জিন ক্লোনিং কী?
উত্তর: জিন ক্লোনিং হলো কোনো জীবের DNA পৃথক করে তা থেকে কোনো বিশেষ বৈশিষ্ট্যের কাঙ্ক্ষিত জিন চিহ্নিত করে ঐ জিনকে হুবহু কপি করা অর্থাৎ কোনো জিনের অভিন্ন বৈশিষ্ট্য সম্পন্ন একাধিক প্রতিরূপ তৈরির পদ্ধতি হলো জিন ক্লোনিং।
HSC Biology 1st Paper Chapter 11: জীবপ্রযুক্তি CQ — Prosthuti প্রশ্নব্যাংক
HSC · Biology 1st Paper · Chapter 11: জীবপ্রযুক্তি · সৃজনশীল
জিন ক্লোনিং কী?
উদ্দীপক
ফৌজদারহাট ক্যাডেট কলেজ, চট্টগ্রাম · 2025
উত্তর
জিন ক্লোনিং হলো কোনো জীবের DNA পৃথক করে তা থেকে কোনো বিশেষ বৈশিষ্ট্যের কাঙ্ক্ষিত জিন চিহ্নিত করে ঐ জিনকে হুবহু কপি করা অর্থাৎ কোনো জিনের অভিন্ন বৈশিষ্ট্য সম্পন্ন একাধিক প্রতিরূপ তৈরির পদ্ধতি হলো জিন ক্লোনিং।
উত্তর
রিকম্বিনেন্ট DNA প্রযুক্তির ধাপসমূহ হলো-
(ক) কাঙ্ক্ষিত DNA (টার্গেট DNA) নির্বাচন।
(খ) একটি বাহক নির্বাচন, যার মধ্যে কাঙ্ক্ষিত DNA খণ্ডটি প্রতিস্থাপন করা যাবে। এক্ষেত্রে প্লাসমিড DNA কে ব্যবহার করা হয়।
(গ) টার্গেট এবং বাহকের DNA অণুর নির্দিষ্ট স্থানে (specific site) ছেদন করার জন্য প্রয়োজনীয় রেস্ট্রিকশন এনজাইম নির্বাচন। উভয় ক্ষেত্রে একই এনজাইম ববহার করা হয়।
(ঘ) ছেদনকৃত DNA খণ্ডসমূহ (কাঙ্ক্ষিত DNA ও বাহক) DNA লাইগেজ এনজাইম দ্বারা সংযুক্ত করা হয়।
(ঙ) কাঙ্ক্ষিত DNA সহ বাহক DNA-এর অনুলিপনের জন্য একটি পোষক (host) নির্বাচন (যেমন- E.coli )।
(চ) কাঙ্ক্ষিত DNA খণ্ড সমন্বয়ে প্রস্তুতকৃত রিকম্বিনেন্ট DNA -এর বহিঃপ্রকাশ মূল্যায়ন।
(ছ) রিকম্বিনেন্ট DNA তৈরির সময় বাহক হিসেবে Ti প্লাসমিড ব্যবহার করা হয়ে থাকলে, রিকম্বিনেন্ট DNA কে Agrobacterium–এ স্থানান্তর করানো।
উত্তর
উদ্দীপকে উল্লিখিত ক্রমটি হলো টিস্যু কালচার প্রযুক্তি। নিচে টিস্যু কালচার প্রযুক্তির ক্রমটি সম্পূর্ণ করে ব্যাখ্যা করা হলো-
উদ্ভিদের দেহ থেকে পৃথককৃত যে কোন বিভাজনক্ষম অঙ্গ বা টিস্যু দেহের বাইরে সম্পূর্ণ কৃত্রিম ও জীবাণুমুক্ত অবস্থায় বিশেষভাবে প্রস্তুতকৃত পুষ্টি মাধ্যমে আবাদ করে পুর্ণাঙ্গ চারা উদ্ভিদ সৃষ্টি করাকে টিস্যু কালচার বলা হয়। এর ধাপসমূহ নিম্নে আলোচনা করা হলো।
১। এক্সপ্লান্ট নির্বাচন: সঠিক এক্সপ্লান্ট নির্বাচন টিস্যু কালচারের জন্য একটি অতি গুরুত্বপূর্ণ বিষয়। স্বাস্থ্যবান, নিরোগ ও ভাইরাসমুক্ত অর্থাৎ উৎকৃষ্ট জার্ম প্লাজমবিশিষ্ট উদ্ভিদ থেকেই এক্সপ্লান্ট নির্বাচন করতে হয়। পর্ব বা পর্বমধ্যকে এক্সপ্লান্ট হিসেবে ব্যবহার করার জন্য পূর্বমধ্যের কিছু টিস্যুসহ পর্ব কেটে নেওয়া হয় ।
২। কালচার মিডিয়াম বা পুষ্টি মাধ্যম: টিস্যু কালচারের জন্য কোন একক প্রকৃতির কালচার মিডিয়াম নেই। প্রত্যেক উদ্ভিদের জন্য ভিন্ন ভিন্ন উদ্দেশ্যে ভিন্ন ভিন্ন উপাদানসম্পন্ন কালচার মিডিয়াম প্রয়োজন হয়। তবে সবক্ষেত্রেই একটি মৌলিক পুষ্টি উপাদানের প্রয়োজন পড়ে। এ মৌলিক পুষ্টি উপাদানসমৃদ্ধ কালচার মিডিয়ামকে ক্যাসাল মিডিয়াম বলে। এ মিডিয়া তৈরিতে যে সব রাসায়নিক উপাদান এর প্রয়োজন হয় সেগুলো হলো: (ক) উপাদান, (খ) জৈব পুষ্টি উপাদান, (গ) বৃদ্ধি হরমোন ও (ঘ) অ্যাগার অ্যাগার।
৩। জীবাণু মুক্তকরণ বা নির্জীবকরণঃ পুষ্টি উপাদানে জীবাণু জন্মানোর সম্ভাবনা থাকে, অণুজীবের জন্য তা খুবই উপাদেয় হওয়ায় সেখানে কালচার মিডিয়ামকে নষ্ট করে দেয়। দ্রবণসহ কাচপাত্রটি নির্বীজকরণ যন্ত্রের সাহায্যে নির্বীত করা হয়। সেখান থেকে সুবিধামত পাত্রে ঢেলে নিয়ে পাত্রগুলো তখন কক্ষ তাপমাত্রায় (২০) সে.) রেখে দিলে মিডিয়াম জেলির মত জমাট বাধে।
৪। মিডিয়ামের এক্সপ্লান্ট বা টিস্যু স্থানান্তর: এক্সপ্লান্ট একটি বাফার দ্রবণে রেখে বিভিন্ন নির্বীজকণ রাসায়নিক ধবনে নির্বীজ করে নিতে হয়। এ সময় প্রয়োজনীয় চিমটা ডুরি, কাঁচি এমনকি হাত এবং যে বিশেষ স্থানে স্থানান্তর কাজ সম্পন্ন হবে সে স্থানটিও! ইমাইল আলকোহল দিয়ে জীবাণুমুক্ত করা হয়। এরপর এক্সপ্লান্টকে কাঁচ পাত্রে জামাটবাঁধা পুষ্টি উপাদানের উপর বাসিয়ে দেয়া হয়।
৫ । ক্যালাস সৃষ্টি ও সংখ্যাবৃদ্ধি: এক্সপ্লান্ট স্থানান্তরের পর পাত্রটি বৈদ্যুতিক আলো (৩,০০০-৫,০০০ লাক্স)
ও তাপমাত্রা (১৭-২০° সে.) নিয়ন্ত্রিত কক্ষে রেখে দিলে কয়েকদিনের মধ্যে এক্সপ্লান্ট আস্তে আস্তে কালোসে রূপান্তরিত হবে। ক্যাপাস থেকে এক সময় ক্ষুদ্র ক্ষুদ্র চারা বের হতে শুরু করবে।
৬.ক্ষুদ্র চারা থেকে পূর্ণাঙ্গ চারা সৃষ্টি। মুলবিহীন ক্ষুদ্র চারাগুলো সাবধানে কেটে নিয়ে এমন কিছু কালচার মিডিয়ামে স্থানান্তর করতে হয় যেখানে এদের প্রত্যেকলিত মূল ও কান্ড সৃষ্টি হয়ে একেকটি ক্ষুদ্র চারা উদ্ভিদে পরিস্ফুটিত হবে। এসব কাজ তখনও আলো-তাপ নিয়ন্ত্রিত কক্ষে নির্বীজ অবস্থায় সম্পন্ন করা হয়।
৭। চারা উদ্ভিদ স্থানান্তরকরণ: ক্ষুদ্র চারা থেকে সৃষ্ট চারা উদ্ভিদগুলো যখন পূর্ণাঙ্গ চারায় পরিণত হয় তখন তাছোট ছোট মাটিভরা পাত্র বা টবে সাবধানে স্থানান্তর করা হয়।
৮। প্রাকৃতিক পরিবেশে তথা মাঠ পর্যায়ে স্থানান্তর: টবসহ চারা উদ্ভিদকে কিছুটা আর্দ্র পরিবেশে রাখা হয়, তবে রোপিত চারা উদ্ভিদগুলো কক্ষের বাইরে রেখে মাঝে মাঝে বাইরের প্রাকৃতিক পরিবেশের সাথে খাপ খাইে নিতে হয়। পূর্ণাঙ্গ চারা উদ্ভিদগুলো সজীব ও সবল হয়ে উঠলে সেগুলোকে এক পর্যায়ে প্রাকৃতিক পরিবেশে মাটিতে লাগানো হয়। এভাবেই টিস্যু কালচারের মাধ্যমে চারা উদ্ভিদ উৎপাদন কাজ সম্পন্ন করা হয়।
উদ্ভিদের দেহ থেকে পৃথককৃত যে কোন বিভাজনক্ষম অঙ্গ বা টিস্যু দেহের বাইরে সম্পূর্ণ কৃত্রিম ও জীবাণুমুক্ত অবস্থায় বিশেষভাবে প্রস্তুতকৃত পুষ্টি মাধ্যমে আবাদ করে পুর্ণাঙ্গ চারা উদ্ভিদ সৃষ্টি করাকে টিস্যু কালচার বলা হয়। এর ধাপসমূহ নিম্নে আলোচনা করা হলো।
১। এক্সপ্লান্ট নির্বাচন: সঠিক এক্সপ্লান্ট নির্বাচন টিস্যু কালচারের জন্য একটি অতি গুরুত্বপূর্ণ বিষয়। স্বাস্থ্যবান, নিরোগ ও ভাইরাসমুক্ত অর্থাৎ উৎকৃষ্ট জার্ম প্লাজমবিশিষ্ট উদ্ভিদ থেকেই এক্সপ্লান্ট নির্বাচন করতে হয়। পর্ব বা পর্বমধ্যকে এক্সপ্লান্ট হিসেবে ব্যবহার করার জন্য পূর্বমধ্যের কিছু টিস্যুসহ পর্ব কেটে নেওয়া হয় ।
২। কালচার মিডিয়াম বা পুষ্টি মাধ্যম: টিস্যু কালচারের জন্য কোন একক প্রকৃতির কালচার মিডিয়াম নেই। প্রত্যেক উদ্ভিদের জন্য ভিন্ন ভিন্ন উদ্দেশ্যে ভিন্ন ভিন্ন উপাদানসম্পন্ন কালচার মিডিয়াম প্রয়োজন হয়। তবে সবক্ষেত্রেই একটি মৌলিক পুষ্টি উপাদানের প্রয়োজন পড়ে। এ মৌলিক পুষ্টি উপাদানসমৃদ্ধ কালচার মিডিয়ামকে ক্যাসাল মিডিয়াম বলে। এ মিডিয়া তৈরিতে যে সব রাসায়নিক উপাদান এর প্রয়োজন হয় সেগুলো হলো: (ক) উপাদান, (খ) জৈব পুষ্টি উপাদান, (গ) বৃদ্ধি হরমোন ও (ঘ) অ্যাগার অ্যাগার।
৩। জীবাণু মুক্তকরণ বা নির্জীবকরণঃ পুষ্টি উপাদানে জীবাণু জন্মানোর সম্ভাবনা থাকে, অণুজীবের জন্য তা খুবই উপাদেয় হওয়ায় সেখানে কালচার মিডিয়ামকে নষ্ট করে দেয়। দ্রবণসহ কাচপাত্রটি নির্বীজকরণ যন্ত্রের সাহায্যে নির্বীত করা হয়। সেখান থেকে সুবিধামত পাত্রে ঢেলে নিয়ে পাত্রগুলো তখন কক্ষ তাপমাত্রায় (২০) সে.) রেখে দিলে মিডিয়াম জেলির মত জমাট বাধে।
৪। মিডিয়ামের এক্সপ্লান্ট বা টিস্যু স্থানান্তর: এক্সপ্লান্ট একটি বাফার দ্রবণে রেখে বিভিন্ন নির্বীজকণ রাসায়নিক ধবনে নির্বীজ করে নিতে হয়। এ সময় প্রয়োজনীয় চিমটা ডুরি, কাঁচি এমনকি হাত এবং যে বিশেষ স্থানে স্থানান্তর কাজ সম্পন্ন হবে সে স্থানটিও! ইমাইল আলকোহল দিয়ে জীবাণুমুক্ত করা হয়। এরপর এক্সপ্লান্টকে কাঁচ পাত্রে জামাটবাঁধা পুষ্টি উপাদানের উপর বাসিয়ে দেয়া হয়।
৫ । ক্যালাস সৃষ্টি ও সংখ্যাবৃদ্ধি: এক্সপ্লান্ট স্থানান্তরের পর পাত্রটি বৈদ্যুতিক আলো (৩,০০০-৫,০০০ লাক্স)
ও তাপমাত্রা (১৭-২০° সে.) নিয়ন্ত্রিত কক্ষে রেখে দিলে কয়েকদিনের মধ্যে এক্সপ্লান্ট আস্তে আস্তে কালোসে রূপান্তরিত হবে। ক্যাপাস থেকে এক সময় ক্ষুদ্র ক্ষুদ্র চারা বের হতে শুরু করবে।
৬.ক্ষুদ্র চারা থেকে পূর্ণাঙ্গ চারা সৃষ্টি। মুলবিহীন ক্ষুদ্র চারাগুলো সাবধানে কেটে নিয়ে এমন কিছু কালচার মিডিয়ামে স্থানান্তর করতে হয় যেখানে এদের প্রত্যেকলিত মূল ও কান্ড সৃষ্টি হয়ে একেকটি ক্ষুদ্র চারা উদ্ভিদে পরিস্ফুটিত হবে। এসব কাজ তখনও আলো-তাপ নিয়ন্ত্রিত কক্ষে নির্বীজ অবস্থায় সম্পন্ন করা হয়।
৭। চারা উদ্ভিদ স্থানান্তরকরণ: ক্ষুদ্র চারা থেকে সৃষ্ট চারা উদ্ভিদগুলো যখন পূর্ণাঙ্গ চারায় পরিণত হয় তখন তাছোট ছোট মাটিভরা পাত্র বা টবে সাবধানে স্থানান্তর করা হয়।
৮। প্রাকৃতিক পরিবেশে তথা মাঠ পর্যায়ে স্থানান্তর: টবসহ চারা উদ্ভিদকে কিছুটা আর্দ্র পরিবেশে রাখা হয়, তবে রোপিত চারা উদ্ভিদগুলো কক্ষের বাইরে রেখে মাঝে মাঝে বাইরের প্রাকৃতিক পরিবেশের সাথে খাপ খাইে নিতে হয়। পূর্ণাঙ্গ চারা উদ্ভিদগুলো সজীব ও সবল হয়ে উঠলে সেগুলোকে এক পর্যায়ে প্রাকৃতিক পরিবেশে মাটিতে লাগানো হয়। এভাবেই টিস্যু কালচারের মাধ্যমে চারা উদ্ভিদ উৎপাদন কাজ সম্পন্ন করা হয়।উত্তর
উপরের প্রযুক্তিটি হলো টিস্যু কালচার প্রযুক্তি। নিচে টিস্যু কালচার প্রযুক্তির ভূমিকা বিশ্লেষণ করা হলো-
উদ্ভিদের দেহ থেকে পৃথককৃত যে কোন বিভাজনক্ষম অঙ্গ (যেমন শীর্ষমুকুল, কক্ষমুকুল, কচিপাতা ইত্যাদি) বা টিস্যু দেহের বাইরে সম্পূর্ণ কৃত্রিম ও জীবাণুমুক্ত অবস্থায় বিশেষভাবে প্রস্তুতকৃত পুষ্টি মাধ্যমে আবাদ করে পুর্ণাঙ্গ চারা উদ্ভিদ সৃষ্টি করাকে টিস্যু কালচার বলা হয়। এটি ভুমিকা রাখে-
১। চারা উৎপাদনে: যেসব উদ্ভিদ স্বাভাবিকভাবে বীজ উৎপন্ন করে না (যেমন থুজা, সাগর কলা) বা কোন কারণবশত কমসংখ্যক বীজ উৎপন্ন করে বা স্বাভাবিকভাবে বেশি বীজ উৎপন্ন করলেও কোন প্রাকৃতির কারণে কম সংখ্য চারা পাওয়া যায় (যথাঃ নিম, কদম, জারুল, সেগুন) যেসব উদ্ভিদের ক্ষেত্রে এটি প্রয়োগ করে বহু চারা উৎপাদন করা যায়। উন্নত ও উন্নয়নশীল অনেক দেশেই আজকাল ফুল, ফল বা শস্য উৎপাদনকারী যেকোন উন্নত জাতের উদ্ভিদ থেকে টিস্যু কালচার প্রযুক্তির মাধ্যমে বাণিজ্যিকভাবে অধিক সংখ্যক চারা তৈরি করে বিপণন করা হচ্ছে। যেহেতু এসব চারা সরাসরিভাবে দৈহিক টিস্যু থেকে উৎপন্ন হয়, তাই এগুলো হুবুহু এদের মাতৃ উদ্ভিদের গুণসম্পন্ন হয়ে থাকে।
২। সংকর উদ্ভিদ উৎপাদনের ক্ষেত্রে প্রোটোপ্লাস্ট মিলন: এ পদ্ধতি প্রয়োগ করে দুটি ভিন্ন প্রজাতির প্রোটোপ্লাস্ট সংযুক্তি ও তা থেকে নতুন বৈশিষ্ট্যসম্পন্ন সংকর উদ্ভিদ উৎপন্ন করা সম্ভব হয়েছে। সাধারণ সংকারায়নের ক্ষেত্রে পুং এবং স্ত্রী গ্যামিটের মিলনের সময় পুং-গ্যামিটে সাইটোপ্লাজম খুবই কম থাকে এবং তা স্ত্রী গ্যামিটের বাইরে রয়ে যায়। অর্থাৎ প্রোটোপ্লাস্ট মিলনের মাধ্যমেই সাইটোপ্লাজমের বিশেষ গুণাবলী স্থানান্তরের সুযোগ সৃষ্টি হয়ে থাকে। এরূপ টিস্যু কালচার প্রযুক্তিতে সাধারণ ক্লোরোপ্লাস্ট, মাইটোকন্ড্রিয়া ও রাইবোসোমীয় বৈশিষ্ট্যসমূহের সমন্বয় ঘটিয়ে নতুন জাতের উদ্ভিদ উৎপাদন করা হচ্ছে।
৩। ভ্রুণ কালচার প্রযুক্তির মাধ্যমে উদ্ভিদের কৃত্রিম প্রজনন: সংকর উদ্ভিদ জাত উদ্ভাবনের জন্য ভ্রুণ কালচার প্রযুক্তির মাধ্যমে ভ্রুণ উদ্ধার করে তা পরবর্তীতে গবেষণাগারে আবাদ করা হয়ে থাকে। এভাবেই ভ্রুণ কালচার প্রযুক্তিকে কাজে লাগিয়ে উদ্ভিদ প্রজননবিদ্যার অনেক সমস্যার সমাধান সম্ভব হয়েছে।
৪। হ্যাপ্লয়েড লাইন: পরাগরেণু ও পরাগধানী কালচার করে উদ্ভিদের হ্যাপ্লয়েড লাইন প্রতিষ্ঠা অনেক টিস্যু কালচার বা উদ্ভিদ প্রজনন গবেষণাগারে নিয়মিত কাজের মাধ্যে রাখা হয়েছে।
৫। উদ্ভিদ সংরক্ষণ: উদ্ভিদ সংরক্ষণকল্পে, বিশেষ করে লুপ্তপ্রায় ও বিরল উদ্ভিদ প্রজাতিকে বিলুপ্তির হাত থেকে রক্ষা করার জন্য আজকাল টিস্যু কালচার প্রযুক্তি সফলভাবে ব্যবহৃত হচ্ছে।
৬। মেরিস্টেম কালচার: মেরিস্টেম টিস্যুকে কালচার করে রোগমুক্ত (বিশেষ করে ভাইরাসমুক্ত) উদ্ভিদ পাওয়া সম্ভব হয়েছে। উদাহরণ: টমাটো, শিম ইত্যাদি।
৭। কোষ আবাদ ও ক্যালাস টিস্যু আবাদ্র: কোষ আবাদ ও ক্যালাস টিস্যু আবাদ কৌশলের মাধ্যমে একদিকে দৈহিক ভ্রুণ ও অন্যদিকে অনুচারা ও সোমাক্লোনাল ভ্যারিয়েশনকে কাজে লাগিয়ে উন্নত জাত যেমন গ উদ্ভাবন করা হয়েছে।
৮। অল্প সময়ে অধিক চারা উৎপাদন: টিস্যু কালচার পদ্ধতি প্রয়োগ করে একটিমাত্র উদ্ভিদ থেকে অল্প সময়ে অসংখ্য চারা উৎপাদন করা যায়।
টিস্যু কালচার প্রযুক্তির নানাবিধ কৌশলকে কাজে লাগিয়ে আজকাল উদ্ভিদ প্রজননে এবং উন্নত জাত উদ্ভাবনে ব্যাপক সাফল্য ও সম্ভাবনা দেখা দিয়েছে।