Organogenesis

अंगजनन (Organogenesis):-

1. सामान्य परिचय (General Introduction):-

·     परिभाषा (Definition):- ऊतक संवर्धन में कर्तोतक की कोशिकाओं से अपस्थानिक मूल, तने, पर्ण, पुष्प कलिका आदि के निर्माण की प्रक्रिया को अंगजनन कहते हैं।

(In tissue culture, the process of the formation of the adventitious root, stem, leaf, flower bud etc. from the cells of explant is called organogenesis.)

·     अपस्थानिक (Adventitious):- जब पादप अंग का निर्माण कर्तोतक के ऐसे असामान्य उत्पत्ति बिन्दु से होता है जहाँ पहले से बना हुआ विभज्योतक अनुपस्थित होता है तो इसे अपस्थानिक अंग निर्माण कहते हैं।

(When the plant organ is produced from such an unusual point of origin in the explant where the pre-existing meristem is absent, it is called adventitious organ formation.)

2. महत्वपूर्ण शब्द (Important Terms):-

·     निर्विभेदन (Dedifferentiation):- जब कर्तोतक को माध्यम पर स्थापित किया जाता है तो उसमें कोशिका विभाजन शुरू हो जाता है जिससे अविभेदित कोशिकाओं का एक समूह बनता है जिसे कैलस कहते हैं। कर्तोतक की   कोशिकाएं विभेदित होती हैं जबकि कैलस की कोशिकाएं अविभेदित होती हैं। इस प्रकार विभेदित कोशिकाओं से   अविभेदित कोशिकाओं का निर्माण होता है। यह प्रक्रिया निर्विभेदन कहलाती है।

(When the explant is placed on the medium, cell division begins in it, forming a group of undifferentiated cells called callus. The cells of the explant are differentiated while the cells of the callus are undifferentiated. Thus undifferentiated cells are formed from differentiated cells. This process is called dedifferentiation.)

·     पुनर्विभेदन (Redifferentiation):- कैलस की कुछ कोशिकाएं अंग आध्यकों में विभेदित हो जाती हैं जो विभज्योतक कोशिकाओं को उत्पन्न करते हैं जिनसे पादप के अंगों का निर्माण होता है। इस प्रकार कैलस की   अविभेदित कोशिकाओं के विभेदन से पादप अंगों का निर्माण होता है। इसे पुनर्विभेदन कहते हैं।

(Some cells of the callus differentiate into organ primordia that produce meristematic cells from which plant organs are formed. Thus differentiation of the undifferentiated cells of the callus creates plant organs. This is called redifferentiation.)

·     Caulogenesis:- जब कैलस ऊतक से केवल अपस्थानिक प्ररोह कलिका का निर्माण होता है तो इसे Caulogenesis कहते हैं।

(When only the adventitious shoot is formed from the callus tissue, it is called Caulogenesis.)

·     Rhizogenesis:- जब कैलस ऊतक में केवल अपस्थानिक मूल का निर्माण होता है तो इसे Rhizogenesis कहते हैं।

(When only the adventitious root is formed from the callus tissue, it is called Rhizogenesis.)

·     Organoids:- कभी – कभी अंगजनन के दौरान त्रुटि आ जाने के कारण अनियमित संरचना का निर्माण होता   है जो अंग समान दिखाई देती है। इसे organoid कहते हैं। इसमें अधिचर्मी, संवहनी व भरण ऊतक उपस्थित   होता है। इसका निर्माण कैलस की परिधीय कोशिकाओं से होता है।

(Sometimes an error occurs during organogenesis leading to the formation of irregular structure that looks similar to the organ. This is called organoid. It contains epidermal, vascular and ground tissue. It is formed from peripheral cells of the callus.)

·     Meristemoids:- यह विभज्योतक कोशिकाओं का एक स्थानीय समूह है जो कैलस ऊतक में बनता है तथा जिससे आगे चलकर पादप अंग बनते हैं।

(It is a local group of meristematic cells that are formed in the callus tissue and subsequently form plant organs.)

3. इतिहास (History):-

·     F. Skoog (1944):- इसने बताया कि कृत्रिम अंगजनन रसायनों के द्वारा नियमित होता है। इसने देखा कि   संवर्धन माध्यम में Auxin डालने पर मूल निर्माण प्रेरित होता है तथा प्ररोह निर्माण रुक जाता है।

(He reported that artificial organogenesis is regulated by chemicals. He observed that the addition of Auxin in the culture medium induced the root formation and inhibit shoot formation.)

·     F. Skoog and C. Tsui (1948):- 

इन्होने देखा कि संवर्धन माध्यम में Adenine Sulphate डालने पर प्ररोह निर्माण प्रेरित होता है। अर्थात यह   Auxin के विपरीत प्रभाव डालता है।

(They observed that addition of Adenine Sulphate into the culture medium induced shoot formation. That is, it has the opposite effect of Auxin.)

·     F. Skoog and C. O. Miller (1957):- 

इन्होने एक अवधारणा दी कि अंगजनन Cytokinin व Auxin के मध्य संतुलन से नियंत्रित होता है। Cytokinin   की उच्च मात्रा प्ररोह निर्माण को प्रेरित करती है जबकि Auxin की उच्च मात्रा मूल निर्माण को प्रेरित करती है।

(He gave a concept that organogenesis is controlled by the balance between Cytokinin and Auxin. High amounts of cytokinin induce shoot formation whereas high amounts of auxin induce root formation.)

·     J. G. Torrey (1966):- 

इसने अवधारणा दी कि कैलस ऊतक से अंगजनन की प्रक्रिया विभज्योतक कोशिकाओं के समूह के निर्माण के साथ शुरू होती है। इस समूह को Meristemoid कहते हैं।

(He gave hypothesis that the process of organogenesis from callus tissue begins with the formation of a group of meristematic cells. This group is called Meristemoid.)

·     T. A. Thorpe (1980):- इसने अवधारणा दी कि अन्तर्जात Auxin – Cytokinin संतुलन अंगजनन के   प्रारम्भ में मुख्य कारक है।

(He hypothesized that endogenous Auxin - Cytokinin balance is the main factor in the initiation of organogenesis.)

·     N. Everett (1982):- 

इसने तंबाकू बीजपत्र संवर्धन से प्ररोह कलिका निर्माण को प्रेरित करने के लिए अन्तर्जात Ethylene की एक कारक के रूप में पहचान की थी।

(He identified endogenous ethylene as a factor to induce shoot bud formation from tobacco cotyledon culture.)

4. अंगजनन के प्रकार (Types of Organogenesis):- 

संवर्धन माध्यम में हार्मोन्स के संयोजन के आधार पर अंगजनन 2 प्रकार का होता है। इनके लिए Rule of Thumb का उपयोग किया जाता है।

(Organogenesis is of 2 types depending on the combination of hormones in the culture medium. Rule of Thumb is used for this purpose.)

a. प्रत्यक्ष अंगजनन (Direct Organogenesis)

b. अप्रत्यक्ष अगजनन (Indirect Organogenesis)

a. प्रत्यक्ष अंगजनन (Direct Organogenesis):- 

जब Auxin व Cytokinin की मात्रा में बहुत अधिक अन्तर रखा जाता है तो कर्तोतक से सीधे प्ररोह या मूल का निर्माण होता है। इसे प्रत्यक्ष अंगजनन कहते हैं।

(When there is a huge difference in the amount of Auxin and Cytokinin, the shoot or root is directly formed from the explant. This is called direct organogenesis.)

अनेक पौधों में कैलस के उप संवर्धन से अवांछित कायिक क्लोनीय विविधताएँ विकसित हो जाती हैं। इससे बचने   के लिए प्रत्यक्ष अंगजनन किया जाता है।

(In many plants, undesirable soma-clonal variations develop by sub-culturing the callus. To avoid this, direct organogenesis is done.)

b. अप्रत्यक्ष अगजनन (Indirect Organogenesis):- 

जब Auxin व Cytokinin की मात्रा को लगभग समान रखा जाता है तो कर्तोतक से कैलस का निर्माण होता है। कैलस से फिर अंग निर्माण को प्रेरित किया जाता है। इसे अप्रत्यक्ष अंगजनन कहते हैं।

(When the amount of Auxin and Cytokinin is kept almost the same, callus is formed from the explant. Callus is then induced for organ formation. This is called indirect organogenesis.)

5. अंगजनन को प्रभावित करने वाले कारक (Factors Affecting Organogenesis):-

a. भौतिक कारक (Physical Factors)

b. रासायनिक कारक (Chemical Factors)

a. भौतिक कारक (Physical Factors):-

i. प्रकाश की गुणवत्ता (Quality of Light):- 

नीला प्रकाश प्ररोह निर्माण को प्रेरित करता है जबकि लाल प्रकाश मूल निर्माण को प्रेरित करता है।

(Blue light induces shoot formation while red light induces root construction.)

ii. तापमान (Temperature):- 33°C तक तापमान में वृद्धि करने पर तंबाकू में कैलस की वृद्धि बढ़ जाती है। परन्तु प्ररोह कलिका विभेदन के लिए कम तापमान 18°C उपयुक्त होता है।

(Increasing the temperature up to 33 °C increases the callus growth in tobacco. But low temperature 18 ° C is suitable for shoot bud differentiation.)

b. रासायनिक कारक (Chemical Factors):-

i. पादप हार्मोन्स (Plant Hormones):- Cytokinin प्ररोह कलिका निर्माण को प्रेरित करता है। Auxin मूल   निर्माण को प्रेरित करता है। Cytokinin में Adenine की तुलना में Kinetin 30,000 गुना अधिक प्रभावी होता है।

(Cytokinin induces shoot bud formation. Auxin induces the root formation. Kinetin is 30,000 times more effective than adenine in cytokinins.)

ii. औक्सिन अवरोधक (Auxin Inhibitors):- 

माध्यम में उपस्थित होने पर ये Auxin के प्रभाव को रोक देते हैं अर्थात प्ररोह निर्माण को प्रेरित करता है।

(When present in the medium, they inhibit the effect of Auxin, it means induces shoot formation.)

उदाहरण (Examples):-

Ø  फॉस्फेट (Phosphate)

Ø  कैसीन हाइड्रोलाइसेट (Casein Hydrolysate)

Ø  टायरोसिन (Tyrosine)

Ø  ऐडेनिन (Adenine)

Ø  फिनोलिक यौगिक (Phenolic Compounds)

Ø  कीलेटिंग कारक (Chelating agents)

Ø  ऐब्सिसिक अम्ल (Abscisic Acid)

6. लाभ (Advantages):-

·     सस्ता (Cheap)

·     तीव्र प्रक्रिया (Fast Process)

·     विभिन्नता रहित (No variables)

·     कम स्थान (Less Space)

·     आसानी विधि (Easily Scale)

7. अनुप्रयोग (Applications):-

·     एक Bioreactor की तरह उपयोग करते हैं।

(It is used as a bioreactor.)

·     प्रोटोप्लास्ट संवर्धन (Protoplast Culture)

·     जीन स्थानांतरण (Gene Transfer)