Biotechnological Applications in Agriculture Questions in Hindi

(A) विकासशील देशों में रतौंधी की समस्या को हल करने में मदद करने वाली ट्रांसजेनिक खाद्य फसल गोल्डन राइस है।
गोल्डन राइस आनुवंशिक रूप से संशोधित चावल की एक किस्म है जिसे बीटा-कैरोटीन के उच्च स्तर का उत्पादन करने के लिए इंजीनियर किया गया है।
बीटा-कैरोटीन विटामिन $A$ का एक पूर्ववर्ती (precursor) है,जो रतौंधी को रोकने में मदद करता है।
यह संशोधन चावल को उसका विशिष्ट सुनहरा रंग प्रदान करता है।

(C) बासमती चावल को $1997$ में $U.S.$ पेटेंट और ट्रेडमार्क कार्यालय द्वारा एक $U.S.$ कंपनी को पेटेंट दिया गया था। यह विवादास्पद था क्योंकि भारत सदियों से बासमती चावल की विविध किस्मों की खेती कर रहा है और यह भारतीय उपमहाद्वीप की एक पारंपरिक फसल है।

(A) $Bt-$ कपास एक ट्रांसजेनिक फसल है। ट्रांसजेनिक पौधे वे पौधे होते हैं जिनमें बाहरी जीन को उनके $DNA$ में शामिल किया जाता है। यह कीट-प्रतिरोधी जीन $Bacillus$ $thuringiensis$ नामक जीवाणु से प्राप्त होता है। इस विशिष्ट जीन के प्रवेश से कपास का पौधा कीटनाशक प्रोटीन उत्पन्न करने में सक्षम हो जाता है,जिससे यह कीटों के प्रति प्रतिरोधी बन जाता है। इसलिए,कारण सही ढंग से बताता है कि कीट-प्रतिरोधी कपास बनाने के लिए $Bt$ जीन का उपयोग क्यों किया जाता है।

(A) $RNAi$ ($RNA$ इंटरफेरेंस) सभी सुकेंद्रकी जीवों में कोशिकीय रक्षा की एक विधि है।
इस प्रक्रिया में,एक पूरक द्विरज्जुक $RNA$ $(ds-RNA)$ अणु की उपस्थिति के कारण एक विशिष्ट मैसेंजर $RNA$ $(mRNA)$ के स्थानांतरण (translation) को रोका जाता है।
$ds-RNA$ विशिष्ट $mRNA$ से जुड़कर उसे साइलेंस (निष्क्रिय) कर देता है,जिससे संबंधित प्रोटीन का संश्लेषण रुक जाता है।
अतः,सही उत्तर $ds-RNA$ है।

(N/A) $Bt$ कपास आनुवंशिक रूप से संशोधित फसल का एक प्रसिद्ध उदाहरण है। इसे $Bacillus$ $thuringiensis$ जीवाणु से $cry$ जीन को कपास के पौधे में प्रविष्ट कराकर विकसित किया गया है,जो पौधे को एक कीटनाशक प्रोटीन उत्पन्न करने की क्षमता प्रदान करता है,जिससे यह बॉलवर्म जैसे कीटों से सुरक्षित रहता है।

(A) सही उत्तर $A$ है।
बैक्टीरिया में,$Bt$ विष एक निष्क्रिय रूप में उत्पन्न होता है जिसे प्रोटोक्सिन कहा जाता है।
यह निष्क्रिय रूप बैक्टीरियल कोशिका को नुकसान नहीं पहुँचाता है क्योंकि इसे सक्रिय विषैले रूप में परिवर्तित होने के लिए क्षारीय $pH$ (जो विशिष्ट कीटों की आंत में पाया जाता है) की आवश्यकता होती है।
एक बार जब कीट इसे खा लेते हैं,तो क्षारीय वातावरण क्रिस्टल को घोल देता है और विष को सक्रिय कर देता है,जो फिर मध्य-आंत की उपकला कोशिकाओं से जुड़ जाता है,जिससे कोशिकाओं का विघटन होता है और कीट की मृत्यु हो जाती है।

(N/A) आनुवंशिक रूप से संशोधित $(GM)$ या ट्रांसजेनिक पौधों के उत्पादन के कई लाभ हैं।
अधिकांश $GM$ फसलों को कीट प्रतिरोध के लिए विकसित किया गया है,जो फसल की उत्पादकता को बढ़ाता है और इसलिए रासायनिक कीटनाशकों पर निर्भरता को कम करता है।
$GM$ खाद्य फसलों की कई किस्में विकसित की गई हैं जिनमें पोषण गुणवत्ता में वृद्धि हुई है। उदाहरण के लिए,गोल्डन राइस चावल की एक ट्रांसजेनिक किस्म है जो विटामिन $A$ से भरपूर है।
ये पौधे खनिजों के उपयोग की दक्षता बढ़ाकर मिट्टी की उर्वरता के नुकसान को रोकते हैं।
वे प्रतिकूल अजैविक स्थितियों के प्रति अत्यधिक सहनशील होते हैं।
$GM$ फसलों का उपयोग फसलों के कटाई के बाद के नुकसान को कम करता है।
हालाँकि,दुनिया भर में आनुवंशिक रूप से संशोधित फसलों के उपयोग को लेकर कुछ विवाद हैं। इन फसलों का उपयोग किसी क्षेत्र की मूल जैव विविधता को प्रभावित कर सकता है। उदाहरण के लिए,कीटनाशकों की मात्रा कम करने के लिए $Bt$ टॉक्सिन का उपयोग मधुमक्खियों जैसे लाभकारी कीट परागणकों के लिए खतरा पैदा करता है। यदि $Bt$ टॉक्सिन के लिए व्यक्त जीन परागकणों में व्यक्त होता है,तो मधुमक्खी प्रभावित हो सकती है। परिणामस्वरूप,मधुमक्खियों द्वारा परागण की प्रक्रिया प्रभावित होगी। साथ ही,आनुवंशिक रूप से संशोधित फसलें मानव स्वास्थ्य को प्रभावित कर सकती हैं क्योंकि वे शरीर में एलर्जन और कुछ एंटीबायोटिक प्रतिरोध मार्कर ला सकती हैं। इसके अलावा,वे फसल के पौधों के जंगली रिश्तेदारों में आनुवंशिक प्रदूषण का कारण बन सकती हैं,जिससे हमारा प्राकृतिक पर्यावरण प्रभावित होता है।

(N/A) Cry प्रोटीन $cry$ जीन द्वारा कूटबद्ध विषाक्त प्रोटीन हैं। ये $Bacillus$ $thuringiensis$ $(Bt)$ नामक जीवाणु द्वारा उत्पन्न किए जाते हैं।
जीवाणु में,ये प्रोटीन निष्क्रिय प्रोटोक्सिन रूप में मौजूद होते हैं।
जब कोई कीट इन प्रोटीनों का सेवन करता है,तो कीट की आंत का क्षारीय $pH$ इन क्रिस्टलों को घोल देता है और विष को सक्रिय कर देता है।
सक्रिय विष मध्य-आंत की उपकला कोशिकाओं की सतह से जुड़ जाता है और छिद्र बनाता है,जिससे कोशिकाएं सूज जाती हैं और फट जाती हैं,जो अंततः कीट की मृत्यु का कारण बनता है।
मनुष्यों ने इस तंत्र का उपयोग करके $Bt$ कपास और $Bt$ मक्का जैसी कीट-प्रतिरोधी ट्रांसजेनिक फसलें विकसित की हैं,जिसमें $cry$ जीन को पौधों के जीनोम में शामिल किया गया है।

(N/A) रिकॉम्बिनेंट $DNA$ तकनीक $(rDNA)$ एक ऐसी तकनीक है जिसका उपयोग वांछित परिणाम प्राप्त करने के लिए किसी जीव के आनुवंशिक पदार्थ में हेरफेर करने के लिए किया जाता है।
तेल मुख्य रूप से ट्राइग्लिसराइड्स से बना होता है,जो ग्लिसरॉल और फैटी एसिड के एस्टर होते हैं।
$rDNA$ तकनीक का उपयोग करके,वैज्ञानिक बीज के भीतर ग्लिसरॉल या फैटी एसिड के जैव-संश्लेषण के लिए जिम्मेदार विशिष्ट जीनों की पहचान कर उन्हें निष्क्रिय या हटा सकते हैं।
यदि तेल संश्लेषण के चयापचय मार्ग को आनुवंशिक स्तर पर बाधित कर दिया जाए,तो पौधा ऐसे बीज उत्पन्न करेगा जो तेल से मुक्त होंगे या जिनमें तेल की मात्रा काफी कम होगी।

(N/A) गोल्डन राइस चावल की एक आनुवंशिक रूप से संशोधित किस्म, $Oryza \text{ } sativa$ है, जिसे उन क्षेत्रों के लिए एक फोर्टिफाइड भोजन के रूप में विकसित किया गया है जहाँ आहार में विटामिन $A$ की कमी है।
इसमें प्रो-विटामिन $A$ का एक अग्रदूत होता है, जिसे बीटा-कैरोटीन कहा जाता है, जिसे आनुवंशिक इंजीनियरिंग (genetic engineering) के माध्यम से चावल में पेश किया गया है।
चावल का पौधा स्वाभाविक रूप से अपनी पत्तियों में बीटा-कैरोटीन वर्णक का उत्पादन करता है।
हालाँकि, यह बीज के भ्रूणपोष (endosperm) में अनुपस्थित होता है क्योंकि बीटा-कैरोटीन वर्णक प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में मदद करता है, जबकि भ्रूणपोष में प्रकाश संश्लेषण नहीं होता है।
चूंकि बीटा-कैरोटीन प्रो-विटामिन $A$ का एक अग्रदूत है, इसलिए इसे आहार में विटामिन $A$ की कमी को पूरा करने के लिए चावल की किस्म में पेश किया जाता है।
यह विटामिन सप्लीमेंट्स का एक सरल और कम खर्चीला विकल्प है।
हालाँकि, चावल की इस किस्म को पर्यावरण कार्यकर्ताओं से काफी विरोध का सामना करना पड़ा है और इसलिए यह अभी भी मानव उपभोग के लिए बाजार में व्यापक रूप से उपलब्ध नहीं है।

(N/A) खाद्य उत्पादन बढ़ाने के लिए तीन विकल्प हैं: $(i)$ कृषि-रसायन आधारित कृषि,$(ii)$ जैविक कृषि,और $(iii)$ आनुवंशिक रूप से इंजीनियर फसल आधारित कृषि।
हरित क्रांति खाद्य आपूर्ति को तीन गुना करने में सफल रही,लेकिन यह बढ़ती मानव आबादी को खिलाने के लिए पर्याप्त नहीं थी।
उपज में वृद्धि आंशिक रूप से बेहतर फसल किस्मों के उपयोग के कारण हुई है,लेकिन मुख्य रूप से बेहतर प्रबंधन प्रथाओं और कृषि-रसायनों (कीटनाशकों और उर्वरकों) के उपयोग के कारण हुई है।
हालाँकि,विकासशील देशों के किसानों के लिए कृषि-रसायन अक्सर बहुत महंगे होते हैं। आनुवंशिक रूप से संशोधित $(GM)$ फसलें बेहतर उपज प्राप्त करने के लिए उपयोगी हैं।
पौधे,बैक्टीरिया,कवक और जानवर जिनके जीन में हेरफेर द्वारा परिवर्तन किया गया है,उन्हें आनुवंशिक रूप से संशोधित जीव $(GMOs)$ कहा जाता है।
$GM$ पौधे कई तरह से उपयोगी रहे हैं:
$(i)$ फसलों को अजैविक तनाव (ठंड,सूखा,नमक,गर्मी) के प्रति अधिक सहनशील बनाया है।
$(ii)$ रासायनिक कीटनाशकों पर निर्भरता कम की है (कीट-प्रतिरोधी फसलें)।
$(iii)$ फसल कटाई के बाद के नुकसान को कम करने में मदद की है।
$(iv)$ पौधों द्वारा खनिज उपयोग की दक्षता बढ़ाई है (यह मिट्टी की उर्वरता को जल्दी खत्म होने से रोकता है)।
$(v)$ भोजन के पोषण मूल्य को बढ़ाया है,उदा. गोल्डन राइस,जो विटामिन $A$ से समृद्ध चावल है।
इसके अलावा,$GM$ तकनीक का उपयोग उद्योगों के लिए स्टार्च,ईंधन और फार्मास्यूटिकल्स के रूप में वैकल्पिक संसाधन प्रदान करने के लिए विशेष पौधे बनाने के लिए किया गया है।
$Bt$ टॉक्सिन $Bacillus$ $thuringiensis$ नामक बैक्टीरिया द्वारा निर्मित होता है। $Bt$ टॉक्सिन जीन को बैक्टीरिया से क्लोन करके पौधों में व्यक्त किया गया है ताकि कीड़ों के खिलाफ प्रतिरोध प्रदान किया जा सके,जिससे प्रभावी रूप से एक जैव-कीटनाशक बन गया है। उदाहरणों में $Bt$ कपास,चावल,टमाटर,आलू और सोयाबीन शामिल हैं।

(N/A) Bacillus thuringiensis (बैसिलस थुरिंजिएन्सिस) के कुछ स्ट्रेन ऐसे प्रोटीन उत्पन्न करते हैं जो कुछ विशिष्ट कीटों को मारते हैं,जैसे कि लेपिडोप्टेरन्स (तंबाकू की इल्ली,आर्मीवॉर्म),कोलियोप्टेरन्स (भृंग) और डिप्टेरन्स (मक्खियाँ,मच्छर)।
$B$. thuringiensis अपने विकास के एक विशेष चरण के दौरान प्रोटीन क्रिस्टल बनाते हैं। इन क्रिस्टलों में एक विषाक्त कीटनाशक प्रोटीन होता है।
$Bt$ टॉक्सिन प्रोटीन निष्क्रिय प्रोटोक्सिन के रूप में मौजूद होता है,लेकिन एक बार जब कोई कीट निष्क्रिय टॉक्सिन का सेवन कर लेता है,तो यह आंत के क्षारीय $pH$ के कारण टॉक्सिन के सक्रिय रूप में परिवर्तित हो जाता है,जो क्रिस्टलों को घोल देता है। सक्रिय टॉक्सिन मध्य-आंत की उपकला कोशिकाओं की सतह से जुड़ जाता है और छिद्र बनाता है,जिससे कोशिकाएं सूज जाती हैं और फट जाती हैं,जिससे अंततः कीट की मृत्यु हो जाती है।
Bacillus thuringiensis से विशिष्ट $Bt$ टॉक्सिन जीन को अलग किया गया और कपास जैसी कई फसल प्रजातियों में शामिल किया गया।
जीनों का चयन फसल और लक्षित कीट पर निर्भर करता है,क्योंकि अधिकांश $Bt$ टॉक्सिन कीट-समूह विशिष्ट होते हैं।
यह टॉक्सिन $cry$ नामक जीन द्वारा कोडित होता है। ऐसे कई जीन मौजूद हैं।
उदाहरण के लिए,$cryIAc$ और $cryIIAb$ जीनों द्वारा एन्कोड किए गए प्रोटीन कपास के बॉलवर्म्स को नियंत्रित करते हैं और $cryIAc$ मकई के बोरर को नियंत्रित करता है।

(N/A) रासायनिक कीटनाशकों पर निर्भरता कम करने के लिए कीट-प्रतिरोधी पौधे विकसित किए जाते हैं। इसका एक उल्लेखनीय उदाहरण तंबाकू के पौधों को सूत्रकृमि $Meloidogyne$ $incognita$ से बचाना है,जो जड़ों को संक्रमित करता है और पैदावार को कम करता है।
$RNA$ इंटरफेरेंस $(RNAi)$ कोशिकीय रक्षा की एक विधि है जो सभी यूकेरियोटिक जीवों में होती है। इसमें एक पूरक $dsRNA$ अणु के कारण एक विशिष्ट $mRNA$ को साइलेंस (निष्क्रिय) किया जाता है,जो $mRNA$ से जुड़कर उसके अनुवाद (translation) को रोकता है।
$RNAi$ की कार्यप्रणाली:
$1$. $Agrobacterium$ वैक्टर का उपयोग करके,सूत्रकृमि-विशिष्ट जीन को मेजबान पौधे में पेश किया जाता है।
$2$. पेश किए गए $DNA$ को इस तरह से डिज़ाइन किया जाता है कि वह मेजबान कोशिकाओं में सेंस और एंटीसेंस दोनों $RNA$ का उत्पादन करे।
$3$. ये दोनों $RNA$ स्ट्रैंड एक-दूसरे के पूरक होते हैं और डबल-स्ट्रैंडेड $RNA$ $(dsRNA)$ बनाते हैं।
$4$. यह $dsRNA$ $RNAi$ प्रक्रिया को शुरू करता है,जो सूत्रकृमि के विशिष्ट $mRNA$ को साइलेंस कर देता है।
$5$. परिणामस्वरूप,परजीवी ट्रांसजेनिक मेजबान में जीवित नहीं रह पाता है और पौधा संक्रमण से सुरक्षित हो जाता है।

(N/A) $Bt$ प्रोटीन $Bacillus$ को नहीं मार सकता क्योंकि $Bt$ टॉक्सिन प्रोटीन बैक्टीरिया के भीतर निष्क्रिय प्रोटोक्सिन (inactive protoxin) के रूप में मौजूद होता है। यह केवल तभी सक्रिय होता है जब इसे किसी कीट द्वारा ग्रहण किया जाता है। कीट के पाचन तंत्र का क्षारीय (alkaline) $pH$ इन क्रिस्टलों को घोल देता है,जिससे निष्क्रिय प्रोटोक्सिन सक्रिय टॉक्सिन में परिवर्तित हो जाता है। चूंकि $Bacillus$ में इस तरह का विशिष्ट क्षारीय वातावरण और आवश्यक शारीरिक स्थितियां नहीं होती हैं,इसलिए यह टॉक्सिन बैक्टीरिया के लिए निष्क्रिय और हानिरहित बना रहता है।

(N/A) $GMO$ का अर्थ है Genetically Modified Organism (आनुवंशिक रूप से संशोधित जीव)। यह एक संकर (hybrid) से भिन्न है क्योंकि संकर में,पारंपरिक प्रजनन विधियों द्वारा दो प्रजातियों या उपभेदों के विभिन्न जीनोम के बीच क्रॉस कराया जाता है। इसके विपरीत,$GMO$ में,रिकॉम्बिनेंट $DNA$ तकनीक का उपयोग करके जीव के जीनोम में विशिष्ट विदेशी जीन पेश किए जाते हैं,और ये जीन या तो अतिरिक्त-गुणसूत्र इकाई के रूप में बनाए रखे जाते हैं या वांछित लक्षणों को व्यक्त करने के लिए जीव के जीनोम में एकीकृत हो जाते हैं।

(B) $GEAC$ का अर्थ Genetic Engineering Appraisal Committee है। यह पर्यावरण,वन और जलवायु परिवर्तन मंत्रालय के तहत एक भारतीय सरकारी संगठन है।
इसके मुख्य उद्देश्य निम्नलिखित हैं:
$(a)$ $GM$ (आनुवंशिक रूप से संशोधित) जीवों से संबंधित अनुसंधान की वैधता की जांच करना।
$(b)$ $GM$ जीवों को सार्वजनिक सेवाओं और पर्यावरण में लाने की सुरक्षा का निरीक्षण करना।

(A) भारतीय $Basmati$ चावल को अर्ध-बौनी (semi-dwarf) किस्मों के साथ संकरण कराकर एक नई किस्म तैयार की गई थी। $USA$ की एक कंपनी ने इस नई किस्म पर पेटेंट के लिए आवेदन किया और इसे अपना आविष्कार बताया,जिसके कारण बायोपायरेसी (biopiracy) को लेकर काफी विवाद हुआ था।

(N/A) $(i)$ फसलों को अजैविक तनावों (ठंड,सूखा,नमक,गर्मी) के प्रति अधिक सहनशील बनाया।
$(ii)$ रासायनिक कीटनाशकों पर निर्भरता को कम किया (पीड़क-प्रतिरोधी फसलें)।
$(iii)$ फसल कटाई के बाद होने वाले नुकसान को कम करने में मदद की।
$(iv)$ पौधों द्वारा खनिजों के उपयोग की दक्षता में वृद्धि की (यह मिट्टी की उर्वरता के जल्दी समाप्त होने को रोकता है)।
$(v)$ भोजन के पोषण मूल्य को बढ़ाया,उदाहरण के लिए,विटामिन $A$ से समृद्ध चावल।

(A) कई सूत्रकृमि (nematodes) मनुष्यों सहित पौधों और जानवरों की एक विस्तृत विविधता पर परजीवी के रूप में रहते हैं। $Meloidogyne \text{ } incognitia$ नामक एक सूत्रकृमि तंबाकू के पौधों की जड़ों को संक्रमित करता है और पैदावार में भारी कमी लाता है।
इस संक्रमण को रोकने के लिए एक नई रणनीति अपनाई गई,जो $RNA$ इंटरफेरेंस $(RNAi)$ की प्रक्रिया पर आधारित थी।
$RNAi$ कोशिकीय रक्षा की एक विधि के रूप में सभी यूकेरियोटिक जीवों में होता है। इस विधि में एक विशिष्ट $mRNA$ का साइलेंसिंग (silencing) शामिल है,जो एक पूरक $dsRNA$ अणु के कारण होता है जो $mRNA$ से जुड़ता है और उसके अनुवाद (translation) को रोकता है।
इस पूरक $RNA$ का स्रोत $RNA$ जीनोम वाले वायरस का संक्रमण या मोबाइल जेनेटिक तत्व (ट्रांसपोसोन) हो सकते हैं जो $RNA$ मध्यवर्ती के माध्यम से प्रतिकृति बनाते हैं।
$Agrobacterium$ वैक्टर का उपयोग करके,सूत्रकृमि-विशिष्ट जीन को मेजबान पौधे में पेश किया गया था। $DNA$ का प्रवेश इस तरह से किया गया था कि इसने मेजबान कोशिकाओं में सेंस और एंटी-सेंस दोनों $RNA$ का उत्पादन किया।
ये दो $RNA$ अणु,एक-दूसरे के पूरक होने के कारण,एक डबल-स्ट्रैंडेड $RNA$ $(dsRNA)$ बनाते हैं जिसने $RNAi$ को शुरू किया और इस प्रकार,सूत्रकृमि के विशिष्ट $mRNA$ को साइलेंस कर दिया। परिणाम यह हुआ कि परजीवी विशिष्ट इंटरफेरिंग $RNA$ व्यक्त करने वाले ट्रांसजेनिक मेजबान में जीवित नहीं रह सका। इसलिए,ट्रांसजेनिक पौधा परजीवी से सुरक्षित हो गया।

(N/A) $(i)$ फसलों को अजैविक तनावों (ठंड,सूखा,नमक,गर्मी) के प्रति अधिक सहनशील बनाया है।
$(ii)$ रासायनिक कीटनाशकों पर निर्भरता कम की है (पीड़क-प्रतिरोधी फसलें)।
$(iii)$ फसल कटाई के बाद होने वाले नुकसान को कम करने में मदद की है।
$(iv)$ पौधों द्वारा खनिजों के उपयोग की दक्षता में वृद्धि की है (यह मिट्टी की उर्वरता को जल्दी समाप्त होने से रोकता है)।
$(v)$ भोजन के पोषण मूल्य को बढ़ाया है,उदाहरण के लिए,विटामिन $A$ से समृद्ध चावल।

(N/A) जैव-पुष्ट फसलों में मक्का,गेहूं,चावल,बथुआ,पालक और दालों की किस्में शामिल हैं। उदाहरण के लिए,मक्का की संकर किस्मों में अमीनो एसिड (लाइसिन और ट्रिप्टोफैन) की मात्रा दोगुनी होती है,पुष्ट गेहूं की किस्मों में प्रोटीन की मात्रा अधिक होती है,और पुष्ट चावल में आयरन की मात्रा अधिक होती है। ऐसी जैव-पुष्ट खाद्य पदार्थों का सेवन सामान्य आहार के पोषण मूल्य को समृद्ध करता है और सार्वजनिक स्वास्थ्य में काफी सुधार करता है। एक ही फसल में $2$ या $3$ आवश्यक पोषक तत्वों को शामिल करके,हम विभिन्न प्रकार के खाद्य पदार्थों का सेवन किए बिना अपने देश में सामान्य कई पोषक तत्वों की कमी से होने वाले विकारों को दूर करने में मदद कर सकते हैं।

(A) $Bacillus \text{ } thuringiensis$ (Bt) एक विशिष्ट कीटनाशक प्रोटीन का उत्पादन करता है जिसे क्राई (cry) प्रोटीन या एंडोटॉक्सिन कहा जाता है。
जब कीटों के लार्वा इन जीवाणु बीजाणुओं या क्रिस्टल का सेवन करते हैं, तो कीट की आंत का क्षारीय $pH$ क्रिस्टल को घोल देता है और सक्रिय विष को मुक्त करता है。
यह सक्रिय विष मध्य आंत की उपकला कोशिकाओं की सतह से जुड़ जाता है और छिद्र बनाता है, जिससे कोशिकाएं सूज जाती हैं और फट जाती हैं。
यह प्रक्रिया अंततः कीट लार्वा की मृत्यु का कारण बनती है, जिससे कीटों की आबादी नियंत्रित हो जाती है。

(B) $Bt$ कपास को $Bacillus$ $thuringiensis$ बैक्टीरिया से प्राप्त कीटनाशक प्रोटीन को व्यक्त करने के लिए आनुवंशिक रूप से संशोधित किया गया है।
ये प्रोटीन विशेष रूप से कीटों के कुछ समूहों के लिए विषाक्त होते हैं,मुख्य रूप से लेपिडोप्टेरन्स (जैसे,तंबाकू की इल्ली,आर्मीवॉर्म),कोलियोप्टेरन्स (जैसे,भृंग),और डिप्टेरन्स (जैसे,मक्खियाँ,मच्छर)।
$Bt$ कपास एक सार्वभौमिक कीटनाशक नहीं है; यह सभी प्रकार के कीटों,जैसे कि रस चूसने वाले कीट,कवक रोगजनकों या वायरल रोगों के खिलाफ प्रतिरोध प्रदान नहीं करता है।
इसलिए,यह केवल उन विशिष्ट कीट समूहों के प्रति प्रतिरोधी है जिनके लिए $Cry$ प्रोटीन प्रभावी होते हैं।

(N/A) जैव प्रौद्योगिकी के अनुप्रयोग निम्नलिखित हैं:
$(i)$ चिकित्सा और निदान (Therapeutics and diagnostics)।
$(ii)$ कृषि के लिए आनुवंशिक रूप से संशोधित फसलें (Genetically modified crops)।
$(iii)$ प्रसंस्कृत खाद्य पदार्थ (Processed food)।
$(iv)$ जैव उपचार (Bioremediation)।
$(v)$ अपशिष्ट उपचार और ऊर्जा उत्पादन (Waste treatment and energy production)।

(D) पौधे,बैक्टीरिया,कवक और जानवर जिनके जीन में हेरफेर द्वारा परिवर्तन किया गया है,उन्हें आनुवंशिक रूप से संशोधित जीव $(GMO)$ कहा जाता है। $GM$ पौधे कई तरह से उपयोगी रहे हैं। आनुवंशिक संशोधन ने:
$(i)$ फसलों को अजैविक तनावों (ठंड,सूखा,नमक,गर्मी) के प्रति अधिक सहनशील बनाया है।
$(ii)$ रासायनिक कीटनाशकों पर निर्भरता कम की है (कीट-प्रतिरोधी फसलें)।
$(iii)$ फसल कटाई के बाद होने वाले नुकसान को कम करने में मदद की है।
$(iv)$ पौधों द्वारा खनिज उपयोग की दक्षता में वृद्धि की है (यह मिट्टी की उर्वरता को जल्दी समाप्त होने से रोकता है)।
$(v)$ भोजन के पोषण मूल्य को बढ़ाया है,उदाहरण के लिए,विटामिन $A$ से समृद्ध चावल।

(N/A) रासायनिक कीटनाशकों के उपयोग को कम करना: $Bt$ टॉक्सिन का उत्पादन $Bacillus$ $thuringiensis$ $(Bt)$ नामक जीवाणु द्वारा किया जाता है। $Bt$ टॉक्सिन जीन को जीवाणु से क्लोन करके पौधों में अभिव्यक्त किया गया है ताकि कृत्रिम कीटनाशकों की आवश्यकता के बिना कीटों के प्रति प्रतिरोध प्रदान किया जा सके। यह एक जैव-कीटनाशक के रूप में कार्य करता है। उदाहरणों में $Bt$ कपास,$Bt$ मक्का,चावल,टमाटर,आलू और सोयाबीन शामिल हैं।
$(b)$ खाद्य फसलों के पोषण मूल्य को बढ़ाना: गोल्डन राइस चावल की एक पारजीनी (transgenic) किस्म है जिसे विटामिन $A$ (बीटा-कैरोटीन) से भरपूर बनाने के लिए इंजीनियर किया गया है। इसका उपयोग विटामिन $A$ की कमी को दूर करने के लिए किया जाता है,जो रतौंधी और अन्य स्वास्थ्य विकारों का कारण बनती है।

(N/A) बायो-पेस्टिसाइड एक प्रकार का कीटनाशक है जो $(a)$ सिंथेटिक रसायनों के बजाय जैविक मूल का होता है,$(b)$ लक्षित कीटों के खिलाफ अपनी क्रिया में अत्यधिक विशिष्ट होता है,और $(c)$ पारंपरिक रासायनिक कीटनाशकों की तुलना में पर्यावरण के लिए अधिक सुरक्षित होता है।
व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला एक बायो-पेस्टिसाइड $Bt$ टॉक्सिन है,जो $Bacillus$ $thuringiensis$ नामक बैक्टीरिया द्वारा निर्मित होता है। $Bt$ टॉक्सिन के लिए जिम्मेदार जीन को क्लोन करके विभिन्न फसलों में अभिव्यक्त किया गया है। जब कोई कीट $Bt$ टॉक्सिन प्रोटीन का सेवन करता है,तो कीट की आंत का क्षारीय (alkaline) $pH$ प्रो-टॉक्सिन को उसके सक्रिय रूप में परिवर्तित कर देता है। यह सक्रिय टॉक्सिन मध्य-आंत की उपकला कोशिकाओं (epithelial cells) की सतह से जुड़ जाता है,जिससे छिद्र बन जाते हैं जो कोशिकाओं में सूजन और लिसिस (lysis) का कारण बनते हैं,जिससे अंततः कीट की मृत्यु हो जाती है।

(B) $Bt$ विष प्रोटीन प्रकृति में निष्क्रिय प्रोटोक्सिन (protoxin) के रूप में मौजूद होता है।
जब कोई कीट इस निष्क्रिय विष को खाता है,तो कीट की आंत में मौजूद क्षारीय (alkaline) $pH$ के कारण यह निष्क्रिय क्रिस्टलीय प्रोटीन घुलनशील होकर सक्रिय रूप में परिवर्तित हो जाता है।
यह सक्रिय विष मध्य-आंत (midgut) की उपकला कोशिकाओं की सतह से जुड़ जाता है और उनमें छिद्र बना देता है,जिससे कोशिकाएं फूलकर फट जाती हैं और अंततः कीट की मृत्यु हो जाती है।

(A) सही मिलान इस प्रकार हैं:
$(1)$ मक्का को कॉर्न बोरर से सुरक्षित किया जाता है,जो $(c)$ के अनुरूप है।
$(2)$ तंबाकू के पौधों को $RNA$ इंटरफेरेंस तकनीक द्वारा सूत्रकृमि मेलोइडोगाइन इनकोग्निटिया से सुरक्षित किया जाता है,जो $(d)$ के अनुरूप है।
$(3)$ कपास को आनुवंशिक रूप से संशोधित ($Bt$ कपास) करके बॉलवर्म्स के प्रति प्रतिरोधी बनाया जाता है,जो $(a)$ के अनुरूप है।
अतः,सही क्रम $(1-c), (2-d), (3-a)$ है।

(B) $Bt$ कॉटन एक आनुवंशिक रूप से संशोधित जीव $(GMO)$ है जिसे $Bacillus$ $thuringiensis$ बैक्टीरिया से $cry$ जीन को कपास के पौधे के जीनोम में डालकर बनाया गया है।
ये जीन क्रिस्टल $(Cry)$ प्रोटीन के लिए कोड करते हैं,जो विशिष्ट कीट समूहों के लिए विषाक्त होते हैं।
जब कीट नाशक (जैसे कि बॉलवर्म) $Bt$ कॉटन के ऊतकों को खाते हैं,तो प्रो-टॉक्सिन उनके क्षारीय आंत में सक्रिय हो जाता है,जिससे कोशिका का विघटन होता है और कीट की मृत्यु हो जाती है।
इसलिए,$Bt$ कॉटन विशेष रूप से कीट नाशकों (कीटों) के प्रति प्रतिरोधी है।

(A) $Bt$ कपास एक आनुवंशिक रूप से संशोधित जीव $(GMO)$ है जिसे मृदा जीवाणु $Bacillus$ $thuringiensis$ $(Bt)$ से प्राप्त विशिष्ट $cry$ जीनों को शामिल करके विकसित किया गया है।
ये $cry$ जीन क्रिस्टल प्रोटीन ($Bt$ विष) के लिए कूटलेखन करते हैं,जो विशिष्ट कीटों जैसे लेपिडोप्टेरान (तंबाकू की इल्ली,आर्मीवॉर्म),कोलियोप्टेरान (भृंग) और डिप्टेरान (मक्खियों,मच्छरों) के लिए विषाक्त होते हैं।
जब ये कीट $Bt$ विष युक्त पादप ऊतकों को खाते हैं,तो उनके आंत का क्षारीय $pH$ इन क्रिस्टलों को घोल देता है,जिससे प्रोटोक्सिन सक्रिय विष में परिवर्तित हो जाता है।
यह सक्रिय विष मध्य आंत की उपकला कोशिकाओं की सतह से जुड़ जाता है,जिससे छिद्र बन जाते हैं और कोशिकाएं फूलकर फट जाती हैं,अंततः कीट की मृत्यु हो जाती है।
इसलिए,$Bt$ कपास कीटों के प्रति प्रतिरोध प्रदान करता है।

(B) $Abelmoschus esculentus$ (जिसे सामान्यतः भिंडी के रूप में जाना जाता है) पौधे को येलो मोज़ेक वायरस के प्रति प्रतिरोधकता विकसित करने के लिए संवर्धित किया गया है। पादप प्रजनन में यह एक महत्वपूर्ण उपलब्धि है,जो फसल को वायरल संक्रमण से बचाती है,जो पत्तियों के पीले पड़ने और उपज में कमी का कारण बनता है।

(A) सही मिलान इस प्रकार है:
$(a)$ कवक: आलू का पछेती झुलसा रोग (Late blight of potato) $Phytophthora \text{ infestans}$ नामक कवक के कारण होता है। अतः, $(a-2)$.
$(b)$ जीवाणु: क्रूसिफर्स का काला सड़न रोग (Black rot of crucifers) $Xanthomonas \text{ campestris}$ नामक जीवाणु के कारण होता है। अतः, $(b-3)$.
$(c)$ विषाणु: क्रूसिफर्स का क्लब रॉट (Club rot of crucifers) रोगजनक के साथ संबंधित है, जो फसल सुधार के अध्ययन के अनुसार $(c-1)$ के साथ मेल खाता है। अतः, सही क्रम $(a-2, b-3, c-1)$ है।

(C) सही उत्तर $C$ है।
$Bt$-कपास एक आनुवंशिक रूप से संशोधित फसल है जो $Bacillus$ $thuringiensis$ नामक जीवाणु से $cry$ जीन को व्यक्त करती है।
यह जीन एक क्रिस्टल प्रोटीन का उत्पादन करता है जो लेपिडोप्टेरन लार्वा (जैसे तंबाकू बडवर्म और आर्मीवर्म) सहित विशिष्ट कीटों के लिए विषाक्त होता है।
इसलिए,$Bt$-कपास इन लार्वा के प्रति प्रतिरोधी है,न कि अप्रतिरोधी।
मेथेनोबैक्टीरियम एक अवायवीय जीवाणु है जो मवेशियों के रूमेन जैसे सेलुलोज-युक्त वातावरण में मीथेन का उत्पादन करता है।
बायोगैस गैसों का एक मिश्रण है (मुख्य रूप से मीथेन) जिसका उपयोग खाना पकाने और प्रकाश के लिए ईंधन के रूप में किया जाता है।
बैकुलोवायरस,विशेष रूप से $Nucleopolyhedrovirus$ जीनस के,उत्कृष्ट संकीर्ण-स्पेक्ट्रम,प्रजाति-विशिष्ट जैविक नियंत्रण एजेंट हैं।

(A) $1$. $Bt$ कपास एक आनुवंशिक रूप से संशोधित फसल है जिसमें $Bacillus$ $thuringiensis$ जीवाणु का $cry$ जीन होता है,जो एक विषैला प्रोटीन उत्पन्न करता है जो विशिष्ट कीटों को मारता है। अतः,कथन $A$ सही है।
$2$. $Baculoviruses$ (विशेष रूप से $Nucleopolyhedrovirus$) उत्कृष्ट जैव नियंत्रण कारक हैं जो प्रजाति-विशिष्ट और संकीर्ण-स्पेक्ट्रम होते हैं,जिसका अर्थ है कि वे पौधों,स्तनधारियों या लाभकारी कीटों को नुकसान नहीं पहुँचाते हैं। अतः,कथन $B$ गलत है।
$3$. $Bacillus$ $thuringiensis$ एक जैव कीटनाशक है,जैव उर्वरक नहीं। जैव उर्वरक वे जीव हैं जो मिट्टी की पोषक गुणवत्ता को समृद्ध करते हैं (जैसे,$Rhizobium$,$Azospirillum$)। अतः,कथन $C$ गलत है।
$4$. $Oscillatoria$ एक साइनोबैक्टीरिया है जिसका उपयोग धान के खेतों में वायुमंडलीय नाइट्रोजन को स्थिर करने के लिए जैव उर्वरक के रूप में किया जाता है,न कि जैव नियंत्रण कारक के रूप में। अतः,कथन $D$ गलत है।

(A) जैव प्रौद्योगिकी में,जिन जीवों के आनुवंशिक पदार्थ को आनुवंशिक इंजीनियरिंग (genetic engineering) तकनीकों का उपयोग करके बदल दिया गया है,उन्हें आनुवंशिक रूप से संशोधित जीव ($GMO$ - Genetically Modified Organisms) कहा जाता है।
इन जीवों का उपयोग अनुसंधान,कृषि और चिकित्सा में वांछित लक्षणों या उत्पादों का उत्पादन करने के लिए व्यापक रूप से किया जाता है।

(B) $GMO$ का पूर्ण रूप जेनेटिकली मॉडिफाइड ऑर्गेनिज्म (Genetically Modified Organism) है। ये ऐसे जीव (पौधे,जंतु या सूक्ष्मजीव) होते हैं जिनके आनुवंशिक पदार्थ $(DNA)$ में जेनेटिक इंजीनियरिंग तकनीकों का उपयोग करके वांछित लक्षणों को शामिल करने के लिए परिवर्तन किया गया होता है।

(B) $Agrobacterium \text{ } tumefaciens$ मृदा में पाया जाने वाला एक जीवाणु है जो प्राकृतिक आनुवंशिक इंजीनियर के रूप में कार्य करता है।
यह कई द्विबीजपत्री पौधों के लिए रोगजनक है, जो 'क्राउन गॉल' (crown gall) रोग उत्पन्न करता है।
जैव प्रौद्योगिकी में, इसके $Ti$ (tumor-inducing) प्लाज्मिड का उपयोग मेजबान पादप कोशिकाओं में वांछित जीन को स्थानांतरित करने के लिए एक वाहक (vector) के रूप में व्यापक रूप से किया जाता है।

(B) पौधे,बैक्टीरिया,कवक और जानवर जिनके जीन में हेरफेर करके बदलाव किए गए हैं,उन्हें आनुवंशिक रूप से संशोधित जीव $(GMOs)$ कहा जाता है।
इन जीवों को रिकॉम्बिनेंट $DNA$ तकनीक का उपयोग करके बनाया जाता है ताकि उनमें विशिष्ट लक्षण,जैसे कि कीट प्रतिरोध,बेहतर पोषण मूल्य,या पर्यावरणीय तनाव के प्रति सहनशीलता को शामिल किया जा सके।

(A) आनुवंशिक रूप से संशोधित जीव (Genetically Modified Organisms) वे पौधे,बैक्टीरिया,कवक और जानवर हैं जिनके जीन में हेरफेर करके बदलाव किए गए हैं। इन्हें आमतौर पर $GMO$ के रूप में जाना जाता है।

(C) एग्रोकेमिकल्स (उर्वरक और कीटनाशक) किसानों के लिए,विशेष रूप से विकासशील देशों में,बहुत महंगे होते हैं। इसके अतिरिक्त,इनका पर्यावरण और मानव स्वास्थ्य पर हानिकारक प्रभाव पड़ता है। इसलिए,आनुवंशिक रूप से संशोधित फसलों (Genetically Modified Crops) को बनाने के लिए जैव प्रौद्योगिकी का उपयोग किया जा रहा है,जो इन महंगे रसायनों पर निर्भरता को कम करता है।

(A) सुनहरे चावल (Golden rice) चावल ($Oryza$ $sativa$) की एक आनुवंशिक रूप से संशोधित किस्म है जिसे बीटा-कैरोटीन का उत्पादन करने के लिए इंजीनियर किया गया है,जो मानव शरीर में विटामिन $A$ का अग्रदूत (precursor) है।
यह संशोधन उन आबादी में विटामिन $A$ की कमी को दूर करने के लिए विकसित किया गया था जो मुख्य भोजन के रूप में चावल पर निर्भर हैं।
इसलिए,सुनहरे चावल विटामिन $A$ से भरपूर होते हैं।

(A) पीड़क-प्रतिरोधी पौधे,जैसे कि $Bt$ कपास,को आनुवंशिक रूप से संशोधित किया जाता है ताकि वे विशिष्ट कीटों को मारने के लिए विषाक्त पदार्थ उत्पन्न कर सकें। पौधे के जीनोम में इन जीनों को शामिल करने से,पौधा स्वाभाविक रूप से कीटों के हमलों के प्रति प्रतिरोधी बन जाता है। यह बाहरी रासायनिक कीटनाशकों पर निर्भरता को काफी कम कर देता है,जिससे पर्यावरणीय प्रदूषण कम होता है और गैर-लक्षित जीवों की सुरक्षा होती है।

(B) $Bt$ का अर्थ $Bacillus$ $thuringiensis$ है।
यह मिट्टी में पाया जाने वाला एक जीवाणु है जो कीटनाशक प्रोटीन (Cry प्रोटीन) उत्पन्न करता है,जिसका उपयोग आनुवंशिक इंजीनियरिंग में $Bt$ कपास जैसी कीट-प्रतिरोधी फसलें बनाने के लिए किया जाता है।

(A) $Bt$ टॉक्सिन $Bacillus$ $thuringiensis$ नामक जीवाणु द्वारा उत्पन्न होता है।
यह टॉक्सिन कीटनाशक है और विशिष्ट रूप से कुछ कीट समूहों को लक्षित करता है।
यह $Lepidopterans$ (तंबाकू की इल्ली,आर्मीवर्म),$Coleopterans$ (भृंग कीट) और $Dipterans$ (मक्खियों,मच्छरों) के विरुद्ध प्रभावी है।
$Lycopsida$ संवहनी पौधों का एक समूह (क्लब मॉस) है,न कि कीट,इसलिए $Bt$ टॉक्सिन से इसे कोई नुकसान नहीं होता है।

(C) $Bacillus$ $thuringiensis$ $(Bt)$ एक विशिष्ट प्रकार के कीटनाशक प्रोटीन का निर्माण करता है जिसे $Cry$ प्रोटीन या $Bt$ टॉक्सिन के रूप में जाना जाता है।
यह प्रोटीन बैक्टीरिया के भीतर निष्क्रिय प्रो-टॉक्सिन रूप में उत्पन्न होता है।
जब कोई कीट $Bt$ टॉक्सिन का सेवन करता है,तो कीट की आंत का क्षारीय $pH$ क्रिस्टल को घोल देता है,जिससे प्रो-टॉक्सिन अपने सक्रिय रूप में परिवर्तित हो जाता है।
सक्रिय टॉक्सिन मध्य-आंत की उपकला कोशिकाओं की सतह से जुड़ जाता है,जिससे छिद्र बन जाते हैं जो कोशिकाओं में सूजन और उनके फटने का कारण बनते हैं,जिससे अंततः कीट की मृत्यु हो जाती है।

(D) $Bacillus \text{ thuringiensis}$ नामक जीवाणु द्वारा उत्पन्न $Bt$ विष जीवाणु में निष्क्रिय प्रोटोक्सिन के रूप में होता है।
जब कोई कीट इस निष्क्रिय विष को ग्रहण करता है, तो यह कीट की आहार नाल में प्रवेश करता है।
कीट की आहार नाल का $pH$ क्षारीय (Alkaline) होता है, जो क्रिस्टल को घोल देता है और निष्क्रिय प्रोटोक्सिन को उसके सक्रिय रूप में बदल देता है।
यह सक्रिय विष फिर मध्य आंत की उपकला कोशिकाओं की सतह से जुड़ जाता है और छिद्र बनाता है, जिससे कोशिकाएं फूल जाती हैं और फट जाती हैं, जिससे अंततः कीट की मृत्यु हो जाती है।

(D) कीटों में,पाचन नली तीन भागों में विभाजित होती है: अग्रान्त्र,मध्यान्त्र और पश्चान्त्र।
मध्यान्त्र का $pH$ क्षारीय होता है,जो कुछ विषाक्त पदार्थों को सक्रिय करने के लिए आवश्यक है,जैसे कि $Bacillus$ $thuringiensis$ $(Bt)$ द्वारा उत्पादित $Cry$ प्रोटीन।
जब कीट $Bt$ विष (टॉक्सिन) का सेवन करता है,तो मध्यान्त्र का क्षारीय $pH$ क्रिस्टल प्रोटीन को घोल देता है और उसे उसके सक्रिय रूप में बदल देता है। यह सक्रिय विष मध्यान्त्र की उपकला कोशिकाओं (epithelial cells) से जुड़ जाता है और कोशिका लिसिस (cell lysis) का कारण बनता है,जिससे कीट की मृत्यु हो जाती है।

(B) $Bacillus$ $thuringiensis$ जीवाणु द्वारा उत्पादित $Bt$ विष जीवाणु कोशिका के भीतर क्रिस्टलीय समावेशन के रूप में एक निष्क्रिय प्रोटोक्सिन के रूप में मौजूद होता है।
जब कोई कीट इस निष्क्रिय प्रोटीन का अंतर्ग्रहण करता है,तो यह कीट की मध्य आंत (midgut) में पहुँच जाता है।
कीट की मध्य आंत एक क्षारीय $pH$ वातावरण प्रदान करती है।
यह क्षारीय $pH$ क्रिस्टल को घोल देता है,जिससे निष्क्रिय प्रोटोक्सिन अपने सक्रिय,घुलनशील विषैले रूप में परिवर्तित हो जाता है।
यह सक्रिय विष मध्य आंत की उपकला कोशिकाओं की सतह से जुड़ जाता है,जिससे छिद्र बन जाते हैं जो कोशिकाओं में सूजन और लसीका (lysis) का कारण बनते हैं,जिससे अंततः कीट की मृत्यु हो जाती है।

(A) कपास को बॉलवर्म के प्रति प्रतिरोधी बनाने के लिए,$Bacillus$ $thuringiensis$ नामक जीवाणु से $Bt$ विषकारी जीन (मुख्यतः $cry$ जीन) को अलग करके कपास के पौधे के जीनोम में प्रविष्ट किया जाता है।
इसके परिणामस्वरूप पौधे के ऊतकों में $Bt$ विषकारी प्रोटीन का उत्पादन होता है।
जब बॉलवर्म इन ऊतकों को खाते हैं,तो उनके आंत के क्षारीय माध्यम में यह विष सक्रिय हो जाता है,जिससे लार्वा की मृत्यु हो जाती है।
अतः,सही तरीका $Bt$ विषकारी जीन को प्रविष्ट करना है।