৪৯তম বিসিএস ⎯ উদ্ভিদবিদ্যা [৫৮১]

- ক্লোনাল প্রোপাগেশন বা ভেজেটেটিভ প্রপাগেশন হলো অযৌন প্রজনন যেখানে উদ্ভিদের অংশ (কাণ্ড, পাতা, মূল, কাটিং ইত্যাদি) ব্যবহার করে বীজ ছাড়া নতুন উদ্ভিদ তৈরী করা হয়। নতুন উদ্ভিদ মূল উদ্ভিদের জেনেটিক্যালি একই (ক্লোন) হয়।
- পরাগায়ন হলো যৌন প্রজননের একটি ধাপ। কিন্তু ক্লোনাল প্রোপাগেশন অযৌন প্রজননের মাধ্যমে ঘটে, তাই পরাগায়ন এখানে প্রযোজ্য নয়।

- হ্যাপ্লয়েড উদ্ভিদ উৎপাদনের জন্য প্রধানত Anther culture, Microspore culture, Androgenesis ব্যবহৃত হয়।
- Somatic embryogenesis হলো অযৌন প্রজননের পদ্ধতি, যেখানে কোনো দেহকোষ থেকে নতুন উদ্ভিদ গড়ে ওঠে। এটি হ্যাপ্লয়েড নয়, বরং ডিপ্লয়েড গাছ উৎপন্ন করে।

মাইক্রোপ্রপাগেশন হলো টিস্যু কালচার টেকনিক যেখানে উদ্ভিদের ছোট্ট টিস্যু বা কোষকে জীবাণুমুক্ত পরিবেশে কৃত্রিম মাধ্যমের উপর রেখে অনেকগুলো নতুন গাছ উৎপাদন করা হয়। তাই একে টিস্যু কালচার নামেও ডাকা হয়।

প্রথমে পত্র বা অন্য দেহকোষ থেকে ইনডিউসড মাইটোসিসের মাধ্যমে একটি অগোছালো কোষগুচ্ছ (callus) তৈরি হয়। এই কলাস থেকেই পরবর্তীতে এমব্রাইও গঠিত হয়।

তরল মিডিয়াতে কোষগুলো সহজে পুষ্টি গ্রহণ করতে পারে, ফলে কোষের বৃদ্ধি ও বিভাজন সলিড মিডিয়ার তুলনায় অনেক দ্রুত হয়। তাই শিল্পকারখানায় সেকেন্ডারি মেটাবোলাইট উৎপাদন বা বাণিজ্যিক স্কেলে প্ল্যান্ট প্রোডাক্ট তৈরির জন্য সাসপেনশন কালচার বেশি কার্যকর।

Androgenesis হলো প্রক্রিয়া যেখানে পুরুষ গ্যামেট (pollen/anther/microspore) ব্যবহার করে হ্যাপ্লয়েড উদ্ভিদ উৎপন্ন করা হয়। এটি পলিনেশন ছাড়াই দ্রুত হ্যাপ্লয়েড উদ্ভিদ উৎপাদনে ব্যবহৃত হয়।

কাটিং প্রক্রিয়ায় সাধারণত উদ্ভিদের পাতা, শাখা বা মূল কেটে মাটিতে লাগানো হয়। পরে সেখান থেকে শিকড় গজিয়ে নতুন গাছ তৈরি হয়। গোলাপ, মানি প্ল্যান্ট, শিউলি, আঙুর ইত্যাদিতে কাটিং প্রচলিত।

- গমে (Triticum aestivum) ডাবল হ্যাপ্লয়েড প্রযুক্তি সবচেয়ে বেশি ব্যবহার করা হয়। এতে দ্রুত হোমোজাইগাস লাইন তৈরি সম্ভব হয়, যা গমের জাত উন্নয়নে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা রাখে।
- হ্যাপলয়েড (Haploid) উদ্ভিদ উৎপাদনের জন্য অ্যান্ড্রোজেনিক পদ্ধতি (anther বা microspore culture) সবচেয়ে বেশি সফল ও প্রচলিত গম (Triticum aestivum) ফসলে। গমে ডাবল-হ্যাপলয়েড (double haploid) প্রযুক্তি ব্যবহার করে দ্রুত হোমোজাইগাস (homozygous) লাইন তৈরি করা হয়, যা গমের ব্রিডিং-এ নতুন জাত উদ্ভাবনে গুরুত্বপূর্ণ।

অন্যান্য বিকল্পের সংক্ষিপ্ত বিশ্লেষণ:
Potato (আলু): হ্যাপলয়েড উৎপাদন সম্ভব হলেও গবেষণা সীমিত।

Tomato (টমেটো): পরীক্ষাগার পর্যায়ে করা হলেও বাণিজ্যিকভাবে কম ব্যবহৃত।

Soybean (সয়াবিন): তুলনামূলকভাবে জটিল ও কম সাফল্য পাওয়া গেছে।

ক্যালাসকে liquid medium-এ স্থানান্তর করলে কোষগুলো আলাদা হয়ে ভাসতে থাকে। এই ভাসমান কোষগুচ্ছ থেকে cell suspension culture তৈরি হয়।

ফল, ফুল, শোভাময় উদ্ভিদ দ্রুত ও একই মানে উৎপাদনের জন্য ক্লোনাল প্রপাগেশন বহুল ব্যবহৃত হয়। যেমন—আম, লিচু, গোলাপ, কলা ইত্যাদি।

- হ্যাপ্লয়েড উদ্ভিদের ক্রোমোজোম সংখ্যা এক সেট (n) থাকে।
- Diploid উদ্ভিদের ক্রোমোজোম সংখ্যা দুই সেট (2n)।
- Haploid উদ্ভিদকে পরবর্তীতে chromosome doubling করে diploid করা যায়, যা hybrid production বা breeding-এ কাজে লাগে।

মাইক্রোপ্রপাগেশনের মাধ্যমে (in vitro টিস্যু কালচার) meristem culture ব্যবহার করে ভাইরাস ও রোগমুক্ত চারা উৎপন্ন করা সম্ভব। এটি বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ আলু, কলা, আখ ইত্যাদি ফসলের জন্য।

সোমাটিক এমব্রায়োজেনেসিস হল এমন একটি প্রক্রিয়া যেখানে গ্যামেট নয়, বরং দেহকোষ (somatic cell) থেকে মাইটোটিক বিভাজনের মাধ্যমে এমব্রাইও তৈরি হয়। এটি অযৌন প্রজননের একটি পদ্ধতি।

অ্যান্ড্রোজেনিক কালচারে মাইক্রোস্পোর বা অ্যান্থার থেকে সরাসরি হ্যাপ্লয়েড ভ্রূণ তৈরি হয়। এই ভ্রূণ থেকেই পূর্ণাঙ্গ হ্যাপ্লয়েড উদ্ভিদ তৈরি করা যায়।

বাণিজ্যিকভাবে টিস্যু কালচার সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত হয়, কারণ এতে দ্রুত ও স্বল্প জায়গায় বিপুল সংখ্যক গাছ উৎপাদন করা যায়। এছাড়া রোগমুক্ত ও অভিন্ন বৈশিষ্ট্যের চারা পাওয়া যায়। কলা, আলু, অর্কিড, বাঁশ ইত্যাদিতে এর ব্যবহার প্রচলিত।

Cell suspension culture হলো উদ্ভিদ টিস্যু কালচারের একটি পদ্ধতি, যেখানে তরল মিডিয়াতে বিচ্ছিন্ন উদ্ভিদ কোষ ভাসমান অবস্থায় বেড়ে ওঠে। এটি শুরু করার জন্য প্রথমে একটি ক্যালাস (callus) দরকার হয়। Callus হলো টিস্যু কালচারে হরমোন (Auxin ও Cytokinin) প্রয়োগ করে গঠিত অসংগঠিত কোষগুচ্ছ। ক্যালাসকে তরল মিডিয়াতে স্থানান্তর করলে সেটি ভেঙে একক কোষ বা ছোট কোষগুচ্ছ আকারে ভাসমান থাকে, যা থেকেই cell suspension culture শুরু হয়। তাই সঠিক উত্তর Callus formation।

Layering হলো ক্লোনাল প্রপাগেশনের একটি পদ্ধতি যেখানে উদ্ভিদের কাণ্ডকে মাটির সঙ্গে সংস্পর্শ করানো হয় বা মাটির আর্দ্র পরিবেশে রেখে সেখানে শিকড় গজাতে দেওয়া হয়। পরে সেই অংশকে মূল উদ্ভিদ থেকে আলাদা করে নতুন গাছ করা হয়। এটি Woody plants (কাঠজাত উদ্ভিদ)-এ বেশি ব্যবহৃত হয়, যেমন—জাম, রোজ, আঙ্গুর। Annual crops বা ঘাসজাত উদ্ভিদ দ্রুত বৃদ্ধি পায়, তাই তাদের ক্ষেত্রে layering প্রয়োজন হয় না। Layering-এর মাধ্যমে নতুন গাছ মূল উদ্ভিদের জেনেটিক ক্লোন হিসেবে জন্মায়, অর্থাৎ বৈশিষ্ট্য অভিন্ন থাকে।

Contamination সাধারণত ঘটে sterile technique না মেনে কাজ করলে। Microbial contamination কোষের বৃদ্ধি ব্যাহত করে। তাই medium, tools এবং পরিবেশ সবই জীবাণুমুক্ত রাখতে হবে।

ক্লোনাল প্রোপাগেশনে উৎপন্ন সব উদ্ভিদ অভিন্ন হয়। ফলে যদি মূল গাছ কোনো রোগে আক্রান্ত হয়, তবে সেটি সহজেই সব ক্লোনে ছড়িয়ে পড়ে। তাই এটি একটি প্রধান অসুবিধা।

ক্যালাস গঠনের জন্য সাধারণত অক্সিন (যেমন 2,4-D) এবং সাইটোকাইনিন এর সমন্বয় ব্যবহার করা হয়। এই হরমোনগুলো কোষ বিভাজন ও ডি-ডিফারেনশিয়েশনকে উদ্দীপিত করে, যা সাসপেনশন কালচার শুরু করতে অপরিহার্য।

- ক্লোনাল প্রপাগেশন বাণিজ্যিকভাবে এমন উদ্ভিদে ব্যবহৃত হয় যেগুলোর বৈশিষ্ট্য অভিন্ন রাখা জরুরি এবং বীজ থেকে উৎপাদন ধীর বা অপ্রচলিত।
- Rose (গোলাপ) এর ক্ষেত্রে cutting, grafting বা tissue culture ব্যবহার করে দ্রুত ও রোগমুক্ত গাছ উৎপাদন করা হয়।
- অন্যদিকে Wheat, Corn, Cotton প্রাথমিকভাবে বীজ থেকে উৎপাদিত হয় এবং এদের বাণিজ্যিক উৎপাদনে ক্লোনাল প্রপাগেশন সাধারণ নয়।
- ক্লোনাল পদ্ধতি ব্যবহার করলে উৎপাদিত উদ্ভিদের ফুলের রঙ, গঠন এবং গুণমান একই থাকে, যা বাণিজ্যিকভাবে গুরুত্বপূর্ণ।

যেহেতু এখানে গ্যামেটের মিলন নেই এবং দেহকোষ থেকে নতুন উদ্ভিদ গড়ে ওঠে, তাই এটি অযৌন প্রজনন।

সাসপেনশন কালচারে কোষগুলো মূলত dividing (বিভাজিত) হয়ে এবং elongate (দীর্ঘায়ন) হয়ে বৃদ্ধি পায়। কোষগুলো dedifferentiated হওয়ায় তারা দ্রুত বিভাজিত হতে সক্ষম। Photosynthesis বা root formation এই পর্যায়ে গুরুত্বপূর্ণ নয়।

ক্লোনাল প্রপাগেশনের সাধারণ উদাহরণ হলো কাটিং, গ্রাফটিং, লেয়ারিং, টিস্যু কালচার ইত্যাদি। এগুলোতে বীজ ব্যবহৃত হয় না, বরং উদ্ভিদের অংশ থেকে নতুন গাছ তৈরি হয়।

- Anther/pollen culture হলো সবচেয়ে জনপ্রিয় ও কার্যকর পদ্ধতি হ্যাপ্লয়েড উদ্ভিদ উৎপাদনের জন্য। এতে male gametophyte ব্যবহার করে in vitro haploid plant তৈরি করা হয়।
- Leaf বা root culture মূলত somatic embryogenesis এর জন্য ব্যবহৃত হয়, যা হ্যাপ্লয়েড উদ্ভিদ উৎপন্ন করে না।

টিস্যু কালচারে সফল উদ্ভিদ উৎপাদনের জন্য—
১. Sterile condition: ব্যাকটেরিয়া বা ফাঙ্গাস থেকে মুক্ত পরিবেশ প্রয়োজন।
২. Hormone: Auxin ও Cytokinin-এর সঠিক অনুপাত শিকড় ও শাখা গঠনে সহায়তা করে।
৩. Nutrient medium: গাছের কোষ বৃদ্ধি ও বিভাজনের জন্য প্রয়োজনীয় পুষ্টি, মিনারেল ও কাশি। এই তিনটি উপাদানই টিস্যু কালচারের মূল ভিত্তি।

- Steward ও সহকর্মীরা গাজরের ফ্লোয়েম টিস্যু থেকে কলাস তৈরি করে পূর্ণাঙ্গ গাজর গাছ উৎপন্ন করেন।
- প্রথম পর্যবেক্ষণ 1958 সালে ফরাসি বিজ্ঞানী Philippe Maheshwari & F. C. Steward (Cornell University, USA) গাজর (Daucus carota)-এর টিস্যু কালচারে প্রথম somatic embryo গঠনের ঘটনা নথিভুক্ত করেন।

Suspension culture-এ কোষগুলোকে liquid medium-এ বৃদ্ধি করতে হয়, তাই conical flask ব্যবহার করা হয়। Conical shape এর কারণে medium এবং কোষগুলো ভালভাবে মিশে এবং বাতাসে O₂ পায়। Soil pot বা open dish ব্যবহার করা যায় না কারণ এগুলোতে aeration ঠিক থাকে না এবং contamination-এর সম্ভাবনা বেশি থাকে।

যেহেতু ক্লোনাল প্রোপাগেশনে বীজ লাগে না, তাই এতে তৈরি হওয়া উদ্ভিদ মূল গাছের হুবহু জেনেটিক কপি বা ক্লোন হয়। তাই বৈশিষ্ট্য পরিবর্তন হয় না।

Suspension culture-এ কোষের বৃদ্ধি cell number দ্বারা মাপা হয়। এটি hemocytometer বা automated cell counter ব্যবহার করে করা যায়। Leaf area বা shoot/root measurement এখানে প্রযোজ্য নয়।

টিস্যু কালচারে বিভিন্ন growth regulator ব্যবহৃত হয়—
১. Auxin: মূল (root) গঠনে সহায়ক।
২. Cytokinin: শাখা বা shoot গঠনে সহায়ক।
৩. Gibberellin: বৃদ্ধি বৃদ্ধি এবং লম্বা গাছের জন্য ব্যবহার।

সঠিক অনুপাত ও সংমিশ্রণে এগুলো উদ্ভিদের টিস্যুর বৃদ্ধি ও বিভাজন নিয়ন্ত্রণ করে।

দেহকোষ থেকে এমব্রাইও তৈরি হতে মাইটোসিস বা সমবিভাজন প্রয়োজন, কারণ এখানে ক্রোমোজোম সংখ্যা অপরিবর্তিত থাকে।

টিস্যু কালচারে শাখা বা কাণ্ডের বৃদ্ধি ও গঠন উদ্দীপিত করার জন্য প্রধানত Cytokinin ব্যবহৃত হয়। অন্যদিকে Auxin মূল গঠনে সহায়ক। তাই হরমোনের সঠিক অনুপাত অনুযায়ী শাখা (shoot) বা মূল (root) উদ্দীপিত করা হয়।

টোটিপোটেন্সি (Totipotency) হলো উদ্ভিদ কোষের সেই ক্ষমতা, যেখানে একটি একক দেহকোষ সঠিক পরিবেশে সম্পূর্ণ উদ্ভিদে পরিণত হতে পারে। ১৯০২ সালে জার্মান উদ্ভিদবিদ Gottlieb Haberlandt এই তত্ত্বটি প্রথম প্রস্তাব করেন। পরে ১৯৫৮ সালে F. C. Steward গাজর টিস্যু কালচারে প্রায়োগিকভাবে এর প্রমাণ দেন।

কলার বীজ কার্যকরভাবে ব্যবহারযোগ্য নয়। তাই কলার বাণিজ্যিক উৎপাদনে টিস্যু কালচার পদ্ধতি ব্যবহৃত হয়। এতে রোগমুক্ত, অভিন্ন বৈশিষ্ট্যের এবং প্রচুর চারা অল্প সময়ে তৈরি হয়।

গাইনোজেনিক হ্যাপ্লয়েড উৎপাদনে স্ত্রী অঙ্গ (ovary বা ovule) থেকে হ্যাপ্লয়েড ভ্রূণ তৈরি হয়। অ্যান্থার বা মাইক্রোস্পোর কালচার পুংকেশর থেকে হ্যাপলয়েড তৈরি করে, যা অ্যান্ড্রোজেনিক উদাহরণ।

ক্লোনাল প্রপাগেশন ব্যর্থ হওয়ার মূল কারণগুলো হলো—
১. Contaminated medium: টিস্যু কালচারে কোনো ব্যাকটেরিয়া বা ফাঙ্গাস থাকলে নতুন উদ্ভিদ মারা যেতে পারে।
২. Disease infected explant: যদি মূল উদ্ভিদের অংশে রোগ থাকে, তা নতুন চারা তেও ছড়িয়ে পড়ে।
৩. Hormone imbalance: টিস্যু কালচারের জন্য Auxin ও Cytokinin-এর সঠিক অনুপাত প্রয়োজন; ভারসাম্যহীন হলে শিকড় বা শাখা গঠন ব্যাহত হয়। অতএব, সবগুলো কারণই ব্যর্থতার সম্ভাবনা সৃষ্টি করে

Auxin-2,4-D (Auxin-2,4-Dichlorophenoxyacetic acid) একটি শক্তিশালী সিন্থেটিক অক্সিন যা কলাস ইনডাকশনে সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত।

ক্লোনাল প্রপাগেশন হলো এক ধরনের অযৌন প্রজনন যেখানে নতুন উদ্ভিদ বীজ ছাড়া উৎপন্ন হয়। উদ্ভিদের কাণ্ড, মূল বা পাতার অংশ থেকে নতুন গাছ জন্মায় এবং এই নতুন গাছ মূল গাছের জেনেটিক কপি বা ক্লোন হয়।

Microspore culture প্রধানত male gamete (pollen/microspore) থেকে হ্যাপ্লয়েড উদ্ভিদ উৎপাদনে ব্যবহৃত হয়। এটি Androgenesis প্রক্রিয়ার অংশ।

টিস্যু কালচারের মাধ্যমে অল্প সময়ে অসংখ্য হ্যাপ্লয়েড উদ্ভিদ তৈরি করা যায়। যৌন প্রজনন বা কলাস পুনর্জনন তুলনায় ধীর, আর ভেজিটেটিভ প্রোপাগেশন হ্যাপ্লয়েডের জেনেটিক স্থিতি বজায় রাখলেও সংখ্যা দ্রুত বাড়াতে টিস্যু কালচার সবচেয়ে কার্যকর।

অ্যালোভেরা বীজে খুব কম জন্মায় এবং অভিন্ন বৈশিষ্ট্য বজায় রাখা কঠিন। তাই অ্যালোভেরার বাণিজ্যিক ও গবেষণামূলক উৎপাদনে টিস্যু কালচার (Micropropagation) ব্যবহৃত হয়। এতে দ্রুত অনেকগুলো অভিন্ন ও রোগমুক্ত গাছ পাওয়া যায়।

সোমাটিক এমব্রায়োজেনেসিসে উদ্ভিদের যেকোনো টোটিপোটেন্ট অংশ, যেমন পত্রকোষ, কচি কান্ড, ফুলের কলি, অঙ্কুরিত বীজের অংশ ইত্যাদি থেকে নেওয়া ক্ষুদ্র অংশকে explant বলা হয়। এই এক্সপ্লান্টকে জীবাণুমুক্ত পরিবেশে কালচার মিডিয়াতে স্থাপন করা হয়। এক্সপ্লান্ট থেকে কলাস (callus) গঠন হয় এবং এই কলাস থেকেই পরবর্তী ধাপে এমব্রাইও তৈরি হয়। তাই, উদ্ভিদ টিস্যু কালচারে সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত টিস্যু হলো explant tissue।

Somatic embryogenesis হল দেহকোষ থেকে সম্পূর্ণ নতুন উদ্ভিদ তৈরি হওয়ার প্রক্রিয়া। এখানে gamete বা zygote ব্যবহার হয় না। Somatic cells dedifferentiated হয়ে embryo-like structures গঠন করে, যা পরে পূর্ণ উদ্ভিদে রূপান্তরিত হয়। দেহকোষ বা somatic cell টোটিপোটেন্ট ক্ষমতা ব্যবহার করে এমব্রায়ো গঠন করে।

ক্লোনাল প্রোপাগেশনের মাধ্যমে খুব অল্প সময়ে একরকম বৈশিষ্ট্যের অনেকগুলো উদ্ভিদ উৎপাদন করা যায়। কৃষি, ফল ও ফুল উৎপাদনে এই পদ্ধতি বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ।

Haploid উদ্ভিদে এক সেট ক্রোমোজোম থাকে। Diploid উদ্ভিদ উৎপাদনের জন্য Colchicine treatment ব্যবহার করা হয়। Colchicine কোষ বিভাজন (mitosis) বাধাগ্রস্ত করে এবং ক্রোমোজোমের সংখ্যা দ্বিগুণ করে। ফলস্বরূপ, haploid উদ্ভিদ diploid হয়ে ব্যবহারযোগ্য ও বাণিজ্যিকভাবে গুরুত্বপূর্ণ হয়।

উদ্ভিদের পত্রকোষ, কচি কান্ড বা ফুলের টিস্যুতে অবস্থিত টোটিপোটেন্ট কোষগুলি থেকে কলাস গঠন হয়ে এমব্রাইও তৈরি হয়।

ক্লোনাল প্রোপাগেশনে নতুন উদ্ভিদ তৈরি হয় অযৌন প্রজননের মাধ্যমে (যেমন—cutting, grafting, layering, tissue culture)। এই প্রক্রিয়ায় উদ্ভিদ বীজ থেকে নয়, বরং মূল উদ্ভিদের কোনো অংশ থেকে জন্মায়। ফলে নতুন উদ্ভিদটি মূল উদ্ভিদের জেনেটিক কপি বা ক্লোন হয়। এর ফলে—সব গাছের জেনেটিক বৈশিষ্ট্য অভিন্ন থাকে। গুণগত মান একই থাকে (যেমন—ফল বা ফুলের আকার, স্বাদ, রঙ একরকম থাকে)। কোনো random variation বা জেনেটিক বৈচিত্র্য থাকে না। উদ্ভিদ উৎপাদন পরাগায়নের উপর নির্ভরশীল নয়। তাই ক্লোনাল প্রপাগেশনে উৎপাদিত উদ্ভিদের প্রধান বৈশিষ্ট্য হলো Genetic uniformity (জেনেটিক অভিন্নতা)।

Auxin কোষ বিভাজন ও callus induction প্রক্রিয়ায় সহায়ক। এটি কোষগুলোর dedifferentiation ঘটায় এবং ভাসমান কোষ হিসেবে বৃদ্ধি করতে সাহায্য করে।