Heterosis and inbreeding depression; Genetic basis of hybrid vigour; Production and application of hybrid vigour in plant breeding

Heterosis and inbreeding depression; Genetic basis of hybrid vigour; Production and application of hybrid vigour in plant breeding (हिटेरोसिस और अंत:प्रजनन ह्रास; संकर ओज का आनुवंशिक आधार; पादप प्रजनन में संकर ओज का उत्पादन व अनुप्रयोग):-

हिटेरोसिस (Heterosis):-:

•      हिटेरोसिस शब्द सबसे पहले Shull ने 1914 में दिया था।

(The term Heterosis was first coined by Shull in 1914.)

•      परिभाषा (Definition):- जब F1 संकर कई लक्षणों जैसे सामान्य ओज, अनुकूलन, उपज आदि में अपने दोनों जनकों से उत्कृष्ट होता है तो इसे हिटेरोसिस या संकर ओज कहते हैं।

(When the F1 hybrid is superior from both its parents in many traits such as normal vigor, adaptation, yield etc., it is called heterosis or hybrid vigor.)

•      हिटेरोसिस के 2 प्रायवाची शब्द हैं:-

(There are 2 synonyms of Heterosis: -)

i. संकर ओज (Hybrid Vigor)

ii. बाह्यप्रजनन अतिवर्धन (Out breeding Enhancement)

संकरों के प्रकार (Types of Hybrids):-

1. एकल क्रॉस संकर (Single Cross Hybrids):- 

A x B

2. तीन वे संकर (Three Way Hybrid):- 

(A x B) x R

3. द्विक्रॉस संकर (Double Cross Hybrid):- 

(A x B) x (R x S)

हिटेरोसिस का आनुवांशिक आधार (Genetic Basis of Heterosis):- हिटेरोसिस को तीन परिकल्पनाओं के द्वारा समझाया जा सकता है-

(Heterosis can be explained by three hypotheses-)

1. प्रभाविता परिकल्पना (Dominance Hypothesis)

2. अतिप्रभाविता परिकल्पना (Over dominance Hypothesis)

3. प्रबलता परिकल्पना (Epistasis Hypothesis)

1. प्रभाविता परिकल्पना (Dominance Hypothesis):-

·         यह परिकल्पना Davenport के द्वारा 1908 में दी गयी थी तथा 1910 में Bruce के द्वारा इसका समर्थन किया गया था।

(This hypothesis was given by Davenport in 1908 and supported by Bruce in 1910.)

·         इस परिकल्पना के अनुसार हिटेरोसिस प्रभावी युग्म विकल्पी की अप्रभावी युग्म विकल्पी पर श्रेष्ठता के कारण विकसित होती है। 

(According to this hypothesis, heterosis develops due to the superiority of dominant allele over recessive allele.)

            AA = Aa > aa

            BB = Bb > bb

प्रत्येक जनक के द्वारा जितने अधिक संख्या में प्रभावी जीनों का योगदान दिया जाता है, हिटेरोसिस उतनी ही अधिक होती है।

(The higher the number of dominant genes contributed by each parent, the higher is the heterosis.)

उदाहरण (Example):-

2. अतिप्रभाविता परिकल्पना (Overdominance Hypothesis):-

·         यह परिकल्पना East व Shull के द्वारा 1908 में स्वतंत्र रूप से दी गयी थी।

(This hypothesis was independently given in 1908 by East and Shull.)

·         इस परिकल्पना के अनुसार हिटेरोसिस विषमयुग्मनजता के कारण विकसित होती है। विषमयुग्मनज अवस्था में प्रभावी युग्म विकल्पी समयुग्मनज अवस्था की तुलना में अति अभिव्यक्ति प्रदर्शित करता है। 

(According to this hypothesis, heterosis develops due to heterozygosity. In the heterozygous state, the dominant allele exhibits over-expression compared to the homozygous state.)

            AA < Aa >> aa

            BB < Bb >> bb

F1 संकर में विषमयुग्मनज जोड़ों की संख्या जितनी अधिक होती है, हिटेरोसिस भी उतनी ही अधिक होती है।

(The higher the number of heterozygous pairs in F1 hybrids, the higher the heterosis.)

उदाहरण (Example):- 

3. प्रबलता परिकल्पना (Epistasis Hypothesis):-

·         यह परिकल्पना 1952 में Gowen के द्वारा दी गयी थी।

(This hypothesis was given by Gowen in 1952.)

·         इस परिकल्पना के अनुसार हिटेरोसिस अयुग्म विकल्पीय जीनों के मध्य अनुकूल संक्रिया के कारण विकसित होती है।

(According to this hypothesis, heterosis develops due to favorable interactions between non-allelic genes.)

            AA > Aa > aa

             BB > Bb > bb

हिटेरोसिस का आंकलन (Estimation of Heterosis):- हिटेरोसिस का आंकलन 3 प्रकार से  किया जा सकता है:-

(Heterosis can be estimated in 3 ways: -)

1. औसत हिटेरोसिस (Average Heterosis)

2. हिटेरोबेल्टिओसिस (Heterobeltiosis)

3. उपयोगी हिटेरोसिस (Useful Heterosis)

1. औसत हिटेरोसिस (Average Heterosis):- 

जब F1 संकर मध्य जनक से उत्कृष्ट होता है तो इसे औसत हिटेरोसिस कहते हैं।

(When the F1 hybrid is superior than the mid parent, it is called average heterosis.)

            AH   = औसत हिटेरोसिस (Average Heterosis)

            F1  = F1 संकर की औसत उपज (Average Yield of F1 Hybrid)

            MP  = दोनों जनकों की उपज का औसत (Average of Yields of both the parents)

2. हिटेरोबेल्टिओसिस (Heterobeltiosis):- 

जब F1 संकर उत्कृष्ट जनक से उत्कृष्ट होता है तो इसे हिटेरोबेल्टिओसिस कहते हैं।

(When the F1 hybrid is superior than the superior parent, it is called heterobeltiosis.)

           HB = हिटेरोबेल्टिओसिस (Heterobeltiosis)

            F1 = F1 संकर की औसत उपज (Average Yield of F1 Hybrid)

            BP = उत्कृष्ट जनक की औसत उपज (Average Yield of superior parent)

3. उपयोगी हिटेरोसिस (Useful Heterosis):-

·         यह शब्द Meredith व Bridge के द्वारा 1972 में दिया गया था।

(The term was coined by Meredith and Bridge in 1972.)

·         इसके 2 प्रायवाची शब्द भी हैं:-

(This word also have 2 synonyms: -)

i. आर्थिक हिटेरोसिस (Economic Heterosis)

ii. मानक हिटेरोसिस (Standard Heterosis)

·         इस प्रकार की हिटेरोसिस का पादप प्रजनन में प्रायोगिक उपयोग है।

(This type of heterosis has practical use in plant breeding.)

·         परिभाषा (Definition):- जब F1 संकर उन्नत किस्म से उत्कृष्ट होता है तो इसे उपयोगी हिटेरोसिस कहते हैं।

(When the F1 hybrid is superior than the improved variety, it is called useful heterosis.)

            UH  = उपयोगी हिटेरोसिस (Useful Heterosis)

            F1  = F1 संकर की औसत उपज (Average Yield of F1 Hybrid)

            CV = उन्नत चैक किस्म की औसत उपज (Average Yield of improved Check Variety)

Luxuriance:- अंतरा जातीय संकरण कराने पर उत्पन्न F1 संकर जब अपने दोनों जनकों से उत्कृष्ट होता है तो इसे Luxuriance कहते हैं। F1 संकर अपने जनकों की तुलना में बहुत अधिक ओज व आकार प्रदर्शित करता है तथा यह आंशिक या पूर्ण रूप से बंध्य होता है।

(When the F1 hybrid, produced by interspecific hybridization, is superior than both of its parents, it is called Luxuriance. The F1 hybrid exhibits a much larger size and vigor than its parent and it is partially or completely sterile.)

हिटेरोसिस के अनुप्रयोग (Application of Heterosis):- हिटेरोसिस के उपयोग से अनेक फसलों में उन्नत संकर किस्में विकसित की गयी हैं।

(Improved hybrid varieties have been developed in many crops using heterosis.)

1. मक्का (Maize):- Ganga-1, Ganga-5, Ganga- 11

2. बाजरा (Bajra):- HB-3, BJ-104, MH-179

3. सूरजमुखी (Sunflower):- BSH-1, KBSH-1, KBSH-11

4. अरंडी (Castor):- GCH-2, GCH-3, GCH-4

5. अरहर (Pigeon pea):- ICPH-8

6. जूट (Jute):- Hybrid-C

7. बैंगन (Brinjal):- Vijay, Pusa Kranti

8. तरबूज (Water melon):- Pusa Sanyog

9. लगभग सभी फल वृक्ष (Almost all Fruit Trees)

अंत:प्रजनन ह्रास (Inbreeding Depression):-

•      परिभाषा (Definition):- 

परपरागित फसलों में जब बार बार स्वपरागण कराया जाता है तो उनकी ओज में कमी आ जाती है। इसे ही अंत: प्रजनन ह्रास कहते हैं।

(When selfing is done repeatedly in cross-pollinated crops, their vigor get reduced. This is called inbreeding depression.)

•     निकटता से संबन्धित पौधों में क्रॉस के कारण यह उत्पन्न होती है।

(It is caused by crosses in closely related plants.)

•   इस प्रक्रिया में विषमयुग्मनजता में कमी आती है तथा समयुग्मनजता बढ़ती जाती है।

(In this process, heterozygosity decreases and homozygosity increases.)

•   यह प्रतिकूलित अप्रभावी जीनों के स्थिरीकरण के कारण होती है।

(This is caused by fixation of unfavorable recessive genes.)