การค้นหาและศึกษาหน้าที่ของยีนเพื่อการปรับปรุงพันธุ์พืชโดยใช้เทคโนโลยีชีวภาพสมัยใหม่

[doa]

การค้นหาและศึกษาหน้าที่ของยีนเพื่อการปรับปรุงพันธุ์พืชโดยใช้เทคโนโลยีชีวภาพสมัยใหม่
อรุโณทัย ซาววา, อัจฉราพรรณ ใจเจริญ, สุภาวดี ง้อเหรียญ, จีราพร แก่นทรัพย์, พยุงศักดิ์ รวยอารี, กุหลาบ คงทอง, ภุมรินทร์ วณิชชนานันท์, ภรณี สว่างศรี, ขนิษฐา วงศ์วัฒนารัตน์, ประสาน สืบสุข, บุญเรือนรัตน์ เรืองวิเศษ, อำไพ สินพัฒนานนท์, สมชาย หลวงสนาม, กัลยา เกาะกากลาง, อำนวย อรรถลังรอง และศรีเมฆ ชาวโพงพาง
สำนักวิจัยพัฒนาเทคโนโลยีชีวภาพ, มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ, ศูนย์วิจัยและพัฒนาการเกษตรลำปาง, สถาบันวิจัยพืชสวน และมหาวิทยาลัยเกษตรศาาสตร์

          เทคโนโลยีชีวภาพสมัยใหม่ เป็นการใช้กระบวนการและเทคนิคทางพันธุวิศวกรรมมาใช้ในการปรับปรุงสิ่งมีชีวิตให้ได้ลักษณะต้องการ มีประโยชน์ต่อการพัฒนาทางด้านการเกษตร สามารถช่วยพัฒนาพันธุ์และปรับปรุงพันธุ์พืชให้มีลักษณะที่ดีตามที่ต้องการได้รวดเร็วขึ้น โครงการวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อค้นหายีน ตรวจสอบยีน ศึกษาหน้าที่ของยีน โคลนยีนที่มีประโยชน์ทางการเกษตร ศึกษาการแสดงออกยีนในสิ่งมีชีวิตต้นแบบ และถ่ายยีนเข้าสู่พืช โดยใช้เทคโนโลยีชีวภาพสมัยใหม่ จากการผลิตโมโนโคลนอลแอนติบอดีเพื่อตรวจสอบพืชดัดแปลงพันธุกรรมด้วยเทคนิคการแสดงโปรตีนบนผิวฟาจ ที่จำเพาะต่อโปรตีนไซโคลฟิน (CyP) และนีโอมายซินฟอสโฟทรานสเฟอเรสทู (NPT II) โดยใช้ชุดไพรเมอร์ดัดแปลงโคลนยีน VH และ VL จาก B-cell ของหนู พบว่า Phage-scFv library ที่ผลิตได้มีประสิทธิภาพในการจับกับโปรตีน NPT II และ Cry1Ab ส่วนการตรวจสอบการกลายของยีน CpeIF4E และ CpRDR6 จากมะละกอที่มีขนาด 711 และ 3,588 คู่เบส สามารถถอดรหัสได้ 236 และ 1,194 อะมิโนเอซิด ตามลำดับ พบยีน CpRDR6 ในตัวอย่าง HF39 ต้นที่ 1 มีลำดับอะมิโนเอซิดที่แตกต่างจากทุกตัวอย่างถึง 36 อะมิโน และพบความแตกต่างของอะมิโนแอซิดที่สัมพันธ์กับตัวอย่างที่ทนทานต่อไวรัส คือ ลำดับอะมิโน P (proline) ในตัวอย่างที่ทนทานแต่ไม่พบในตัวอย่างต้นที่อ่อนแอต่อไวรัสเลย โครงการวิจัยนี้ได้ทำการโคลนยีนจากหลายพืช โดยทำการโคลนยีน NAGS ที่ทนต่อสภาวะขาดน้ำในมะเขือเทศ 3 พันธุ์ ได้แก่ พันธุ์เชอรี่ พันธุ์ท้อ และพันธุ์สีดา ได้ยีนขนาด 1,812 คู่เบส ถอดรหัสได้ 604 อะมิโนเอซิด เชื่อมต่อเข้ากับ pCAMBIA2300 มีขนาดประมาณ 11.5 กิโลเบส สำหรับการโคลนยีน GmPR1 ในถั่วเหลือง มีขนาด 525 คู่เบส และชิ้นส่วน promoter ของยีน Glyma04g05080 ที่มีการแสดงออกสูงในส่วนใบ ดอก และราก มีขนาด 1,000 คู่เบส การออกแบบและสังเคราะห์ยีน ERD15 ให้มีขนาดเท่ากับ 609 คู่เบส แล้วเชื่อมต่อกับเวคเตอร์ pRNAi-GG ได้ ihpRNAi+GG คอนส์ตรักส์ มีประสิทธิภาพการการถ่ายฝากยีน ERD15 เข้าสู่ต้นพืชยาสูบค่อนข้างต่ำเมื่อใช้อะโกรแบคทีเรียมสายพันธุ์ LBA4404 โดยต้นที่ได้รับการถ่ายยีนไม่สามารถเติบโตเป็นแคลลัสได้ การสังเคราะห์และการถ่ายยีน PIS ที่เชื่อมกับไบนารีเวคเตอร์ pCAMBIA2300 ยังไม่ได้ตันยาสูบที่ได้รับการถ่ายฝากยีน ต้องมีการปรับสภาวะการทดลองเพื่อให้ได้ต้นยาสูบที่ประกอบด้วยยีน PIS ต่อไป การโคลนยีน CRT และ CaM ในข้าวโพด ได้ขนาดยีน 1,263 และ 450 คู่เบส สามารถถอดรหัสได้ 421 และ 150 อะมิโนเอซิด ตามลำดับ การถ่ายยีน F3' 5'H ที่โคลนได้จากอัญชันสีน้ำเงิน เข้าสู่หน้าวัวโดยใช้อะโกรแบคทีเรียมสายพันธุ์ LBA4404 สามารถนำไปถ่ายฝากเข้าสู่หน้าวัวพันธุ์โซเนตและพันธุ์ราปิโด ได้แคลลัสหน้าวัวหน้าที่ได้รับการถ่ายยีน และผ่านการตรวจสอบในอาหารคัดเลือกที่เติม hygromycin สำหรับนำไปเลี้ยงเพื่อให้พัฒนาเป็นต้นที่สมบูรณ์และทำการตรวจสอบด้วยเทคนิค PCR โดยใช้ไพรเมอร์ที่จำเพาะต่อไป และการโคลนยีน DFR จากดอกอัญชันสีน้ำเงินและกุหลาบสีแดง ได้ยีนขนาด 1,400 และ 1,050 คู่เบส ตามลำดับ ซึ่งข้อมูลยีนและการโคลนยีนที่ได้จากการทดลองนี้สามารถนำไปสร้างชุดยีน ใช้เป็นข้อมูลและแนวทางสำหรับการพัฒนาพันธุ์และปรับปรุงพันธุ์พืชเศรษฐกิจ เพื่อเพิ่มศักยภาพการต้านทานโรค ทนต่อสภาวะขาดน้ำ และเพิ่มมูลค่าสินค้าเกษตรได้ต่อไปในอนาคต