Biotechnological Applications in Agriculture Questions in Gujarati

(B) $CryIAb$ જનીન $Bacillus \text{ } thuringiensis$ નામના બેક્ટેરિયામાંથી મેળવવામાં આવે છે।
આ જનીન એક વિશિષ્ટ સ્ફટિકમય પ્રોટીન (વિષ) માટે સંકેતન કરે છે, જે અમુક ચોક્કસ કીટકોની ઈયળો માટે ઝેરી હોય છે।
મકાઈના છોડમાં $CryIAb$ જનીનની અભિવ્યક્તિ કોર્નબોરર સામે પ્રતિકારકતા પૂરી પાડે છે, જે મકાઈના પાકનો મુખ્ય ઉપદ્રવી કીટક છે।
તેથી, સાચો વિકલ્પ $B$ છે।

(A) $Bacillus \text{ } thuringiensis$ $(Bt)$ એક વિશિષ્ટ પ્રકારનું કીટનાશક પ્રોટીન ઉત્પન્ન કરે છે જેને $Cry$ પ્રોટીન તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. આ પ્રોટીન $cry$ જનીન દ્વારા સંકેતિત થાય છે. તે બેક્ટેરિયામાં નિષ્ક્રિય પ્રોટોક્સિન સ્વરૂપે હોય છે, જે લક્ષિત કીટકના આંતરડાના આલ્કલાઇન (બેઝિક) વાતાવરણમાં સક્રિય બને છે, જેના પરિણામે કીટકનું મૃત્યુ થાય છે.

(C) $CryIAc$ અને $CryIIAb$ જનીનો $Bacillus \text{ } thuringiensis$ $(Bt)$ નામના બેક્ટેરિયામાંથી મેળવવામાં આવે છે.
આ વિશિષ્ટ જનીનો સ્ફટિકમય પ્રોટીન માટે સંકેત આપે છે જે ચોક્કસ કીટકો માટે ઝેરી હોય છે.
મુખ્યત્વે, $CryIAc$ અને $CryIIAb$ નો ઉપયોગ કપાસના બોલવર્મ (કાતરા) ના નિયંત્રણ માટે થાય છે.
તેથી, સાચો વિકલ્પ $C$ છે.

(D) $Bacillus$ $thuringiensis$ બેક્ટેરિયા દ્વારા ઉત્પન્ન થતું $Bt$ વિષ કિટકોની ઈયળો દ્વારા ગ્રહણ કરવામાં આવે છે.
કિટકોના $\text{મધ્યાંત્ર}$ ($midgut$) ના આલ્કલાઇન વાતાવરણમાં, નિષ્ક્રિય પ્રોટોક્સિન તેના સક્રિય સ્વરૂપમાં રૂપાંતરિત થાય છે.
સક્રિય થયેલ વિષ $\text{મધ્યાંત્ર}$ ના અધિચ્છદીય કોષોની સપાટી સાથે જોડાય છે અને તેમાં છિદ્રો બનાવે છે.
આના કારણે કોષો ફૂલે છે અને તૂટી જાય છે, જે અંતે કિટકના મૃત્યુનું કારણ બને છે.

(B) $Bacillus \text{ } thuringiensis$ $(Bt)$ દ્વારા ઉત્પન્ન થતું $Cry$ પ્રોટીન એ કીટનાશક પ્રોટીન છે।
જ્યારે કીટક નિષ્ક્રિય પ્રોટોક્સિનને ગ્રહણ કરે છે, ત્યારે આંતરડાના આલ્કલાઇન $pH$ ને કારણે તે સક્રિય સ્વરૂપમાં ફેરવાય છે।
સક્રિય થયેલ વિષ (ટોક્સિન) મધ્ય આંતરડાના અધિચ્છદ કોષોની સપાટી સાથે જોડાય છે।
આ જોડાણને કારણે કોષરસસ્તરમાં છિદ્રો પડે છે, જેનાથી કોષ ફૂલે છે અને તૂટી જાય છે, જે અંતે કીટકના મૃત્યુનું કારણ બને છે।

(A) $Bt$ કપાસ એ એક જનીનિક રૂપાંતરિત $(GM)$ પાક છે.
તેને $Bacillus$ $thuringiensis$ નામના બેક્ટેરિયામાંથી $cry$ જનીનોને કપાસના જિનોમમાં દાખલ કરીને બનાવવામાં આવે છે.
આ જનીનો કીટનાશક પ્રોટીન ઉત્પન્ન કરે છે જે બોલવર્મ જેવા ચોક્કસ જીવાતો સામે પ્રતિકારક શક્તિ પૂરી પાડે છે, જેનાથી રાસાયણિક કીટનાશકોની જરૂરિયાત ઘટે છે.

(B) સૂત્રકૃમિ $Meloidogyne incognita$ તમાકુના છોડના મૂળ પર ચેપ લગાડે છે અને તેના ઉત્પાદનમાં ખૂબ જ ઘટાડો કરે છે।
આ ચેપને રોકવા માટે, $RNA$ અંતઃક્ષેપ $(RNAi)$ ની પ્રક્રિયા પર આધારિત વ્યૂહરચના અપનાવવામાં આવી હતી।
$RNAi$ એ કોષીય સંરક્ષણની પદ્ધતિ તરીકે તમામ સુકોષકેન્દ્રી સજીવોમાં જોવા મળે છે।
આ પદ્ધતિમાં વિશિષ્ટ $mRNA$ ને પૂરક $dsRNA$ અણુ દ્વારા નિષ્ક્રિય (silencing) કરવામાં આવે છે, જે $mRNA$ સાથે જોડાઈને તેના ભાષાંતરને અટકાવે છે।

(C) તમાકુના છોડને કીટકો સામે પ્રતિકારક બનાવવા માટે $RNA$ અંતઃક્ષેપ $(RNAi)$ પદ્ધતિનો ઉપયોગ થાય છે.
$RNAi$ એ તમામ સુકોષકેન્દ્રી સજીવોમાં જોવા મળતી એક કોષીય રક્ષણાત્મક પ્રક્રિયા છે.
આ પ્રક્રિયામાં,પૂરક દ્વિ-શૃંખલામય $RNA$ $(dsRNA)$ અણુનો ઉપયોગ કરીને કીટકના ચોક્કસ $mRNA$ ને નિષ્ક્રિય (silence) કરવામાં આવે છે.
આ $dsRNA$ લક્ષિત $mRNA$ ના ભાષાંતરને અટકાવે છે,જેનાથી કીટક ટ્રાન્સજેનિક તમાકુના છોડ પર જીવિત રહી શકતું નથી.

(C) $RNAi$ એટલે $RNA$ અંતઃક્ષેપ ($RNA$ interference).
આ એક જૈવિક પ્રક્રિયા છે જેમાં $RNA$ અણુઓ લક્ષિત $mRNA$ અણુઓને નિષ્ક્રિય કરીને જનીન અભિવ્યક્તિ અથવા ભાષાંતરને અવરોધે છે.
આ પદ્ધતિનો ઉપયોગ દ્વિ-શૃંખલામય $RNA$ $(dsRNA)$ વાયરસ સામે કોષીય સંરક્ષણ તરીકે અને જનીન અભિવ્યક્તિના નિયમન માટે કરવામાં આવે છે.

(D) $RNAi$ ($RNA$ interference) એ તમામ સુકોષકેન્દ્રી સજીવોમાં જોવા મળતી કોષીય સંરક્ષણની એક પદ્ધતિ છે.
આ પ્રક્રિયામાં,એક વિશિષ્ટ $mRNA$ તેના પૂરક $dsRNA$ (દ્વિ-શૃંખલામય $RNA$) અણુ સાથે જોડાઈને નિષ્ક્રિય (silenced) થાય છે.
$dsRNA$ લક્ષિત $mRNA$ નું પ્રોટીનમાં ભાષાંતર (translation) થતું અટકાવે છે,જેનાથી જનીન અભિવ્યક્તિ અટકી જાય છે.
આ તકનીકનો ઉપયોગ બાયોટેકનોલોજીમાં વ્યાપકપણે થાય છે,ઉદાહરણ તરીકે,તમાકુના છોડને સૂત્રકૃમિ (nematode) ના ચેપથી બચાવવા માટે.

(A) $RNA$ ઇન્ટરફરન્સ $(RNAi)$ એ એક જૈવિક પ્રક્રિયા છે જેમાં $RNA$ અણુઓ લક્ષિત $mRNA$ અણુઓને નિષ્ક્રિય કરીને જનીન અભિવ્યક્તિ અથવા ભાષાંતરને અવરોધે છે.
બધા સુકોષકેન્દ્રી સજીવોમાં,આ પદ્ધતિ કોષીય સુરક્ષાની પદ્ધતિ તરીકે કાર્ય કરે છે.
તે જિનોમને ટ્રાન્સપોઝોન્સ અને વાયરસ જેવા મોબાઈલ જિનેટિક તત્વો સામે રક્ષણ આપે છે,જે ઘણીવાર તેમના પ્રતિકૃતિ ચક્ર દરમિયાન દ્વિ-શૃંખલામય $RNA$ ઉત્પન્ન કરે છે.

(C) તમાકુના છોડના મૂળ પર ચેપ લગાડનાર સજીવ $Meloidogyne \text{ } incognita$ નામનો સૂત્રકૃમિ છે. આ ચેપને કારણે તમાકુના ઉત્પાદનમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો થાય છે. આને રોકવા માટે, કીટ-પ્રતિકારક છોડ બનાવવા માટે $RNA$ અંતઃક્ષેપ $(RNAi)$ ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.

(C) $GEAC$ નું પૂરું નામ $Genetic$ $Engineering$ $Approval$ $Committee$ (જિનેટિક એન્જિનિયરિંગ એપ્રુવલ કમિટી) છે.
આ ભારત સરકાર દ્વારા સ્થાપિત એક સંસ્થા છે,જે જિનેટિકલી મોડિફાઇડ $(GM)$ સંશોધનની માન્યતા અને જાહેર સેવાઓ માટે $GM$-સજીવોના ઉપયોગની સુરક્ષા અંગે નિર્ણયો લે છે.

(B) બાસમતી ચોખા એ ભારતની એક વિશિષ્ટ જાત છે. તે તેના વિશિષ્ટ સ્વાદ અને આકર્ષક સુગંધ માટે વિશ્વભરમાં પ્રચલિત છે. $1997$ માં,એક અમેરિકન કંપનીએ યુ.એસ. પેટન્ટ અને ટ્રેડમાર્ક ઓફિસ દ્વારા બાસમતી ચોખા પર પેટન્ટ અધિકારો મેળવ્યા હતા,જેના કારણે બાયોપાયરસી (જૈવિક ચાંચિયાગીરી) અંગે મોટો વિવાદ થયો હતો.

(C) ભારતમાં બાસમતી ચોખાની કુલ $27$ દસ્તાવેજીકૃત જાતો ઉગાડવામાં આવે છે. આ જાતો વિશિષ્ટ છે અને સદીઓથી ઇન્ડો-ગેંગેટિક મેદાનોના ચોક્કસ ભૌગોલિક વિસ્તારોમાં ઉગાડવામાં આવે છે.

(C) સાચી જોડ નીચે મુજબ છે:
$(a)$ $Bacillus \text{ } thuringiensis$ એ $Cry \text{ } \text{પ્રોટીન}$ ઉત્પન્ન કરે છે, જેનો ઉપયોગ જૈવ-કીટનાશક તરીકે થાય છે $(a-2)$.
$(b)$ $Meloidogyne \text{ } incognitia$ એ એક સુત્રકૃમિ છે જે તમાકુના છોડના મૂળમાં ચેપ લગાડે છે $(b-1)$.
$(c)$ $Agrobacterium \text{ } tumefaciens$ માં $Ti \text{ } \text{પ્લાઝમિડ}$ (ટ્યુમર ઇન્ડ્યુસિંગ પ્લાઝમિડ) હોય છે, જેનો ઉપયોગ જનીન ઈજનેરીમાં વાહક તરીકે થાય છે $(c-4)$.
$(d)$ $E. \text{ } coli$ નો ઉપયોગ બાયોટેકનોલોજીમાં જનીનિક ઈજનેરી દ્વારા ઈન્સ્યુલિનના ઉત્પાદન માટે વ્યાપકપણે થાય છે $(d-3)$.
તેથી, સાચો ક્રમ $a-2, b-1, c-4, d-3$ છે.

(D) સાચો જવાબ $D$ છે.
વિધાન $A$ સત્ય છે: બાયોટેકનોલોજીનો ઉપયોગ ચિકિત્સા,નિદાન,ખેતી અને પર્યાવરણીય શુદ્ધિકરણ (બાયોમિડીએશન) માં વ્યાપકપણે થાય છે.
વિધાન $B$ સત્ય છે: યુરોપિયન ફેડરેશન ઓફ બાયોટેકનોલોજી $(EFB)$ એ બાયોટેકનોલોજીની વ્યાખ્યા આપી છે જે પરંપરાગત અને આધુનિક મોલેક્યુલર બાયોટેકનોલોજી બંનેને આવરી લે છે.
વિધાન $C$ સત્ય છે: અન્ન ઉત્પાદન આ ત્રણ પદ્ધતિઓ દ્વારા વધારી શકાય છે.
વિધાન $D$ અસત્ય છે: જોકે જનીનિક રૂપાંતરિત $(GM)$ પાકો રસાયણોનો ઉપયોગ ઘટાડવામાં મદદ કરે છે,પરંતુ તે 'એકમાત્ર' શક્ય ઉકેલ નથી. સંકલિત જીવાત વ્યવસ્થાપન,કાર્બનિક ખેતી અને ટકાઉ ખેતી પદ્ધતિઓ પણ અન્ય સક્ષમ ઉકેલો છે.

(NONE) આપેલા વિધાનોનું વિશ્લેષણ:
$A$. જનીનિક રૂપાંતરણ દ્વારા પાકોને ઠંડી,દુષ્કાળ,ક્ષારતા અને ગરમી જેવા અજૈવિક તાણ સામે વધુ સહનશીલ બનાવી શકાય છે. આ વિધાન સાચું છે.
$B$. ગોલ્ડન રાઈસ એ વિટામિન-$A$ થી ભરપૂર એક જનીનિક રીતે રૂપાંતરિત $(GM)$ ચોખાની જાત છે. આ વિધાન સાચું છે.
$C$. $Bt$ ટોક્સિન પ્રોટીન સામાન્ય રીતે નિષ્ક્રિય પ્રોટોક્સિન તરીકે હોય છે,જે કીટકના આંતરડામાં રહેલા આલ્કલાઇન $pH$ ને કારણે સક્રિય થાય છે. આ વિધાન સાચું છે.
$D$. જનીનિક રૂપાંતરણ દ્વારા લણણી પછી થતા નુકસાનને ઘટાડી શકાય છે (દા.ત. ફળોની શેલ્ફ-લાઈફ વધારીને). આ વિધાન પણ સાચું છે.
નિષ્કર્ષ: આપેલા તમામ વિધાનો વૈજ્ઞાનિક રીતે સાચા છે. તેથી,વિકલ્પોમાં કોઈ પણ વિધાન ખોટું નથી.

(D) સોનેરી ચોખા એ ચોખાની $(Oryza\, sativa)$ એક જનીનિક રીતે રૂપાંતરિત જાત છે.
તેને ચોખાના ખાદ્ય ભાગોમાં $\beta-$કેરોટીન ઉત્પન્ન કરવા માટે તૈયાર કરવામાં આવ્યા છે,જે વિટામિન $A$ નો પુરોગામી (precursor) છે.
આ ફેરફાર એવા લોકોમાં વિટામિન $A$ ની ઉણપને દૂર કરવા માટે કરવામાં આવ્યો હતો જેઓ મુખ્ય ખોરાક તરીકે ચોખા પર આધાર રાખે છે.

(C) વિકલ્પ $(C)$ સાચો જવાબ છે.
$RNA$ ઇન્ટરફરન્સ $(RNAi)$ એ ઘણા સુકોષકેન્દ્રી સજીવોમાં જોવા મળતી કોષીય સંરક્ષણની એક પદ્ધતિ છે.
બાયોટેકનોલોજીમાં,આ પદ્ધતિનો ઉપયોગ સફળતાપૂર્વક એવા ટ્રાન્સજેનિક તમાકુના છોડ વિકસાવવા માટે કરવામાં આવ્યો છે જે $Meloidogyne$ $incognita$ નામના નેમેટોડ સામે પ્રતિરોધક છે,જે તમાકુના છોડના મૂળમાં ચેપ લગાડે છે.
આ પ્રક્રિયામાં પૂરક $dsRNA$ અણુનો ઉપયોગ કરીને નેમેટોડના ચોક્કસ $mRNA$ ને સાયલેન્સ (નિષ્ક્રિય) કરવામાં આવે છે,જેનાથી નેમેટોડ યજમાન છોડમાં જીવિત રહી શકતા નથી.
જોકે લણણી પછીના નુકસાનને ઘટાડવા અથવા અજૈવિક તણાવ સામે સહનશીલતા વિકસાવવા માટે અન્ય પદ્ધતિઓ અસ્તિત્વમાં છે,પરંતુ આ સંદર્ભમાં $RNAi$ નો ઉપયોગ ખાસ કરીને જીવાત પ્રતિરોધકતા માટે થાય છે.

(A) $Bt$ વિષકારક જનીનો $Bacillus \text{ } thuringiensis$ માંથી અલગ કરવામાં આવે છે અને તેને વિવિધ પાક છોડમાં દાખલ કરવામાં આવે છે।
ચોક્કસ રીતે, $cry \text{ } I \text{ } Ac$ અને $cry \text{ } II \text{ } Ab$ જનીનોને કપાસમાં દાખલ કરવામાં આવે છે જેથી તે કોટન બોલવર્મ્સ સામે રક્ષણ મેળવી શકે।
તે જ રીતે, $cry \text{ } I \text{ } Ab$ જનીનને મકાઈમાં દાખલ કરવામાં આવે છે જેથી તેને કોર્ન બોરરથી બચાવી શકાય।
તેથી, $cry \text{ } II \text{ } Ab$ એ કોટન બોલવર્મ્સનું નિયંત્રણ કરે છે અને $cry \text{ } I \text{ } Ab$ એ કોર્ન બોરરનું નિયંત્રણ કરે છે।

(B) હેરી રૂટ રોગ એ એક ચેપી વનસ્પતિ રોગ છે જે મુખ્યત્વે દ્વિદળી વનસ્પતિઓને અસર કરે છે.
આ રોગ જમીનમાં રહેતા બેક્ટેરિયા $Agrobacterium$ $rhizogenes$ દ્વારા થાય છે.
આ બેક્ટેરિયા તેના $Ri$ (root-inducing) પ્લાઝમિડનો એક ભાગ વનસ્પતિના જનીનસમૂહમાં સ્થાનાંતરિત કરે છે,જે અસ્થાનિક મૂળના અતિશય વિકાસ તરફ દોરી જાય છે,જેને સામાન્ય રીતે 'હેરી રૂટ્સ' તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

(C) હાઇડ્રોપોનિક્સ ગ્રીનહાઉસમાં પર્યાવરણને મહત્તમ કાર્યક્ષમતા માટે ચુસ્તપણે નિયંત્રિત કરવામાં આવે છે. ખેતી ઉત્પાદનની આ પદ્ધતિને $CEA$ (Controlled Environment Agriculture) તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

(D) હાઇડ્રોપોનિક્સમાં દૂષણ નીચે મુજબ ઘટાડી શકાય છે:
$1$. પોષક માધ્યમને નિયમિતપણે (દા.ત. સાપ્તાહિક) બદલવાથી,જેથી રોગકારક જીવાણુઓ અને નકામા પદાર્થોનો ભરાવો ન થાય.
$2$. બહારના બગીચાના સાધનોનો ઉપયોગ ટાળવાથી,જેથી માટીજન્ય રોગકારક જીવાણુઓ,જીવાતો અથવા દૂષિત તત્વો નિયંત્રિત હાઇડ્રોપોનિક વાતાવરણમાં પ્રવેશતા અટકે.
$3$. હાઇડ્રોપોનિક ટાંકીમાં સંપૂર્ણ અને યોગ્ય વાયુમિશ્રણ (aeration) સુનિશ્ચિત કરવાથી,જે મૂળના શ્વસન માટે ઓક્સિજનનું શ્રેષ્ઠ સ્તર જાળવી રાખે છે અને અજારક બેક્ટેરિયાના વિકાસને અટકાવે છે જે મૂળના સડાનું કારણ બની શકે છે.

(C) $Bacillus$ $thuringiensis$ $(Bt)$ સ્ટ્રેન્સ ચોક્કસ પ્રકારના કીટનાશક પ્રોટીન (Cry પ્રોટીન) ઉત્પન્ન કરે છે.
વૈજ્ઞાનિકોએ જિનેટિક એન્જિનિયરિંગ દ્વારા આ $Bt$ ટોક્સિન જનીનોને કપાસ,મકાઈ અને રીંગણ જેવી વિવિધ પાક વનસ્પતિઓમાં સફળતાપૂર્વક દાખલ કર્યા છે.
આ જિનેટિકલી મોડિફાઇડ (જનીનિક રૂપાંતરિત) વનસ્પતિઓ તેમના પોતાના ઝેરી તત્વો ઉત્પન્ન કરવામાં સક્ષમ છે,જે ચોક્કસ જીવાતોને મારી નાખે છે,આમ તે બાયો-ઇન્સેક્ટિસાઇડલ (જૈવ-કીટનાશક) વનસ્પતિઓ તરીકે કાર્ય કરે છે.

(A) $Gossypium$ $hirsutum$ એ અમેરિકન (નવી દુનિયાનું) કપાસનું પાક છે.
તે એક એલોટેટ્રાપ્લોઇડ (પરચતુર્ગુણિત) જાતિ છે જેમાં રંગસૂત્રોની સંખ્યા $2n = 52$ હોય છે,જેનો અર્થ છે કે તેમાં $26$ જોડ રંગસૂત્રો હોય છે.
તેથી,તેને નવી દુનિયાના ટેટ્રાપ્લોઇડ તરીકે વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે.

(D) આપેલા તમામ વિધાનો સાચા છે.
$I.$ $Bacillus$ $thuringiensis$ $(Bt)$ એક બેક્ટેરિયા છે જેનો ઉપયોગ પતંગિયાની ઈયળોના જૈવ-નિયંત્રણ માટે થાય છે.
$II.$ $Bt$ ના બીજાણુઓ સૂકા પાવડર સ્વરૂપે મળે છે,જેને પાણીમાં ભેળવીને બ્રાસિકા અને ફળોના વૃક્ષો જેવા પાક પર છાંટવામાં આવે છે.
$III.$ જ્યારે કીટકની ઈયળો આ બીજાણુઓ ખાય છે,ત્યારે તેમના આંતરડાના આલ્કલાઇન $pH$ ને કારણે વિષ (ટોક્સિન) મુક્ત થાય છે,જે ઈયળને મારી નાખે છે.
$IV.$ જિનેટિક એન્જિનિયરિંગ દ્વારા,$Bt$ ટોક્સિન જનીનોને વિવિધ પાકોમાં (જેમ કે $Bt$ કોટન) દાખલ કરવામાં આવ્યા છે જેથી તેમને જીવાતો સામે કુદરતી પ્રતિકાર મળી શકે.

(A) ટર્મિનેટર જનીન ટેકનોલોજીમાં,વનસ્પતિના જિનોમમાં એક વિશિષ્ટ જનીન દાખલ કરવામાં આવે છે જેને ટર્મિનેટર જનીન કહેવાય છે. આ જનીન પ્રથમ પેઢીના પાક પછી સક્ષમ બીજનું ઉત્પાદન થતું અટકાવે છે. પરિણામે,આ વનસ્પતિઓ દ્વારા ઉત્પન્ન થયેલા બીજ જો ફરીથી વાવવામાં આવે તો તે અંકુરિત થઈ શકતા નથી,જે બીજ ઉત્પાદકને તે ચોક્કસ પાકની જાત પર એકાધિકાર જાળવી રાખવામાં મદદ કરે છે.

(D) ભારતમાં જનીનિક રીતે રૂપાંતરિત $(GM)$ રીંગણ,જેને સામાન્ય રીતે $Bt$ રીંગણ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે,તે ફળ અને ડૂંડા કોરી ખાનાર ઇયળ ($Leucinodes$ $orbonalis$) સામે પ્રતિકારકતા આપવા માટે વિકસાવવામાં આવ્યું હતું.
આ સિદ્ધિ જમીનમાં રહેલા બેક્ટેરિયા $Bacillus$ $thuringiensis$ $(Bt)$ માંથી $cry1Ac$ જનીનને રીંગણના જિનોમમાં દાખલ કરીને મેળવવામાં આવી હતી.
$cry$ જનીનો સ્ફટિકમય પ્રોટીન માટે સંકેત આપે છે જે ચોક્કસ કીટકોની ઇયળો માટે ઝેરી હોય છે,જેનાથી રાસાયણિક જંતુનાશકોની જરૂરિયાત ઘટે છે.

(D) $Agrobacterium$ $tumefaciens$ માંથી મેળવેલ $Ti$ પ્લાઝમિડ (ટ્યુમર-ઇન્ડ્યુસિંગ પ્લાઝમિડ) વનસ્પતિ બાયોટેકનોલોજીમાં એક શક્તિશાળી સાધન છે.
જોકે, તેની એક નોંધપાત્ર મર્યાદા એ છે કે તે કુદરતી રીતે માત્ર દ્વિદળી વનસ્પતિઓને જ ચેપ લગાડે છે.
તે ચોખા, મકાઈ, ઘઉં, જવ અને મકાઈ જેવી એકદળી ધાન્ય વનસ્પતિઓને ચેપ લગાડતું નથી.
પહોળા પાનવાળી અને ફળ આપતી વનસ્પતિઓ મોટાભાગે દ્વિદળી હોય છે અને $Ti$ પ્લાઝમિડ દ્વારા ચેપગ્રસ્ત થઈ શકે છે.
વધુમાં, તે યજમાન વનસ્પતિના જનીનસમૂહમાં પ્રોકેરિયોટિક જનીનોનું વહન કરવામાં સક્ષમ છે.

(D) Agrobacterium tumefaciens: તે એક જમીનમાં રહેતું બેક્ટેરિયા છે જે કુદરતી રીતે વનસ્પતિઓને ચેપ લગાડે છે. તેમાં ટ્યુમર-પ્રેરક $(Ti)$ પ્લાઝમિડ હોય છે. આ પ્લાઝમિડ $DNA$ ના એક ચોક્કસ ખંડને,જેને $T-DNA$ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે,તેને વનસ્પતિ કોષોના કોષકેન્દ્રીય જનીનસમૂહમાં સ્થાનાંતરિત કરી શકે છે,જેનાથી ગાંઠ (ટ્યુમર) બને છે. વૈજ્ઞાનિકોએ આ $Ti$ પ્લાઝમિડમાં ફેરફાર કરીને તેને વનસ્પતિઓમાં ઇચ્છિત જનીનો પહોંચાડવા માટે વાહક તરીકે ઉપયોગમાં લીધું છે,જે તેને ટ્રાન્સજેનિક વનસ્પતિઓના ઉત્પાદનમાં એક મહત્વપૂર્ણ સાધન બનાવે છે.

(B) કીટક-પ્રતિરોધક ટ્રાન્સજેનિક કપાસ જનીનિક ઇજનેરી વિદ્યા (genetic engineering) દ્વારા $Bacillus$ $thuringiensis$ નામના બેક્ટેરિયામાંથી $DNA$ નો ચોક્કસ ટુકડો દાખલ કરીને ઉત્પન્ન કરવામાં આવે છે.
આ બેક્ટેરિયા કીટનાશક પ્રોટીન ઉત્પન્ન કરે છે જે અમુક જીવાતો માટે ઝેરી હોય છે.
પરિણામે,આ કપાસને ટ્રાન્સજેનિક કપાસ અથવા $Bt$ કપાસ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે,જે કપાસના બોલવર્મ (ballworm) સામે કુદરતી પ્રતિકાર પૂરો પાડે છે.

(A) $Bacillus$ $thuringiensis$ એ અસાધારણ ગુણધર્મો ધરાવતું કુદરતી જંતુનાશક છે જે તેને ચોક્કસ પરિસ્થિતિઓમાં જીવાત નિયંત્રણ માટે ઉપયોગી બનાવે છે। $Bacillus$ $thuringiensis$ પ્રોટીન સ્ફટિકો ($Cry$ પ્રોટીન અથવા $cry$ જનીન) બનાવે છે જેમાં ઝેરી જંતુનાશક પ્રોટીન હોય છે। જે પાકને $Bt$ ટોક્સિન $cry$ જનીન સાથે આનુવંશિક રીતે રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે, તે જંતુઓ સામે રક્ષણ મેળવવા માટે પોતાના કોષોની અંદર જ ઝેર ઉત્પન્ન કરે છે અને તેથી તેને બહારના જંતુનાશકની જરૂર પડતી નથી।

(C) $Bacillus$ $thuringiensis$ બેક્ટેરિયા સામાન્ય રીતે જમીનમાં જોવા મળે છે,જે એક પ્રોટીન ટોક્સિન ઉત્પન્ન કરે છે જે ચોક્કસ કીટકોને મારી નાખે છે.
આ ટોક્સિન એક સ્ફટિકમય $(Cry)$ પ્રોટીન છે.
$cry$ ટોક્સિનના ઘણા પ્રકારો છે જે વિવિધ કીટકોના જૂથો માટે ઝેરી હોય છે.
$Cry$ પ્રોટીન માટે જવાબદાર જનીનને $cry$ જનીન કહેવામાં આવે છે.

(C) બાયોટેકનોલોજીએ વિવિધ ક્ષેત્રોમાં નોંધપાત્ર પરિવર્તન લાવ્યું છે,પરંતુ તેનો સૌથી વ્યાપક અને પ્રભાવશાળી ઉપયોગ કૃષિ ક્ષેત્રમાં જોવા મળે છે.
આધુનિક બાયોટેકનોલોજીકલ તકનીકો,જેમ કે જિનેટિકલી મોડિફાઇડ $(GM)$ પાકનો વિકાસ,જંતુ-પ્રતિકારક છોડ (દા.ત.,$Bt$ કોટન) અને જૈવિક ખાતરોએ ખાદ્ય ઉત્પાદનમાં ક્રાંતિ લાવી છે.
આ પ્રગતિને કારણે પાકની ઉપજમાં વધારો થયો છે,રાસાયણિક જંતુનાશકો પરની નિર્ભરતા ઘટી છે અને ખોરાકની પોષણક્ષમતામાં સુધારો થયો છે,જે કૃષિને આ તકનીકોના મહત્તમ ઉપયોગ માટેનું પ્રાથમિક ક્ષેત્ર બનાવે છે.

(A) $RNAi$ નો અર્થ $RNA$ ઇન્ટરફરન્સ ($RNA$ હસ્તક્ષેપ) થાય છે.
$RNA$ ઇન્ટરફરન્સ એ એક જૈવિક પ્રક્રિયા છે જેમાં $RNA$ અણુઓ લક્ષિત $mRNA$ અણુઓને નિષ્ક્રિય કરીને જનીન અભિવ્યક્તિ અથવા ભાષાંતરને અટકાવે છે.
આ પદ્ધતિનો ઉપયોગ વાયરસ સામે કોષીય સંરક્ષણ પદ્ધતિ તરીકે અને જનીન અભિવ્યક્તિના નિયમનમાં થાય છે.
બાયોટેકનોલોજીમાં,તેનો ઉપયોગ ચોક્કસ જનીનોને સાયલેન્સ (નિષ્ક્રિય) કરવા માટે એક શક્તિશાળી સાધન તરીકે થાય છે,જેમ કે તમાકુના છોડને સૂત્રકૃમિ $Meloidogyne$ $incognita$ થી બચાવવા માટે કરવામાં આવે છે.

(A) ટ્રાન્સજેનિક પાકોને ચોક્કસ લક્ષણો વ્યક્ત કરવા માટે આનુવંશિક રીતે રૂપાંતરિત કરવામાં આવે છે.
$Bt$ કપાસ એ એક જાણીતો ટ્રાન્સજેનિક પાક છે જે બેક્ટેરિયા $Bacillus$ $thuringiensis$ માંથી મેળવેલ $cry$ જનીન વ્યક્ત કરીને કીટકો (જેમ કે બોલવર્મ) સામે પ્રતિકાર વિકસાવવા માટે રૂપાંતરિત કરવામાં આવ્યો છે.
તમાકુના છોડને $RNA$ ઇન્ટરફરન્સ $(RNAi)$ ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ કરીને $Meloidogyne$ $incognita$ નામની સૂત્રકૃમિ (નેમેટોડ) સામે પ્રતિકાર વિકસાવવા માટે આનુવંશિક રીતે રૂપાંતરિત કરવામાં આવ્યા છે,જે મૂળમાં ગાંઠનો રોગ પેદા કરે છે.
તેથી,તમાકુ અને કપાસ બંને જીવાત અથવા કીટકો સામે પ્રતિકાર માટે રૂપાંતરિત ટ્રાન્સજેનિક પાકોના ઉદાહરણો છે.

(D) સાચો જવાબ $(d)$ છે.
પાકોના જનુનિક રૂપાંતરણના પરિણામે નીચે મુજબના ફાયદા થયા છે:
$(i)$ અજૈવિક તાણ (ઠંડી,દુષ્કાળ,ક્ષાર અને ગરમી) સામે વધેલી સહનશીલતા.
$(ii)$ રાસાયણિક જંતુનાશકો પર નિર્ભરતામાં ઘટાડો (જીવાત-પ્રતિકારક પાક).
$(iii)$ લણણી પછીના નુકસાનમાં ઘટાડો.
$(iv)$ ખોરાકના પોષણ મૂલ્યમાં વધારો,$e.g.$,વિટામિન-$A$ થી સમૃદ્ધ (ગોલ્ડન રાઈસ).
$(v)$ વનસ્પતિઓ દ્વારા ખનિજોના ઉપયોગની કાર્યક્ષમતામાં વધારો (આ જમીનની ફળદ્રુપતા જલ્દી ખતમ થતી અટકાવે છે).
આ તમામ પરિબળો પાકના ઉત્પાદનમાં વધારો અને કૃષિની ટકાઉક્ષમતામાં ફાળો આપે છે.

(A) ગોલ્ડન રાઈસ એ ચોખા $(Oryza sativa)$ ની એક જનીનિક રૂપાંતરિત જાત છે, જેને બીટા-કેરોટીન ઉત્પન્ન કરવા માટે એન્જિનિયર્ડ કરવામાં આવી છે, જે વિટામિન $A$ નો પુરોગામી (precursor) છે.
વિકાસશીલ અને ગરીબ દેશોમાં વિટામિન $A$ ની ઉણપ એ બાળપણમાં થતા અંધત્વનું મુખ્ય કારણ છે.
ગોલ્ડન રાઈસના સેવનથી, વ્યક્તિઓ ઉણપને કારણે થતા અંધત્વને રોકવા માટે જરૂરી વિટામિન $A$ મેળવી શકે છે.

(C) હિરૂડિન એ એક એન્ટિકોએગ્યુલન્ટ પ્રોટીન છે જે મૂળભૂત રીતે જળો $(Hirudinaria)$ માં જોવા મળે છે.
હવે તેનું ઉત્પાદન જનીનિક ઇજનેરી વિદ્યા (genetic engineering) દ્વારા ટ્રાન્સજેનિક વનસ્પતિઓનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવે છે.
હિરૂડિન માટે જવાબદાર જનીનને $Brassica napus$ (રાયડો) માં સ્થાનાંતરિત કરવામાં આવ્યું હતું.
હિરૂડિન આ ટ્રાન્સજેનિક વનસ્પતિઓના બીજમાં એકત્રિત થાય છે, જ્યાંથી તેને તબીબી ઉપયોગ માટે નિષ્કર્ષિત અને શુદ્ધ કરવામાં આવે છે.

(C) પ્રો. આનંદ મોહન ચક્રવર્તીએ રિકોમ્બિનન્ટ $DNA$ ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ કરીને $Pseudomonas$ પ્રજાતિમાંથી તેલ ખાતા બેક્ટેરિયાની એક નવી જાતિ વિકસાવી હતી,જેને 'સુપર બગ' કહેવામાં આવે છે. આ બેક્ટેરિયા તેલના ડાઘા (oil spills) માં રહેલા હાઇડ્રોકાર્બનને તોડવાની ક્ષમતા ધરાવે છે.

(D) $Bt$ કપાસ એ ભારતમાં વ્યાવસાયિક રીતે મુક્ત કરવામાં આવેલ પ્રથમ જનીનિક રૂપાંતરિત (Genetically Modified) વનસ્પતિ છે. તેને બોલવર્મ જીવાતો સામે પ્રતિકારક શક્તિ આપવા માટે રજૂ કરવામાં આવી હતી.

(A) વનસ્પતિઓ,બેક્ટેરિયા,ફૂગ અને પ્રાણીઓ કે જેમના જનીનોમાં મેનીપ્યુલેશન (જનીનિક ફેરફાર) દ્વારા બદલાવ લાવવામાં આવ્યો છે,તેમને જનીનિક રીતે રૂપાંતરિત સજીવો એટલે કે Genetically Modified Organisms $(GMOs)$ કહેવામાં આવે છે.
આ સજીવોને ચોક્કસ લક્ષણો દાખલ કરવા માટે રીકોમ્બિનન્ટ $DNA$ ટેકનોલોજીનો ઉપયોગ કરીને બનાવવામાં આવે છે.
$GMO$ નું વર્તન અને લાક્ષણિકતાઓ સ્થાનાંતરિત જનીનોની પ્રકૃતિ અને ચોક્કસ યજમાન સજીવ (વનસ્પતિ,બેક્ટેરિયા અથવા પ્રાણી) પર આધાર રાખે છે.

(A) $Dr. Anand Mohan Chakravorty$ એ $Pseudomonas\ putida$ ના એક જ કોષમાં વિવિધ જાતોમાંથી પ્લાઝમિડ દાખલ કર્યા હતા.
પરિણામે એક નવો જનીનિક રીતે એન્જિનિયર્ડ બેક્ટેરિયા બન્યો,જે ઓક્ટેન,હેક્સેન,ડેકેન,ઝાયલીન,ટોલ્યુઈન વગેરેનું વિઘટન કરી શકે છે.
તેથી,તેને સુપર બગ (તેલ ખાનાર બગ) કહેવામાં આવે છે.

(A) ભારત સરકારે જૈવપ્રૌદ્યોગિકી પ્રવૃત્તિઓનું નિયમન કરવા માટે $GEAC$ (Genetic Engineering Approval Committee - જિનેટિક એન્જિનિયરિંગ એપ્રૂવલ કમિટી) ની સ્થાપના કરી છે.
આ સંસ્થા $GM$ (જનુનિક રીતે રૂપાંતરિત) સજીવો સાથે સંકળાયેલા સંશોધનોની માન્યતા અને જાહેર સેવાઓ માટે $GM$ સજીવોના ઉપયોગની સુરક્ષા અંગેના નિર્ણયો લેવા માટે જવાબદાર છે.

(B) $RNA$ ઇન્ટરફરન્સ $(RNAi)$ એ સાચો જવાબ છે.
$Meloidogyne$ $incognitia$ એ એક સૂત્રકૃમિ (nematode) છે જે તમાકુના છોડના મૂળને ચેપ લગાડે છે,જેનાથી ઉત્પાદનમાં મોટો ઘટાડો થાય છે.
આ ચેપને રોકવા માટે,$RNA$ ઇન્ટરફરન્સ $(RNAi)$ ની પ્રક્રિયા પર આધારિત એક નવી વ્યૂહરચના વિકસાવવામાં આવી હતી.
$RNAi$ માં ચોક્કસ $mRNA$ નું સાયલેન્સિંગ (silencing) કરવામાં આવે છે,કારણ કે પૂરક $dsRNA$ અણુ $mRNA$ સાથે જોડાય છે અને તેના ભાષાંતર (translation) ને અટકાવે છે.
આ પ્રક્રિયા જનીન કાર્યના અભ્યાસ માટે અને જીવાત-પ્રતિરોધક પાકો વિકસાવવા માટે આણ્વિક જીવવિજ્ઞાનમાં એક શક્તિશાળી સાધન છે.

(B) નેમેટોડ $Meloidogyne$ $incognita$ તમાકુના છોડના મૂળને ચેપ લગાડે છે,જે તમાકુના ઉત્પાદનમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો કરે છે. આ ચેપને $RNA$ ઇન્ટરફરન્સ $(RNAi)$ પ્રક્રિયાનો ઉપયોગ કરીને અટકાવી શકાય છે. આ પ્રક્રિયામાં,કોઈ ચોક્કસ જનીનની અભિવ્યક્તિને પૂરક $dsRNA$ અણુ દ્વારા સાયલેન્સ (નિષ્ક્રિય) કરવામાં આવે છે. $dsRNA$ લક્ષિત $mRNA$ સાથે જોડાય છે અને તેના ભાષાંતર (translation) ને અટકાવે છે,જેનાથી જનીન અસરકારક રીતે સાયલેન્સ થઈ જાય છે.

(B) ટ્રાન્સજેનિક (જનીનિક રીતે રૂપાંતરિત) પાકનો ઉપયોગ કરીને પોષક પૂરવણીઓ,ફાર્માસ્યુટિકલ્સ અને બાયોફ્યુઅલ જેવી મૂલ્યવર્ધિત પેદાશોના ઉત્પાદનને મોલેક્યુલર ફાર્મિંગ કહેવામાં આવે છે. આ પ્રક્રિયામાં છોડનો ઉપયોગ ઔદ્યોગિક અથવા તબીબી ઉપયોગ માટે જટિલ અણુઓનું સંશ્લેષણ કરવા માટે જૈવિક ફેક્ટરીઓ તરીકે કરવામાં આવે છે.

(A) કૃષિમાં બાયોટેકનોલોજીનો મુખ્ય ઉદ્દેશ્ય જનીનિક રીતે રૂપાંતરિત પાકો વિકસાવવાનો છે જે જીવાત અને રોગો સામે પ્રતિકારક હોય. આનાથી રાસાયણિક જંતુનાશકો પરની નિર્ભરતા ઘટે છે અને પાકની ઉપજમાં વધારો થાય છે. ઉદાહરણ તરીકે,$Bt$ કપાસ અને $Bt$ મકાઈ,જે ચોક્કસ જીવાતોને મારવા માટે ઝેરી તત્વો ઉત્પન્ન કરવા માટે એન્જિનિયર્ડ કરવામાં આવ્યા છે.

(B) પારજનીનિક વનસ્પતિઓ એવી વનસ્પતિઓ છે જેમના જનીનસમૂહમાં વિદેશી $DNA$ દાખલ કરીને આનુવંશિક રીતે ફેરફાર કરવામાં આવ્યો હોય છે.
આ પ્રક્રિયામાં અસંબંધિત સજીવમાંથી ચોક્કસ જનીન (ટ્રાન્સજીન) ને વનસ્પતિ કોષમાં દાખલ કરવામાં આવે છે,અને ત્યારબાદ પેશી સંવર્ધન પદ્ધતિઓનો ઉપયોગ કરીને તે રૂપાંતરિત કોષમાંથી સંપૂર્ણ વનસ્પતિનું પુનર્જનન કરવામાં આવે છે.
આ વનસ્પતિઓને સામાન્ય રીતે આનુવંશિક રીતે રૂપાંતરિત $(GM)$ પાક તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.
ઉદાહરણોમાં $Bt$ કપાસ,ગોલ્ડન રાઈસ અને ફ્લેવર સેવર ટામેટાંનો સમાવેશ થાય છે.
પારજનીનિક વનસ્પતિઓ વિવિધ હેતુઓ માટે વિકસાવવામાં આવે છે,જેમ કે જીવાત સામે પ્રતિકાર,સુધારેલ પોષક તત્વો અને ફેટી એસિડ્સ,શર્કરા અને સેલ્યુલોઝ જેવા ઔદ્યોગિક રસાયણોનું ઉત્પાદન.