-पास के न्यूक्लियोटाइड्स (विशेष रूप से थाइमिन) के यूवी विकिरण-प्रेरित डिमराइजेशन के परिणामस्वरूप बनती हैं। परिणामी साइक्लोब्यूटेन रिंग डीएनए की समरूपता को तोड़ देती है और उचित प्रतिकृति को रोक देती है। डीएनए क्रॉस-लिंक के निर्माण से भी प्रतिकृति बाधित हो सकती है। एमआरएनए पढ़ते समय "सही" या "गलत" पॉलीपेप्टाइड के संश्लेषण पर निर्भर करता है जो डीएनए में परिवर्तन को दर्शाता है (अर्थात, परिणामी पॉलीपेप्टाइड के सिमेंटिक फ़ंक्शन के संरक्षण के आधार पर), कई उत्परिवर्तन के प्रकार.

"मूक" उत्परिवर्तन(उत्परिवर्तन "बिना अर्थ बदले", यानी, प्रोटीन के अमीनो एसिड अनुक्रम में परिवर्तन नहीं करता)। उनकी उपस्थिति आनुवंशिक कोड की विकृति के कारण संभव है। परिणामी त्रिक मूल त्रिक के समान अमीनो एसिड को एनकोड करता है, इसलिए संश्लेषित प्रोटीन अपरिवर्तित रहता है।

गलत उत्परिवर्तन(उत्परिवर्तन "अर्थ में परिवर्तन के साथ") होते हैं, बशर्ते कि कोडिंग अनुक्रम में परिवर्तन से पॉलीपेप्टाइड में एक अलग अमीनो एसिड की उपस्थिति हो। परिणामस्वरूप परिवर्तित प्रोटीन उत्परिवर्तन से प्रभावित क्षेत्र के महत्व के आधार पर कार्यात्मक या गैर-कार्यात्मक हो सकता है।

निरर्थक उत्परिवर्तन("एंटीसेंस", "बकवास" उत्परिवर्तन) तीन टर्मिनेटर कोडन (यूएजी, यूएए, यूजीए) में से एक के गठन की ओर ले जाते हैं, जिससे पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला का संश्लेषण समय से पहले समाप्त हो जाता है। जब राइबोसोम ऐसे कोडन तक पहुंचता है, तो पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला की लम्बाई की प्रक्रिया समाप्त हो जाती है, और एक अधूरा पेप्टाइड जारी होता है (शायद, टर्मिनल कोडन की यह क्रिया इन कोडन से जुड़ने वाले टीआरएनए की अनुपस्थिति के कारण होती है)। यह उत्परिवर्तनया तो बहुत कम गैर-कार्यात्मक प्रोटीन के संश्लेषण की ओर ले जाता है या प्रोटीन संश्लेषण की पूर्ण समाप्ति की ओर ले जाता है।

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विकिरण उत्परिवर्तन विकिरण उत्परिवर्तन- विकिरण उत्परिवर्तन.

आयनकारी विकिरण के प्रभाव में उत्परिवर्तन प्राप्त करना<आयनित विकिरण>; सहज (प्राकृतिक) के बीच अंतर करें आर.एम.- सौर (ब्रह्मांडीय) विकिरण या विकिरण के प्रभाव में जो मनुष्यों (भूमिगत खनिज, आदि) द्वारा नियंत्रित नहीं है, और कृत्रिम (प्रेरित, निर्देशित) आर.एम.मानव-नियंत्रित (आमतौर पर प्रायोगिक) स्थितियों के तहत; दूसरा प्रकार आर.एम.विभिन्न उत्परिवर्तनों की एक विस्तृत श्रृंखला प्राप्त करने के लिए प्रजनन (विशेषकर पौधों के प्रजनन में) में इसका काफी व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, जिसमें से उपयोगी उत्परिवर्तनों का चयन किया जा सकता है।

(स्रोत: "आनुवंशिक शब्दों का अंग्रेजी-रूसी व्याख्यात्मक शब्दकोश।" अरेफिएव वी.ए., लिसोवेंको एल.ए., मॉस्को: वीएनआईआरओ पब्लिशिंग हाउस, 1995)

देखें अन्य शब्दकोशों में "विकिरण उत्परिवर्तन" क्या है:

विकिरण उत्परिवर्तन- * रेडियोटोनिक उत्परिवर्तन * रेडियोटोन उत्परिवर्तन ...

बड़ा विश्वकोश शब्दकोश

विकिरण का आनुवंशिक प्रभाव देखें। * * * विकिरण उत्परिवर्तन विकिरण उत्परिवर्तन, विकिरण का आनुवंशिक प्रभाव देखें (विकिरण का आनुवंशिक प्रभाव देखें) ... विश्वकोश शब्दकोश

विकिरण उत्परिवर्तन- रेडियोधर्मी उत्परिवर्तन की स्थिति, रेडियोधर्मिता की स्थिति में परिवर्तन। atitikmenys: अंग्रेजी. विकिरण उत्परिवर्तन रस। विकिरण उत्परिवर्तन... अगले चरण में चयन प्रक्रिया समाप्त हो गई है

विकिरण का आनुवंशिक प्रभाव देखें...

म्युटाजेनेसिस- * उत्परिवर्तन * उत्परिवर्तन 1. आंतरिक या बाह्य, प्राकृतिक (सहज एम.) या कृत्रिम (कृत्रिम, प्रेरित या प्रयोगात्मक एम.) उत्परिवर्तजन के प्रभाव में वंशानुगत परिवर्तन (उत्परिवर्तन, देखें) की घटना की प्रक्रिया... .. . आनुवंशिकी। विश्वकोश शब्दकोश

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1935 में वापस ए.एन. लुटकोव प्रसिद्ध के सबसे करीबी सहयोगी हैं

प्रजनक आनुवंशिकीविद् नहीं जी.डी. कारपेचेंको- लेख "उत्परिवर्तन और चयन के लिए उनका महत्व" प्रकाशित किया। इसमें, लेखक ने विकास और चयन में उत्परिवर्तन की भूमिका के बारे में जीवविज्ञानियों और आनुवंशिकीविदों के बीच दीर्घकालिक चर्चा के परिणामों का सारांश दिया और पौधों में उत्परिवर्तन के प्रयोगात्मक उत्पादन पर उस समय तक संचित तथ्यों का सारांश दिया।

यह लेख एक प्रसिद्ध अमेरिकी आनुवंशिकीविद् के काम पर आधारित था हरमन मोलर (नोब-

फिजियोलॉजी और मेडिसिन में लेव पुरस्कार, 1946)), जिन्होंने प्रयोगात्मक रूप से के प्रभाव में कृत्रिम उत्परिवर्तन की घटना की संभावना को साबित किया

एक्स-रे की खोज (1927) और उसके बाद कई देशों में शोधकर्ताओं द्वारा उत्परिवर्तनीय परिवर्तन प्राप्त करने का कार्य

जी. मोलर (1890-1967)विभिन्न भौतिक और रासायनिक कारकों द्वारा पौधे के जीनोम पर प्रभाव की शक्ति।

युद्ध के बाद की अवधि से लेकर 20वीं सदी के मध्य 60 के दशक तक, शास्त्रीय आनुवंशिकी के अध्ययन पर प्रशासनिक प्रतिबंध के कारण हमारे देश में प्रायोगिक उत्परिवर्तन के साथ काम व्यावहारिक रूप से नहीं किया गया था, जिसे आधिकारिक तौर पर छद्म विज्ञान के रूप में मान्यता दी गई थी।

उत्परिवर्तन ने उत्परिवर्ती पौधों के बड़े संग्रह बनाना संभव बना दिया है और पौधे जीव विज्ञान की कई मूलभूत समस्याओं को हल करने के लिए नए अवसर खोले हैं। उदाहरण के लिए, क्लोरोफिल उत्परिवर्तन के संग्रह के निर्माण के लिए धन्यवाद, क्लोरोफिल संश्लेषण के मुख्य चरणों और प्रकाश संश्लेषक प्रतिक्रियाओं के मुख्य मार्गों का अध्ययन किया गया। व्यावहारिक चयन में भी उल्लेखनीय प्रगति हुई है। पूर्व यूएसएसआर में प्रायोगिक उत्परिवर्तन के क्षेत्र में 20-25 वर्षों के गहन कार्य के दौरान, उत्परिवर्ती जीन का उपयोग करके कई सौ पौधों की किस्में बनाई गईं। इस बीच, केवल प्रेरित उत्परिवर्तन की मदद से

मुख्य कृषि पौधों की किस्मों की एक छोटी संख्या - अनाज,

सब्जी और फल.

पौधों के मूल रूप प्राप्त करने के लिए सजावटी फूलों की खेती और बागवानी में प्रयोगात्मक उत्परिवर्तन की विधि का अधिक सफलतापूर्वक उपयोग किया गया है। बेशक, उत्परिवर्तन विधि संकरण, पुनर्संयोजन और चयन के आधार पर पारंपरिक चयन विधियों को पूरी तरह से प्रतिस्थापित नहीं कर सकती है, या उनके साथ प्रतिस्पर्धा नहीं कर सकती है, लेकिन यह आनुवंशिकी और पौधों के प्रजनन के सामान्य सिद्धांत के विकास के लिए बेहद महत्वपूर्ण थी और तरीकों के शस्त्रागार को पूरक बनाती थी। खेती वाले पौधों में सुधार(मालेत्स्की एस.आई., 2002)।

बी.एन. के अनुसार एनेनकोवा और ई.वी. युडिंटसेवा (1991) वर्तमान में विकिरण उत्परिवर्तन नई किस्मों के बाद के चयन और प्रजनन के लिए विभिन्न आनुवंशिक उत्परिवर्तन प्राप्त करने के प्रगतिशील तरीकों में से एक बन गया है। इससे उत्पादकता में वृद्धि, रोगों और प्रतिकूल पर्यावरणीय कारकों के प्रति प्रतिरोध और फसल में जैविक रूप से सक्रिय और पोषक तत्वों की बढ़ी हुई उपज के साथ फॉर्म प्राप्त करना संभव हो जाता है। आयनकारी विकिरण का उपयोग करके, दुनिया में अब तक विभिन्न कृषि फसलों की 150 से अधिक किस्मों का उत्पादन किया जा चुका है। उदाहरण के लिए, अधिक उपज देने वाला और रहने के लिए प्रतिरोधी गेहूं नोवोसिबिर्स्काया 67, मुरझान प्रतिरोधी कपास की किस्म एएन-402और आदि।

पौधों के बीज या परागकण अक्सर गामा किरणों और न्यूट्रॉन के संपर्क में आते हैं। इस मामले में, उत्परिवर्तन की आवृत्ति 200 गुना से अधिक बढ़ जाती है। उत्परिवर्तन उपज, जल्दी पकने, सूखे और सर्दियों की कठोरता, पौधों के आकार और कई अन्य लक्षणों को प्रभावित करते हैं।

परिणामी उत्परिवर्ती के भारी बहुमत में, उदास, गैर-व्यवहार्य व्यक्ति प्रबल होते हैं। इसलिए, दूसरे चरण में, बेहतर चयन विशेषताओं के साथ चयनित रूपों के आधार पर, नई किस्म को व्यवहार में लाने, परीक्षण करने, उत्पन्न करने और पेश करने के लिए आगे का चयन किया जाता है।

पौधों के प्रजनन में उपयोग किए जाने वाले विकिरण उत्परिवर्तन का महत्व इस तथ्य में भी निहित है कि उत्परिवर्ती रूपों में नई विशेषताएं दिखाई देती हैं जो प्रकृति में नहीं पाई गईं। इस मामले में, उत्परिवर्ती की प्रकृति और परिणामी संख्या काफी हद तक स्रोत सामग्री की स्थिति और विशेष रूप से मूल विविधता से निर्धारित होती है।

अपेक्षाकृत युवा किस्में और जटिल संकर रूप सबसे अधिक परिवर्तनशील निकले। पुरानी किस्में बहुत प्रतिरोधी होती हैं। इसके अलावा, उत्परिवर्तन की उपज और गुणवत्ता विकिरण के समय और उत्परिवर्तन के अंतिम गठन की विकिरण के बाद की अवधि में जीनोम की स्थिति पर निर्भर करती है। जीनोम किसी कोशिका के गुणसूत्रों के अगुणित समूह में निहित जीनों का समूह है।

विकिरण आनुवंशिकी में, सुप्त वायु-सूखे बीजों को विकिरणित करने की विधि का अक्सर उपयोग किया जाता है। इस मामले में, उत्परिवर्तन की मात्रा और गुणवत्ता बीजों के भंडारण और अंकुरण की स्थितियों से प्रभावित होती है। आमतौर पर, जब आर्द्रता कम होती है, तो परिवर्तनशीलता बढ़ जाती है। यही बात तब होती है जब अपरिपक्व बीजों को विकिरणित किया जाता है। इस प्रकार, जब अपरिपक्व मटर के बीजों को 5 kR की खुराक के साथ विकिरणित किया गया, तो पूरी तरह से पके हुए मटर के विकिरण की तुलना में उत्परिवर्ती की संख्या 3 गुना बढ़ गई।

बढ़ते मौसम से उत्परिवर्तन की मात्रा भी प्रभावित होती है। यह स्थापित किया गया है कि जब फलियां फसलों को विकिरणित किया जाता है, तो नवोदित चरण में सबसे बड़ी संख्या में आर्थिक रूप से मूल्यवान उत्परिवर्तन प्राप्त होते हैं।

उत्परिवर्तन का गठन विकिरण की स्थितियों पर ही निर्भर करता है: खुराक, शक्ति और आयनीकरण विकिरण का प्रकार। अवशोषित खुराक बढ़ने के साथ उत्परिवर्तन की संभावना बढ़ जाती है, लेकिन साथ ही आबादी के अधिकांश पौधे मर जाते हैं और परिणामस्वरूप, अधिकांश उत्परिवर्तन का पता नहीं चल पाता है। उच्च विकिरण खुराक दर पर, उत्परिवर्तन की उच्च दर देखी जाती है, जबकि कम खुराक पर, संयंत्र में विकिरण के दौरान मरम्मत प्रक्रियाओं से गुजरने का समय होता है।

व्यवहार में, कम (एक्स-रे और गामा) और उच्च आयनीकरण घनत्व (न्यूट्रॉन) दोनों के साथ विभिन्न प्रकार के विकिरण का अधिक बार उपयोग किया जाता है। साथ ही, पूर्व गुणसूत्र तंत्र को कुछ हद तक प्रभावित करते हैं।

चूहा, और बाद वाला उसमें गंभीर गड़बड़ी पैदा करता है जिसकी मरम्मत नहीं की जा सकती।

इस संबंध में, उभरते उत्परिवर्तन का स्पेक्ट्रम ही बदल जाता है। इस प्रकार, न्यूट्रॉन विकिरण गेहूं और राई में घने कानों के साथ बड़ी संख्या में छोटे तने वाले रूपों की उपस्थिति का कारण बनता है। और एक्स-रे और गामा किरणों के विकिरण से परिणामी रूपों में कई रोगों के प्रति प्रतिरोधक क्षमता बढ़ जाती है। उच्च खुराक पर, तेज़ न्यूट्रॉन एक्स-रे की तुलना में दूसरी पीढ़ी में क्लोरोफिल उत्परिवर्तन की आवृत्ति को दसियों गुना बढ़ा देते हैं।

विकिरणित बीजों से पौधे उगाने की स्थितियाँ न केवल परिवर्तनशीलता के स्तर को बढ़ाना संभव बनाती हैं, बल्कि परिणामी उत्परिवर्तन के स्पेक्ट्रम को स्थानांतरित करना भी संभव बनाती हैं। ऐसे कारकों में तापमान, दिन के उजाले के घंटे, जड़ पोषण की स्थिति, मिट्टी और जलवायु स्थितियां शामिल हैं। इन कारकों में तीव्र उतार-चढ़ाव के साथ, परिवर्तनशीलता बढ़ जाती है।

विकिरण उत्परिवर्तन की विधि किसी विशेष किस्म के प्रजनन के समय को काफी कम कर सकती है। केवल इस चयन तकनीक में सकारात्मक गुणों और गुणों के पूरे परिसर को बदले बिना एक विशेषता को बदलने की क्षमता है जिसमें सुधार की आवश्यकता है।