Heterosis, Inbreeding Depression, Combining Ability and Hybrid Seed Production - Plant Sciences | Agrigyan

Question 1

1

ICAR AIEEA PG 2024 - Plant Sciences (Q.110)

Statement Based +4 −1

Given below are two statements

Statement (I) : Heterosis refers to the phenomenon where the hybrid offspring exhibit superior trait performance compared to their parents.

Statement (II) : Heterosis is primarily attributed to the combination of favorable alleles from each parent, resulting in enhanced trait performance of the hybrid offspring.

In light of the above statements, choose the most appropriate answer from the options given below:

नीचे दो कथन दिए गए हैं

कथन (I) : संकर ओज (Heterosis) उस घटना को संदर्भित करता है जहाँ संकर संतानें (hybrid offspring) अपने जनकों की तुलना में श्रेष्ठ लक्षण प्रदर्शन प्रदर्शित करती हैं।

कथन (II) : संकर ओज मुख्य रूप से प्रत्येक जनक से अनुकूल एलीलों के संयोजन के लिए उत्तरदायी है, जिसके परिणामस्वरूप संकर संतानों के लक्षण प्रदर्शन में वृद्धि होती है।

उपरोक्त कथनों के आलोक में, नीचे दिए गए विकल्पों में से सबसे उपयुक्त उत्तर चुनिए:

Both Statement (I) and Statement (II) are true कथन (I) और कथन (II) दोनों सत्य हैं Both Statement (I) and Statement (II) are false कथन (I) और कथन (II) दोनों असत्य हैं Statement (I) is true but Statement (II) is false कथन (I) सत्य है लेकिन कथन (II) असत्य है Statement (I) is false but Statement (II) is true कथन (I) असत्य है लेकिन कथन (II) सत्य है

Concept and Genetic Basis of Heterosis:

Statement (I) is TRUE: Coined by G.H. Shull in 1914, Heterosis (hybrid vigor) is defined as the phenotypic superiority of an $F_1$ hybrid over either of its parents (better-parent heterosis) or the average of its two parents (mid-parent heterosis) in terms of yield, vegetative growth, reproductive success, or stress tolerance.
Statement (II) is TRUE: The Dominance Hypothesis of heterosis (Davenport 1908, Bruce 1910, Jones 1917) states that heterosis results from the masking or suppression of deleterious recessive alleles present in one inbred parent by favorable dominant alleles contributed by the other inbred parent across multiple loci, leading to augmented vigor and performance.

Therefore, both Statement (I) and Statement (II) are true. Correct Answer: Option 1.

विस्तृत व्याख्या:

Concept and Genetic Basis of Heterosis (संकर ओज की संकल्पना एवं आनुवंशिक आधार):

Statement (I) is TRUE: Coined by G.H. Shull in 1914, Heterosis (hybrid vigor) is defined as the phenotypic superiority of an $F_1$ hybrid over either of its parents (better-parent heterosis) or the average of its two parents (mid-parent heterosis) in terms of yield, vegetative growth, reproductive success, or stress tolerance.
Statement (II) is TRUE: The Dominance Hypothesis of heterosis (Davenport 1908, Bruce 1910, Jones 1917) states that heterosis results from the masking or suppression of deleterious recessive alleles present in one inbred parent by favorable dominant alleles contributed by the other inbred parent across multiple loci, leading to augmented vigor and performance.

Therefore, both Statement (I) and Statement (II) are true. Correct Answer: Option 1.

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Question 2

2

ICAR AIEEA PG 2024 - Plant Sciences (Q.118)

MCQ (Single Correct) +4 −1

Cytoplasmic male sterility is commonly used in hybrid seed production in the following crops:

(A) Wheat

(B) Sorghum

(C) Sunflower

(D) Corn

(E) Chickpea

Choose the correct answer from the options given below:

निम्नलिखित फसलों में संकर बीज उत्पादन में कोशिकाद्रव्यी नर बाँझपन (Cytoplasmic male sterility / CMS) का आमतौर पर उपयोग किया जाता है:

(A) गेहूँ (Wheat)

(B) ज्वार (Sorghum)

(C) सूरजमुखी (Sunflower)

(D) मक्का (Corn)

(E) चना (Chickpea)

नीचे दिए गए विकल्पों में से सही उत्तर चुनिए:

(B), (C) and (D) only केवल (B), (C) और (D) (B), (C), (D) and (E) only केवल (B), (C), (D) और (A), (B) and (C) only केवल (A), (B) और (C) (A), (B), (C) and (D) only केवल (A), (B), (C) और (D)

Crops Utilizing CMS in Commercial Hybrid Seed Production:

Sorghum: Commercial hybrid seed production relies on the 3-line CMS system ($A, B, R$ lines) based on milo cytoplasm (combined with kafir nuclear genome, e.g., CSH-1, CSH-9).
Sunflower: Relies entirely on the stable PET-1 CMS cytoplasm (derived from Helianthus petiolaris by Leclercq) combined with nuclear fertility restorer ($Rf$) genes for commercial hybrid seed production.
Corn / Maize: Historically and currently utilizes cytoplasmic male sterility systems (such as Texas CMS-T, CMS-S, and CMS-C) alongside mechanical detasseling.
In contrast, commercial hybrid seed production systems in Wheat (A) and Chickpea (E) do not utilize commercial CMS systems (hybrid wheat uses chemical hybridizing agents / CHAs or is autogamous varietal breeding; chickpea is self-pollinated and commercial hybrids are not widely produced with CMS).

Therefore, CMS is commonly used in (B) Sorghum, (C) Sunflower, and (D) Corn. Correct Answer: Option 1 ((B), (C) and (D) only).

विस्तृत व्याख्या:

Crops Utilizing CMS in Commercial Hybrid Seed Production (व्यावसायिक संकर बीज उत्पादन में CMS का उपयोग):

Sorghum (ज्वार): Commercial hybrid seed production relies on the 3-line CMS system ($A, B, R$ lines) based on milo cytoplasm (combined with kafir nuclear genome, e.g., CSH-1, CSH-9).
Sunflower (सूरजमुखी): Relies entirely on the stable PET-1 CMS cytoplasm (derived from Helianthus petiolaris by Leclercq) combined with nuclear fertility restorer ($Rf$) genes for commercial hybrid seed production.
Corn / Maize (मक्का): Historically and currently utilizes cytoplasmic male sterility systems (such as Texas CMS-T, CMS-S, and CMS-C) alongside mechanical detasseling.
In contrast, commercial hybrid seed production systems in Wheat (A) and Chickpea (E) do not utilize commercial CMS systems (hybrid wheat uses chemical hybridizing agents / CHAs or is autogamous varietal breeding; chickpea is self-pollinated and commercial hybrids are not widely produced with CMS).

Therefore, CMS is commonly used in (B) Sorghum, (C) Sunflower, and (D) Corn. Correct Answer: Option 1 ((B), (C) and (D) only).

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Question 3

3

ICAR AIEEA PG Plant Sciences 09 July 2023 (Shift 1) Paper (Q.12)

MCQ (Single Correct) +4 −1

Fixation of heterosis can NOT be achieved by

संकर ओज (Heterosis) का स्थिरीकरण (Fixation) किसके द्वारा प्राप्त नहीं किया जा सकता है?

Balanced lethal system संतुलित घातक तंत्र Apomixis असंगजनन Pureline production शुद्ध वंशक्रम उत्पादन Vegetative propagation वानस्पतिक प्रवर्धन

Heterosis (hybrid vigor) is the phenotypic superiority of an $F_1$ hybrid over its inbred parents, which fundamentally depends on heterozygous gene combinations (dominance, overdominance, and non-allelic epistatic interactions).
In sexual reproduction, selfing an $F_1$ leads to meiotic segregation and inbreeding depression, losing heterosis.
Methods that perpetuate the exact heterozygous genotype intact across generations can fix heterosis:
Apomixis (asexual seed reproduction without meiosis/fertilization)
Vegetative / clonal propagation (cuttings, tubers, grafting)
Balanced lethal systems (e.g., in Oenothera lamarckiana, where homozygotes die and only heterozygotes survive).
Pureline production forces continuous self-pollination towards complete homozygosity, which eliminates heterozygosity and permanently dismantles heterosis.
Therefore, fixation of heterosis cannot be achieved by pureline production (Option 3).

संकर ओज (Heterosis): अपने जनकों की तुलना में $F_1$ संकर की श्रेष्ठता है, जो अनिवार्य रूप से विषमयुग्मजी (Heterozygous) जीन संयोजनों पर निर्भर करती है।
लैंगिक जनन में स्व-परागण होने पर मेंडेलियन पृथक्करण के कारण विषमयुग्मजता समाप्त हो जाती है और अंतःप्रजनन ह्रास (Inbreeding depression) होता है।
संकर ओज को स्थायी रूप से स्थिर (Fix) करने की विधियाँ वे हैं जो अर्धसूत्रीविभाजन के बिना विषमयुग्मजी संरचना को बनाए रखती हैं:
असंगजनन (Apomixis): बिना निषेचन के बीज निर्माण।
वानस्पतिक प्रवर्धन: कलम, कंद आदि द्वारा कायिक गुणन।
संतुलित घातक तंत्र (Balanced lethal system): जहाँ केवल विषमयुग्मजी ही जीवित रहते हैं (जैसे Oenothera में)।
शुद्ध वंशक्रम उत्पादन (Pureline production): निरंतर स्व-परागण द्वारा समष्टि को समयुग्मजी (Homozygous) बना देता है, जिससे विषमयुग्मजता और संकर ओज पूरी तरह नष्ट हो जाते हैं।
अतः शुद्ध वंशक्रम उत्पादन द्वारा संकर ओज का स्थिरीकरण नहीं किया जा सकता (विकल्प 3)।

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Question 4

4

ICAR AIEEA PG Plant Sciences 09 July 2023 (Shift 1) Paper (Q.37)

Assertion & Reason +4 −1

Given below are two statements, one is labeled as

Assertion (A) : and the other is labeled as Reason (R):

Assertion (A) : Screening of rice for resistance to stem borer is greatly facilitated in the off-season as compared to that in the main growing season.

Reason (R) : In the off-season, few alternate hosts are available for the female moths of the stem borer to lay eggs and hence much heavier infestation occurs in the off-season rice.

In light of the above statements, choose the most appropriate answer from the options given below:

नीचे दो कथन दिए गए हैं, एक

अभिकथन : (Assertion A) और दूसरा कारण (Reason R) के रूप में लेबल किया गया है:

अभिकथन (A) : मुख्य मौसम की तुलना में बेमौसम (Off-season) में तना छेदक (Stem borer) के प्रति प्रतिरोधकता हेतु धान की स्क्रीनिंग बहुत सुगम हो जाती है।

कारण (R) : बेमौसम में, तना छेदक की मादा पतंगों को अंडे देने के लिए बहुत कम वैकल्पिक मेजबान उपलब्ध होते हैं, इसलिए बेमौसम धान पर अत्यधिक भारी कीट प्रकोप होता है।

उपर्युक्त कथनों के आलोक में, नीचे दिए गए विकल्पों में से सबसे उपयुक्त उत्तर चुनें:

Both (A) and (R) are correct and (R) is the correct explanation of (A). (A) और (R) दोनों सही हैं और (R), (A) की सही व्याख्या है। Both (A) and (R) are correct but (R) is NOT the correct explanation of (A). (A) और (R) दोनों सही हैं लेकिन (R), (A) की सही व्याख्या नहीं है। (A) is correct but (R) is not correct. (A) सही है लेकिन (R) सही नहीं है। (A) is not correct but (R) is correct. (A) सही नहीं है लेकिन (R) सही है।

Assertion (A) is correct: Resistance screening requires uniform and heavy pest pressure to eliminate susceptible escapes. In the off-season, screening rice lines for stem borer (Scirpophaga incertulas) resistance provides much clearer differentiation between resistant and susceptible lines.
Reason (R) is correct: During the off-season, wild grasses and neighboring host crops are sparse; consequently, the resident stem borer moth population converges entirely on the experimental rice plots, creating uniformly high insect pressure without needing artificial infestation.
Because (R) explains why off-season conditions provide the necessary concentrated insect pressure, (R) is the correct explanation of (A).

अभिकथन (A) सही है: तना छेदक (Yellow stem borer) के प्रति धान की प्रतिरोधी लाइनों की पहचान हेतु अत्यधिक और समान कीट दबाव की आवश्यकता होती है, जो बेमौसम (Off-season) में बहुत प्रभावी ढंग से प्राप्त होता है।
कारण (R) सही है: बेमौसम में आसपास कोई अन्य वैकल्पिक मेजबान या धान की फसलें नहीं होतीं, जिससे कीटों की मादाएं केवल उपलब्ध प्रयोगात्मक धान पर ही अंडे देती हैं, जिससे तीव्र और केंद्रित प्रकोप (Heavy infestation) होता है और प्रतिरोधी पौधों का चयन आसान हो जाता है।
चूँकि (R), (A) का सही वैज्ञानिक कारण प्रस्तुत करता है, अतः (R), (A) की सही व्याख्या है।

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Question 5

5

ICAR AIEEA PG Plant Sciences 09 July 2023 (Shift 1) Paper (Q.44)

MCQ (Single Correct) +4 −1

Which one of the following are biotrophic fungi?

(A) Albugo

(B) Puccinia

(C) Glomus

(D) Blumeria

Choose the correct answer from the options given below:

निम्नलिखित में से कौन से बायोट्रोफिक कवक (Biotrophic fungi) हैं?
(A) अल्बुगो (Albugo)
(B) पक्सीनिया (Puccinia)
(C) ग्लोमस (Glomus)
(D) ब्लूमेरिया (Blumeria)
नीचे दिए गए विकल्पों में से सही उत्तर चुनें:

(A), (B) and (D) only केवल (A), (B) और (D) (A), (B) and (C) only केवल (A), (B) और (C) (B), (C) and (D) only केवल (B), (C) और (D) (A), (B), (C) and (D) (A), (B), (C) और (D)

To be classified strictly as 'biotrophic fungi':

Puccinia (B) is an obligate biotrophic true fungus (Basidiomycota, causing rusts).
Glomus (C) is an obligate symbiotic biotrophic true fungus (Glomeromycota, forming arbuscular mycorrhiza in living plant roots).
Blumeria (D) is an obligate biotrophic true fungus (Ascomycota, causing powdery mildew of cereals).
Albugo (A), although an obligate biotroph causing white rust of crucifers, is taxonomically an OOMYCETE (Kingdom Chromista/Stramenopila), NOT a true fungus!

Therefore, the biotrophic fungi are (B), (C), and (D) only.

वैज्ञानिक वर्गीकरण के आधार पर 'बायोट्रोफिक कवक' (Biotrophic fungi) का विश्लेषण:

पक्सीनिया (Puccinia) (B): एक वास्तविक अविकल्पी परजीवी कवक (Basidiomycota) है, जो किट्ट रोग उत्पन्न करता है।
ग्लोमस (Glomus) (C): जड़ों में सहजीवी बायोट्रोफिक वास्तविक कवक (Glomeromycota - AM कवक) है।
ब्लूमेरिया (Blumeria) (D): चूर्णी आसिता (Powdery mildew) का अविकल्पी वास्तविक कवक (Ascomycota) है।
अल्बुगो (Albugo) (A): यद्यपि यह अविकल्पी परजीवी है, किंतु यह कवक (Fungi) नहीं बल्कि एक ओओमाइसीट (Oomycete / Chromista) है।

अतः वास्तविक बायोट्रोफिक कवक केवल (B), (C) और (D) हैं।

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