आणविक मार्कर (molecular markers) के आगमन के साथ, पिछले दो दशकों में मार्करों की एक नई पीढ़ी की शुरुआत हुई है, जिसने जैविक विज्ञान (biological sciences) के पूरे परिदृश्य में क्रांति ला दी है। DNA-आधारित आणविक मार्करों ने बहुमुखी उपकरणों (versatile tools) के रूप में कार्य किया है और वर्गिकी (taxonomy), शरीर विज्ञान (physiology), भ्रूण विज्ञान (embryology), आनुवंशिक इंजीनियरिंग (genetic engineering) आदि जैसे विभिन्न क्षेत्रों में अपना स्थान बनाया है। उन्हें अब केवल परिवर्तनशीलता अध्ययन (variability studies) में सरल DNA फिंगरप्रिंटिंग मार्कर या केवल फोरेंसिक उपकरण (forensic tools) के रूप में नहीं देखा जाता है। उनके विकास के बाद से, जीनोम विश्लेषण (genome analysis) की प्रक्रिया में स्वचालन (automation) लाने और उनकी उपयोगिता को बढ़ाने के लिए उन्हें लगातार संशोधित किया जा रहा है। पीसीआर (पॉलीमरेज़ चेन रिएक्शन - PCR) की खोज इस प्रयास में एक मील का पत्थर थी और एक अनूठी प्रक्रिया साबित हुई जिसने DNA प्रोफाइलिंग (DNA profiling) मार्करों का एक नया वर्ग लाया। इसने मार्कर-आधारित जीन टैग (marker-based gene tags), कृषि की दृष्टि से महत्वपूर्ण जीनों की मैप-आधारित क्लोनिंग (map-based cloning), परिवर्तनशीलता अध्ययन, जातिवृत्तीय विश्लेषण (phylogenetic analysis), सिंटेनी मैपिंग (synteny mapping), वांछनीय जीनोटाइप का मार्कर-सहायता प्राप्त चयन (marker-assisted selection) आदि के विकास को सुगम बनाया। इस प्रकार प्रजनन (breeding) और मार्कर-सहायता प्राप्त चयन के ठोस प्रयासों को नए आयाम दिए जिससे नई और बेहतर किस्में विकसित करने में लगने वाला समय कम हो सकता है और सुपर किस्मों (super varieties) का सपना सच हो जाएगा। ये DNA मार्कर पारंपरिक फेनोटाइपिक मार्करों (phenotypic markers) पर कई फायदे प्रदान करते हैं, क्योंकि वे ऐसे डेटा प्रदान करते हैं जिनका निष्पक्ष रूप से विश्लेषण किया जा सकता है।
पौधों को हमेशा जानवरों के साम्राज्य के अस्तित्व और विकास के लिए ऊर्जा के प्रमुख स्रोत के रूप में देखा गया है, इस प्रकार यह हर पारिस्थितिक पिरामिड (ecological pyramid) के लिए एक आधार बनाता है। पिछले कुछ दशकों में पादप जीनोमिक्स (plant genomics) का बड़े पैमाने पर अध्ययन किया गया है जिससे इस क्षेत्र में एक क्रांति आ गई है। पादप जीनोम विश्लेषण के लिए उपयोगी आणविक मार्कर अब इस क्रांति में एक महत्वपूर्ण उपकरण बन गए हैं। इस लेख में हम अधिकांश उपलब्ध DNA मार्करों की समीक्षा करने का प्रयास करते हैं जिन्हें पादप जीनोम विश्लेषण के विभिन्न पहलुओं जैसे कि वर्गिकी, फाइलोजेनी (phylogeny), पारिस्थितिकी (ecology), आनुवंशिकी (genetics) और पादप प्रजनन (plant breeding) में नियमित रूप से नियोजित किया जा सकता है।
अनुसंधान के शुरुआती दौर में, तुलनात्मक शरीर रचना (comparative anatomy), शरीर विज्ञान और भ्रूण विज्ञान सहित शास्त्रीय रणनीतियों का उपयोग आनुवंशिक विश्लेषण (genetic analysis) में अंतर- और अंतरा-प्रजाति परिवर्तनशीलता (inter- and intra-species variability) का निर्धारण करने के लिए किया गया था। हालांकि, पिछले एक दशक में, आणविक मार्करों ने बहुत तेजी से शास्त्रीय रणनीतियों को पूरक किया है। आणविक मार्करों में जैव रासायनिक घटक (biochemical constituents) (उदा. पौधों में द्वितीयक मेटाबोलाइट्स - secondary metabolites) और मैक्रोमोलेक्यूल्स (macromolecules), जैसे प्रोटीन (proteins) और डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड (DNA) शामिल हैं। हालांकि, द्वितीयक मेटाबोलाइट्स का विश्लेषण केवल उन्हीं पौधों तक सीमित है जो मेटाबोलाइट्स की एक उपयुक्त श्रृंखला का उत्पादन करते हैं जिन्हें आसानी से विश्लेषित किया जा सकता है और जो किस्मों के बीच अंतर कर सकते हैं। ये मेटाबोलाइट्स जो मार्कर के रूप में उपयोग किए जा रहे हैं, आदर्श रूप से पर्यावरणीय प्रभावों (environmental effects) या प्रबंधन प्रथाओं (management practices) के प्रति तटस्थ होने चाहिए। इसलिए, उपयोग किए जाने वाले आणविक मार्करों में से, DNA मार्कर अधिकांश जीवित जीवों के लिए अधिक उपयुक्त और सर्वव्यापी (ubiquitous) हैं।
आनुवंशिक बहुरूपता (Genetic polymorphism) को शास्त्रीय रूप से दो या दो से अधिक असंतत (discontinuous) वेरिएंट या जीनोटाइप की एक ही आबादी में एक लक्षण (trait) के एक साथ होने के रूप में परिभाषित किया गया है। यद्यपि DNA अनुक्रमण (DNA sequencing) एक लोकस (locus) पर भिन्नताओं की पहचान करने के लिए एक सीधा दृष्टिकोण है, यह महंगा और श्रमसाध्य है। इसलिए, DNA अनुक्रम बहुरूपता (DNA sequence polymorphism) को देखने के लिए पिछले कुछ वर्षों में विभिन्न प्रकार की तकनीकें विकसित की गई हैं।
जीनोमिक DNA अंशों (genomic DNA fragments) के इलेक्ट्रोफोरेटिक अलगाव (electrophoretic separation) के बाद मल्टीलोकस जांच (multilocus probes) द्वारा उत्पन्न बार-कोड-जैसे DNA अंश प्रतिरूप का वर्णन करने के लिए 1985 में पहली बार एलेक जेफ्री (Alec Jeffrey) द्वारा DNA-फिंगरप्रिंटिंग (DNA-fingerprinting) शब्द पेश किया गया था। उभरते प्रतिरूप विश्लेषित व्यक्ति की एक अनूठी विशेषता बनाते हैं और वर्तमान में इसे जैविक वैयक्तिकरण (biological individualization) के लिए अंतिम उपकरण माना जाता है। हाल ही में, DNA फिंगरप्रिंटिंग/प्रोफाइलिंग शब्द का उपयोग कई सिंगल लोकस डिटेक्शन सिस्टम के संयुक्त उपयोग का वर्णन करने के लिए किया जाता है और पादप जीनोम के विभिन्न पहलुओं की जांच के लिए बहुमुखी उपकरणों के रूप में किया जा रहा है। इनमें आनुवंशिक परिवर्तनशीलता (genetic variability) का लक्षण वर्णन, जीनोम फिंगरप्रिंटिंग, जीनोम मैपिंग, जीन स्थानीयकरण (gene localization), जीनोम विकास का विश्लेषण, जनसंख्या आनुवंशिकी (population genetics), वर्गिकी, पादप प्रजनन और निदान (diagnostics) शामिल हैं।
एक ऐसा आणविक मार्कर खोजना बेहद मुश्किल है जो उपरोक्त सभी मानदंडों को पूरा करे। किए जाने वाले अध्ययन के प्रकार के आधार पर, एक मार्कर प्रणाली की पहचान की जा सकती है जो उपरोक्त में से कम से कम कुछ विशेषताओं को पूरा करेगी।
DNA बहुरूपता (DNA polymorphism) का मूल्यांकन करने के लिए विभिन्न प्रकार के आणविक मार्करों का उपयोग किया जाता है और इन्हें आम तौर पर संकरण-आधारित मार्करों (hybridization-based markers) और पॉलीमरेज़ चेन रिएक्शन (पीसीआर)-आधारित मार्करों (PCR-based markers) के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। पूर्व में, DNA प्रोफाइल को प्रतिबंध एंजाइम-पचे हुए DNA (restriction enzyme-digested DNA) को एक लेबल की गई जांच (labelled probe) में संकरित करके देखा जाता है, जो ज्ञात मूल या अनुक्रम का DNA अंश है। पीसीआर-आधारित मार्करों में विशेष रूप से या मनमाने ढंग से चुने गए ओलिगोन्यूक्लियोटाइड अनुक्रमों (प्राइमरों) (oligonucleotide sequences/primers) और एक थर्मोस्टेबल DNA पॉलीमरेज़ एंजाइम (thermostable DNA polymerase enzyme) की मदद से विशेष DNA अनुक्रमों या लोकी (loci) का इन विट्रो (in vitro) प्रवर्धन (amplification) शामिल है। प्रवर्धित अंशों को इलेक्ट्रोफोरेटिक रूप से अलग किया जाता है और बैंडिंग प्रतिरूप (banding patterns) का पता धुंधलापन (staining) और ऑटोरेडियोग्राफी (autoradiography) जैसे विभिन्न तरीकों से लगाया जाता है। पीसीआर 1980 के दशक के मध्य में खोजी गई एक बहुमुखी तकनीक है। जब से 1988 में थर्मोस्टेबल DNA पॉलीमरेज़ पेश किया गया था, अनुसंधान और नैदानिक प्रयोगशालाओं में पीसीआर का उपयोग काफी बढ़ गया है। प्राइमर अनुक्रमों को विपरीत दिशा में टेम्पलेट (template) के लिए आधार-विशिष्ट बाइंडिंग की अनुमति देने के लिए चुना जाता है। पीसीआर अत्यंत संवेदनशील है और बहुत तेज गति से संचालित होता है। विविध उद्देश्यों के लिए इसके अनुप्रयोग ने आणविक जीव विज्ञान के क्षेत्र में कई नई संभावनाएं खोल दी हैं।
सरलता के लिए, हमने समीक्षा को दो भागों में विभाजित किया है। पहला भाग अधिकांश उपलब्ध DNA मार्कर प्रकारों का सामान्य विवरण है, जबकि दूसरे भाग में पादप जीनोमिक्स और प्रजनन कार्यक्रमों में उनका अनुप्रयोग शामिल है।
रेस्ट्रिक्शन फ्रैग्मेंट लेंथ पॉलीमॉर्फिज्म (Restriction fragment length polymorphism - RFLP): RFLPs स्वाभाविक रूप से होने वाले मेंडेलियन लक्षणों (Mendelian characters) को आसानी से वंशानुक्रम में मिला है। उनकी उत्पत्ति DNA पुनर्व्यवस्था (DNA rearrangements) में हुई है जो विकासवादी प्रक्रियाओं (evolutionary processes), प्रतिबंध एंजाइम मान्यता साइट अनुक्रमों (restriction enzyme recognition site sequences) के भीतर बिंदु उत्परिवर्तन (point mutations), अंशों के भीतर सम्मिलन (insertions) या विलोपन (deletions), और असमान क्रॉसिंग ओवर (unequal crossing over) के कारण होती है।
RFLP विश्लेषण में, प्रतिबंध एंजाइम-पचे हुए जीनोमिक DNA को जेल वैद्युतकणसंचलन (gel electrophoresis) द्वारा हल किया जाता है और फिर नाइट्रोसेल्युलोज झिल्ली (nitrocellulose membrane) पर धब्बा (blot) किया जाता है। विशिष्ट बैंडिंग प्रतिरूप को तब लेबल की गई जांच के साथ संकरण (hybridization) द्वारा देखा जाता है। ये प्रोब (probes) ज्यादातर प्रजाति-विशिष्ट एकल लोकस प्रोब (species-specific single locus probes) हैं जिनका आकार लगभग 0.5–3.0 kb है, जो cDNA लाइब्रेरी या जीनोमिक लाइब्रेरी से प्राप्त होते हैं। जीनोमिक लाइब्रेरी बनाना आसान है और लगभग सभी अनुक्रम प्रकार शामिल हैं; हालाँकि, आवेषण (inserts) में बड़ी संख्या में बिखरे हुए दोहराव पाए जाते हैं, जो जटिल प्रतिरूप बनाने वाले प्रतिबंध अंशों की एक बड़ी संख्या का पता लगाते हैं। पौधों में, मेथिलिकरण-संवेदनशील प्रतिबंध एंजाइम PstI (methylation-sensitive restriction enzyme PstI) का उपयोग करके इस समस्या को कुछ हद तक दूर किया जाता है। यह छोटे अंश आकारों के कम प्रतिलिपि DNA अनुक्रम प्राप्त करने में मदद करता है, जिन्हें RFLP विश्लेषण में प्राथमिकता दी जाती है। दूसरी ओर cDNA लाइब्रेरी का निर्माण मुश्किल है, हालाँकि, वे अधिक लोकप्रिय हैं क्योंकि वास्तविक जीन का विश्लेषण किया जाता है और उनमें कम दोहराए जाने वाले अनुक्रम होते हैं। विचाराधीन विशेष अनुप्रयोग की आवश्यकता के साथ, RFLP जांच के लिए उपयुक्त स्रोत का चयन भिन्न होता है। यद्यपि जीनोमिक लाइब्रेरी प्रोब cDNA लाइब्रेरी के जीन प्रोब की तुलना में अधिक परिवर्तनशीलता प्रदर्शित कर सकते हैं, कुछ अध्ययन इसके विपरीत प्रकट करते हैं। यह अवलोकन इसलिए हो सकता है क्योंकि cDNA जांच न केवल संबंधित जीनों के कोडिंग क्षेत्रों (coding regions) में भिन्नता का पता लगाती है, बल्कि जीन के आसपास के क्षेत्रों (flanking genes) और जीन के इंट्रॉन (introns) का भी पता लगाती है।
RFLP मार्करों का उपयोग पहली बार बोटस्टीन एट अल. (Botstein et al.) द्वारा आनुवंशिक मानचित्रों के निर्माण में किया गया था। RFLPs, सह-प्रभावी मार्कर होने के नाते, DNA अणुओं के युग्मन चरण (coupling phase) का पता लगा सकते हैं, क्योंकि सभी समजात गुणसूत्रों (homologous chromosomes) से DNA अंशों का पता लगाया जाता है। वे लिंकेज विश्लेषण (linkage analysis) और प्रजनन में बहुत विश्वसनीय मार्कर हैं और आसानी से निर्धारित कर सकते हैं कि कोई जुड़ा हुआ लक्षण किसी व्यक्ति में समरूप या विषमयुग्मजी स्थिति में मौजूद है, जो कि अप्रभावी लक्षणों (recessive traits) के लिए अत्यधिक वांछनीय जानकारी है। हालाँकि, प्रतिबंध पाचन और दक्षिणी ब्लॉटिंग (Southern blotting) के लिए आवश्यक DNA की बड़ी मात्रा के कारण उनकी उपयोगिता में बाधा उत्पन्न हुई है। रेडियोधर्मी आइसोटोप (radioactive isotope) की आवश्यकता विश्लेषण को अपेक्षाकृत महंगा और खतरनाक बनाती है। यह परख समय लेने वाली और श्रम प्रधान है और कई मार्करों में से केवल एक बहुरूपी (polymorphic) हो सकता है, जो विशेष रूप से निकट-संबंधित प्रजातियों के बीच पार (crosses) के लिए अत्यधिक असुविधाजनक है। एकल आधार परिवर्तनों का पता लगाने में उनकी अक्षमता उन क्षेत्रों के भीतर होने वाले बिंदु उत्परिवर्तन का पता लगाने में उनके उपयोग को प्रतिबंधित करती है जिन पर वे बहुरूपता का पता लगा रहे हैं।
यह विधि, उच्च जीवों के जीनोमिक DNA विश्लेषण के लिए पहली बार हटाडा एट अल. (Hatada et al.) द्वारा पेश की गई थी, इस सिद्धांत पर आधारित है कि प्रतिबंध एंजाइम साइटों (restriction enzyme sites) का उपयोग लैंडमार्क (landmarks) के रूप में किया जा सकता है। यह प्रतिबंध साइट पर जीनोमिक DNA की प्रत्यक्ष लेबलिंग (direct labelling) और इन लैंडमार्कों को हल करने और पहचानने के लिए दो-आयामी (2D) वैद्युतकणसंचलन का उपयोग करता है। तकनीक ने निकटता से संबंधित खेती (cultivars) के जीनोम विश्लेषण के लिए और बहुरूपी मार्कर प्राप्त करने के लिए अपनी उपयोगिता साबित की है जिन्हें स्पॉट लक्ष्य विधि (spot target method) द्वारा क्लोन किया जा सकता है। इसका उपयोग चावल की किस्मों के लिए एक नई फिंगरप्रिंटिंग तकनीक के रूप में किया गया है।
अनुक्रम-टैग की गई साइटें (Sequence-tagged sites - STS): वांछित लक्षण से विशेष रूप से जुड़े RFLP प्रोब को जांच के न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम (nucleotide sequence) के आधार पर विशिष्ट एम्प्लिकॉन (amplicon) प्राप्त करने के लिए, बहुरूपी बैंड प्रतिरूप देने वाले पीसीआर-आधारित STS मार्करों में परिवर्तित किया जा सकता है। इस तकनीक का उपयोग करके, RFLP विश्लेषण में शामिल कठिन संकरण प्रक्रियाओं (hybridization procedures) को दूर किया जा सकता है। विभिन्न प्रजातियों के बीच संबंध का अध्ययन करने के लिए यह दृष्टिकोण अत्यंत उपयोगी है। जब ये मार्कर कुछ विशिष्ट लक्षणों से जुड़े होते हैं, उदाहरण के लिए जौ में पाउडर फफूंदी प्रतिरोध जीन (powdery mildew resistance gene) या तना रतुआ प्रतिरोध जीन (stem rust resistance gene), तो उन्हें रुचि के लक्षण के मार्कर-सहायता प्राप्त चयन के लिए पादप प्रजनन कार्यक्रमों में आसानी से एकीकृत किया जा सकता है।
एलील-विशिष्ट संबद्ध प्राइमर (Allele-specific associated primers - ASAPs): एलील-विशिष्ट मार्कर प्राप्त करने के लिए, विशिष्ट एलील (या तो समरूप या विषमयुग्मजी अवस्था में) को अनुक्रमित किया जाता है और कड़े एनीलिंग तापमान (stringent annealing temperatures) पर एक एकल अंश उत्पन्न करने के लिए DNA टेम्पलेट के प्रवर्धन के लिए विशिष्ट प्राइमर डिजाइन किए जाते हैं। ये मार्कर जीनोम में विशिष्ट एलील को टैग करते हैं और कमोबेश SCARs के समान होते हैं।
व्यक्त अनुक्रम टैग मार्कर (Expressed sequence tag markers - EST): यह शब्द एडम्स एट अल. (Adams et al.) द्वारा पेश किया गया था। ऐसे मार्कर यादृच्छिक cDNA क्लोन के आंशिक अनुक्रमण (partial sequencing) द्वारा प्राप्त किए जाते हैं। एक बार उत्पन्न होने के बाद, वे रुचि के विशिष्ट जीनों को क्लोन करने और विभिन्न संबंधित जीवों में कार्यात्मक जीनों (functional genes) के सिंटेनी मैपिंग में उपयोगी होते हैं। EST का लोकप्रिय रूप से उपयोग पूर्ण जीनोम अनुक्रमण और कई जीवों के लिए चल रहे मैपिंग कार्यक्रमों में और सक्रिय जीन की पहचान के लिए किया जाता है जिससे नैदानिक मार्करों (diagnostic markers) की पहचान में मदद मिलती है। इसके अलावा, एक EST जो अद्वितीय प्रतीत होता है, नए जीनों को अलग करने में मदद करता है। EST मार्करों की पहचान काफी हद तक चावल, अरबिडोप्सिस (Arabidopsis) आदि के लिए की जाती है जिसमें हजारों कार्यात्मक cDNA क्लोन को EST मार्करों में परिवर्तित किया जा रहा है।
सिंगल स्ट्रैंड कन्फर्मेशन पॉलीमॉर्फिज्म (Single strand conformation polymorphism - SSCP): यह जीन विश्लेषण (gene analysis) के लिए विशेष रूप से बिंदु उत्परिवर्तन का पता लगाने और DNA बहुरूपता की टाइपिंग के लिए एक शक्तिशाली और तीव्र तकनीक है। SSCP समान आणविक भार के DNA अंशों की हेटेरोजाइगसिटी (heterozygosity) की पहचान कर सकता है और यहां तक कि कुछ न्यूक्लियोटाइड अड्डों के परिवर्तनों का भी पता लगा सकता है क्योंकि इसके जीसी (GC) सामग्री में इसके गठनात्मक परिवर्तन के कारण एकल-फंसे हुए DNA (single-stranded DNA) की गतिशीलता बदल जाती है। रीनीलिंग (reannealing) और जटिल बैंडिंग प्रतिरूप की समस्याओं को दूर करने के लिए, एसिमेट्रिक-पीसीआर एसएससीपी (asymmetric-PCR SSCP) नामक एक बेहतर तकनीक विकसित की गई, जिसमें विकृतीकरण (denaturation) चरण को समाप्त कर दिया गया और जेल वैद्युतकणसंचलन के लिए एक बड़े आकार का नमूना लोड किया जा सकता है, जिससे यह उच्च थ्रूपुट DNA बहुरूपता (high throughput DNA polymorphism) के लिए एक संभावित उपकरण बन गया। यह आनुवंशिक मानव रोगों का पता लगाने में उपयोगी पाया गया। पौधों में, हालांकि, यह अच्छी तरह से विकसित नहीं है, हालांकि कृषि संबंधी महत्वपूर्ण लक्षणों के लिए उपयुक्त प्राइमर डिजाइन किए जाने के बाद संतानों (progenies) को अलग करने में इसके अनुप्रयोग का फायदा उठाया जा सकता है।
रिपीटेटिव DNA (Repetitive DNA): आनुवंशिक पहचान में एक बड़ा कदम यह खोज है कि लगभग सभी प्रजातियों के जीनोम का लगभग 30–90% हिस्सा पुनरावृत्ति DNA के क्षेत्रों द्वारा गठित होता है, जो प्रकृति में अत्यधिक बहुरूपी होते हैं। इन क्षेत्रों में आनुवंशिक लोकी (genetic loci) होते हैं जिनमें कई सौ एलील (alleles) होते हैं, जो लंबाई, अनुक्रम या दोनों के संबंध में एक-दूसरे से भिन्न होते हैं और वे सर्वव्यापी रूप से (ubiquitously) टैंडेम सरणियों (tandem arrays) में फैले हुए हैं। पुनरावृत्ति DNA क्षेत्र जीनोम में उत्परिवर्तन (mutations) को अवशोषित करने में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। जीनोम में होने वाले उत्परिवर्तन में से केवल वंशानुक्रम में मिले उत्परिवर्तन ही विकास (evolution) या बहुरूपता में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। इस प्रकार पुनरावृत्ति DNA और उत्परिवर्तनीय बल एक साथ कई मार्कर प्रणालियों का आधार बनाते हैं जो पादप जीनोम विश्लेषण में विभिन्न अनुप्रयोगों के लिए उपयोगी होते हैं। इस वर्ग से संबंधित मार्कर संकरण-आधारित (hybridization-based) और पीसीआर-आधारित दोनों हैं।
माइक्रोसैटेलाइट्स और मिनीसैटेलाइट्स (Microsatellites and minisatellites): माइक्रोसैटेलाइट शब्द लिट और लुटी (Litt and Lutty) द्वारा गढ़ा गया था, जबकि मिनीसैटेलाइट शब्द जेफ्री (Jeffrey) द्वारा पेश किया गया था। दोनों मल्टीलोकस प्रोब हैं जो जटिल बैंडिंग प्रतिरूप बनाते हैं और आमतौर पर गैर-प्रजाति विशिष्ट रूप से सर्वव्यापी रूप से होते हैं। वे अनिवार्य रूप से दोहराए जाने वाले DNA परिवार से संबंधित हैं। इन जांचों द्वारा उत्पन्न फिंगरप्रिंट को ओलिगोन्यूक्लियोटाइड फिंगरप्रिंट (oligonucleotide fingerprints) के रूप में भी जाना जाता है। कार्यप्रणाली RFLP से प्राप्त की गई है और विशिष्ट अंशों को लेबल किए गए माइक्रो- या मिनीसैटेलाइट जांच के साथ संकरण द्वारा देखा जाता है।
मिनीसैटेलाइट्स लगभग 11–60 bp की मोनोमर (monomer) रिपीट लंबाई के साथ अग्रानुक्रम दोहराव (tandem repeats) हैं, जबकि माइक्रोसैटेलाइट्स या शॉर्ट टैंडेम रिपीट्स / सिंपल सीक्वेंस रिपीट्स (STRs/SSRs) में 1 से 6 bp लंबे मोनोमर अनुक्रम होते हैं जिन्हें कई बार दोहराया जाता है। इन लोकी में अग्रानुक्रम दोहराव होते हैं जो जीनोटाइप के बीच दोहराव इकाइयों की संख्या में भिन्न होते हैं और इन्हें टैंडेम रिपीट की परिवर्तनीय संख्या (VNTRs) (अर्थात एक एकल लोकस जिसमें व्यक्तियों के बीच अग्रानुक्रम दोहराव की परिवर्तनशील संख्या होती है) या हाइपरवेरिएबल क्षेत्रों (HVRs) (अर्थात व्यक्तियों के बीच बहुरूपता के उच्च स्तर उत्पन्न करने वाले जीनोम के भीतर अग्रानुक्रम दोहराव वाले कई लोकी) कहलाता है। इस प्रकार माइक्रोसैटेलाइट्स और मिनीसैटेलाइट्स एक आदर्श मार्कर प्रणाली बनाते हैं जो एक साथ कई DNA लोकी का पता लगाकर जटिल बैंडिंग प्रतिरूप बनाते हैं। इन मार्करों की कुछ प्रमुख विशेषताएं यह हैं कि वे प्रमुख फिंगरप्रिंटिंग मार्कर और सह-प्रभावी STMS (sequence tagged microsatellites) मार्कर हैं। आबादी में कई एलील मौजूद हैं, हेटेरोजाइगसिटी का स्तर उच्च है और वे मेंडेलियन वंशानुक्रम (Mendelian inheritance) का पालन करते हैं।
अनुक्रम-टैग की गई माइक्रोसैटेलाइट साइट मार्कर (Sequence-tagged microsatellite site markers - STMS): इस पद्धति में विशिष्ट लोकस के अनुक्रम डेटा से डिज़ाइन किए गए विशिष्ट प्राइमर का उपयोग करके DNA बहुरूपता शामिल है। सरल अनुक्रम दोहराव लोकी (simple sequence repeat loci) के आसपास के क्षेत्रों के पूरक प्राइमर अत्यधिक बहुरूपी प्रवर्धन उत्पाद (amplification products) उत्पन्न करते हैं। बहुरूपता एक दिए गए दोहराव रूप (repeat motif) में अग्रानुक्रम दोहराव (VNTR loci) की संख्या में भिन्नता के कारण दिखाई देते हैं। STMS विश्लेषण के लिए ट्राई- और टेट्रान्यूक्लियोटाइड (tri- and tetranucleotide) माइक्रोसैटेलाइट अधिक लोकप्रिय हैं क्योंकि वे पीसीआर और जेल वैद्युतकणसंचलन के बाद एक स्पष्ट बैंडिंग प्रतिरूप प्रस्तुत करते हैं। हालांकि, डाइन्यूक्लियोटाइड (dinucleotides) आमतौर पर जीनोम में प्रचुर मात्रा में होते हैं और इन्हें मार्करों के रूप में उपयोग किया जाता है जैसे (CA)n(AG)n और (AT)n। डी- और टेट्रान्यूक्लियोटाइड दोहराव ज्यादातर जीनोम के गैर-कोडिंग क्षेत्रों (non-coding regions) में मौजूद होते हैं, जबकि 57% ट्रिन्यूक्लियोटाइड दोहराव जीन में या उसके आसपास रहने के लिए दिखाए जाते हैं। ज्ञात एलील की संख्या और लक्षित माइक्रोसैटेलाइट DNA के भीतर सरल दोहराव की कुल संख्या के बीच एक बहुत अच्छा संबंध देखा गया है। इस प्रकार माइक्रोसैटेलाइट DNA में दोहराव की संख्या जितनी अधिक होगी, बड़ी आबादी में पता लगाए गए एलील की संख्या उतनी ही अधिक होगी।
मिनीसैटेलाइट DNA मार्करों का सीधा प्रवर्धन (Direct amplification of minisatellite DNA markers - DAMD-PCR): हीथ एट अल. (Heath et al.) द्वारा शुरू की गई इस तकनीक को बहुरूपता का पता लगाने के लिए उपयोगी DNA जांच उत्पन्न करने के साधन के रूप में खोजा गया है। DAMD-PCR क्लोन व्यक्ति-विशिष्ट DNA फिंगरप्रिंटिंग प्रतिरूप उत्पन्न कर सकते हैं और इस प्रकार प्रजातियों के भेदभाव (species differentiation) और कल्टीवर पहचान (cultivar identification) के लिए मार्कर के रूप में क्षमता रखते हैं।
इंटर सिंपल सीक्वेंस रिपीट मार्कर (Inter simple sequence repeat markers - ISSR): जिएट्किविज़ एट अल. (Zietkiewicz et al.) द्वारा रिपोर्ट की गई इस तकनीक में, इंटर-SSR DNA अनुक्रमों को बढ़ाने के लिए माइक्रोसैटेलाइट्स के आधार पर प्राइमर का उपयोग किया जाता है। यहां, 3' छोर पर लंगर डाले गए विभिन्न माइक्रोसैटेलाइट्स का उपयोग जीनोमिक DNA को बढ़ाने के लिए किया जाता है जो उनकी विशिष्टता को बढ़ाता है। ये अधिकतर प्रभावी (dominant) मार्कर हैं, हालांकि कभी-कभी उनमें से कुछ सह-प्रभावीता (codominance) प्रदर्शित करते हैं। डी-, ट्राई-, टेट्रा- और पेंटान्यूक्लियोटाइड (di-, tri-, tetra- and pentanucleotides) [(4)3 = 64, (4)4 = 256] आदि के विभिन्न संयोजनों के लिए कुछ आधारों से बने एक एंकर (anchor) के साथ असीमित संख्या में प्राइमर संश्लेषित किए जा सकते हैं और पौधों की प्रजातियों में अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए इसका उपयोग किया जा सकता है।
ट्रांसपोजेबल एलीमेंट (Transposable elements): पौधों में बड़ी संख्या में ट्रांसपोजेबल रिपीट एलीमेंट्स का अध्ययन किया गया है; हालाँकि, आणविक मार्करों के रूप में केवल कुछ का ही शोषण किया गया है। विकासवादी शब्दों में, उन्होंने असमान क्रॉसिंग ओवर को बढ़ावा देने वाली रेट्रोट्रांसपोज़िशन घटनाओं (retrotransposition events) में एक भूमिका निभाकर प्रजातियों और व्यक्तियों के बीच आनुवंशिक अंतर में योगदान दिया है। विभिन्न प्रजातियों के बीच आनुवंशिक अंतर का पता लगाने के लिए रेट्रोट्रांसपोज़न-मध्यस्थ (Retrotransposon-mediated) फिंगरप्रिंटिंग को एक कुशल फिंगरप्रिंटिंग विधि दिखाया गया है।
Alu-रिपीट्स (Alu-repeats): यह रणनीति मानव जीनोम विश्लेषण में 'Alu-repeats' नामक दोहराए जाने वाले DNA तत्वों के पूरक अर्ध विशिष्ट प्राइमर (semi specific primers) का उपयोग करके जीनोटाइप को फिंगरप्रिंट करने के लिए विकसित की गई थी। Alu दोहराव बेतरतीब ढंग से दोहराए जाने वाले बिखरे हुए DNA का एक वर्ग है, जिसे अधिमानतः Alu PCR के लिए उपयोग किया जाता है क्योंकि वे बहुरूपता के काफी स्तर को प्रकट करते हैं। छोटे और लंबे बिखरे हुए परमाणु तत्वों के इन प्रतिनिधियों को SINES कहते हैं। Alu तत्व आकार में लगभग 300 bp हैं और यह सुझाव दिया गया है कि वे विशेष RNA प्रजातियों से उत्पन्न हुए हैं जिन्हें 10000 वर्षों में लगभग एक एकीकरण घटना की दर से पुन: एकीकृत किया गया है। इन दोहरावों का बड़े पैमाने पर मनुष्यों में अध्ययन किया गया है, जबकि पौधों में उनका कार्य काफी हद तक अस्पष्ट (unexplored) है।
रिपीट कॉम्प्लिमेंट्री प्राइमर (Repeat complementary primers): बिखरे हुए दोहराव (interspersed repeats) के विकल्प के रूप में, अन्य दोहराव अनुक्रम तत्वों के पूरक प्राइमर का भी सफलतापूर्वक बहुरूपता की पीढ़ी के लिए उपयोग किया गया था, उदा. इंट्रॉन/एक्सॉन स्प्लिस जंक्शन (introns/exons splice junctions), tRNA जीन, 5sRNA जीन और Zn-फ़िंगर प्रोटीन जीन। लेसा एट अल. (Lessa et al.) द्वारा हस्तक्षेप करने वाले इंट्रॉन (intervening introns) के प्रवर्धन के परिणामस्वरूप विशिष्ट एक्सॉन के पूरक प्राइमर का अध्ययन किया गया है। इन नई रणनीतियों की एक खूबी यह है कि वे पारंपरिक संकरण-आधारित तकनीकों की तुलना में स्वचालन के लिए अधिक अनुकूल हैं।
रैंडमली-एम्प्लिफाइड पॉलीमॉर्फिक DNA मार्कर (Randomly-amplified polymorphic DNA markers - RAPD): 1991 में वेल्श और मैक्लेलैंड (Welsh and McClelland) ने एक नई पीसीआर-आधारित आनुवंशिक जांच (genetic assay) विकसित की, जिसे यादृच्छिक प्रवर्धित बहुरूपी DNA (RAPD) कहा जाता है। यह प्रक्रिया मनमाना न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम (arbitrary nucleotide sequence) के एक प्राइमर का उपयोग करके DNA में न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम बहुरूपता (nucleotide sequence polymorphisms) का पता लगाती है। इस प्रतिक्रिया में, प्राइमर की एक प्रजाति DNA टेम्पलेट के पूरक स्ट्रैंड (complementary strands) पर दो अलग-अलग साइटों पर जीनोमिक DNA को एनील (anneal) करती है। यदि ये प्राइमिंग साइट एक दूसरे की प्रवर्धनीय सीमा (amplifiable range) के भीतर हैं, तो थर्मोसाइक्लिक प्रवर्धन (thermocyclic amplification) के माध्यम से एक असतत DNA उत्पाद (discrete DNA product) बनता है। औसतन, प्रत्येक प्राइमर जीनोम में कई असतत लोकी के प्रवर्धन को निर्देशित करता है, जिससे यह परख व्यक्तियों के बीच न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम बहुरूपता की कुशल स्क्रीनिंग के लिए उपयोगी हो जाती है। हालांकि, यादृच्छिक अनुक्रम प्राइमर के साथ DNA प्रवर्धन की स्टोकेस्टिक प्रकृति (stoichastic nature) के कारण, प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य DNA प्रवर्धन के लिए लगातार प्रतिक्रिया स्थितियों का अनुकूलन और रखरखाव करना महत्वपूर्ण है। वे प्रमुख मार्कर हैं और इसलिए मैपिंग के लिए मार्कर के रूप में उनके उपयोग में सीमाएं हैं, जिन्हें कुछ हद तक उन मार्करों का चयन करके दूर किया जा सकता है जो युग्मन (coupling) में जुड़े हुए हैं। आरएपीडी परख (RAPD assay) का उपयोग कई समूहों द्वारा कृषि संबंधी महत्वपूर्ण लक्षणों से जुड़े मार्करों की पहचान के लिए कुशल उपकरणों के रूप में किया गया है, जिन्हें समस्थानिक रेखाओं (near isogenic lines) के विकास के दौरान शामिल किया गया है। परिवर्तनशीलता विश्लेषण और व्यक्ति-विशिष्ट जीनोटाइपिंग में आरएपीडी (RAPDs) और उनसे संबंधित संशोधित मार्करों का अनुप्रयोग काफी हद तक किया गया है, लेकिन खराब प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य, धुंधले या अस्पष्ट उत्पादों, और बैंड स्कोर करने में कठिनाई जैसी समस्याओं के कारण कम लोकप्रिय है, जिससे अनुचित अनुमान लगते हैं।
DNA एम्प्लीफिकेशन फिंगरप्रिंटिंग (DNA amplification fingerprinting - DAF): कैटेनो-एनोल्स एट अल. (Caetano-Anolles et al.) ने पॉलीमरेज़ चेन रिएक्शन का उपयोग करके DNA को बढ़ाने के लिए 5 बेस (bases) जितने छोटे सिंगल आर्बिट्रेरी प्राइमर का इस्तेमाल किया। प्राप्त उत्पादों के एक स्पेक्ट्रम में, साधारण प्रतिरूप मैपिंग के लिए आनुवंशिक मार्करों के रूप में उपयोगी होते हैं, जबकि अधिक जटिल प्रतिरूप DNA फिंगरप्रिंटिंग के लिए उपयोगी होते हैं। बैंड प्रतिरूप प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य होते हैं और पॉलीएक्रिलामाइड जेल इलेक्ट्रोफोरेसिस (polyacrylamide gel electrophoresis) और सिल्वर स्टेनिंग (silver staining) का उपयोग करके उनका विश्लेषण किया जा सकता है। DAF को मापदंडों के सावधानीपूर्वक अनुकूलन (optimization) की आवश्यकता होती है; हालाँकि, यह प्रवर्धित उत्पादों के शीघ्र और आसान निर्धारण के लिए स्वचालन और प्राइमर के फ्लोरोसेंट टैगिंग (fluorescent tagging) के लिए अत्यंत अनुकूल है। टेम्प्लेट के प्रीडाइजेस्टिंग (predigesting) जैसे विभिन्न संशोधनों को नियोजित करके DAF प्रोफाइल तैयार किए जा सकते हैं। आनुवंशिक टाइपिंग (genetic typing) और मैपिंग में यह तकनीक उपयोगी रही है।
आर्बिट्ररी प्राइम्ड पॉलीमरेज़ चेन रिएक्शन (Arbitrary primed polymerase chain reaction - AP-PCR): यह RAPD का एक विशेष मामला है, जिसमें जीनोमिक DNA के पीसीआर में लंबाई में 10-50 बेस के सिंगल प्राइमर को नियोजित करके असतत प्रवर्धन प्रतिरूप (discrete amplification patterns) उत्पन्न होते हैं। पहले दो चक्रों में, एनीलिंग (annealing) गैर-कठोर (non-stringent) परिस्थितियों में होती है। अंतिम उत्पाद संरचनात्मक रूप से RAPD उत्पादों के समान होते हैं। DAF की तुलना में, RAPD का यह प्रकार बहुत लोकप्रिय नहीं है क्योंकि इसमें ऑटोरेडियोग्राफी शामिल है। हाल ही में, हालांकि, इसे एगरोज़ जैल (agarose gels) पर अंशों को अलग करके और विज़ुअलाइज़ेशन (visualization) के लिए एथिडियम ब्रोमाइड स्टेनिंग (ethidium bromide staining) का उपयोग करके सरल बनाया गया है।
विशिष्ट बैंड के प्रवर्धन के लिए अनुक्रम विशिष्ट प्रवर्धित क्षेत्र (Sequence characterized amplified regions for amplification of specific band - SCAR): मिशेलमोर एट अल. (Michelmore et al.) और मार्टिन एट अल. (Martin et al.) ने इस तकनीक की शुरुआत की जिसमें RAPD मार्कर टर्मिनी (termini) को अनुक्रमित किया जाता है और किसी विशेष लोकस के विशिष्ट प्रवर्धन के लिए लंबे प्राइमर (22-24 न्यूक्लियोटाइड बेस लंबे) डिज़ाइन किए जाते हैं। ये निर्माण और अनुप्रयोग में STS मार्करों के समान हैं। बैंड की उपस्थिति या अनुपस्थिति अनुक्रम में भिन्नता को इंगित करती है। ये RAPD की तुलना में बेहतर प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य हैं। SCAR आमतौर पर प्रमुख मार्कर होते हैं, हालांकि, उनमें से कुछ को टेट्रा कटिंग रिस्ट्रिक्शन एंजाइम (tetra cutting restriction enzymes) के साथ पचाकर सह-प्रभावी (codominant) मार्करों में परिवर्तित किया जा सकता है और बहुरूपता (polymorphism) को विकृत जेल वैद्युतकणसंचलन (denaturing gel electrophoresis) या SSCP द्वारा घटाया जा सकता है। मनमाने प्राइमर (arbitrary primers) की तुलना में, SCAR मैपिंग अध्ययन में कई लाभ प्रदर्शित करते हैं (प्रमुख RAPD की तुलना में आनुवंशिक मैपिंग के लिए सह-प्रभावी SCAR जानकारीपूर्ण हैं), मानचित्र-आधारित क्लोनिंग क्योंकि उनका उपयोग पीसीआर द्वारा जमा जीनोमिक लाइब्रेरी की स्क्रीन करने, भौतिक मैपिंग, लोकस विशिष्टता आदि के लिए किया जा सकता है। SCAR संबंधित प्रजातियों के बीच तुलनात्मक मैपिंग या होमोलॉजी अध्ययन (homology studies) की भी अनुमति देते हैं, इस प्रकार निकट भविष्य में इसे एक अत्यंत अनुकूलनीय अवधारणा बनाते हैं।
क्लीव्ड एम्प्लिफाइड पॉलीमॉर्फिक अनुक्रम (Cleaved amplified polymorphic sequences - CAPs): ये बहुरूपी प्रतिरूप पीसीआर उत्पादों के प्रतिबंध एंजाइम पाचन (restriction enzyme digestion) द्वारा उत्पन्न होते हैं। वैद्युतकणसंचलन के दौरान ऐसे डाइजेस्ट (digests) की तुलना उनके अंतर प्रवास (differential migration) के लिए की जाती है। इस प्रक्रिया के लिए पीसीआर प्राइमर (PCR primer) जीनोमिक या cDNA अनुक्रमों या क्लोन किए गए RAPD बैंड के डेटाबैंक में उपलब्ध अनुक्रम जानकारी के आधार पर संश्लेषित किया जा सकता है। ये मार्कर प्रकृति में सह-प्रभावी हैं।
रैंडमली एम्प्लिफाइड माइक्रोसैटेलाइट पॉलीमॉर्फिज्म (Randomly amplified microsatellite polymorphisms - RAMPO): इस पीसीआर-आधारित रणनीति में, जीनोमिक DNA को पहले मनमाने ढंग से प्राइमर का उपयोग करके प्रवर्धित (amplified) किया जाता है। इसके बाद प्रवर्धित उत्पादों को इलेक्ट्रोफोरेटिक रूप से अलग किया जाता है और सूखे जेल को माइक्रोसैटेलाइट ओलिगोन्यूक्लियोटाइड जांच के साथ संकरित (hybridized) किया जाता है। इस प्रकार ओलिगोन्यूक्लियोटाइड फिंगरप्रिंटिंग, आरएपीडी और माइक्रोसैटेलाइट-प्राइम्ड पीसीआर (microsatellite-primed PCR) के कई फायदे संयुक्त हैं, ये परख (assay) की गति, उच्च संवेदनशीलता, उच्च स्तर की परिवर्तनशीलता का पता लगाया गया और पूर्व DNA अनुक्रम जानकारी की गैर-आवश्यकता है। इस तकनीक को टमाटर, कीवी फल (kiwi fruit) और D. bulbifera के निकटता से संबंधित जीनोटाइप के आनुवंशिक फिंगरप्रिंटिंग में सफलतापूर्वक नियोजित किया गया है।
एम्प्लिफाइड फ्रैग्मेंट लेंथ पॉलीमॉर्फिज्म (Amplified fragment length polymorphism - AFLP): ज़ेब्यू एट अल. (Zabeau et al.) द्वारा एक हालिया दृष्टिकोण, जिसे AFLP कहते हैं, पीसीआर प्रवर्धन द्वारा जीनोमिक प्रतिबंध अंशों (genomic restriction fragments) का पता लगाने पर आधारित एक तकनीक है और इसका उपयोग किसी भी मूल या जटिलता के DNA (DNAs) के लिए किया जा सकता है। जेनेरिक प्राइमर (generic primers) के एक सीमित सेट का उपयोग करके, अनुक्रम के किसी भी पूर्व ज्ञान के बिना, उंगलियों के निशान तैयार किए जाते हैं। एकल प्रतिक्रिया में पता लगाए गए अंशों की संख्या को विशिष्ट प्राइमर सेट के चयन द्वारा 'ट्यून' किया जा सकता है। AFLP तकनीक विश्वसनीय है क्योंकि प्राइमर एनीलिंग के लिए कड़े प्रतिक्रिया स्थितियों (stringent reaction conditions) का उपयोग किया जाता है। इस प्रकार यह तकनीक RFLP और PCR तकनीकों का एक सरल संयोजन दिखाती है और निकटता से संबंधित जीनोटाइप के बीच बहुरूपता का पता लगाने में अत्यंत उपयोगी है।
AFLP प्रक्रिया में मुख्य रूप से 3 चरण शामिल हैं:
आणविक मार्करों को जीन के स्थानीयकरण (localization) से लेकर मार्कर-सहायता प्राप्त चयन द्वारा पौधों की किस्मों (plant varieties) के सुधार तक बड़ी संख्या में अनुप्रयोगों के लिए उपकरण के रूप में देखा गया है। वे विकासवादी सिद्धांतों (evolutionary theories) में नए आयाम जोड़ते हुए जातिवृत्तीय विश्लेषण के लिए भी बेहद लोकप्रिय मार्कर बन गए हैं। यदि हम इन मार्करों के विकास के इतिहास को देखें, तो यह स्पष्ट है कि पिछले दो दशकों में वैज्ञानिकों और प्रजनकों को आसान, तेज और स्वचालित (automated) सहायता प्रदान करने के लिए उन्हें बेहतर बनाया गया है। आणविक मार्करों पर आधारित जीनोम विश्लेषण ने बड़ी मात्रा में जानकारी उत्पन्न की है और इसे संरक्षित करने और लोकप्रिय बनाने के लिए कई डेटाबेस (databases) तैयार किए जा रहे हैं।
पौधे का सुधार, चाहे प्राकृतिक चयन (natural selection) के माध्यम से या प्रजनकों (breeders) के प्रयासों के माध्यम से, हमेशा एलील के सही संयोजन को बनाने, मूल्यांकन करने और चुनने पर निर्भर करता है। विशेषताओं (characteristics) के सबसे सरल सुधार के लिए भी अक्सर बड़ी संख्या में जीन (genes) के संशोधन (manipulation) की आवश्यकता होती है। आणविक मार्करों के उपयोग के साथ अब अलग-अलग आबादी (segregating population) में मूल्यवान एलील का पता लगाना और उनकी मैपिंग करना एक नियमित बात है। एक बार मैप किए गए ये मार्कर, जटिल लक्षणों को घटक आनुवंशिक इकाइयों (component genetic units) में अधिक सटीक रूप से विच्छेदन (dissection) करने में सक्षम बनाते हैं, इस प्रकार एक प्रजनन कार्यक्रम (breeding programme) में इन जटिल इकाइयों को अधिक कुशलता से प्रबंधित करने के लिए नए उपकरणों के साथ प्रजनकों को प्रदान करते हैं।
पौधों में पहला जीनोम मानचित्र RFLP मार्करों का उपयोग करके मक्का (maize) में रिपोर्ट किया गया था, उसके बाद चावल, अरबिडोप्सिस आदि। तब से आलू (potato), जौ (barley), केला (banana), Brassicaceae के सदस्यों आदि जैसी कई अन्य फसलों के लिए मानचित्र तैयार किए गए हैं। एक बार जब रूपरेखा मानचित्र (framework maps) तैयार हो जाते हैं, तो विभिन्न तकनीकों से प्राप्त बड़ी संख्या में मार्करों का उपयोग मानचित्रों को यथासंभव संतृप्त (saturate) करने के लिए किया जाता है। इस संबंध में माइक्रोसैटेलाइट मार्कर, विशेष रूप से STMS मार्कर, अत्यंत उपयोगी पाए गए हैं। स्पष्ट मेंडेलियन वंशानुक्रम का पालन करने की उनकी गुणवत्ता के कारण, उनका आसानी से इंडेक्स मैप (index maps) के निर्माण में उपयोग किया जा सकता है, जो जीनोम के विशिष्ट क्षेत्रों के लिए एक एंकर या संदर्भ बिंदु प्रदान कर सकता है। अरबिडोप्सिस में लगभग 30 माइक्रोसैटेलाइट्स को पांच लिंकेज समूहों (linkage groups) में पहले ही सौंपा जा चुका है, जबकि चावल, सोयाबीन, मक्का आदि में आनुवंशिक लिंकेज मानचित्रों (genetic linkage maps) में उनका एकीकरण (integration) अभी भी प्रगति पर है। पौधों में माइक्रोसैटेलाइट्स को मैप करने का पहला प्रयास झाओ और कोचर्ट (Zhao and Kochert) ने चावल में (GGC)n का उपयोग करके किया था, उसके बाद चावल में टैंक्सले एट अल. (Tanksley et al.) द्वारा (GA)n और (GT)n और पनाउड एट अल. (Panaud et al.) द्वारा (GA/AG)n, (ATC)10 और (ATT)14 की मैपिंग की गई। आलू के लिए मिल्बोर्न एट अल. (Milbourne et al.) द्वारा सबसे हालिया माइक्रोसैटेलाइट मानचित्र तैयार किया गया है। माइक्रोसैटेलाइट्स के समान, रेट्रोट्रांसपोज़न (retrotransposons) द्वारा उत्पन्न भिन्नता के प्रतिरूप को देखते हुए, अब यह प्रस्तावित है कि आनुवंशिक परिवर्तनशीलता के अलावा, ये मार्कर आनुवंशिक मानचित्रों को एकीकृत (integrating) करने के लिए आदर्श हैं।
एक बार मैप किए जाने के बाद, इन मार्करों को उपज (yield), रोग प्रतिरोध (disease resistance), तनाव सहिष्णुता (stress tolerance), बीज की गुणवत्ता आदि जैसे प्रजनन कार्यक्रम के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण कई व्यक्तिगत लक्षणों (individual traits) को टैग करने में कुशलतापूर्वक नियोजित किया जाता है। कई पौधों में विभिन्न लक्षणों के लिए बड़ी संख्या में मोनोजेनिक (monogenic) और पॉलीजेनिक लोकी (polygenic loci) की पहचान की गई है, जिनका वर्तमान में प्रजनकों और आणविक जीवविज्ञानी (molecular biologists) द्वारा एक साथ शोषण किया जा रहा है, ताकि मार्कर-सहायता प्राप्त चयन के सपने को साकार किया जा सके। उपयोगी जीनों की टैगिंग (Tagging), जैसे कि पौधों के रोगज़नक़ (plant pathogen) के प्रतिरोध प्रदान करने के लिए जिम्मेदार, पौधों के हार्मोन (plant hormones) के संश्लेषण, सूखा सहिष्णुता (drought tolerance) और कई अन्य महत्वपूर्ण विकासात्मक मार्ग (developmental pathway) जीनों की टैगिंग, एक प्रमुख लक्ष्य है। ऐसे टैग किए गए जीनों का उपयोग संकर कार्यक्रम (hybrid programme) में या परिवर्तन (transformation) आदि जैसे अन्य तरीकों से उत्पन्न नए जीनोटाइप में उपयोगी जीनों की उपस्थिति का पता लगाने के लिए भी किया जा सकता है। RFLP मार्करों ने जीन टैगिंग के लिए मार्कर के रूप में अपना महत्व साबित किया है और कई फसलों में मात्रात्मक विशेषता लोकी (quantitative trait loci - QTL) का पता लगाने और संशोधन करने में बहुत उपयोगी हैं। जीन टैगिंग पर पहली रिपोर्ट टमाटर से मिली थी, जो पानी के उपयोग की दक्षता (water use efficiency), Fusarium oxysporum (the 12 gene) का प्रतिरोध, पत्ती रतुआ प्रतिरोध जीन (leaf rust resistance genes) LR 9 और 24, और जड़-गांठ नेमाटोड (root knot nematodes - Meliodogyne sp.) (the mi gene) जैसे कई लक्षणों में शामिल जीनों से जुड़े मार्करों की पहचान के लिए साधन उपलब्ध कराती है। हाल ही में, जिओ एट अल. (Xiao et al.) ने जंगली चावल रिश्तेदार O. rufipogon से विशेषता सुधार (trait improving) QTL एलील की पहचान करने में RFLP मार्करों की उपयोगिता दिखाई है।
एलील-विशिष्ट संबद्ध प्राइमर ने आकार के अंतर और बिंदु उत्परिवर्तन दोनों के परिणामस्वरूप होने वाले लोकी के एलीलिक वेरिएंट (allelic variants) के जीनोटाइपिंग (genotyping) में भी अपनी उपयोगिता प्रदर्शित की है। इसके कुछ वास्तविक उदाहरण हैं मक्का में मोमी जीन लोकस (waxy gene locus), गेहूं में रोटी बनाने की गुणवत्ता से जुड़ा Glu D1 कॉम्प्लेक्स लोकस, गेहूं में Lr1 लीफ रस्ट रेजिस्टेंस लोकस (leaf rust resistance locus), आलू में जड़ पुटी नेमाटोड (root cyst nematode) Globodera rostochiensis के प्रतिरोध प्रदान करने वाले Gro1 और H1 एलील, और अनाज में पाउडर फफूंदी प्रतिरोध लोकी (powdery mildew resistance loci) का पता लगाने के लिए बहुरूपी साइटों का एलील-विशिष्ट प्रवर्धन। टमाटर, लेट्यूस (lettuce) आदि में ASAP का उपयोग करके कई अन्य लक्षणों को टैग किया गया है। ASAP के अलावा, टेट्राप्लॉइड (tetraploid) आलू में Globodera pallida (पत्थर) के मात्रात्मक प्रतिरोध (quantitative resistance) से जुड़े AFLP और SSR मार्करों की पहचान की गई है, जिन्हें मार्कर-सहायता प्राप्त चयन में बहुत अच्छी तरह से नियोजित किया जा सकता है।
STMS मार्करों ने पादप प्रजनन कार्यक्रमों में महत्वपूर्ण लक्षणों के लिए नैदानिक मार्करों के रूप में संभावित उपयोग प्रदर्शित किया है, उदा. (AT)15 रिपीट एक सोयाबीन हीट शॉक प्रोटीन जीन (heat shock protein gene) के भीतर स्थित है जो सोयाबीन मोज़ेक वायरस (soybean mosaic virus) के प्रतिरोध प्रदान करने वाले जीन (Rsv) से लगभग 0.5 cM है। मूंगफली के मटल वायरस (peanut mottle virus - Rpv), फाइटोप्टेरा (phytopthera - Rps3) और जावानीस रूटनोट नेमाटोड (Javanese rootknot nematode) सहित कई प्रतिरोध जीन सोयाबीन जीनोम के इस क्षेत्र में क्लस्टर (clustered) किए गए हैं।
RFLPs, STMS और ASAPs जैसे विशिष्ट मार्करों के समान, RAPDs जैसे मनमाने मार्कर (arbitrary markers) ने भी आनुवंशिक लिंकेज मानचित्रों की संतृप्ति (saturation) और जीन टैगिंग (gene tagging) में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई है। मैपिंग में उनका उपयोग विशेष रूप से उन प्रणालियों में महत्वपूर्ण रहा है, जहां RFLPs बहुत अधिक बहुरूपता प्रकट करने में विफल रहे हैं जो मैपिंग के लिए बहुत महत्वपूर्ण है। आनुवंशिक मानचित्रों की संतृप्ति में RAPD मार्करों के पहले उपयोगों में से एक की रिपोर्ट विलियम्स एट अल. (Williams et al.) द्वारा की गई थी। उन्होंने उन प्रजातियों के बीच लिंकेज मानचित्रों के निर्माण में उपयोगिता साबित की है जहां F2 पृथक्करण आबादी (F2 segregating populations) के उत्पादन में अंतर्निहित कठिनाई (inherent difficulty) रही है और जीनोम का आकार बड़ा है, उदा. शंकुधारी (conifers)। समस्थानिक रेखाओं में RAPD मार्करों को SCARs में बदला जा सकता है और डायग्नोस्टिक मार्कर के रूप में उपयोग किया जा सकता है। Lr28 जीन ले जाने वाले ब्रेड गेहूं (bread wheat) के 4 AL पर स्थानांतरित खंड से जुड़े SCAR/STS मार्कर को नाइक एट अल. (Naik et al.) द्वारा टैग किया गया है। हाल ही में, ISSRs, जो मनमाने मार्कर श्रेणी (arbitrary marker category) से भी संबंधित हैं, लेकिन मार्करों के RAPD वर्ग द्वारा साझा की गई कई कमियों से रहित पाए जाते हैं, उन्हें जीन टैगिंग के लिए एक विश्वसनीय उपकरण के रूप में नियोजित किया गया है। एक ISSR मार्कर (AG)8YC प्रजनन क्षमता के लिए चावल परमाणु पुनर्स्थापक जीन (rice nuclear restorer gene), RF1 के करीब (3.7 ± 1.1 cM) जुड़ा हुआ पाया गया है। RF1 संकर चावल (hybrid rice) के उत्पादन के लिए आवश्यक है और यह मार्कर न केवल पुनर्स्थापक (restorer) और अनुरक्षक (maintainer) दोनों लाइनों के प्रजनन के लिए उपयोगी होगा, बल्कि हाइब्रिड चावल के बीजों की शुद्धता प्रबंधन (purity management) के लिए भी उपयोगी होगा। इसी तरह ISSR मार्कर (AC)8YT छोले (chickpea) में 5.2 cM की दूरी पर प्रतिकर्षण (repulsion) में Fusarium विल्ट रेस 4 (Fusarium wilt race 4) के प्रतिरोध के लिए जीन से जुड़ा पाया गया है।
मैपिंग और जीन की टैगिंग के अलावा, RFLP मार्करों की एक महत्वपूर्ण उपयोगिता एक बैकक्रॉस प्रजनन कार्यक्रम (backcross breeding programme) में जीन इंट्रोग्रेशन (gene introgression) का पता लगाने और निकटता से संबंधित प्रजातियों के बीच सिंटेनी मैपिंग में देखी गई है। मार्कर-सहायता प्राप्त चयन बैकक्रॉस योजना (marker assisted selection backcross scheme) में विश्वसनीय पूर्व-चयन (pre selection) के लिए STMS मार्करों की समान उपयोगिता देखी गई है। विशिष्ट मार्करों के अलावा, हेक्साप्लॉइड गेहूं (hexaploid wheat) में बैकक्रॉस-मध्यस्थ जीनोम इंट्रोग्रेशन (backcross-mediated genome introgression) की निगरानी के लिए गेहूं में DAMD-आधारित DNA फिंगरप्रिंटिंग भी उपयोगी रही है.
विकास के शुरुआती सिद्धांतों (early theories of evolution) में से अधिकांश जीवों के बीच रूपात्मक (morphological) और भौगोलिक (geographical) भिन्नताओं पर आधारित थे। हालांकि, यह अधिक से अधिक स्पष्ट होता जा रहा है कि आणविक जीव विज्ञान (molecular biology) की तकनीक प्राकृतिक आबादी (natural population) की आनुवंशिक संरचना (genetic structure) के बारे में विस्तृत जानकारी प्रदान करने का वादा करती है, जो हम अतीत में प्राप्त करने में सक्षम थे। RFLP, DNA अनुक्रमण, और कई पीसीआर-आधारित मार्कर विभिन्न प्रजातियों के फाइलोजेनी (phylogenies) के पुनर्निर्माण के लिए बड़े पैमाने पर उपयोग किए जा रहे हैं। तकनीकों से ठीक समय के पैमाने (fine time scale) के बारे में पथ-प्रदर्शक (path-breaking) जानकारी प्रदान करने का अनुमान है, जिस पर निकट-संबंधित प्रजातियां अलग हो गई हैं और प्रजातियों के गठन के साथ किस प्रकार की आनुवंशिक भिन्नताएं (genetic variations) जुड़ी हुई हैं। इसके अलावा, ये अध्ययन प्रजातियों के भीतर आनुवंशिक भिन्नता के प्रतिरूप के बारे में अधिक खुलासा करने का एक बड़ा वादा रखते हैं।
अब पौधों में आनुवंशिक भिन्नता का अध्ययन करने के लिए प्रयास किए जा रहे हैं, ताकि जंगली पूर्वजों (wild progenitors) से उनके विकास को समझा जा सके और उन्हें उपयुक्त समूहों में वर्गीकृत (classify) किया जा सके। टैक्सोनोमिक वर्गीकरण (taxonomic classification) यह निर्धारित करने के लिए एक आवश्यक पहला कदम है कि क्या कोई जर्मप्लाज्म (germplasm) संबंधित प्रणाली के प्राथमिक (primary), द्वितीयक (secondary) या तृतीयक जीन पूल (tertiary gene pool) का हिस्सा है। यह उन मामलों में विशेष रूप से महत्वपूर्ण है जहां रूपात्मक मार्कर (morphological markers) गलत और भ्रामक (inaccurate and misleading) साबित हो सकते हैं। इसका एक वास्तविक उदाहरण रेखाएँ अजुकैना (Azucena) और पीआर 304 (PR 304) हैं जिन्हें रूपात्मक वर्णों (morphological characters) का उपयोग करके इंडिकास (indicas) के रूप में वर्गीकृत किया गया है, जबकि वे संकरण अध्ययन (crossing studies) में जैपोनिकस (japonicas) की तरह व्यवहार करते हैं। हालांकि, इन नमूनों को स्पष्ट रूप से RAPD मार्करों द्वारा विश्लेषण किए जाने पर जैपोनिकस होने का पता चलता है।
RFLPs का उपयोग विकासवादी अध्ययनों (evolutionary studies) में ब्रेड गेहूं के हेक्साप्लोइड जीनोम (hexaploid genome) और इसके पूर्वजों के बीच संबंध को निकालने के लिए किया गया है। इसी तरह कई ट्रांसपोज़न तत्व (transposon elements) जैसे tos1-1, tos2-1 और tos3-1 रेट्रोट्रांसपोज़न का उपयोग चावल की विभिन्न प्रजातियों के बीच और खेती वाले चावल के इकोटाइप (ecotypes) के बीच आनुवंशिक अंतर का पता लगाने के लिए किया गया है, जिसमें वे एशियाई और अफ्रीकी चावल, O. sativa और O. glaberrima की किस्मों के बीच अंतर करने के लिए पाए गए थे। रेट्रोएलिमेंट (Retroelement) Wis-2 गेहूं की किस्म के व्यक्तिगत पौधों (individual plants) के भीतर और गेहूं की किस्मों के भीतर और उनके बीच जीनोमिक भिन्नता (genomic variation) का पता लगाने के लिए पाया गया है। यह तत्व घास (grasses) जैसे जौ, राई (rye), जई (oats) और Aegilops प्रजातियों के जीनोम में भी पाया गया है, जो घासों में सामान्य पैतृक तत्वों (ancestral elements) का संकेत देता है। हालांकि RFLPs, माइक्रोसैटेलाइट्स, मिनीसैटेलाइट्स और ट्रांसपोज़न आनुवंशिक परिवर्तनशीलता विश्लेषण (genetic variability analysis) करने के लिए उपयोगी हैं, अब प्रवृत्ति पीसीआर-आधारित मार्करों के उपयोग की ओर बढ़ रही है। मनमाने प्राइमर पर विशिष्ट मार्करों (specific markers) को प्राथमिकता दी जाती है। हालांकि, मनमाना प्राइमर गेहूं जैसे जटिल जीनोम (complex genomes) के विश्लेषण में पसंद के मार्कर (markers of choice) पाए जाते हैं, जहां आनुवंशिक भिन्नता (genetic variation) को विच्छेदित (dissect) करना बेहद मुश्किल है। सेन एट अल. (Sen et al.) ने ब्रेड गेहूं के फिंगरप्रिंटिंग में आणविक मार्करों के एक नए स्रोत के रूप में DAF का उपयोग किया है। हमारी प्रयोगशाला में हाल के अध्ययनों ने क्रमशः गेहूं और चावल के विकासवादी अध्ययनों में RAPD और ISSR मार्करों की उपयोगिता का खुलासा किया है।
विशिष्ट मार्कर जैसे STMS (अनुक्रम-टैग किए गए माइक्रोसैटेलाइट मार्कर - sequence-tagged microsatellite markers), ALPs (एम्प्लिकॉन लंबाई बहुरूपता - Amplicon length polymorphisms) या STS मार्कर, किस्म के विकास (cultivar development) की प्रक्रिया के दौरान फसलों के जीन पूल भिन्नता (gene pool variation) के विश्लेषण और जर्मप्लाज्म के वर्गीकरण में अत्यंत मूल्यवान साबित हुए हैं। ये मार्कर अत्यंत संवेदनशील (sensitive) हैं और किस्म के विकास के दौरान एलीलिक परिवर्तनशीलता (allelic variability) का पता लगा सकते हैं। क्लोरोप्लास्ट (chloroplast) या माइटोकॉन्ड्रियल DNA (mitochondrial DNA) के लिए विशिष्ट STS मार्कर बीज (seed) और पराग (pollen) विशिष्ट मार्कर प्रदान करने में उपयोगी रहे हैं जिनका उपयोग कई भौतिक रूप से जुड़ी साइटों (physically linked sites) पर लंबाई भिन्नता (length variation) का पता लगाने के लिए किया जा सकता है और हैप्लोटाइप (haplotype) डेटा प्रदान करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है और इस प्रकार जीनोटाइपिक रूप से (genotypically) अद्वितीय व्यक्तिगत पौधे। साथ ही द्वि-पैरेंटल (biparentally - nuclear) और यूनी-पैरेंटल (uniparentally - organellar) संचारित मार्करों के साथ पता लगाए गए परिवर्तनशीलता के प्रतिरूप (patterns of variability) की तुलना जनसंख्या और विकासवादी जीवविज्ञानियों (evolutionary biologists) को पूरक जानकारी (complementary information) प्रदान कर सकती है। इसके उत्कृष्ट उदाहरण मक्का में पॉली ए (Poly A) मोनोन्यूक्लियोटाइड रिपीट, लिवरवॉर्ट्स (liverworts), मक्का, मटर (pea) और गैर प्रकाश संश्लेषक (non photosynthetic) हरे पौधे Epifagus virginiana में पाए जाने वाले पॉली (TA/AT) डायन्यूक्लियोटाइड रिपीट हैं, और चावल, तंबाकू (tobacco), ब्लैक पाइन (black pine), लिवरवॉर्ट और मक्का में 10 से अधिक दोहराव वाली इकाइयों के साथ कुल 500 क्लोरोप्लास्ट SSR की पहचान की गई है। यद्यपि ये सभी मार्कर प्रकार नमूनों के किसी भी दिए गए सेट में अध्ययन की जा रही विभिन्न प्रजातियों के विकास और फाइलोजेनी के संबंध में बहुमूल्य जानकारी प्रदान करते हैं, प्रवृत्ति अब इस तरह के विश्लेषण के लिए ESTs (व्यक्त अनुक्रम टैग - expressed sequence tags) के उपयोग की ओर बढ़ रही है। ऐसा इसलिए हो सकता है, क्योंकि इस तरह के अध्ययनों में, कोई वास्तव में कार्यात्मक जीनों के विकास को देखता है।
पालतूकरण (domestication) के बाद, विशिष्ट लक्षणों अर्थात उपज के लिए निरंतर चयन दबाव (selection pressure) के कारण फसल के पौधों में आनुवंशिक भिन्नता कम होती गई, जिससे वे बीमारी और कीट महामारी (disease and insect epidemics) के प्रति अधिक संवेदनशील हो गए और लंबे समय तक निरंतर आनुवंशिक सुधार (sustained genetic improvement) की क्षमता को खतरे में डाल दिया। यह जोखिम 1970 में दक्षिणी मकई की पत्ती के झुलसने (southern corn leaf blight) के प्रकोप के साथ तेजी से ध्यान में लाया गया था, जिससे संयुक्त राज्य अमेरिका (USA) में मकई की उपज काफी कम हो गई थी, और इसे एक एकल आनुवंशिक पुरुष बाँझपन कारक (single genetic male sterility factor) के व्यापक उपयोग के लिए जिम्मेदार ठहराया गया था जो दुर्परिणति से रोग की संवेदनशीलता (disease susceptibility) से जुड़ा था। इस प्रकार उनके पूर्वजों (ancestors) और संबंधित प्रजातियों (related species) की तुलना में मौजूदा आधुनिक किस्मों (modern-day cultivars) के जर्मप्लाज्म की आनुवंशिक संरचना (genetic composition) का अध्ययन करना अत्यंत महत्वपूर्ण है। यह न केवल उनके फाइलोजेनेटिक संबंध (phylogenetic relationship) के बारे में जानकारी प्रदान करेगा बल्कि नए और उपयोगी जीन खोजने का मौका भी इंगित करेगा, क्योंकि सबसे अलग DNA प्रोफाइल (DNA profiles) वाले परिग्रहण (accessions) में अधिक संख्या में नवीन एलील (novel alleles) होने की संभावना है। इस तरह के नमूने निर्णय (sampling decisions) लेने के लिए DNA प्रोफाइलिंग अब अधिकांश फसलों में चल रही है। प्रजनन के लिए विदेशी जर्मप्लाज्म (exotic germplasm) का चयन कुछ विशिष्ट विशेषताओं (characteristic features) के आधार पर किया जाता है जैसे (a) विदेशी जर्मप्लाज्म में आधुनिक किस्मों के सापेक्ष अद्वितीय DNA बहुरूपता (DNA polymorphisms) (पूरे जीनोम में) की एक महत्वपूर्ण संख्या होनी चाहिए और (b) प्रत्येक विदेशी जर्मप्लाज्म आनुवंशिक रूप से भिन्न (DNA प्रोफाइलिंग के आधार पर) होना चाहिए। मौजूदा किस्मों के बीच आनुवंशिक विविधताओं, उनके जंगली पूर्वजों की तुलना में किस्मों और प्रकृति में अभी भी मौजूद कई जंगलों (wilds) को समझने के लिए यह आवश्यक है।
कई DNA मार्कर विशिष्ट के साथ-साथ मनमाने (arbitrary) का उपयोग अब तक विभिन्न वर्गों के जर्मप्लाज्म के DNA फिंगरप्रिंटिंग (DNA fingerprinting) के लिए किया गया है। STMS मार्करों के साथ आगे के अध्ययन से फसल के पौधों में शामिल पालतूकरण प्रक्रिया (domestication process) पर भी प्रकाश पड़ सकता है और फसल के पौधों के जीन पूल (gene pool) को समृद्ध करने के लिए उपयोगी मापदंड (criteria) प्रदान किए जा सकते हैं और यह निर्धारित किया जा सकता है कि पौधे प्रजनक (plant breeders) भिन्नता के पहले से मौजूद रूपों तक पहुंचने में कितने कुशल रहे हैं। AFLP, आणविक मार्करों का एक नया वर्ग, आनुवंशिक बहुरूपता के अध्ययन के लिए मार्कर के रूप में लोकप्रियता प्राप्त कर चुका है, विशेष रूप से उन प्रजातियों में जहां अन्य प्रकार के मार्करों का उपयोग करके बहुरूपता अत्यंत दुर्लभ है। पकनियात एट अल. (Pakniyat et al.) ने नमक सहिष्णुता (salt tolerance) और संबंधित इको भूगोल (eco geography) के संदर्भ में जंगली जौ (wild barley) में भिन्नता का अध्ययन करने के लिए AFLP का उपयोग किया, और विभिन्न प्रणालियों के लिए हर दिन कई रिपोर्ट आ रही हैं। इसी तरह चीड़ (pine), चावल और गेहूं में भी विविधता विश्लेषण (diversity analysis) के लिए ISSR मार्करों की क्षमता का उपयोग किया गया है। इन अध्ययनों ने पौधों के बीच मौजूदा जैव विविधता (biodiversity) के वर्गीकरण (classification) में मदद की है, जिसका जंगली जीन इंट्रोग्रेशन (wild gene introgression) कार्यक्रमों में और अधिक फायदा उठाया जा सकता है।
किस्मों के जीनोटाइपिंग में रिपेटिटिव (repetitive) और आर्बिट्रेरी DNA मार्कर पसंद के मार्कर हैं। (CT)10, (GAA)5, (AAGG)4, (AAT)6, (GATA)4, (CAC)5 जैसे माइक्रोसैटेलाइट्स (Microsatellites) और मिनीसैटेलाइट्स (minisatellites) का उपयोग आनुवंशिक भिन्नता, किस्म की पहचान और जीनोटाइपिंग का पता लगाने के लिए DNA फिंगरप्रिंटिंग में किया गया है। यह जानकारी आनुवंशिक विविधता (genetic diversity) के परिमाणीकरण (quantification), पादप जर्मप्लाज्म संग्रह (plant germplasm collections) और टैक्सोनोमिक अध्ययन (taxonomic studies) में परिग्रहणों के लक्षण वर्णन के लिए उपयोगी है। STMS मार्करों के निर्माण के लिए माइक्रोसैटेलाइट उपयोगी रहे हैं, जो निकटता से संबंधित किस्मों (closely related cultivars) के भीतर बहुरूपता (polymorphisms) प्रकट करते हैं। पौधों में माइक्रोसैटेलाइट्स का पहला अनुप्रयोग किस्म की पहचान में रहा है, जिसमें चावल, गेहूं, अंगूर (grapevine), सोयाबीन आदि जैसी विविध सामग्रियों को स्पष्ट रूप से जीनोटाइप करने के लिए माइक्रोसैटेलाइट्स का उपयोग किया गया है। मालिकाना जर्मप्लाज्म (proprietary germplasm) के संरक्षण के लिए यह विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। इसी तरह वंशावली विश्लेषण (pedigree analysis) में भी माइक्रोसैटेलाइट मार्कर लाभप्रद (advantageous) रहे हैं क्योंकि वे एकल लोकस (single locus) का प्रतिनिधित्व करते हैं। इन मार्करों का बहु-एलीलवाद (multi allelism) जर्मप्लाज्म की एक विस्तृत श्रृंखला में तुलनात्मक एलीलिक परिवर्तनशीलता (comparative allelic variability) का मज़बूती से पता लगाने की सुविधा प्रदान करता है और व्यक्तियों को सर्वव्यापी रूप से जीनोटाइप करने की अनुमति देता है, ताकि जीन प्रवाह (gene flow) और पितृत्व (paternity) स्थापित किया जा सके।
इन मार्करों के सबसे हालिया अनुप्रयोगों (recent applications) में से एक द्विअर्थी पौधों (dioecious plants) के लिंग पहचान (sex identification) में दिखाया गया है, जिसमें माइक्रोसैटेलाइट जांच4 को दक्षिणी विश्लेषण (Southern analysis) में सेक्स-विशिष्ट (sex-specific) अंतर प्रकट करने के लिए पाया गया है और इस प्रणाली में नैदानिक मार्कर (diagnostic marker) के रूप में उपयोग किया जा सकता है जहां नर और मादा पौधे फूल (flowering) आने तक कोई सेक्स-विशिष्ट रूपात्मक अंतर (morphological difference) नहीं दिखाते हैं। इसी तरह, डि स्टिलियो एट अल. (Di Stilio et al.) ने Silene dioica (L.) में छद्म-ऑटोसोमल (pseudo-autosomal) प्लांट सेक्स गुणसूत्र (sex chromosome) के लिए बेतरतीब ढंग से प्रवर्धित (randomly-amplified - RAPD) DNA मार्कर की पहचान की है।
कृषि भारत के सबसे महत्वपूर्ण व्यवसायों में से एक है। इसलिए फसलों के सुधार की दिशा में आनुवंशिक मार्करों के अनुप्रयोग के लिए इस देश में पर्याप्त प्रयास किए जा रहे हैं। कई राष्ट्रीय और राज्य स्तरीय अनुसंधान संस्थान (research institutes) बड़े पैमाने पर कृषि फसलों (agricultural crops) के लिए विभिन्न मार्कर सिस्टम (marker systems) विकसित करने में शामिल हैं। गेहूं, चावल (rice), सरसों (mustard) और चना के लिए जीनोम विश्लेषण और मैपिंग का काम चल रहा है। चावल में, ब्लास्ट रेजिस्टेंस जीन (blast resistance gene), गॉल मिज रेजिस्टेंस जीन (gall midge resistance gene) जैसी कृषि (agronomic) रूप से महत्वपूर्ण विशेषताओं को टैग किया गया है। गेहूं में प्रोटीन की मात्रा और चावल में हेटेरोसिस (heterosis) जैसे QTL भी पहचाने गए हैं। जबकि BPH, WBPH, शीथ रोट (sheath rot) और सूखे (drought) के लिए प्रतिरोध प्रदान करने वाले जीनों को टैग करने के प्रयास चल रहे हैं, चावल में विशिष्ट बीमारी या कीट के हमले (pest attack) जैसे कि ब्लास्ट (blast), बैक्टीरियल ब्लाइट (bacterial blight), गॉल मिज (gall midge), BPH, WBPH आदि के लिए विभिन्न प्रतिरोध जीनों को पिरैमिडिंग (pyramiding) करने के लिए कई प्रयास किए जा रहे हैं ताकि फसल के क्षेत्र जीवन (field life) को बढ़ाया जा सके।
आनुवंशिक विविधता का अध्ययन करने के लिए जर्मप्लाज्म विश्लेषण (Germplasm analysis) एक अन्य महत्वपूर्ण क्षेत्र है जिसमें बहुत प्रयास किए गए हैं। चावल, गेहूं, चना, अरहर (pigeonpea), बाजरा (pearl millet) आदि जैसी फसलों का फिंगरप्रिंटिंग बड़े पैमाने पर किया जा रहा है। भारत में फसल स्थिरता (crop sustainability) की दिशा में भविष्य के प्रजनन की रणनीतिक योजना (strategic planning) में इस जानकारी की क्षमता है। फसली पौधों में आणविक मार्करों के उपयोग के अलावा, अन्य बागवानी पौधों (horticultural plants) में भी प्रयास चल रहे हैं। आणविक मार्कर का उपयोग करके द्विअर्थी पपीते (dioecious papaya) में लिंग की प्रारंभिक पहचान (Early identification of sex) इसका एक उदाहरण है।
इस प्रकार पिछले कुछ वर्षों में शास्त्रीय प्रजनन (classical breeding) और आधुनिक जैव प्रौद्योगिकी (modern biotechnological) दृष्टिकोणों के समामेलन (amalgamation) की कई खबरें हैं जिनका भारतीय कृषि (Indian agriculture) में असीमित दायरा (unlimited scope) है।
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