Biotechnological Applications in Agriculture Questions in Gujarati

(A) વિકાસશીલ દેશોમાં રતાંધળાપણાની સમસ્યાને ઉકેલવામાં મદદરૂપ થઈ શકે તેવો ટ્રાન્સજેનિક ખાદ્ય પાક ગોલ્ડન રાઈસ છે.
ગોલ્ડન રાઈસ એ જનીનિક રીતે રૂપાંતરિત ચોખાની જાત છે,જેને બીટા-કેરોટીનનું ઉચ્ચ સ્તર ઉત્પન્ન કરવા માટે એન્જિનિયર્ડ કરવામાં આવી છે.
બીટા-કેરોટીન એ વિટામિન $A$ નો પુરોગામી (precursor) છે,જે રતાંધળાપણું અટકાવવામાં મદદ કરે છે.
આ ફેરફારને કારણે ચોખાને તેનો લાક્ષણિક સોનેરી રંગ મળે છે.

(C) બાસમતી ચોખાને $1997$ માં $U.S.$ પેટન્ટ અને ટ્રેડમાર્ક ઓફિસ દ્વારા એક $U.S.$ કંપનીને પેટન્ટ આપવામાં આવી હતી. આ વિવાદાસ્પદ હતું કારણ કે ભારત સદીઓથી બાસમતી ચોખાની વિવિધ જાતોની ખેતી કરી રહ્યું છે અને તે ભારતીય ઉપખંડનો પરંપરાગત પાક છે.

(A) $Bt-$ કપાસ એ એક ટ્રાન્સજેનિક પાક છે. ટ્રાન્સજેનિક વનસ્પતિઓ એવી વનસ્પતિઓ છે જેમાં વિદેશી જનીન તેમના $DNA$ માં દાખલ કરવામાં આવે છે. આ કીટ-પ્રતિકારક જનીન $Bacillus$ $thuringiensis$ નામના બેક્ટેરિયામાંથી મેળવવામાં આવે છે. આ ચોક્કસ જનીન દાખલ કરવાથી કપાસનો છોડ કીટનાશક પ્રોટીન ઉત્પન્ન કરી શકે છે,જે તેને જીવાતો સામે રક્ષણ આપે છે. તેથી,કારણ એ વિધાનની સાચી સમજૂતી આપે છે કે શા માટે $Bt$ જનીનનો ઉપયોગ કીટ-પ્રતિકારક કપાસ બનાવવા માટે થાય છે.

(A) $RNAi$ ($RNA$ ઇન્ટરફરન્સ) એ તમામ સુકોષકેન્દ્રી સજીવોમાં કોષીય સંરક્ષણની એક પદ્ધતિ છે.
આ પ્રક્રિયામાં,પૂરક દ્વિ-શૃંખલામય $RNA$ $(ds-RNA)$ અણુની હાજરીને કારણે ચોક્કસ મેસેન્જર $RNA$ $(mRNA)$ નું ભાષાંતર અટકાવવામાં આવે છે.
$ds-RNA$ ચોક્કસ $mRNA$ સાથે જોડાય છે અને તેને સાયલેન્સ (નિષ્ક્રિય) કરે છે,જેનાથી સંબંધિત પ્રોટીનનું સંશ્લેષણ અટકી જાય છે.
તેથી,સાચો જવાબ $ds-RNA$ છે.

(N/A) $Bt$ કપાસ એ જનીનિક રીતે રૂપાંતરિત પાકનું એક જાણીતું ઉદાહરણ છે. તેને $Bacillus$ $thuringiensis$ બેક્ટેરિયામાંથી $cry$ જનીનોને કપાસના છોડમાં દાખલ કરીને વિકસાવવામાં આવ્યો છે,જે છોડને કીટનાશક પ્રોટીન ઉત્પન્ન કરવાની ક્ષમતા આપે છે,જે તેને બોલવર્મ જેવા જીવાતોથી રક્ષણ આપે છે.

(A) સાચો જવાબ $A$ છે.
બેક્ટેરિયામાં,$Bt$ વિષ નિષ્ક્રિય સ્વરૂપમાં ઉત્પન્ન થાય છે જેને પ્રોટોક્સિન કહેવામાં આવે છે.
આ નિષ્ક્રિય સ્વરૂપ બેક્ટેરિયલ કોષને નુકસાન કરતું નથી કારણ કે તેને સક્રિય ઝેરી સ્વરૂપમાં રૂપાંતરિત થવા માટે આલ્કલાઇન $pH$ (જે ચોક્કસ કીટકોના આંતરડામાં જોવા મળે છે) ની જરૂર હોય છે.
જ્યારે કીટક દ્વારા તેનું સેવન કરવામાં આવે છે,ત્યારે આલ્કલાઇન વાતાવરણ સ્ફટિકોને ઓગાળી દે છે અને વિષને સક્રિય કરે છે,જે પછી મધ્ય-આંતરડાના અધિચ્છદીય કોષો સાથે જોડાય છે,જેનાથી કોષોનું વિઘટન થાય છે અને કીટકનું મૃત્યુ થાય છે.

(N/A) જનુનિક રીતે રૂપાંતરિત $(GM)$ અથવા ટ્રાન્સજેનિક વનસ્પતિઓના ઉત્પાદનના અનેક ફાયદા છે.
મોટાભાગના $GM$ પાકો જીવાત પ્રતિરોધકતા માટે વિકસાવવામાં આવ્યા છે,જે પાકની ઉત્પાદકતા વધારે છે અને તેથી રાસાયણિક જંતુનાશકો પરની નિર્ભરતા ઘટાડે છે.
ઘણી $GM$ ખાદ્ય પાકોની જાતો વિકસાવવામાં આવી છે જેની પોષણક્ષમતામાં વધારો થયો છે. ઉદાહરણ તરીકે,ગોલ્ડન રાઈસ એ ચોખાની એક ટ્રાન્સજેનિક જાત છે જે વિટામિન $A$ થી ભરપૂર છે.
આ વનસ્પતિઓ ખનિજોના ઉપયોગની કાર્યક્ષમતા વધારીને જમીનની ફળદ્રુપતાનો નાશ અટકાવે છે.
તેઓ પ્રતિકૂળ અજૈવિક પરિસ્થિતિઓ સામે ખૂબ જ સહનશીલ હોય છે.
$GM$ પાકોનો ઉપયોગ પાકની લણણી પછીના નુકસાનને ઘટાડે છે.
જો કે,વિશ્વભરમાં જનુનિક રીતે રૂપાંતરિત પાકોના ઉપયોગ અંગે કેટલાક વિવાદો છે. આ પાકોનો ઉપયોગ કોઈ વિસ્તારની સ્થાનિક જૈવવિવિધતાને અસર કરી શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે,જંતુનાશકોનું પ્રમાણ ઘટાડવા માટે $Bt$ ટોક્સિનનો ઉપયોગ મધમાખી જેવા ફાયદાકારક પરાગવાહક કીટકો માટે ખતરો ઉભો કરે છે. જો $Bt$ ટોક્સિન માટેનું જનીન પરાગરજમાં વ્યક્ત થાય,તો મધમાખી પ્રભાવિત થઈ શકે છે. પરિણામે,મધમાખીઓ દ્વારા પરાગનયનની પ્રક્રિયાને અસર થાય છે. ઉપરાંત,જનુનિક રીતે રૂપાંતરિત પાકો માનવ સ્વાસ્થ્યને અસર કરી શકે છે,કારણ કે તે શરીરમાં એલર્જન અને અમુક એન્ટિબાયોટિક પ્રતિરોધક માર્કર્સ દાખલ કરી શકે છે. વધુમાં,તેઓ પાક વનસ્પતિઓના જંગલી સંબંધીઓમાં જનીનિક પ્રદૂષણ ફેલાવી શકે છે,જે આપણા કુદરતી પર્યાવરણને અસર કરે છે.

(N/A) Cry પ્રોટીન એ $cry$ જનીનો દ્વારા સંકેતિત ઝેરી પ્રોટીન છે. આ પ્રોટીન $Bacillus$ $thuringiensis$ $(Bt)$ નામના બેક્ટેરિયા દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે.
બેક્ટેરિયામાં,આ પ્રોટીન નિષ્ક્રિય પ્રોટોક્સિન સ્વરૂપે હોય છે.
જ્યારે કોઈ કીટક આ પ્રોટીનનું સેવન કરે છે,ત્યારે કીટકના આંતરડાનું આલ્કલાઇન $pH$ સ્તર આ સ્ફટિકોને ઓગાળીને ઝેરને સક્રિય કરે છે.
સક્રિય થયેલ ઝેર મધ્ય-આંતરડાના અધિચ્છદીય કોષોની સપાટી સાથે જોડાય છે અને છિદ્રો બનાવે છે,જેના કારણે કોષો ફૂલી જાય છે અને તૂટી જાય છે,જે અંતે કીટકના મૃત્યુનું કારણ બને છે.
મનુષ્યોએ આ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને $Bt$ કપાસ અને $Bt$ મકાઈ જેવા કીટક-પ્રતિકારક ટ્રાન્સજેનિક પાકો વિકસાવ્યા છે,જેમાં $cry$ જનીનોને છોડના જિનોમમાં દાખલ કરવામાં આવ્યા છે.

(N/A) રિકોમ્બિનન્ટ $DNA$ ટેકનોલોજી $(rDNA)$ એ સજીવના આનુવંશિક દ્રવ્યમાં ફેરફાર કરીને ઇચ્છિત પરિણામો મેળવવા માટેની એક તકનીક છે.
તેલ મુખ્યત્વે ટ્રાયગ્લિસરાઇડ્સનું બનેલું હોય છે,જે ગ્લિસરોલ અને ફેટી એસિડના એસ્ટર છે.
$rDNA$ ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ કરીને,વૈજ્ઞાનિકો બીજની અંદર ગ્લિસરોલ અથવા ફેટી એસિડના જૈવસંશ્લેષણ માટે જવાબદાર ચોક્કસ જનીનોને ઓળખીને તેને નિષ્ક્રિય અથવા દૂર કરી શકે છે.
જો તેલ સંશ્લેષણ માટેના ચયાપચયના માર્ગને આનુવંશિક સ્તરે અટકાવવામાં આવે,તો છોડ એવા બીજ ઉત્પન્ન કરશે જે તેલ મુક્ત હોય અથવા જેમાં તેલનું પ્રમાણ નોંધપાત્ર રીતે ઓછું હોય.

(N/A) ગોલ્ડન રાઇસ એ ચોખાની એક જનીનિક રીતે રૂપાંતરિત જાત, $Oryza \text{ } sativa$ છે, જે એવા વિસ્તારો માટે ફોર્ટિફાઇડ ખોરાક તરીકે વિકસાવવામાં આવી છે જ્યાં આહારમાં વિટામિન $A$ ની અછત હોય છે।
તેમાં પ્રો-વિટામિન $A$ નો પુરોગામી પદાર્થ હોય છે, જેને બીટા-કેરોટીન કહેવાય છે, જે જનીન ઇજનેરી વિદ્યા (genetic engineering) દ્વારા ચોખામાં દાખલ કરવામાં આવ્યું છે।
ચોખાનો છોડ કુદરતી રીતે તેના પાંદડાઓમાં બીટા-કેરોટીન રંજકદ્રવ્ય ઉત્પન્ન કરે છે।
જો કે, તે બીજના ભ્રૂણપોષ (endosperm) માં ગેરહાજર હોય છે કારણ કે બીટા-કેરોટીન રંજકદ્રવ્ય પ્રકાશસંશ્લેષણની પ્રક્રિયામાં મદદ કરે છે, જ્યારે ભ્રૂણપોષમાં પ્રકાશસંશ્લેષણ થતું નથી।
બીટા-કેરોટીન એ પ્રો-વિટામિન $A$ નો પુરોગામી હોવાથી, આહારમાં વિટામિન $A$ ની અછતને પૂર્ણ કરવા માટે તેને ચોખાની જાતમાં દાખલ કરવામાં આવે છે।
તે વિટામિન સપ્લિમેન્ટ્સનો એક સરળ અને ઓછો ખર્ચાળ વિકલ્પ છે।
જો કે, ચોખાની આ જાતને પર્યાવરણવાદીઓ તરફથી નોંધપાત્ર વિરોધનો સામનો કરવો પડ્યો છે અને તેથી તે હજુ પણ માનવ વપરાશ માટે બજારમાં વ્યાપકપણે ઉપલબ્ધ નથી।

(N/A) ખાદ્ય ઉત્પાદન વધારવા માટે ત્રણ વિકલ્પો છે: $(i)$ કૃષિ-રસાયણ આધારિત ખેતી,$(ii)$ જૈવિક ખેતી અને $(iii)$ જનીનિક ઇજનેરી પાક આધારિત ખેતી.
હરિત ક્રાંતિ ખાદ્ય પુરવઠાને ત્રણ ગણો કરવામાં સફળ રહી હતી,પરંતુ તે વધતી જતી માનવ વસ્તીને ખવડાવવા માટે પૂરતી નહોતી.
ઉત્પાદનમાં વધારો આંશિક રીતે સુધારેલી પાકની જાતોના ઉપયોગને કારણે થયો છે,પરંતુ મુખ્યત્વે વધુ સારી વ્યવસ્થાપન પદ્ધતિઓ અને કૃષિ-રસાયણો (જંતુનાશકો અને ખાતરો) ના ઉપયોગને કારણે થયો છે.
જોકે,વિકાસશીલ દેશોના ખેડૂતો માટે કૃષિ-રસાયણો ઘણીવાર ખૂબ મોંઘા હોય છે. જનીનિક રીતે રૂપાંતરિત $(GM)$ પાક વધુ સારું ઉત્પાદન મેળવવા માટે ઉપયોગી છે.
જે વનસ્પતિઓ,બેક્ટેરિયા,ફૂગ અને પ્રાણીઓના જનીનોમાં ફેરફાર કરવામાં આવ્યો હોય તેમને જનીનિક રૂપાંતરિત સજીવો $(GMOs)$ કહેવામાં આવે છે.
$GM$ છોડ ઘણી રીતે ઉપયોગી છે:
$(i)$ પાકને અજૈવિક તાણ (ઠંડી,દુષ્કાળ,ક્ષાર,ગરમી) સામે વધુ સહિષ્ણુ બનાવ્યા છે.
$(ii)$ રાસાયણિક જંતુનાશકો પરની નિર્ભરતા ઘટાડી છે (કીટ-પ્રતિરોધક પાક).
$(iii)$ લણણી પછીના નુકસાનને ઘટાડવામાં મદદ કરી છે.
$(iv)$ છોડ દ્વારા ખનિજોના ઉપયોગની કાર્યક્ષમતામાં વધારો કર્યો છે (આ જમીનની ફળદ્રુપતાને જલ્દી ખતમ થતી અટકાવે છે).
$(v)$ ખોરાકનું પોષણ મૂલ્ય વધાર્યું છે,દા.ત.,ગોલ્ડન રાઈસ,જે વિટામિન $A$ થી સમૃદ્ધ ચોખા છે.
આ ઉપરાંત,$GM$ ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ ઉદ્યોગો માટે સ્ટાર્ચ,ઇંધણ અને ફાર્માસ્યુટિકલ્સ જેવા વૈકલ્પિક સંસાધનો પૂરા પાડવા માટે વિશિષ્ટ છોડ બનાવવા માટે કરવામાં આવ્યો છે.
$Bt$ ટોક્સિન $Bacillus$ $thuringiensis$ નામના બેક્ટેરિયા દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે. $Bt$ ટોક્સિન જનીનને બેક્ટેરિયામાંથી ક્લોન કરીને છોડમાં અભિવ્યક્ત કરવામાં આવ્યું છે જેથી જંતુઓ સામે પ્રતિકાર મળી શકે,જે અસરકારક રીતે જૈવ-જંતુનાશક બનાવે છે. ઉદાહરણોમાં $Bt$ કપાસ,ચોખા,ટામેટા,બટાકા અને સોયાબીનનો સમાવેશ થાય છે.

(N/A) Bacillus thuringiensis (બેસિલસ થુરિન્જીએન્સિસ) ની કેટલીક જાતો એવા પ્રોટીન ઉત્પન્ન કરે છે જે અમુક ચોક્કસ કીટકોને મારી નાખે છે,જેમ કે લેપિડોપ્ટેરન્સ (તમાકુની ઇયળ,આર્મીવોર્મ),કોલિયોપ્ટેરન્સ (ભૃંગ) અને ડિપ્ટેરન્સ (માખીઓ,મચ્છરો).
$B$. thuringiensis તેમના વિકાસના ચોક્કસ તબક્કા દરમિયાન પ્રોટીન સ્ફટિકો બનાવે છે. આ સ્ફટિકોમાં ઝેરી કીટનાશક પ્રોટીન હોય છે.
$Bt$ ટોક્સિન પ્રોટીન નિષ્ક્રિય પ્રોટોક્સિન તરીકે અસ્તિત્વ ધરાવે છે,પરંતુ એકવાર કીટક આ નિષ્ક્રિય ટોક્સિનનું સેવન કરે,પછી તે આંતરડાના આલ્કલાઇન $pH$ ને કારણે સક્રિય ટોક્સિન સ્વરૂપમાં રૂપાંતરિત થાય છે,જે સ્ફટિકોને ઓગાળી દે છે. સક્રિય થયેલ ટોક્સિન મધ્ય-આંતરડાના અધિચ્છદીય કોષોની સપાટી સાથે જોડાય છે અને છિદ્રો બનાવે છે,જેના કારણે કોષો ફૂલે છે અને તૂટી જાય છે,જે અંતે કીટકના મૃત્યુનું કારણ બને છે.
Bacillus thuringiensis માંથી ચોક્કસ $Bt$ ટોક્સિન જનીનો અલગ કરવામાં આવ્યા હતા અને કપાસ જેવા અનેક પાક છોડમાં દાખલ કરવામાં આવ્યા હતા.
જનીનોની પસંદગી પાક અને લક્ષિત જીવાત પર આધાર રાખે છે,કારણ કે મોટાભાગના $Bt$ ટોક્સિન કીટકોના ચોક્કસ જૂથ માટે વિશિષ્ટ હોય છે.
આ ટોક્સિન $cry$ નામના જનીન દ્વારા કોડ કરવામાં આવે છે. આવા ઘણા જનીનો છે.
ઉદાહરણ તરીકે,$cryIAc$ અને $cryIIAb$ જનીનો દ્વારા એન્કોડ કરાયેલ પ્રોટીન કપાસના બોલવર્મ્સને નિયંત્રિત કરે છે અને $cryIAc$ મકાઈના બોરરને નિયંત્રિત કરે છે.

(N/A) રાસાયણિક જંતુનાશકો પરની નિર્ભરતા ઘટાડવા માટે કીટક-પ્રતિકારક વનસ્પતિઓ વિકસાવવામાં આવે છે. તેનું એક નોંધપાત્ર ઉદાહરણ તમાકુના છોડને સૂત્રકૃમિ $Meloidogyne$ $incognita$ સામે રક્ષણ આપવાનું છે,જે મૂળને ચેપ લગાડે છે અને ઉત્પાદનમાં ઘટાડો કરે છે.
$RNA$ ઇન્ટરફરન્સ $(RNAi)$ એ કોષીય સંરક્ષણની એક પદ્ધતિ છે જે તમામ સુકોષકેન્દ્રી સજીવોમાં જોવા મળે છે. તેમાં પૂરક $dsRNA$ અણુને કારણે ચોક્કસ $mRNA$ ને નિષ્ક્રિય (silencing) કરવામાં આવે છે,જે $mRNA$ સાથે જોડાઈને તેના ભાષાંતર (translation) ને અટકાવે છે.
$RNAi$ ની કાર્યપદ્ધતિ:
$1$. $Agrobacterium$ વાહકોનો ઉપયોગ કરીને,સૂત્રકૃમિ-વિશિષ્ટ જનીનોને યજમાન વનસ્પતિમાં દાખલ કરવામાં આવે છે.
$2$. દાખલ કરેલ $DNA$ ને એવી રીતે ડિઝાઇન કરવામાં આવે છે કે તે યજમાન કોષોમાં સેન્સ અને એન્ટિસેન્સ બંને $RNA$ ઉત્પન્ન કરે.
$3$. આ બંને $RNA$ શૃંખલાઓ એકબીજાને પૂરક હોય છે અને દ્વિ-શૃંખલામય $RNA$ $(dsRNA)$ બનાવે છે.
$4$. આ $dsRNA$ એ $RNAi$ પ્રક્રિયાની શરૂઆત કરે છે,જે સૂત્રકૃમિના ચોક્કસ $mRNA$ ને નિષ્ક્રિય કરે છે.
$5$. પરિણામે,પરોપજીવી ટ્રાન્સજેનિક યજમાનમાં જીવી શકતું નથી અને વનસ્પતિ આ ચેપ સામે સુરક્ષિત રહે છે.

(N/A) $Bt$ પ્રોટીન $Bacillus$ ને મારી શકતું નથી કારણ કે $Bt$ વિષકારક પ્રોટીન બેક્ટેરિયાની અંદર નિષ્ક્રિય પ્રોટોક્સિન (inactive protoxin) સ્વરૂપે અસ્તિત્વ ધરાવે છે. તે માત્ર ત્યારે જ સક્રિય થાય છે જ્યારે તે કોઈ કીટક દ્વારા ગ્રહણ કરવામાં આવે છે. કીટકના પાચનમાર્ગની આલ્કલાઇન (બેઝિક) $pH$ સ્ફટિકોને ઓગાળી નાખે છે,જે નિષ્ક્રિય પ્રોટોક્સિનને સક્રિય વિષમાં રૂપાંતરિત કરે છે. $Bacillus$ માં આવું વિશિષ્ટ આલ્કલાઇન વાતાવરણ અને જરૂરી શારીરિક પરિસ્થિતિઓનો અભાવ હોવાથી,આ વિષ બેક્ટેરિયા માટે નિષ્ક્રિય અને હાનિકારક રહે છે.

(N/A) $GMO$ એટલે કે Genetically Modified Organism (જનીનિક રીતે રૂપાંતરિત સજીવ). તે સંકર (hybrid) થી અલગ છે કારણ કે સંકરમાં,બે અલગ-અલગ જાતિઓ અથવા સ્ટ્રેઈન્સના જનીનસમૂહો વચ્ચે પરંપરાગત સંવર્ધન પદ્ધતિઓ દ્વારા સંકરણ કરવામાં આવે છે. જ્યારે $GMO$ માં,રીકોમ્બિનન્ટ $DNA$ ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ કરીને સજીવના જનીનસમૂહમાં ચોક્કસ વિદેશી જનીન(ઓ) દાખલ કરવામાં આવે છે,અને આ જનીનો કાં તો વધારાના રંગસૂત્રીય એકમ તરીકે જળવાય છે અથવા સજીવના જનીનસમૂહમાં સંકલિત થઈને ઈચ્છિત લક્ષણો વ્યક્ત કરે છે.

(B) $GEAC$ એટલે Genetic Engineering Appraisal Committee (જિનેટિક એન્જિનિયરિંગ એપ્રેઝલ કમિટી). તે પર્યાવરણ,વન અને આબોહવા પરિવર્તન મંત્રાલય હેઠળની એક ભારતીય સરકારી સંસ્થા છે.
તેના મુખ્ય ઉદ્દેશ્યો નીચે મુજબ છે:
$(a)$ $GM$ (જિનેટિકલી મોડિફાઇડ) સજીવો સાથે સંકળાયેલા સંશોધનની માન્યતા તપાસવી.
$(b)$ $GM$ સજીવોને જાહેર સેવાઓ અને પર્યાવરણમાં મુક્ત કરવા માટે તેની સુરક્ષાની તપાસ કરવી.

(A) ભારતીય $Basmati$ ચોખાને અર્ધ-વામન (semi-dwarf) જાતો સાથે સંકરણ કરાવીને એક નવી જાત વિકસાવવામાં આવી હતી. $USA$ ની એક કંપનીએ આ નવી જાત પર પેટન્ટ મેળવવા માટે અરજી કરી હતી અને તેને પોતાની શોધ ગણાવી હતી,જેના કારણે બાયોપાયરસી (biopiracy) અંગે મોટો વિવાદ થયો હતો.

(N/A) $(i)$ પાકને અજૈવિક તાણ (ઠંડી,દુષ્કાળ,ક્ષાર,ગરમી) સામે વધુ સહનશીલ બનાવ્યા.
$(ii)$ રાસાયણિક જંતુનાશકો પરની નિર્ભરતા ઘટાડી (કીટ-પ્રતિરોધક પાક).
$(iii)$ લણણી પછીના નુકસાનને ઘટાડવામાં મદદ કરી.
$(iv)$ વનસ્પતિઓ દ્વારા ખનિજોના ઉપયોગની કાર્યક્ષમતામાં વધારો કર્યો (આ જમીનની ફળદ્રુપતાના વહેલા ક્ષયને અટકાવે છે).
$(v)$ ખોરાકના પોષણ મૂલ્યમાં વધારો કર્યો,દા.ત.,વિટામિન $A$ થી સમૃદ્ધ ચોખા.

(A) ઘણા સૂત્રકૃમિઓ (nematodes) મનુષ્યો સહિત વનસ્પતિઓ અને પ્રાણીઓની વિશાળ વિવિધતા પર પરોપજીવી તરીકે રહે છે. $Meloidogyne \text{ } incognitia$ નામનો સૂત્રકૃમિ તમાકુના છોડના મૂળને ચેપ લગાડે છે અને ઉત્પાદનમાં મોટો ઘટાડો કરે છે.
આ ચેપને રોકવા માટે એક નવીન વ્યૂહરચના અપનાવવામાં આવી હતી,જે $RNA$ ઇન્ટરફરન્સ $(RNAi)$ ની પ્રક્રિયા પર આધારિત હતી.
$RNAi$ એ કોષીય સંરક્ષણની પદ્ધતિ તરીકે તમામ સુકોષકેન્દ્રી સજીવોમાં જોવા મળે છે. આ પદ્ધતિમાં ચોક્કસ $mRNA$ નું સાયલેન્સિંગ (silencing) થાય છે,જે પૂરક $dsRNA$ અણુને કારણે થાય છે જે $mRNA$ સાથે જોડાય છે અને તેના ભાષાંતર (translation) ને અટકાવે છે.
આ પૂરક $RNA$ નો સ્ત્રોત $RNA$ જિનોમ ધરાવતા વાયરસનો ચેપ અથવા મોબાઇલ જિનેટિક તત્વો (ટ્રાન્સપોઝોન્સ) હોઈ શકે છે જે $RNA$ મધ્યવર્તી દ્વારા પ્રતિકૃતિ બનાવે છે.
$Agrobacterium$ વાહકોનો ઉપયોગ કરીને,યજમાન વનસ્પતિમાં સૂત્રકૃમિ-વિશિષ્ટ જનીનો દાખલ કરવામાં આવ્યા હતા. $DNA$ નું દાખલ કરવું એવી રીતે કરવામાં આવ્યું હતું કે તે યજમાન કોષોમાં સેન્સ અને એન્ટી-સેન્સ બંને $RNA$ ઉત્પન્ન કરે.
આ બે $RNA$ અણુઓ એકબીજાના પૂરક હોવાથી,તેઓએ દ્વિ-શૃંખલામય $RNA$ $(dsRNA)$ બનાવ્યું જેણે $RNAi$ ની શરૂઆત કરી અને આમ,સૂત્રકૃમિના ચોક્કસ $mRNA$ ને સાયલેન્સ કરી દીધું. પરિણામ એ આવ્યું કે પરોપજીવી વિશિષ્ટ ઇન્ટરફેરિંગ $RNA$ વ્યક્ત કરતા ટ્રાન્સજેનિક યજમાનમાં જીવી શક્યું નહીં. તેથી,ટ્રાન્સજેનિક છોડ પરોપજીવીથી સુરક્ષિત થઈ ગયો.

(N/A) $(i)$ પાકને અજૈવિક તાણ (ઠંડી,દુષ્કાળ,ક્ષાર,ગરમી) સામે વધુ સહનશીલ બનાવ્યા છે.
$(ii)$ રાસાયણિક જંતુનાશકો પરની નિર્ભરતા ઘટાડી છે (જીવાત-પ્રતિકારક પાક).
$(iii)$ લણણી પછીના નુકસાનને ઘટાડવામાં મદદ કરી છે.
$(iv)$ વનસ્પતિઓ દ્વારા ખનિજોના ઉપયોગની કાર્યક્ષમતામાં વધારો કર્યો છે (આ જમીનની ફળદ્રુપતાને વહેલી ખતમ થતી અટકાવે છે).
$(v)$ ખોરાકના પોષણ મૂલ્યમાં વધારો કર્યો છે,દા.ત.,વિટામિન $A$ થી સમૃદ્ધ ચોખા.

(N/A) બાયોફોર્ટિફાઇડ પાકોમાં મકાઈ,ઘઉં,ચોખા,બથુઆ,પાલક અને કઠોળની જાતોનો સમાવેશ થાય છે. ઉદાહરણ તરીકે,મકાઈની સંકર જાતોમાં એમિનો એસિડ (લાઈસિન અને ટ્રિપ્ટોફન) નું પ્રમાણ બમણું હોય છે,ફોર્ટિફાઇડ ઘઉંની જાતોમાં પ્રોટીનનું પ્રમાણ વધુ હોય છે અને ફોર્ટિફાઇડ ચોખામાં આયર્નનું પ્રમાણ વધુ હોય છે. આવા બાયોફોર્ટિફાઇડ ખોરાકનું સેવન સામાન્ય આહારના પોષક મૂલ્યમાં વધારો કરે છે અને જાહેર આરોગ્યમાં નોંધપાત્ર સુધારો કરે છે. એક જ પાકમાં $2$ કે $3$ આવશ્યક પોષક તત્વોનો સમાવેશ કરીને,આપણે વિવિધ પ્રકારની ખાદ્ય વસ્તુઓ ખાવાની જરૂર વગર આપણા દેશમાં સામાન્ય એવી ઘણી પોષક તત્વોની ઉણપને લગતી વિકૃતિઓને દૂર કરી શકીએ છીએ.

(A) $Bacillus \text{ } thuringiensis$ (Bt) એક વિશિષ્ટ કીટનાશક પ્રોટીન ઉત્પન્ન કરે છે જેને ક્રાય (cry) પ્રોટીન અથવા એન્ડોટોક્સિન કહેવામાં આવે છે。
જ્યારે કીટકના ડિંભ આ બેક્ટેરિયલ બીજાણુઓ અથવા સ્ફટિકોનું સેવન કરે છે, ત્યારે કીટકના આંતરડાનું આલ્કલાઇન $pH$ સ્ફટિકોને ઓગાળી નાખે છે અને સક્રિય ઝેર મુક્ત કરે છે。
આ સક્રિય ઝેર મધ્ય આંતરડાના અધિચ્છદ કોષોની સપાટી સાથે જોડાય છે અને છિદ્રો બનાવે છે, જેના કારણે કોષો ફૂલી જાય છે અને તૂટી જાય છે。
આ પ્રક્રિયા અંતે કીટકના ડિંભના મૃત્યુ તરફ દોરી જાય છે, જેનાથી જીવાતની વસ્તી પર નિયંત્રણ આવે છે。

(B) $Bt$ કપાસને $Bacillus$ $thuringiensis$ બેક્ટેરિયામાંથી મેળવેલા જંતુનાશક પ્રોટીન વ્યક્ત કરવા માટે આનુવંશિક રીતે રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે.
આ પ્રોટીન ખાસ કરીને જંતુઓના અમુક વર્ગો માટે ઝેરી છે,મુખ્યત્વે લેપિડોપ્ટેરન્સ (દા.ત.,તમાકુની ઇયળ,આર્મીવોર્મ),કોલિયોપ્ટેરન્સ (દા.ત.,ભમરા) અને ડિપ્ટેરન્સ (દા.ત.,માખીઓ,મચ્છરો).
$Bt$ કપાસ એ સર્વવ્યાપી જંતુનાશક નથી; તે તમામ પ્રકારની જીવાતો,જેમ કે ચૂસિયા પ્રકારની જીવાતો,ફૂગના રોગકારકો અથવા વાયરલ રોગો સામે પ્રતિકાર પૂરો પાડતું નથી.
તેથી,તે ફક્ત તે ચોક્કસ જંતુઓના જૂથો સામે જ પ્રતિરોધક છે જેના માટે $Cry$ પ્રોટીન અસરકારક છે.

(N/A) બાયોટેકનોલોજીના ઉપયોગો નીચે મુજબ છે:
$(i)$ રોગનિદાન અને ઉપચાર (Therapeutics and diagnostics).
$(ii)$ ખેતી માટે જનીનિક રૂપાંતરિત પાકો (Genetically modified crops).
$(iii)$ પ્રક્રિયા કરેલ ખોરાક (Processed food).
$(iv)$ બાયોરેમિડિયેશન (Bioremediation).
$(v)$ કચરાનું વ્યવસ્થાપન અને ઉર્જા ઉત્પાદન (Waste treatment and energy production).

(D) જે વનસ્પતિઓ,બેક્ટેરિયા,ફૂગ અને પ્રાણીઓના જનીનોમાં ફેરફાર કરવામાં આવ્યા હોય તેને જનીનિક રીતે રૂપાંતરિત સજીવો $(GMO)$ કહેવામાં આવે છે. $GM$ છોડ ઘણી રીતે ઉપયોગી સાબિત થયા છે. જનીનિક ફેરફાર દ્વારા:
$(i)$ પાકને અજૈવિક તણાવ (ઠંડી,દુષ્કાળ,ક્ષાર,ગરમી) સામે વધુ સહનશીલ બનાવ્યા છે.
$(ii)$ રાસાયણિક જંતુનાશકો પરની નિર્ભરતા ઘટાડી છે (કીટ-પ્રતિરોધક પાક).
$(iii)$ લણણી પછીના નુકસાનને ઘટાડવામાં મદદ કરી છે.
$(iv)$ છોડ દ્વારા ખનિજોના ઉપયોગની કાર્યક્ષમતામાં વધારો કર્યો છે (આ જમીનની ફળદ્રુપતાને વહેલી ખતમ થતી અટકાવે છે).
$(v)$ ખોરાકનું પોષણ મૂલ્ય વધાર્યું છે,દા.ત.,વિટામિન $A$ થી સમૃદ્ધ ચોખા.

(N/A) રાસાયણિક જંતુનાશકોનો ઉપયોગ ઘટાડવો: $Bt$ વિષ ($Bt$ toxin) એ $Bacillus$ $thuringiensis$ $(Bt)$ નામના બેક્ટેરિયા દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે. $Bt$ વિષના જનીનને બેક્ટેરિયામાંથી ક્લોન કરીને વનસ્પતિઓમાં દાખલ કરવામાં આવે છે,જેથી કૃત્રિમ જંતુનાશકોની જરૂરિયાત વગર કીટકો સામે પ્રતિકારક શક્તિ મળે છે. તે જૈવ-જંતુનાશક તરીકે કાર્ય કરે છે. ઉદાહરણ તરીકે $Bt$ કપાસ,$Bt$ મકાઈ,ચોખા,ટામેટા,બટાટા અને સોયાબીન.
$(b)$ ખાદ્ય પાકોનું પોષણ મૂલ્ય વધારવું: ગોલ્ડન રાઈસ એ ચોખાની એક પારજનીનિક જાત છે,જેને વિટામિન $A$ (બીટા-કેરોટીન) થી ભરપૂર બનાવવા માટે વિકસાવવામાં આવી છે. તેનો ઉપયોગ વિટામિન $A$ ની ઉણપને દૂર કરવા માટે થાય છે,જે રતાંધળાપણું અને અન્ય સ્વાસ્થ્ય સમસ્યાઓનું કારણ બને છે.

(N/A) બાયો-પેસ્ટિસાઇડ એ એક પ્રકારનું કીટનાશક છે જે $(a)$ રાસાયણિકને બદલે જૈવિક મૂળનું હોય છે,$(b)$ લક્ષિત જીવાતો સામે તેની ક્રિયામાં અત્યંત વિશિષ્ટ હોય છે,અને $(c)$ પરંપરાગત રાસાયણિક કીટનાશકોની તુલનામાં પર્યાવરણ માટે વધુ સુરક્ષિત હોય છે.
વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાતું એક બાયો-પેસ્ટિસાઇડ $Bt$ ટોક્સિન છે,જે $Bacillus$ $thuringiensis$ નામના બેક્ટેરિયા દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે. $Bt$ ટોક્સિન માટે જવાબદાર જનીનને ક્લોન કરીને વિવિધ પાકોમાં અભિવ્યક્ત કરવામાં આવ્યું છે. જ્યારે કોઈ કીટક $Bt$ ટોક્સિન પ્રોટીનનું સેવન કરે છે,ત્યારે કીટકના આંતરડાનું આલ્કલાઇન $pH$ પ્રોટોક્સિનને તેના સક્રિય સ્વરૂપમાં રૂપાંતરિત કરે છે. આ સક્રિય ટોક્સિન મધ્ય-આંતરડાના અધિચ્છદીય કોષોની સપાટી સાથે જોડાય છે,જે છિદ્રો બનાવે છે જેના કારણે કોષો ફૂલે છે અને તૂટી જાય છે (lysis),જે અંતે કીટકના મૃત્યુ તરફ દોરી જાય છે.

(B) $Bt$ વિષકારી પ્રોટીન પ્રાકૃતિક રીતે નિષ્ક્રિય પ્રોટોક્સિન (protoxin) સ્વરૂપે હોય છે.
જ્યારે કોઈ કીટક આ નિષ્ક્રિય વિષને ખાય છે,ત્યારે તેના આંતરડામાં રહેલી આલ્કલાઈન $pH$ ના કારણે આ નિષ્ક્રિય સ્ફટિકમય પ્રોટીન દ્રાવ્ય થઈને સક્રિય સ્વરૂપમાં ફેરવાય છે.
આ સક્રિય વિષ મધ્યાંત્રની સપાટી પરના અધિચ્છદીય કોષો સાથે જોડાઈને તેમાં છિદ્રો ઉત્પન્ન કરે છે,જેના કારણે કોષો ફૂલીને ફાટી જાય છે અને અંતે કીટકનું મૃત્યુ થાય છે.

(A) સાચી જોડ નીચે મુજબ છે:
$(1)$ મકાઈને કોર્ન બોરર સામે રક્ષણ આપવામાં આવે છે,જે $(c)$ સાથે સુસંગત છે.
$(2)$ તમાકુના છોડને $RNA$ ઇન્ટરફરન્સ પદ્ધતિ દ્વારા સૂત્રકૃમિ મેલોઇડોગાઈન ઇન્કોગ્નિટિયા સામે રક્ષણ આપવામાં આવે છે,જે $(d)$ સાથે સુસંગત છે.
$(3)$ કપાસને જનીનિક રીતે રૂપાંતરિત ($Bt$ કપાસ) કરીને બોલવર્મ્સ સામે પ્રતિરોધક બનાવવામાં આવે છે,જે $(a)$ સાથે સુસંગત છે.
તેથી,સાચો ક્રમ $(1-c), (2-d), (3-a)$ છે.

(B) $Bt$ કોટન એ એક જનીનિક રૂપાંતરિત સજીવ $(GMO)$ છે,જે $Bacillus$ $thuringiensis$ નામના બેક્ટેરિયામાંથી $cry$ જનીનોને કપાસના છોડના જિનોમમાં દાખલ કરીને બનાવવામાં આવે છે.
આ જનીનો ક્રિસ્ટલ $(Cry)$ પ્રોટીન માટે સંકેત આપે છે,જે ચોક્કસ કીટકોના જૂથો માટે ઝેરી હોય છે.
જ્યારે કીટક ઉપદ્રવીઓ,જેમ કે બોલવર્મ્સ,$Bt$ કોટનના પેશીઓ ખાય છે,ત્યારે આ પ્રોટોક્સિન તેમના આલ્કલાઇન આંતરડામાં સક્રિય થાય છે,જેનાથી કોષોનું વિઘટન થાય છે અને કીટકનું મૃત્યુ થાય છે.
તેથી,$Bt$ કોટન ખાસ કરીને કીટક ઉપદ્રવીઓ સામે પ્રતિકારક છે.

(A) $Bt$ કપાસ એ એક જનીનિક રૂપાંતરિત સજીવ $(GMO)$ છે,જે જમીનમાં જોવા મળતા બેક્ટેરિયા બેસીલસ થૂરીએન્જેનિસ્સ $(Bt)$ માંથી મેળવેલા ચોક્કસ $cry$ જનીનોને દાખલ કરીને બનાવવામાં આવે છે.
આ $cry$ જનીનો સ્ફટિકમય પ્રોટીન ($Bt$ વિષ) માટે સંકેતન કરે છે,જે ચોક્કસ પ્રકારના કીટકો જેવા કે લેપિડોપ્ટેરા (તમાકુની ઇયળ,આર્મીવોર્મ),કોલિયોપ્ટેરા (ભૃંગ કીટકો) અને ડાયપ્ટેરા (માખીઓ,મચ્છરો) માટે ઝેરી હોય છે.
જ્યારે આ કીટકો $Bt$ વિષ ધરાવતા વનસ્પતિના ભાગોને ખાય છે,ત્યારે તેમના પાચનમાર્ગનું આલ્કલાઇન $pH$ સ્તર આ સ્ફટિકોને ઓગાળી નાખે છે,જેનાથી નિષ્ક્રિય વિષ સક્રિય વિષમાં રૂપાંતરિત થાય છે.
આ સક્રિય વિષ મધ્ય આંતરડાના અધિચ્છદીય કોષોની સપાટી સાથે જોડાય છે,જેનાથી કોષોમાં છિદ્રો પડે છે અને કોષો ફૂલીને તૂટી જાય છે,પરિણામે કીટકનું મૃત્યુ થાય છે.
તેથી,$Bt$ કપાસ કીટક જીવાત સામે પ્રતિકાર દર્શાવે છે.

(B) $Abelmoschus esculentus$ (જેને સામાન્ય રીતે ભીંડા તરીકે ઓળખવામાં આવે છે) છોડને યલો મોઝેઈક વાયરસ સામે પ્રતિરોધકતા વિકસાવવા માટે સંવર્ધિત કરવામાં આવ્યો છે. વનસ્પતિ સંવર્ધનમાં આ એક મહત્વપૂર્ણ સિદ્ધિ છે,જે પાકને વાયરલ ચેપથી બચાવે છે,જે પાંદડા પીળા પડવાનું અને ઉત્પાદનમાં ઘટાડો થવાનું કારણ બને છે.

(A) સાચી જોડ નીચે મુજબ છે:
$(a)$ ફૂગ: બટાટાનો પાછોતરો સુકારો (Late blight of potato) એ $Phytophthora \text{ infestans}$ નામની ફૂગ દ્વારા થાય છે। તેથી, $(a-2)$.
$(b)$ બેક્ટેરિયા: ક્રુસિફર્સનો કાળો સડો (Black rot of crucifers) એ $Xanthomonas \text{ campestris}$ નામના બેક્ટેરિયા દ્વારા થાય છે। તેથી, $(b-3)$.
$(c)$ વાયરસ: ક્રુસિફર્સનો ક્લબ રોટ (Club rot of crucifers) એ રોગકારક સાથે સંકળાયેલ છે, જે પાક સુધારણાના અભ્યાસક્રમ મુજબ $(c-1)$ સાથે જોડાય છે। આમ, સાચો ક્રમ $(a-2, b-3, c-1)$ છે।

(C) સાચો જવાબ $C$ છે.
$Bt$-કપાસ એ જનીનિક રીતે રૂપાંતરિત પાક છે જે $Bacillus$ $thuringiensis$ નામના બેક્ટેરિયામાંથી $cry$ જનીન ધરાવે છે.
આ જનીન એક સ્ફટિકમય પ્રોટીન ઉત્પન્ન કરે છે જે લેપિડોપ્ટેરાન ઈયળો (જેમ કે તમાકુની ઈયળ અને આર્મીવોર્મ) સહિતના ચોક્કસ જીવાતો માટે ઝેરી છે.
તેથી,$Bt$-કપાસ આ ઈયળો સામે પ્રતિકારક છે,અપ્રતિકારક નથી.
મિથેનોબેક્ટેરિયમ એ અજારક બેક્ટેરિયા છે જે ઢોરના આમાશય જેવા સેલ્યુલોઝયુક્ત વાતાવરણમાં મિથેન ઉત્પન્ન કરે છે.
બાયોગેસ એ વાયુઓનું મિશ્રણ છે (મુખ્યત્વે મિથેન) જેનો ઉપયોગ રાંધવા અને પ્રકાશ મેળવવા માટે બળતણ તરીકે થાય છે.
બકુલો વાઈરસ,ખાસ કરીને $Nucleopolyhedrovirus$ પ્રજાતિના,ઉત્તમ અને ચોક્કસ જાતિ માટેના જૈવિક નિયંત્રકો છે.

(A) $1$. $Bt$ કપાસ એ જનીનિક રીતે રૂપાંતરિત પાક છે જેમાં $Bacillus$ $thuringiensis$ બેક્ટેરિયાનું $cry$ જનીન હોય છે,જે વિષકારક પ્રોટીન ઉત્પન્ન કરે છે જે ચોક્કસ કીટકોને મારી નાખે છે. તેથી,વિધાન $A$ સાચું છે.
$2$. $Baculoviruses$ (ખાસ કરીને $Nucleopolyhedrovirus$) એ ઉત્તમ જૈવિક નિયંત્રકો છે જે જાતિ-વિશિષ્ટ અને સાંકડી શ્રેણીના હોય છે,જેનો અર્થ છે કે તેઓ છોડ,સસ્તન પ્રાણીઓ અથવા ફાયદાકારક કીટકોને નુકસાન પહોંચાડતા નથી. તેથી,વિધાન $B$ ખોટું છે.
$3$. $Bacillus$ $thuringiensis$ એ જૈવિક કીટનાશક છે,જૈવિક ખાતર નથી. જૈવિક ખાતરો એ સજીવો છે જે જમીનની પોષક ગુણવત્તામાં વધારો કરે છે (દા.ત.,$Rhizobium$,$Azospirillum$). તેથી,વિધાન $C$ ખોટું છે.
$4$. $Oscillatoria$ એ સાયનોબેક્ટેરિયા છે જેનો ઉપયોગ ડાંગરના ખેતરોમાં વાતાવરણીય નાઈટ્રોજનનું સ્થાપન કરવા માટે જૈવિક ખાતર તરીકે થાય છે,જૈવિક નિયંત્રક તરીકે નહીં. તેથી,વિધાન $D$ ખોટું છે.

(A) બાયોટેકનોલોજીમાં,જે સજીવોના જનીનિક દ્રવ્યમાં જનીન ઈજનેરી વિદ્યા (genetic engineering) દ્વારા ફેરફાર કરવામાં આવ્યો હોય,તેમને જનીનિક રીતે રૂપાંતરિત સજીવો ($GMO$ - Genetically Modified Organisms) કહેવામાં આવે છે.
આ સજીવોનો ઉપયોગ સંશોધન,ખેતી અને દવાઓમાં ઇચ્છિત લક્ષણો અથવા ઉત્પાદનો મેળવવા માટે વ્યાપકપણે કરવામાં આવે છે.

(B) $GMO$ નું પૂરું નામ જીનેટીકલી મોડીફાઈડ ઓર્ગેનીઝમ (Genetically Modified Organism) છે. આ એવા સજીવો (વનસ્પતિઓ,પ્રાણીઓ અથવા સૂક્ષ્મજીવો) છે કે જેમના જનીનિક દ્રવ્ય $(DNA)$ માં જનીન ઈજનેરી વિદ્યા (genetic engineering) ની પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરીને ઇચ્છિત લક્ષણો દાખલ કરવા માટે ફેરફાર કરવામાં આવ્યો હોય છે.

(B) $Agrobacterium \text{ } tumefaciens$ એ જમીનમાં જોવા મળતું બેક્ટેરિયા છે જે કુદરતી જનીનિક ઈજનેર તરીકે કાર્ય કરે છે.
તે ઘણી દ્વિદળી વનસ્પતિઓ માટે રોગકારક છે, જે 'ક્રાઉન ગૉલ' (crown gall) રોગ પ્રેરે છે।
બાયોટેકનોલોજીમાં, તેના $Ti$ (tumor-inducing) પ્લાઝમિડનો ઉપયોગ યજમાન વનસ્પતિ કોષોમાં ઇચ્છિત જનીનો દાખલ કરવા માટે વાહક તરીકે વ્યાપકપણે થાય છે।

(B) વનસ્પતિઓ,બેક્ટેરિયા,ફૂગ તથા પ્રાણીઓ કે જેના જનીન કૃત્રિમ રીતે ફેરફાર કરવામાં આવ્યા હોય તેને જનીન પરિવર્તિત સજીવો $(GMOs)$ કહે છે.
આ સજીવોને રીકોમ્બિનન્ટ $DNA$ ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ કરીને બનાવવામાં આવે છે,જેથી તેમાં ચોક્કસ લક્ષણો જેવા કે જીવાત સામે પ્રતિકારકતા,સુધારેલ પોષક મૂલ્ય અથવા પર્યાવરણીય તણાવ સામે સહનશીલતા દાખલ કરી શકાય.

(A) જનીન પરિવર્તિત સજીવો (Genetically Modified Organisms) એટલે એવી વનસ્પતિઓ,બેક્ટેરિયા,ફૂગ અને પ્રાણીઓ કે જેમના જનીનોમાં હેરફેર કરીને ફેરફાર કરવામાં આવ્યા હોય. તેમને સામાન્ય રીતે $GMO$ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

(C) એગ્રોકેમિકલ્સ (ખાતર અને જંતુનાશકો) ખેડૂતો માટે,ખાસ કરીને વિકાસશીલ દેશોમાં,ખૂબ જ ખર્ચાળ હોય છે. આ ઉપરાંત,તેની પર્યાવરણ અને માનવ સ્વાસ્થ્ય પર હાનિકારક અસરો પણ જોવા મળે છે. તેથી,જનીનિક રીતે રૂપાંતરિત પાકો (Genetically Modified Crops) બનાવવા માટે બાયોટેકનોલોજીનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે,જે આ મોંઘા રસાયણો પરની નિર્ભરતા ઘટાડે છે.

(A) સોનેરી ચોખા એ ચોખાની ($Oryza$ $sativa$) એક જનીનિક રીતે રૂપાંતરિત જાત છે,જેને બીટા-કેરોટીન ઉત્પન્ન કરવા માટે તૈયાર કરવામાં આવી છે,જે માનવ શરીરમાં વિટામિન $A$ નો પુરોગામી (precursor) છે.
આ ફેરફાર એવા લોકોમાં વિટામિન $A$ ની ઉણપને દૂર કરવા માટે વિકસાવવામાં આવ્યો હતો જેઓ મુખ્ય ખોરાક તરીકે ચોખા પર આધાર રાખે છે.
તેથી,સોનેરી ચોખા વિટામિન $A$ થી સમૃદ્ધ હોય છે.

(A) જીવાત પ્રતિકારક વનસ્પતિઓ,જેમ કે $Bt$ કોટન,જનીનિક રીતે રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે જેથી તે ચોક્કસ જીવાતોને મારવા માટે વિષકારક દ્રવ્યો ઉત્પન્ન કરી શકે. વનસ્પતિના જનીનસમૂહમાં આ જનીનોનો સમાવેશ કરવાથી,વનસ્પતિ કુદરતી રીતે જ કીટકોના હુમલા સામે પ્રતિકારક બને છે. આનાથી બહારના રાસાયણિક જંતુનાશકો પરની નિર્ભરતા નોંધપાત્ર રીતે ઘટે છે,જેનાથી પર્યાવરણીય પ્રદૂષણ ઓછું થાય છે અને લક્ષિત ન હોય તેવા સજીવોનું રક્ષણ થાય છે.

(B) $Bt$ એટલે $Bacillus$ $thuringiensis$.
તે જમીનમાં જોવા મળતું એક બેક્ટેરિયમ છે જે કીટનાશક પ્રોટીન (Cry પ્રોટીન) ઉત્પન્ન કરે છે,જેનો ઉપયોગ જિનેટિક એન્જિનિયરિંગમાં $Bt$ કપાસ જેવા જીવાત-પ્રતિકારક પાક બનાવવા માટે થાય છે.

(A) $Bt$ ટોક્સિન એ $Bacillus$ $thuringiensis$ નામના બેક્ટેરિયા દ્વારા ઉત્પન્ન થાય છે.
આ ટોક્સિન કીટનાશક છે અને ચોક્કસ પ્રકારના કીટકોને જ નુકસાન પહોંચાડે છે.
તે $Lepidopterans$ (તમાકુની ઈયળ,આર્મીવોર્મ),$Coleopterans$ (ભૃંગ કીટકો) અને $Dipterans$ (માખીઓ,મચ્છરો) સામે અસરકારક છે.
$Lycopsida$ એ વાહક પેશીધારી વનસ્પતિઓનો એક સમૂહ (ક્લબ મોસ) છે,કીટક નથી,તેથી તેને $Bt$ ટોક્સિનથી કોઈ નુકસાન થતું નથી.

(C) $Bacillus$ $thuringiensis$ $(Bt)$ એક વિશિષ્ટ પ્રકારના કીટનાશક પ્રોટીનનું નિર્માણ કરે છે જેને $Cry$ પ્રોટીન અથવા $Bt$ વિષ (toxin) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
આ પ્રોટીન બેક્ટેરિયામાં નિષ્ક્રિય પ્રોટોક્સિન સ્વરૂપે ઉત્પન્ન થાય છે.
જ્યારે કોઈ કીટક $Bt$ વિષનું સેવન કરે છે,ત્યારે કીટકના આંતરડાની આલ્કલાઇન $pH$ સ્ફટિકોને ઓગાળી દે છે,જેનાથી પ્રોટોક્સિન તેના સક્રિય સ્વરૂપમાં ફેરવાય છે.
સક્રિય વિષ મધ્ય-આંતરડાના અધિચ્છદીય કોષોની સપાટી સાથે જોડાય છે,જે છિદ્રો બનાવે છે જેના કારણે કોષો ફૂલે છે અને તૂટી જાય છે,જે અંતે કીટકના મૃત્યુમાં પરિણમે છે.

(D) $Bacillus \text{ thuringiensis}$ નામના બેક્ટેરિયા દ્વારા ઉત્પન્ન થતું $Bt$ વિષ બેક્ટેરિયામાં નિષ્ક્રિય પ્રોટોક્સિન સ્વરૂપે હોય છે.
જ્યારે કીટક આ નિષ્ક્રિય વિષને ગ્રહણ કરે છે, ત્યારે તે કીટકના પાચનમાર્ગમાં પ્રવેશે છે.
કીટકનો પાચનમાર્ગ આલ્કલાઇન $pH$ ધરાવે છે, જે સ્ફટિકોને ઓગાળે છે અને નિષ્ક્રિય પ્રોટોક્સિનને તેના સક્રિય સ્વરૂપમાં રૂપાંતરિત કરે છે.
આ સક્રિય વિષ ત્યારબાદ મધ્ય આંતરડાના અધિચ્છદીય કોષોની સપાટી સાથે જોડાય છે અને છિદ્રો બનાવે છે, જેના કારણે કોષો ફૂલે છે અને તૂટી જાય છે, જે અંતે કીટકના મૃત્યુમાં પરિણમે છે.

(D) કીટકોમાં,પાચનમાર્ગ ત્રણ ભાગોમાં વહેંચાયેલો છે: અગ્રઆંત્ર,મધ્યાંત્ર અને પશ્ચાંત્ર.
મધ્યાંત્રનું $pH$ આલ્કલાઇન હોય છે,જે અમુક ઝેરી તત્વોને સક્રિય કરવા માટે જરૂરી છે,જેમ કે $Bacillus$ $thuringiensis$ $(Bt)$ દ્વારા ઉત્પન્ન થતું $Cry$ પ્રોટીન.
જ્યારે કીટક $Bt$ વિષ (ટોક્સિન) ખાય છે,ત્યારે મધ્યાંત્રનું આલ્કલાઇન $pH$ સ્ફટિકમય પ્રોટીનને ઓગાળીને તેને સક્રિય સ્વરૂપમાં ફેરવે છે. આ સક્રિય ટોક્સિન મધ્યાંત્રના અધિચ્છદીય કોષો સાથે જોડાય છે અને કોષોનું વિઘટન કરે છે,જેનાથી કીટકનું મૃત્યુ થાય છે.

(B) $Bacillus$ $thuringiensis$ બેક્ટેરિયા દ્વારા ઉત્પન્ન થતું $Bt$ વિષ બેક્ટેરિયલ કોષની અંદર સ્ફટિકમય સ્વરૂપે નિષ્ક્રિય પ્રોટોક્સિન તરીકે અસ્તિત્વ ધરાવે છે.
જ્યારે કીટક આ નિષ્ક્રિય પ્રોટીનનું અંતઃગ્રહણ કરે છે,ત્યારે તે કીટકના મધ્ય આંતરડામાં પહોંચે છે.
કીટકનું મધ્ય આંતરડું બેઝિક $pH$ ધરાવતું વાતાવરણ પૂરું પાડે છે.
આ બેઝિક $pH$ સ્ફટિકોને ઓગાળી નાખે છે,જેનાથી નિષ્ક્રિય પ્રોટોક્સિન તેના સક્રિય અને દ્રાવ્ય ઝેરી સ્વરૂપમાં રૂપાંતરિત થાય છે.
આ સક્રિય વિષ મધ્ય આંતરડાના અધિચ્છદીય કોષોની સપાટી સાથે જોડાય છે,જે છિદ્રો બનાવે છે જેના કારણે કોષો ફૂલે છે અને તૂટી જાય છે,જે અંતે કીટકના મૃત્યુમાં પરિણમે છે.

(A) કપાસને બોલવર્મ સામે પ્રતિકારક બનાવવા માટે,$Bacillus$ $thuringiensis$ નામના બેક્ટેરિયામાંથી $Bt$ વિષકારક જનીન (મુખ્યત્વે $cry$ જનીન) અલગ કરીને તેને કપાસના છોડના જનીનસમૂહમાં દાખલ કરવામાં આવે છે.
આના પરિણામે છોડના પેશીઓમાં $Bt$ વિષકારક પ્રોટીનનું ઉત્પાદન થાય છે.
જ્યારે બોલવર્મ આ પેશીઓને ખાય છે,ત્યારે તેમના આંતરડાના આલ્કલાઇન માધ્યમમાં આ વિષ સક્રિય થાય છે,જે લાર્વા (ઈયળ) ના મૃત્યુનું કારણ બને છે.
તેથી,સાચી પદ્ધતિ $Bt$ વિષકારક જનીન દાખલ કરવાની છે.