৪৯তম বিসিএস ⎯ কৃষিবিজ্ঞান [৮০১]

Agrobacterium tumefaciens একটি মাটিবাহিত ব্যাকটেরিয়া যা স্বাভাবিকভাবে উদ্ভিদের জিনোমে Ti-plasmid এর T-DNA স্থানান্তর করতে সক্ষম। জেনেটিক ইঞ্জিনিয়ারিং-এ এই বৈশিষ্ট্য ব্যবহার করে ইচ্ছামতো জিন উদ্ভিদের মধ্যে স্থানান্তর করা হয়।

Natural parthenocarpy বলতে বুঝায় — নিষেক ছাড়াই ফল গঠন হওয়া। কলা (Banana) একটি স্বাভাবিক পার্থেনোকার্পিক ফল, কারণ এর ফল সাধারণত বীজবিহীনভাবে তৈরি হয়। Some natural parthenocarpy fruits-
Pineapple (আনারস)
Orange (কমলা, কিছু জাত)
Grapes (আঙুর, কিছু seedless variety)
অন্যদিকে, টমেটো, শসা, বেগুন ইত্যাদিতে কৃত্রিমভাবে হরমোন প্রয়োগ করে পার্থেনোকার্পি উদ্দীপিত করা যায়।Banana (কলা)।

ফল পাকার প্রক্রিয়াকে প্রায়ই "শ্বসন হার বৃদ্ধি" বা "climacteric rise" বলা হয়। ইথিলিন একটি গ্যাসীয় উদ্ভিদ হরমোন যা এই প্রক্রিয়াকে ত্বরান্বিত করে।
 ফল পাকার সময়, শ্বেতসার (starch) ভেঙে চিনিতে (sugar) রূপান্তরিত হয়, যা ফলের স্বাদ মিষ্টি করে। এই প্রক্রিয়া চলাকালীন, ফল অক্সিজেনের ব্যবহার বাড়িয়ে কার্বন ডাই অক্সাইড ও শক্তি উৎপাদন করে, যা শ্বসন হার বৃদ্ধিকে নির্দেশ করে। ইথিলিন এই শ্বসন হার বৃদ্ধির জন্য দায়ী। এর ফলে স্টার্চ ভেঙে সুগার তৈরি হয়, পেকটিন ভেঙে নরম হয় এবং রঙ পরিবর্তিত হয়।

Climacteric fruits: এই ধরনের ফল পাকার সময় ইথিলিনের প্রভাবে শ্বসন হার এবং ইথিলিন উৎপাদন উভয়ই নাটকীয়ভাবে বেড়ে যায়। এই ফলগুলো গাছ থেকে কাটার পরেও পেকে যায়। উদাহরণ: আম, কলা, পেঁপে, আপেল, টমেটো ইত্যাদি।

Non-climacteric fruits: এই ফলগুলো পাকার সময় শ্বসন হার বাড়ে না এবং ইথিলিনের প্রতি সংবেদনশীলতাও খুব কম থাকে। এই ফলগুলো সাধারণত গাছ থেকে কাটার পর আর পাকে না। উদাহরণ: লেবু, আঙুর, কমলালেবু, স্ট্রবেরি ইত্যাদি।

Function of  Gibberellins
promoting stem elongation and breaking seed dormancy. 
- Increases in plant height
- Play a vital role in germination by activating the enzymes that break down stored food in the seed.
- Used to increase the size of grapes, to induce flowering in some plants, and to promote bolting (rapid stem growth) in biennial crops like cabbage and carrots
- Not only IAA but also GA induces parthenocarpy as brinjal, guava etc.

2,4-D (2,4-dichlorophenoxyacetic acid) একটি কৃত্রিম অক্সিন হরমোন, যা প্রধানত কৃষিক্ষেত্রে একটি নির্বাচনী আগাছানাশক (selective herbicide) হিসাবে ব্যবহৃত হয়। এর বিশেষত্ব হলো, এটি শুধুমাত্র চওড়া-পাতাযুক্ত আগাছা (broadleaf weeds) যেমন ড্যান্ডেলিয়ন (dandelion) এবং ক্লোভার (clover) দমন করে, কিন্তু সরু-পাতাযুক্ত শস্য (narrow-leaf crops) যেমন গম, ধান বা ভুট্টা-এর কোনো ক্ষতি করে না।

Function of Cytokinins:
Responsible for promoting cell division (cytokinesis) and cell differentiation.
- Synthesized in the roots and are crucial for the development of lateral buds, which counter the apical dominance caused by auxins.
- They also delay leaf senescence (aging).
- Cytokinins are used in tissue culture to help regenerate shoots from undifferentiated plant cells (callus).
- They are also applied to ornamental plants to create a bushier, fuller appearance by promoting lateral branching

Auxin Hormones

Natural Auxins

- IAA (Indole-3-acetic acid)
- IBA (Indole-3-butyric acid)
- 4-Cl-IAA (4-chloro-indole-3-acetic acid)
- Phenylacetic acid (PAA)

Synthetic Auxins 

- NAA (Naphthalene acetic acid) 
- 2,4-D (2,4-Dichlorophenoxyacetic acid)
2,4,5-T (2,4,5-Trichlorophenoxyacetic acid)
- Dicamba

ফিনাইলঅ্যাসেটিক অ্যাসিড (Phenylacetic acid - PA বা PAA) একটি প্রাকৃতিক উদ্ভিদ হরমোন যা অক্সিন গ্রুপের অন্তর্ভুক্ত। যদিও এটি প্রধান অক্সিন ইন্ডোল-৩-অ্যাসেটিক অ্যাসিড (IAA)-এর চেয়ে কম সক্রিয়, তবে এটি অনেক উদ্ভিদে পাওয়া যায় এবং মূলের বৃদ্ধি, বিশেষত পার্শ্বমূলের বিকাশে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে।

টমেটোতে লাল রং সৃষ্টির প্রধান কারণ হলো লাইকোপেন নামক একটি ক্যারোটিনয়েড রঞ্জকের সংশ্লেষণ। টমেটো পাকার সময়, এর সবুজ রঙের জন্য দায়ী ক্লোরোফিল ভেঙে যায় এবং একই সময়ে লাইকোপেন নামক লাল রঙের রঞ্জক তৈরি ও জমা হতে শুরু করে।

লাইকোপেন (Lycopene): এটি একটি প্রাকৃতিক ক্যারোটিনয়েড যা টমেটো, তরমুজ, পেঁপে এবং গোলাপী জাম্বুরাতে লাল বা গোলাপী রঙের জন্য দায়ী। 

অ্যান্থোসায়ানিন (Anthocyanin): এটি একটি ভিন্ন শ্রেণীর রঞ্জক যা ফল এবং ফুলে লাল, বেগুনি বা নীল রঙের জন্য দায়ী। যেমন - কালো জাম, স্ট্রবেরি, চেরি ইত্যাদিতে এই রঞ্জক দেখা যায়। 

ক্যারোটিন (Carotene): এটি কমলা বা হলুদ রঙের জন্য দায়ী রঞ্জক। যেমন - গাজর, মিষ্টি আলু ইত্যাদিতে এটি পাওয়া যায়। 

Long-day plants (যেমন পালং শাক, গাজর ইত্যাদি) ফুল ফোটার জন্য দীর্ঘ দিনের আলোককাল প্রয়োজন।
Gibberellins (GA) এই ফুল ফোটা প্রক্রিয়াকে (flower initiation) উদ্দীপিত করতে পারে।
বিশেষ করে rosette plants (যেমন বাঁধাকপি, গাজর), যেগুলো স্বাভাবিকভাবে দীর্ঘদিনের আলো না পেলে ফুল ফোটে না, সেখানে GA প্রয়োগ করলে long-day condition ছাড়াই ফুল আসতে পারে।

Auxins মূলত apical dominance বজায় রাখে। অর্থাৎ গাছের শীর্ষ কলা (apical bud) বৃদ্ধিকে উৎসাহিত করে এবং পার্শ্ব কলার (lateral buds) বৃদ্ধি দমন করে।
Cytokinins এর বিপরীত কাজ করে → lateral buds এর বৃদ্ধি ও শাখা-প্রশাখা গজাতে সাহায্য করে।
তাই cytokinins auxins এর প্রভাবকে প্রতিহত (counteract) করে।

Bolting = অস্বাভাবিকভাবে দ্রুত internode elongation ও flower stalk বের হওয়া, বিশেষ করে biennial plants (যেমন বাঁধাকপি, গাজর, বিট)।
সাধারণত এরা প্রথম বছরে শুধু ভেজেটেটিভ পর্যায়ে (পাতা ও শিকড়) থাকে, আর দ্বিতীয় বছরে ফুল ফোটায়।
কিন্তু Gibberellins (GA) প্রয়োগ করলে, vernalization (ঠান্ডার প্রয়োজন) ছাড়াই bolting এবং flowering ঘটতে পারে।
Bolting → Gibberellins

প্রাকৃতিকভাবে ইথিলিন ফল পাকায় মূলত  বীজ পরপিক্ব করার জন্য এবং সেই বীজ দিয়ে বংশবিস্তার করার জন্য । 
প্রাণীরা ফল খেয়ে বীজ দূরে নিয়ে যায় বা মাটিতে ফেলে দেয় → এতে বীজ বিস্তার (seed dispersal) হয়।

Growth Promoters
Auxins
Gibberellins
Cytokinins
Brassinosteroids
Growth Inhibitors
Abscisic Acid (ABA)
Ethylene
Phenolic compounds
Salicylic Acid (high concentration)

Function of Cytokinins 
Cell Division & Differentiation
Cytokinins কোষ বিভাজন (mitosis) এবং কোষের specialization (differentiation) কে উদ্দীপিত করে।
Tissue culture এ shoot regeneration করার জন্য Cytokinins ব্যবহার করা হয়।
Lateral Bud Growth
Apical dominance (শীর্ষ কলার দাপট) কে কমিয়ে lateral buds গজায়।
ফলে গাছ bushy বা fuller হয়।
Delay Leaf Senescence
Leaf aging (senescence) ধীর করে।
এটি গাছকে দীর্ঘ সময় photosynthesis করতে সাহায্য করে।

Leaf senescence = পাতা বার্ধক্য বা পচে যাওয়া।
Cytokinins পাতার বার্ধক্যকে ধীর করে, অর্থাৎ তারা aging বা senescence delay করে।
এ কারণে পাতা দীর্ঘ সময় photosynthesis করতে সক্ষম হয়।

Precursor মানে হলো – কোনো জিনিস বা পদার্থ যা পরবর্তী পদার্থ বা যৌগ তৈরির জন্য প্রাথমিক উপাদান হিসেবে কাজ করে।

Ethylene গঠনের জন্য মূল প্রাক-উপাদান হলো Methionine।
Methionine → S-Adenosyl Methionine (SAM) → 1-Aminocyclopropane-1-carboxylic acid (ACC) → Ethylene
এই প্রক্রিয়াটি Yang cycle নামে পরিচিত।

Growth retarders (যেমন: CCC, Paclobutrazol) উদ্ভিদের height কমায়।
এর ফলে cereals যেমন ধান, গম ইত্যাদিতে stem শক্ত হয় এবং হাওয়া বা ভারী ফলনের কারণে গাছ লম্বা হয়ে ভেঙে না যায় (lodging resistance)।
এছাড়া, growth retarders কিছু ক্ষেত্রে flowering delay বা vegetative growth কমাতে পারে, কিন্তু মূল ব্যবহার হলো lodging কমানো।

High auxin : low cytokinin → root induction
High cytokinin : low auxin → shoot induction
Balanced auxin & cytokinin → callus growth

Auxin Hormones

Natural Auxins

- IAA (Indole-3-acetic acid)
- IBA (Indole-3-butyric acid)
- 4-Cl-IAA (4-chloro-indole-3-acetic acid)
- Phenylacetic acid (PAA)

Synthetic Auxins 

- NAA (Naphthalene acetic acid) 
- 2,4-D (2,4-Dichlorophenoxyacetic acid)
2,4,5-T (2,4,5-Trichlorophenoxyacetic acid)
- Dicamba
IAA (Indole-3-Acetic Acid) হলো উদ্ভিদের প্রাকৃতিক auxin

Cartagena Protocol on Biosafety (2000) হলো United Nations Convention on Biological Diversity (CBD) এর অংশ।
এর মূল উদ্দেশ্য হলো genetically modified organisms (GMOs) বা Living Modified Organisms (LMOs) এর safe handling, transport, and use নিশ্চিত করা।
এটি আন্তর্জাতিকভাবে biotechnology এবং biodiversity safety নিয়ন্ত্রণের জন্য ব্যবহৃত হয়।

Common Ripening Chemicals
Ethylene (C₂H₄): প্রাকৃতিক ripening hormone, নিরাপদ।
Ethephon (2-chloroethyl phosphonic acid): উদ্ভিদের পৃষ্ঠে প্রয়োগ করলে ethylene gas মুক্ত করে → ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়, নিরাপদ ধরা হয়।
Calcium carbide (CaC₂): acetylene gas উৎপন্ন করে, যা ethylene-এর মতো কাজ করে → কিন্তু অত্যন্ত বিষাক্ত।
Other chemicals: Ethanol, methanol ইত্যাদি কিছু ক্ষেত্রে ব্যবহৃত হয়।

Biotechnology এর মাধ্যমে human genes পরিবর্তন বা সংযোজন (genetic manipulation) করা যায়।
এটি raises ethical concerns, যেমন:

Designer babies
Gene editing risks
Social inequality

Patenting life forms মানে কোনো genetically modified organism, microorganism, বা plant variety কে কপিরাইট বা patent এর মাধ্যমে আইনি সুরক্ষা দেওয়া। এটি biotechnology-এর intellectual property rights (IPR) এর সঙ্গে সরাসরি সম্পর্কিত।

Ethylene সাধারণত ফল পাকানো, পাতা ঝরা এবং senescence প্রক্রিয়া বাড়ায়।
Cytokinins পাতার বার্ধক্য (senescence) ধীর করে এবং কোষ বিভাজনকে উৎসাহিত করে।
তাই, Cytokinins এর কার্যক্রম ethylene এর প্রভাবের বিপরীত (antagonistic)।
Ethylene and abscisic acid (ABA) are two plant hormones that often have opposing effects on plant growth and development. This antagonistic relationship is critical for a plant's ability to balance growth promotion with growth inhibition, especially in response to environmental stress.

Ethylene হলো একমাত্র প্রধান phytohormone যা gaseous forn তে উদ্ভিদে কাজ করে।
এটি ফল পাকানো, পাতা ঝরা, ও stem growth regulation-এ গুরুত্বপূর্ণ।
অন্যান্য phytohormones (Auxins, Gibberellins, Cytokinins, ABA) সাধারণত soluble chemical compounds এবং কোষের ভিতরে বা পোক্ত tissue-এ তৈরি হয়।

Types of GMOs
- Transgenic Organisms – Contain genes from a different species.
Example: Bt cotton (gene from Bacillus thuringiensis for pest resistance)
- Cisgenic Organisms – Contain genes from the same or closely related species.
Example: Golden rice (Rich in vitamin A. The rice grains appear golden-yellow due to β-carotene. Genes from daffodil
(or maize) and bacteria that enable β-carotene synthesis.)

Abscisic Acid (ABA) হলো প্রধানত growth inhibitor এর কার্যক্রম:

Seed and bud dormancy induction
Stomatal closure during drought
Stress response এ উদ্ভিদকে সাহায্য করা
GA-induced enzyme production inhibit করা

Cisgenic Organisms – Contain genes from the same or closely related species.
Example: Golden rice (Rich in vitamin A. The rice grains appear golden-yellow due to β-carotene. Genes from daffodil (or maize) and bacteria that enable β-carotene synthesis.)
Golden Rice হলো genetically modified rice, যার মধ্যে β-carotene biosynthesis genes অন্য উদ্ভিদ বা ব্যাকটেরিয়া থেকে প্রবর্তন করা হয়েছে।

Cloning
Cloning = কোনো organism বা cell কে genetically identical copy তৈরি করা।
এটি প্রাকৃতিক reproduction নয়, কিন্তু জিন পরিবর্তন হয় না।
উদাহরণ: Dolly the sheep, tissue culture plants।
Ethical issues থাকে, কিন্তু মূলত identity, individuality, animal welfare নিয়ে।
GMOs (Genetically Modified Organisms)
GMOs = কোনো organism-এর DNA-তে foreign gene যুক্ত বা পরিবর্তন করা।
এটা “unnatural reproduction” হিসেবে বিবেচিত হয় কারণ gene transfer species barrier পার হয়ে ঘটে।
Ethical issues বেশি বিস্তৃত: biodiversity, human health, ecological impact।

Cloning = genetic copy (gene পরিবর্তন নয়)
GMOs = genetic modification (foreign gene সংযোজন) → “unnatural reproduction” এর মূল উদাহরণ

Molecular markers are specific DNA sequences or variations in the genome that can be identified and used to detect genetic differences between individuals, species, or populations. 
Marker gene হলো GMOs তৈরির সময় ব্যবহৃত একটি reporter বা selectable gene।
মূল কাজ: যে কোষে foreign gene সফলভাবে প্রবেশ করেছে তা শনাক্ত করা।

Gibberellins (GA) হলো growth-promoting hormones।
Viticulture (আঙুর চাষ) এ GA প্রয়োগ করলে:

Fruit enlargement হয় → আঙুর বড় এবং আকর্ষণীয় হয়
Cluster elongation বা bunch spacing বৃদ্ধি পায়
কখনও কখনও parthenocarpy (seedlessness) উদ্দীপিত করা যায়, তবে মূল ব্যবহার হলো fruit size বৃদ্ধি করা

Abscisic Acid (ABA) হলো stress hormone।
Drought condition এ ABA উদ্ভিদে সঙ্কেত পাঠায় → stomata বন্ধ করে।
এর ফলে পানি ক্ষতি (transpiration) কমে যায় এবং উদ্ভিদকে drought stress থেকে রক্ষা করা হয়।

Abscisic Acid (ABA) হলো stress hormone।
Stress (যেমন drought, salinity) এ ABA উদ্ভিদে:

Shoot growth কমায় → পানি এবং শক্তি সংরক্ষণ
Root growth উৎসাহিত করে → পানি ও খনিজ অনুসন্ধান বাড়ায়
এর মাধ্যমে উদ্ভিদ stress tolerance বৃদ্ধি পায়।

GMOs → Pest control + Food security + Nutrition improvement 
Benefits of GMO:
Pest resistance
Herbicide tolerance
Disease resistance
Drought/salinity tolerance
Improved nutrition
Higher yield
Reduced input costs
Environmental sustainability

Function of Auxin:
Produced in the growing tips of stems and roots.
- Helps cell elongation and promoting root growth.
- They also play a key role in apical dominance (where the central stem grows more strongly than the side stems), and phototropism and gravitropism (a plant's response to light and gravity).
- Synthetic auxins like NAA (naphthaleneacetic acid) and IBA (indole-3-butyric acid) are widely used to promote rooting in
plant cuttings for vegetative propagation.
- Used to prevent premature fruit drop in crops like apples and citrus.
- Some auxins, such as 2,4-D, can act as herbicides to kill broadleaf weeds.

ABA is the stress hormone in plants and  acts as Germination inhibition
- Promotes seed and bud dormancy
- Helps plants conserve water by signaling the closing of stomata (pores) on the leaves during drought conditions.
- Inhibit GA induced enzyme production
- Promotes root growth and inhibits shoot growth at stress condition
- Helps in natural defense system against environmental stress.

Main function of Auxin 
Produced in the growing tips of stems and roots.
- Helps cell elongation and promoting root growth.
- They also play a key role in apical dominance (where the central stem grows more strongly than the side stems), and phototropism and gravitropism (a plant's response to light and gravity).

GMOs তৈরি করার সময় foreign genes সংযোজন করা হয়।
এর ফলে উদ্ভিদ বা খাদ্যে সম্ভাব্য allergic reactions বা unintended toxic effects দেখা দিতে পারে।
এছাড়া biodiversity এবং ecological balance এর উপর দীর্ঘমেয়াদি প্রভাবও একটি ethical concern।

Tobacco (Nicotiana tabacum) হলো বিশ্বের প্রথম transgenic plant যা 1983 সালে তৈরি করা হয়।
এতে Agrobacterium tumefaciens ব্যবহার করে foreign gene প্রবেশ করানো হয়েছিল।
এই কাজটি plant genetic engineering এর সূচনা করেছে।