แผนที่กายภาพพันธุกรรมที่ควบคุมขนาดของรากและการค้นหายีนที่เกี่ยวข้องกับความสามารถชอนไชของรากข้าวบนโครโมโซมที่ 4
Article Sidebar
Main Article Content
บทคัดย่อ
ได้จัดทำแผนที่ทางกายภาพของลักษณะทางพันธุกรรมเชิงปริมาณ (quantitative trait loci, QTL) ที่ควบคุมขนาดของรากข้าวที่อยู่บนโครโมโซมที่ 4 พันธุ์ข้าวที่ใช้ศึกษามี 2 สายพันธุ์คือ CT9993-5-10-1-M (CT) ซึ่งเป็นสายพันธุ์ข้าวไร่ที่มีลักษณะรากดีเด่น และ IR62266-42-6-2 (IR) เป็นสายพันธุ์ที่มีลักษณะรากต้อยกว่า งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อจัดทำแผนที่อย่างละเอียดของ QTL ที่ควบคุมลักษณะขนาดของรากข้าว (basal root thickness, BRT) และค้นหายีนที่เกี่ยวข้องกับความสามารถในการชอนไชหยั่งรากลงในดิน (root penetration index, RPI) ที่มีตำแหน่งอยู่บนโครโมโซมที่ 4 ของข้าว ในการจัดทำแผนที่กายภาพของข้าวใช้ BAC library ที่เตรียมจากพันธุ์ข้าวจาปอนิก้าพันธุ์นิปปอนบาเร ซึ่งครอบคลุมประมาณ 10 เท่าของจีโนมข้าว โดยใช้โมเลกุลเครื่องหมายชนิด RFLPs ที่วางตำแหน่งอยู่ใกล้กับ BRT QTL บนโครโมโซมที่ 4 ทำการวิเคราะห์ข้อมูลทางพันธุกรรมของ BAC library ที่แต้มลงบนแผ่นเมมเบรน BAC clones ที่จับคู่กับโมเลกุลเครื่องหมายที่ใช้วิเคราะห์ โดยยืนยันอีกครั้งด้วยเทคนิค Southern hybridization และตรวจสอบกับฐานข้อมูลในเว็ปไซต์ของ Clemson University Genomics Institute (CUGI) ซึ่งสามารถจำแนก BAC clones ที่จับคู่กับโมเลกุลเครื่องหมาย RG939, RZ905 และ S15892 ได้รวม 24 โคลน นำมาจัดทำเป็น BAC islands ได้สามตำแหน่ง ส่วน BAC clones อื่นๆ นำมาจากฐานข้อมูลเพื่อเชื่อมต่อกันให้ได้แผนที่กายภาพบริเวณดังกล่าว จากการวิเคราะห์ข้อมูลของลำดับเบส พบว่า ระยะทางทางกายภาพระหว่างโมเลกุลเครื่องหมาย RG939 และ RZ905 ประมาณ 1.12 ล้านเบส จากนั้นนำ BAC clones ที่อยู่ระหว่างโมเลกุลเครื่องหมายทั้งสองไปย่อยด้วยเอ็นไซม์ตัดเฉพาะเจาะจง Hind lll และนำไปจับคู่กับชิ้นส่วนดีเอ็นเอที่เกี่ยวข้องกับยีนที่ควบคุมการเจริญเติบโตของรากข้าว ที่ได้จาก เทคนิค Differential Display (DD) จำนวน 6 ชิ้นคือ CR17G1, CR19C1, CR23A1, CR39C2, CR39C7 และ CR56A1 พบว่า CR19C1 สามารถจับคู่กับ BAC clone 87D24 และ 17B10 ส่วน CR23A1 สามารถจับคู่กับ 17B10 เมื่อตรวจสอบกับ ฐานข้อมูลพบว่าโคลน 87D24 อยู่ในตำแหน่งเดียวกับโคลน AL606647sd1 และโคลน 17B10 อยู่ในตำแหน่งเดียวกับโคลน AL606628sd1 ซึ่งเป็นโคลนที่ทราบลำดับเบสแล้ว นำข้อมูลลำดับเบสของโคลนทั้งสองไปสืบค้นในฐานข้อมูล ของ Arabidopsis ที่เว็ปไซต์ The Arabidopsis information resource (TAIR) พบว่า ชิ้นส่วน DD fragment CR19C1 มีโครงสร้างลำดับเบสคล้ายคลึงกับตำแหน่ง AT1G72960 บนโครโมโซมที่ 1 ของ Arabidopsis ซึ่งคล้ายคลึงกับยืน RDH3 ที่เกี่ยวข้องกับความผิดปกติของรากฝอยใน Arabidopsis สำหรับชิ้นส่วน DD fragment CR23A1 มีโครงสร้างลำดับเบสคล้ายคลึงกับตำแหน่ง AT1G76490 บนโครโมโซมที่ 1 ของ Arabidopsis ซึ่งทำหน้าที่สังเคราะห์เอ็นไซม์ 3-hydroxy-3-methylglutaryl CoA reductase (HMGR) ที่เกี่ยวข้องในขบวนการแบ่งเซลล์ในพืชหลายๆ ชนิด ผลการวิจัยนี้ทำให้เกิดความเข้าใจยีนที่ทำหน้าที่ควบคุมการเจริญเติบโตของรากข้าวมากขึ้น
Article Details
References
CUGI Homepage. 2002. Clemson University Genomics Institute Website. Available source: http://www.genome.clemson.edu/projects/rice/fpc/integration/, August 10, 2002.
Feinberg, A. P. and B. Vogelstein. 1984. Addendum: A technique for radiolabeling DNA restriction endonuclease fragments to high specific activity. Anal Biochem. 137 : 266-267.
Feng, Q., Y. Zhang, P. Hao, S. Wang, G. Fu, Y. Huang, Y. Li, J. Zhu, Y. Liu, X. Hu, P. Jia, Y. Zhang, Q. Zhao, K. Ying, S. Yu, Y. Tang, Q. Weng, L. Zhang, Y. Lu, J. Mu, Y. Lu, L.S. Zhang, Z. Yu, D. Fan, X. Liu, T. Lu, C. Li, Y. Wu, T. Sun, H. Lei, T. Li, H. Hu, J. Guan, M. Wu, R. Zhang, B. Zhou, Z. Chen, L. Chen, Z. Jin, R. Wang, H. Yin, Z. Cai, S. Ren, G. Lu, W. Gu, G. Zhu, Y. Tu, J. Jia, Y. Zhang, J. Chen, H. Kang, X. Chen, C. Shao, Y. Sun, Q. Hu, X. Zhang, W. Zhang, L. Wang, C. Ding, H. Sheng, J. Gu, S. Chen, L. Ni, F. Zhu, W. Chen, L. Lan, Y. Lai, Z. Cheng, M. Gu, J. Jiang, J. Li, G. Hong, Y. Xue and B. Han. 2002. Sequence and analysis of rice chromosome 4. Nature 420 : 316-320.
Kato-Emori, S., K. Higashi, K. Hosoya, T. Kobayashi and H. Ezura. 2001. Cloning and characterization of the gene encoding 3-hydroxy-3-methylglutaryl coenzyme A reductase in melon (Cucumis melo L. reticulates). Mol. Gen. Genet. 265(1) : 135-142.
Liang, P. and A.B. Pardee. 1997. Differential display methods and protocol. Methods in Molecular Biology. Vol. 85. Humana Press.
NCBI. 2002. National Center for Biotechnology Information. Available source : http://www.ncbi.nlm.nih.gov/, August 16, 2002.
Nguyen, H.T., R.C. Babu and A. Blum. 1997. Breeding for drought resistance in rice: physiology and molecular genetic considerations. Crop Sci. 37 :1426-1434.
Rice HMM Homepage. 2002. Gene prediction program for rice. Available source: http://rgp.dna.affrc.go.jp/RiceHMM/ , August 16, 2002.
Schiefelbein, J.W. and C. Somerville. 1990. Genetic control of root hair development in Arabidopsis thaliana. Plant Cell 2(3) : 235-243.
TAIR Homepage. 2002. The Arabidopsis information resource. Available source: http://www.arabidopsis.org/ , March 15, 2003.
Yu, L.X., J.D. Ray, J.C. O'Toole and H.T. Nguyen. 1995. Use of wax-petrolatum layers for screening rice root penetration. Crop Sci. 35 : 684-687.