โครงการวิจัยเทคโนโลยีชีวภาพเพื่อวิจัยพัฒนาพืชและจุลินทรีย์ในสภาวะโลกร้อน

[doa]

โครงการวิจัยเทคโนโลยีชีวภาพเพื่อวิจัยพัฒนาพืชและจุลินทรีย์ในสภาวะโลกร้อน
สุภาวดี ง้อเหรียญ, พยุงศักดิ์ รวยอารี, อัจฉราพรรณ ใจเจริญ, พงศกร สรรค์วิทยากุล, อรุโณทัย ซาววา, หทัยรัตน์ อุไรรงค์, สุมนา ผ่องใส และสุริพัฒน์ ไทยเทศ

          สภาวะโลกร้อน  (Global Warming) หรือสภาวะภูมิอากาศเปลี่ยนแปลง (Climate Change) ส่งผลกระทบต่อพื้นที่เกษตรกรรมโดยตรงทั้งปัญหาโรคพืช แมลงศัตรูพืช และสภาพแวดล้อมไม่เหมาะสม เช่น สภาวะขาดน้ำดินเค็ม และน้ำท่วมฉับพลัน เป็นต้น โครงการวิจัยนี้วัตถุประสงค์เพื่อ 1. ค้นหายีนและโคลนยีนที่เกี่ยวข้องความทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่ไม่เหมาะสม และสร้างชุด cassette ยีน สำหรับนำไปใช้ในการปรับปรุงพันธุ์พืชเพื่อให้ทนต่อสภาวะแวดล้อมไม่เหมาะสม และ 2. เพื่อปรับปรุงพันธุ์พืชและพัฒนาเทคนิคการถ่ายฝากยีนที่เกี่ยวข้องความทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่ไม่เหมาะสม โดยใช้เทคนิคการถ่ายยีนเข้าสู่พืชและเทคนิค Ovary Drip งานวิจัยนี้ได้ทำการโคลนยีนที่ทนต่อสภาวะขาดน้ำในข้าวโพดพันธุ์ทนแล้ง ได้แก่ ยีน SINA3 และ SINAT3 จากข้าวโพดพันธุ์ทนแล้ง 4 พันธุ์ ได้แก่ ตากฟ้า1 (TF1), ตากฟ้า3 (TF3), นครสวรรค์3 (NS3)และ นครสวรรค์1 (NS1) โดยใช้เทคนิค RT–PCR พบว่า สามารถเพิ่มปริมาณยีน SINA3 และ SINAT3 มีขนาดเท่ากับ 1,026 คู่เบส และ 1,050 คู่เบส ตามลำดับ สามารถถอดรหัสเป็นกรดอะมิโนของยีนได้เท่ากับ 341 และ 349 amino acids จากนั้นทำการสร้างชุด cassette ยีน โดยการเชื่อมต่อชิ้นยีน ZmSINA3 และ ZmSINAT3 เข้ากับ plant expression vector (pCAMBIA2300) ที่ประกอบด้วยโปรโมเตอร์ (35SCaMV) และเทอร์มิเนเตอร์ (NOS) ได้พลาสมิดสายผสม pCAMBIA2300 – ZmSINA3 และ pCAMBIA2300 – ZmSINAT3 มีขนาด 10.6 และ 10.7 กิโลเบส ตามลำดับ และได้มีการนำชุด cassette ยีน pCAMBIA2300 – ZmSINA3 ไปถ่ายฝากยีนเข้าสู่พืชต้นแบบ (ยาสูบ) เพื่อศึกษาการแสดงออกของยีนที่ทนต่อสภาวะเครียดในยาสูบ โดยการเพาะเลี้ยงยาสูบที่ได้รับการถ่ายยีน SINA3 บนอาหารสูตร MS ซึ่งแบ่งเป็น 2 กลุ่ม คือ สภาวะขาดน้ำเติม PEG 6000 ความเข้มข้น 0, 10, 15, 20 และ 25 เปอร์เซ็นต์ (w/v) และสภาวะเครียดเกลือ เติม NaCl ความเข้มข้น 0, 1, 1.5, 2, 2.5 และ 3 เปอร์เซ็นต์ (w/v) เปรียบเทียบกับยาสูบปกติที่เพาะเลี้ยงบนอาหารสูตร MS ที่เติม PEG6000 และ NaCl ระดับความเข้มข้นเดียวกันเป็นชุดควบคุม เพาะเลี้ยงเป็นเวลา 30 วัน พบว่าต้นยาสูบที่มียีน SINA3 ให้ผลการทดลองสอดคล้องกับต้นยาสูบชุดควบคุม ทั้งน้ำหนักสด ความสูงของต้น และจำนวนใบ แสดงว่ายีน SINA3 ที่ถ่ายฝากเข้าสู่ยาสูบ แบบ over expression นั้น ไม่สามารถทนทานต่อสภาวะเครียดเกลือและสภาวะขาดน้ำได้ งานวิจัยการศึกษาและค้นหายีนที่ตอบสนองต่อสภาวะขาดน้ำของข้าวโพดพันธุ์นครสวรรค์3 (NSW3) โดยอาศัยเทคนิค PCR พบว่า เมื่อนำ cDNA ของใบข้าวโพดขาดน้ำนาน 7 วัน และ cDNA จากใบข้าวโพดให้น้ำปกติ (control) มาทำปฏิกิริยา PCR โดยใช้ arbitrary ACP primers จำนวน 12 ไพรเมอร์ สามารถตรวจหาการแสดงออกของยีนที่แตกต่างกันได้ (differentially expressed genes) และพบ ACP primers จำนวน 2 คู่ ที่ให้แถบดีเอ็นเอของยีนที่แตกต่างกันชัดเจนที่สุด (up-regulated) ได้แก่ ACP2 และ ACP12 ซึ่งข้อมูลที่ได้อาจนำไปสู่การศึกษาหน้าที่ของยีนที่เกี่ยวข้องกับการตอบสนองต่อสภาวะขาดน้ำในพืชและพัฒนาการปรับปรุงพันธุ์พืชทนแล้งต่อไป สำหรับงานวิจัยการปรับปรุงและถ่ายฝากยีนทนทานสภาพแวดล้อม OsSKIPa สู่ถั่วเหลืองโปรตีนสูงโดยเทคนิค Ovary drip นั้น เป็นการพัฒนาเทคนิคในการถ่ายยีน ซึ่งเป็นเทคนิคใหม่ที่มีประโยชน์อย่างมากเพราะสามารถลดข้อกังวลที่เกิดจากการใช้เวคเตอร์ เช่น ยีนต้านทานต่อสารปฏิชีวนะและยีนที่ไม่พึงประสงค์อื่นๆ ซึ่งจะติดมากับเวคเตอร์ ในขณะทีlinear gene cassette ที่ออกแบบไว้จะมีเพียงยีนที่เราต้องการเท่านั้น งานวิจัยนี้ได้ทำการออกแบบ linear gene cassette ของยีน OsSKIPa สำหรับใช้ในการถ่ายฝากยีนเข้าสู่ถั่วเหลืองโดยวิธีการ Ovary drip ผลจากการถ่ายยีน OsSKIPa เข้าสู่ถั่วเหลืองพันธุ์ไทยนี้ยังไม่พบ Insert จาก linear gene cassette ในถั่วเหลืองรุ่นลูกที่ได้รับการถ่ายยีนโดยวิธีดังกล่าวซึ่งสาเหตุอาจเกิดจากสภาวะแวดล้อมและอุณหภูมิของประเทศไทยที่ไม่เหมาะสมต่อวิธีการดังกล่าวและทำให้ไม่เกิดการถ่ายยีน