การโคลนและศึกษารูปแบบการแสดงออกของยีน MIPS (myo-inositol phosphate synthase) ในปาล์มน้ำมันพันธุ์เทเนอร่า
Article Sidebar
Main Article Content
บทคัดย่อ
สภาวะขาดน้ำเป็นปัญหาสำคัญในการปลูกปาล์มน้ำมัน (Elaeis guineensis Jacq.) ยีน myo-inositol phosphate synthase (MIPS) มีบทบาทสำคัญในการตอบสนองต่อสภาพการขาดน้ำในพืชหลายชนิดรวมถึงปาล์มน้ำมันด้วย วัตถุประสงค์การศึกษานี้ เพื่อจำแนก full-length ของยีน MIPS (ให้ชื่อว่า EgMIPS) จากปาล์มน้ำมันพันธุ์เทเนอร่า รวมทั้งศึกษารูปแบบการแสดงออกของยีน เมื่อปาล์มน้ำมันได้รับสภาพเครียดจากการขาดน้ำ พบว่า ยีน MIPS ประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์จำนวน 1,533 คู่เบส เมื่อเปลี่ยนเป็นลำดับกรดอะมิโนได้โพลีเปปไทด์ขนาด 510 กรดอะมิโน เมื่อวิเคราะห์ลำดับกรดอะมิโน พบว่า มีค่าความเหมือนกับลำดับกรดอะมิโนจากยีน MIPSในพืชอื่น ได้แก่ อินทผลัม (95%) สับปะรด (92%) ยาสูบ (91%) ข้าวโพด (90%) และอ้อย (89%) และจากการวิเคราะห์ phylogenetic tree พบว่า มีความสัมพันธ์ทางพันธุกรรมใกล้ชิดกับยีน MIPS3 ในพืชอื่น เช่น อินทผลัม(Phoenix dactylifera) มีค่าระยะห่างทางพันธุกรรม 0.05 สับปะรด (Ananas comosus) และหน่อไม้ฝรั่ง(Asparagus officinalis) โดยมีค่าระยะห่างทางพันธุกรรม 0.08 เมื่อศึกษาการแสดงออกของยีน EgMIPS ด้วยเทคนิค real-time PCR โดยวิเคราะห์จาก cDNA ที่สังเคราะห์ได้จากใบอ่อนปาล์มน้ำมันที่ได้รับสภาวะเลียนแบบการขาดน้ำ โดยให้พืชได้รับ PEG (6000) 30% นาน 14 วัน พบว่า เมื่อได้รับสภาวะขาดน้ำ ระดับการแสดงออกของยีนในใบมีค่าลดต่ำลงทันทีเมื่อเทียบกับต้นปกติ โดยต้นที่ไม่ได้รับสภาวะขาดน้ำมีระดับการแสดงออกของยีนมากที่สุดในทุกช่วงเวลา ข้อมูลที่ได้สามารถถูกนำไปประยุกต์ใช้หาแนวทางควบคุมยีนนี ้ในปาล์มน้ำมันให้มีระดับการแสดงออกเพิ่มขึ ้นหรือลดต่ำลงตามที่ต้องการภายใต้สภาวะขาดน้ำหรืออาจใช้เป็นยีนเครื่องหมายค้นหาปาล์มน้ำมันพันธุ์ทนแล้งต่อไป
Article Details
References
วิภาวี บุญยะตุลานนท์, ธีระ เอกสมทราเมษฐ์ และ สายัณห์ สดุดี. 2556. การตอบสนองของพันธุ์ ปาล์มน้ำมัน (Elaeis guineensis Jacq.) ต่อการให้น้ำในระยะต้นกล้า. แก่นเกษตร 41(2): 111-120.
อัญชนา รอดรังนก, กนกวรรณ เที่ยงธรรม, และสนธิชัย จันทร์เปรม. 2560. การจำแนก และรูปแบบการแสดงออกของยีน NIP6;1 (Boric acid channel for preferential transport of boron) ในปาล์มน้ำมันชนิดเทอเนร่า. ว.วิทย.กษ. 48(2): 174-185.
Abid, G., S. Silue, Y. Muhovski, J.M. Jacquemin, A. Toussaint, and J.P. Baudoin. 2009. Role of myo-inositol phosphate synthase and sucrose synthase genes in plant seed development. Gene. 439(1-2): 1-10.
Ali, Q., M. Ehahi, B. Hussain, N.H. Khan, F. Ali, and F. EIahi. 2011. Genetic improvement of maize (Zea mays L.) against drought stress: An overview. Agri. Sci. Res. J. 1:228-237.
Beule, T., C. Camps, S. Debiesse, C. Tranchant, S. Dussert, X. Sabau, E. Jaligot, S.S.R.S. Alwee, and J.W. Tregear. 2011. Transcriptome analysis reveals differentially expressed genes associated with the mantled homeotic flowering abnormality in oil palm. Tree Genet. Genomes. 7(1):169-182.
Blumwald, E. 2000. Sodium transport and salt tolerance in plants. Curr. Opin. Cell Biol.12(4): 431-434.
Bray, E.A., J. Bailey-Serres, and E. Weretilnyk. 2000. Responses to abiotic stresses.P. 1158-1249. In: W. Gruissem, B. Buchannan, and R. Jones (eds.). Biochemistry and Molecular Biology of Plants. American Society of Plant Physiologists, Rockville.
Chappell, A.S., A.M. Scaboo, X. Wu, H. Nguyen, V.R. Pantalone, and K.D. Bilyeu. 2006. Characterization of the MIPS gene family in Glycine max. Plant Breed. 125(5): 493-500.
Cha-um, S., T. Takabe, and C. Kirdmanee. 2010. Osmotic potential, photosynthetic abilities and growth characters of oil palm (Elaeis guineensis Jacq.) seedlings in responses to polyethylene glycol-induced water deficit. Afr. J. Biotechnol. 9(39): 6509-6516.
Chen, H. and L. Xiong, 2010. Myo-Inositol-1- phosphate synthase is required for polar auxin transport and organ development. J. Biol. Chem. 285(31): 24238-24247.
Chun, J.A., U.H. Jin, J.W. Lee, Y.B. Yi, N.I. Hyung, M.H. Kang, J.H. Pyee, M.C. Suh, C.W. Kang, H.Y. Seo, S.W. Lee, and C.H. Chung. 2003. Isolation and characterization of a myo-inositol 1-phosphate synthase cDNA from developing sesame (Sesamum indicum L.) seeds: functional and differential expression, and salt-induced transcription during germination. Planta. 216(5): 874-880.
Cui, M., D. Liang, S. Wu, F. Ma, and Y. Lei. 2013. Isolation and developmental expression analysis of L-myo-inositol-1-phosphate synthase in four Actinidia species. Plant Physiol. Biochem. 73: 351-358.
Harfouche, A., R. Meilan, and A. Altman. 2014. Molecular and physiological responses to abiotic stress in forest trees and their relevance to tree improvement. Tree Physiol. 34(11): 1181-1198.
Hualkasin,W., W. Thongin, K. Petsean, A. Phongdara, and A. Nakkaew. 2013. Molecular cloning and characterization of the late embryogenesis abundant group 4 (EgLEA4) gene from oil palm (Elaeis guineensis Jacq.). Songklanakarin J. Sci. Technol. 35(3): 275-285.
Ishibashi, K. 2006. Aquaporin subfamily with unusual NPA boxes. Biochim.Biophys. Acta.1758: 989-993.
Jiang, T., J. Fountain, G. Davis, R. Kemerait, B. Scully, R.D. Lee, and B. Guo. 2012. Root morphology and gene expression analysis in response to drought stress in maize. Plant Mol. Biol. Rep. 30(2): 360-369.
Kaur, H., P. Verma, B.P. Petla, V. Rao, S.C. Saxena, and M. Majee. 2013. Ectopic expression of the ABA-inducible dehydration-responsive chickpea L-myoinositol 1-phosphate synthase 2 (CaMIPS2) in Arabidopsis enhances tolerance to salinity and dehydration stress. Planta.237 (1): 321-335.
Kaur, H., R.K. Shukla, G. Yadav, D. Chattopadhyay, and M. Majee. 2008. Two divergent genes encoding L-myo-inositol 1–phosphate synthase 1 (CaMIPS1) and 2 (CaMIPS2) are differentially expressed in chickpea. 2008. Plant Cell Environ. 31(11): 1701-1716.
Laksana, C. and S. Chanprame. 2015. A simple and rapid method for RNA extraction from young and mature leaf of oil palm (Elaeis guineensis Jacq.). ISSAAS. 21(1): 96-106.
Lam, M. K., K.T. Tan, K.T. Lee, and A.R. Mohamed. 2009. Malaysian palm oil: Surviving the food versus fuel dispute for a sustainable future. Renew. Sustain. Energy reviews. 13(6-7): 1456-1464. Ling Ho, H. 2014. Plant protein kinase and protein-protein interaction. J. Biodivers Biopros. Dev. 2(1): 15.
Lu, Y., J. Xu, Z. Yuan, Z. Hao, C. Xie, X. Li, T. Shah, H. Lan, S. Zhang, T. Rong, and Y. Xu. 2012. Comparative LD mapping using single SNPs and haplotypes identifies QTL for plant height and biomass as secondary traits of drought tolerance in maize. Mol. Breed. 30(1): 407- 418.
Parmentier-Line C.M., G.R. Panta, and L.J. Rowland. 2002. Changes in dehydrin expression associated with cold, ABA and PEG treatments in blueberry cell cultures. Plant Sci. 162(2): 273-282.
Rival, A. and E. Jaligot. 2010. Oil palm biotechnologies are definitely out of infancy. O.C.L.17(6): 368-374.
Santo, S.D., H. Stampfl, J. Krasensky, S. Kempa, Y. Gibon, E. Petutschnig, W. Rozhon, A. Heuck, T. Clausen, and C. Jonak. 2012. Stress-induced GSK3 regulates the redox stress response by phosphorylating glucose-6-phosphate dehydrogenase in Arabidopsis. Plant Cell. 24(8): 3380- 3392.
Sato,Y., K. Yazawa, S. Yoshida, M. Tamaoki, N. Nakajima, H. Iwai, T. Ishii, and S. Satoh. 2011. Expression and functions of myoInositol monophosphatase family genes in seed development of Arabidopsis. J. Plant Res. 124(3): 385-394.
Shivaraj, S.M., R.K. Deshmukh, R. Rai,R. Belanger, P.K. Agrawal, and P.K Dash. 2017. Genome-wide identification, characterization, and expression profile of Aquaporin gene family in Flax. Available: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5406838. Accessed Jan.10, 2018.
Sun, C.X., H.X. Cao, H.B. Shao, W.T. Lei, and Y. Xiao. 2011. Growth and physiological responses to water and nutrient stress in oil palm. Afr. J. Biotechnol. 10(51): 10465-10471.
Thongin, W., A. Nakkaew, W. Wanna, and A. Phongdara. 2013. Sequence analysis of drought-tolerance (EgLEA4) gene from oil palm (Elaeis guineensis Jacq). Thai J. Genet. 1(S.1): 266-269.
Yu, X., G. Bai, S. Liu, N. Luo, Y. Wang, D.S. Richmond, P.M. Pijut, S.A. Jackson, J. Yu, and Y. Jiang. 2013. Association of candidate genes with drought tolerance traits in diverse perennial ryegrass accessions. J. Exp. Bot. 64(6): 1537-1551.