เครื่องหมายดีเอ็นเอชนิด SSR ที่สัมพันธ์กับฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระ ปริมาณแอนโทไซยานิน และสีเยื่อหุ้มเมล็ดของข้าวในประชากรชั่วที่ 2 ของคู่ผสมระหว่างพันธุ์ปทุมธานี 1 กับก่ำน้อย
Article Sidebar
Main Article Content
บทคัดย่อ
ข้าวก่ำพื้นเมืองของไทยมีฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระสูงเกิดจากแอนโทไซยานินบริเวณเยื่อหุ้มเมล็ด การหาเครื่องหมายดีเอ็นเอที่สัมพันธ์กับฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระจะช่วยปรับปรุงข้าวพันธุ์ดีให้มีคุณค่าทางโภชนาการสูง งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาเครื่องหมายดีเอ็นเอชนิด SSR ที่ยึดติดกับยีน OsB1&B2, OsDFR และ OsMYB3 และวิเคราะห์ความสัมพันธ์ระหว่างเครื่องหมายดีเอ็นเอกับฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระในประชากร F2 ของคู่ผสมระหว่างข้าวที่มีเยื่อหุ้มเมล็ดสีขาวพันธุ์แม่ปทุมธานี 1 กับข้าวที่มีเยื่อหุ้มเมล็ดสีดำพันธุ์พ่อก่ำน้อย จำนวน 300 ต้น พบเครื่องหมาย RM17321 (OsB1&B2), RM11383 (OsDFR) และ RM15209 (OsMYB3) สามารถแยกความแตกต่างระหว่างข้าวที่มีเยื่อหุ้มเมล็ดสีขาวและดำ เครื่องหมาย RM17321 และ RM15209 มีความสัมพันธ์กับค่าลอการิทึมของฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระ R2 มีค่าเท่ากับ 51.95% และ 3.93% ตามลำดับ การวิเคราะห์ถดถอยพหุคูณของเครื่องหมายร่วมกัน พบว่า R2 มีค่าสูงขึ้นเท่ากับ 55.11% นอกจากนี้เครื่องหมาย RM17321 มีความสัมพันธ์กับสีเยื่อหุ้มเมล็ดสูงมาก โดยจีโนไทป์ที่มีอัลลีลเหมือนพันธุ์พ่ออย่างน้อย 1 อัลลีล เยื่อหุ้มเมล็ดจะมีสี ในขณะที่เครื่องหมาย RM11383 ไม่มีความสัมพันธ์กับทุกลักษณะที่ศึกษา การวิเคราะห์ฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระในประชากร F2 ด้วยวิธี DPPH พบต้นที่ 2 มีค่าฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระสูงที่สุดใกล้เคียงกับพันธุ์พ่อ ดังนั้น เครื่องหมาย RM17321 ร่วมกับ RM15209 ใช้คัดเลือกข้าวที่มีฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระสูง อีกทั้งเครื่องหมาย RM17321 ยังใช้คัดเลือกสีเยื่อหุ้มเมล็ดได้อย่างแม่นยำ สามารถนำไปประยุกต์ใช้ในการคัดเลือกข้าวด้วยวิธีผสมกลับได้
Article Details
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
References
กรมการข้าว. 2564. พันธุ์ข้าวปทุมธานี 1. แหล่งข้อมูล: http://www.ricethailand.go.th/Rkb/varieties/index.php-file=content.php&id=67.htm. ค้นเมื่อ 14 พฤษภาคม 2564.
พิทวัส สมบูรณ์, ชนากานต์ เทโบลต์ พรมอุทัย, ต่อนภา ผุสดี และศันสนีย์ จำจด. 2560. การกระจายตัวทางพันธุกรรมของปริมาณแอนโทไซยานินในเมล็ดข้าวลูกผสมชั่วที่ 2 ระหว่างข้าวเหนียวดำจากที่สูงและข้าวพันธุ์ปทุมธานี 1 ที่ปลูกที่ลุ่มและที่สูง. วารสารเกษตร. 33(3): 323-332.
พีรนันท์ มาปัน, สุพรรณิกา ติ๊บขัน, ชนากานต์ เทโบลต์ พรมอุทัย, ดำเนิน กาละดี และศันสนีย์ จำจด. 2557. การคัดเลือกในชั่วต้นเพื่อลักษณะแอนโทไซยานินในเมล็ดสูงและไม่ไวต่อช่วงแสงในลูกผสมชั่วที่ 2 ระหว่างข้าวพันธุ์ก่ำดอยสะเก็ดและปทุมธานี 1.วารสารนเรศวรพะเยา. 7(2): 160-171.
รัชนี คงฉุยฉาย และริญ เจริญศิริ. 2553. ปริมาณคุณค่าทางโภชนาการของข้าวพื้นเมืองในเขตปฏิรูปที่ดิน อำเภอกุดชุม จังหวัดยโสธร. วารสารโภชนาการ. 45(2): 14-32.
ลลิตา ณ ราชสีมา, กนกภรณ์ คำโมนะ, แสงทอง พงษ์เจริญกิต, วราภรณ์ แสงทอง, นฤมล เข็มกลัดเงิน, ช่อทิพา สกูลสิงหาโรจน์ และ ศรีเมฆ ชาวโพงพาง. 2562. การถ่ายยีนและวิเคราะห์การแสดงออกของยีน OsB2 ที่ควบคุมการสังเคราะห์แอนโทไซยานินในข้าว. วารสารวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี. 8(5): 517-531.
วรวิทย์ พาณิชพัฒน์. 2563. ข้าว : ผลงานที่ถึงมือชาวนา. สำนักพิมพ์ โอ เอส พริ้นติ้ง เฮ้าส์, กรุงเทพฯ.
สุภาภรณ์ ญะเมืองมอญ และชนากานต์ เทโบลต์ พรมอุทัย. 2559. ความแปรปรวนของปริมาณแอนโทไซยานินและความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระของข้าวเหนียวก่ำพันธุ์พื้นเมืองของไทย. วารสารเกษตร. 32(2): 191-199.
อนงค์นาฏ หรี่จินดา, วราภรณ์ แสงทอง, แสงทอง พงษ์เจริญกิต และช่อทิพา สกูลสิงหาโรจน์. 2562. การใช้เครื่องหมายดีเอ็นเอของยีน OsB1 สำหรับใช้ตรวจสอบข้าวลูกผสมชั่วที่ 1 ของคู่ผสมระหว่างข้าวที่มีเยื่อหุ้มเมล็ดสีขาวและม่วง. น. 181-189. ใน: ประชุมวิชาการพันธุศาสตร์แห่งชาติครั้งที่ 21 “พันธุศาสตร์เพื่อการพัฒนาอย่างยั่งยืน” 20-22 มิถุนายน 2562. โรงแรมเดอะซายน์ เมืองพัทยา, จังหวัดชลบุรี.
อนงค์นาฏ หรี่จินดา, วราภรณ์ แสงทอง, แสงทอง พงษ์เจริญกิต และช่อทิพา สกูลสิงหาโรจน์. 2564. เครื่องหมายดีเอ็นเอที่สัมพันธ์กับปริมาณแอนโทไซยานินและสีเยื่อหุ้มเมล็ดข้าวในประชากรชั่วที่ 2 ของคู่ผสมระหว่างพันธุ์ปทุมธานี 1 กับก่ำน้อย. วารสารแก่นเกษตร. 49(5): 1301-1312.
Bounphanousay, C., P. Jaisil, K. L. McNally, J. Sanitchon, and N. R. S. Hamilton. 2008. Variation of microsatellite markers in a collection of Laos black glutinous rice (Oryza sativa L.). Asian Journal of Plant Sciences. 7(2): 140-148.
Chen, X. Q., N. Nagao, T. Itani, and K. Irifune. 2012. Anti-oxidative analysis, and identification and quantification of anthocyanin pigments in different coloured rice. Food Chemistry. 135(4): 2783-2788.
Furukawa, T., M. Maekawa, T. Oki, I. Suda, S. Iida, H. Shimada, I. Takamure, and K. i. Kadowaki. 2007. The Rc and Rd genes are involved in proanthocyanidin synthesis in rice pericarp. The Plant Journal. 49: 91-102.
Kim, J., H. J. Lee, Y. J. Jung, K. K. Kang, W. Tyagi, M. Kovach, M. Sweeney, S. McCouch, and Y. G. Cho. 2017. Functional properties of an alternative, tissue-specific promoter for rice NADPH-dependent dihydroflavonol reductase. PLoS ONE. 12(8): e0183722.
Kristamtini, Taryono, P. Basunanda, and R. H. Murti. 2018. Use of microsatellite markers to detect heterozygosity in an F2 generation of a black rice and white rice cross. Indonesian Journal of Biotechnology. 23(1): 28-34.
Kristamtini, Taryono, P. Basunanda, and R. H. Murti. 2020. Application of Microsatellite Markers as Marker Assisted Selection (MAS) in the F3 Generation Results Crosses of Black Rice and White Rice. Vol. 2260. pp. 060002. In Proceeding of the 6th International AIP Conference on Biological Science ICBS 2019.
Kumar, D., P. K. Das, C. Singha, and B. K. Sarmah. 2020. Mining and Characterizing the SSR Markers for Black Rice Using the Illumina Sequencing Platform. Preprints. 3-10.
Lee, K. E., M. M. Rahman, J. B. Kim, and S. G. Kang. 2018. Genetic Analysis of Complementary Gene Interactions of Pb and Pp Genes for the Purple Pericarp Trait in Rice. Journal of Life Science. 28(4): 398-407.
Lim, S. H., and S. H. Ha. 2013. Marker development for the identification of rice seed color. Plant Biotechnology Reports. 7(3): 391-398.
Maeda, H., T. Yamaguchi, M. Omoteno, T. Takarada, K. Fujita, K. Murata, Y. Iyama, Y. Kojima, M. Morikawa, H. Ozaki, N. Mukaino, Y. Kidani, and T. Ebitani. 2014. Genetic dissection of black grain rice by the development of a near isogenic line. Breeding Science. 64(2): 134-141.
Mbanjo, E. G. N., T. Kretzschmar, H. Jones, N. Ereful, C. Blanchard, L. A. Boyd, and N. Sreenivasulu. 2020. The Genetic Basis and Nutritional Benefits of Pigmented Rice Grain. Frontiers in Genetics. 11: 229.
Nakai, K., Y. Inagaki, H. Nagata, C. Miykzaki, and S. Iida. 1998. Molecular Characterization of the Gene for Dihydroflavnol 4-Reductase of Japonica Rice Varieties. Plant Biotechnology. 15(4): 221-225.
Oikawa, T., H. Maeda, T. Oguchi, T. Yamaguchi, N. Tanabe, K. Ebana, M. Yano, T. Ebitani, and T. Izawa. 2015. The Birth of a Black Rice Gene and Its Local Spread by Introgression. The Plant Cell. 27: 2401-2414.
Pang, Y., S. Ahmed, Y. Xu, T. Beta, Z. Zhu, Y. Shao, and J. Bao. 2018. Bound phenolic compounds and antioxidant properties of whole grain and bran of white, red and black rice. Food Chemistry. 240: 212-221.
Pusadee, T., A. Wongtamee, B. Rerkasem, K. M. Olsen, and S. Jamjod. 2019. Farmers Drive Genetic Diversity of Thai Purple Rice (Oryza sativa L.) Landraces. Economic Botany. 73: 76-85.
Rahman, M. M., K. E. Lee, E. S. Lee, M. N. Matin, D. S. Lee, J. S. Yun, J. B. Kim, and S. G. Kang. 2013. The genetic constitutions of complementary genes Pp and Pb determine the purple color variation in pericarps with cyanidin-3-O-glucoside depositions in black rice. Journal of Plant Biology. 56: 24-31.
Rahman, M. M., K. E. Lee, and S. G. Kang. 2016. Allelic Gene Interaction and Anthocyanin Biosynthesis of Purple Pericarp Trait For Yield Improvement in Black Rice. Journal of Life Science. 26(6): 727-736.
Rysbekova, A. B., D. T. Kazkeyev, B. N. Usenbekov, Zh. M. Mukhina, E. A. Zhanbyrbaev, I. A. Sartbaeva, K. Z. Zhambakin, K. A. Berkimbay, and D. S. Batayeva. 2017. Prebreeding Selection of Rice with Colored Pericarp Based on Genotypeing Rc and Rd Genes. Russian Journal of Genetics. 53: 43-53.
Sakamoto, W., T. Ohmori, K. Kageyama, C. Miyazaki, A. Saito, M. Murata, K. Noda, and M. Maekawa. 2001. The Purple leaf (Pl) Locus of Rice: the Plw Allele has a Complex Organization and Includes Two Genes Encoding Basic Helix-Loop-Helix Proteins Involved in Anthocyanin Biosynthesis. Plant and Cell Physiology. 42(9): 982-991.
Sakulsingharoj, C., P. Inta, R. Sukkasem, S. Pongjaroenkit, S. Chowpongpang, and V. Sangtong. 2014. Overexpression of OSB2 gene in transgenic rice up-regulated expression of structural genes in anthocyanin biosynthesis pathway. Thai Journal of Genetics. 7(3): 173-182.
Sakulsingharoj, C., P. Inta, R. Sukkasem, S. Pongjaroenkit, S. Chowpongpang, and V. Sangtong. 2016. Cloning and characterization of OSB1 gene controlling anthocyanin biosynthesis from Thai black rice. Thai Journal of Genetics. 9(1): 7-18.
Sari, D. R. T., A. Paemanee, S. Roytrakul, J. R. K. Cairns, A. Safitri, and F. Fatchiyah. 2021. Black rice cultivar from Java Island of Indonesia revealed genomic, proteomic, and anthocyanin nutritional value. The Journal of the Polish Biochemical Society and of the Committee of Biochemistry and Biophysics Polish Academy of Sciences. 68(1): 55-63.
Shao, Y., F. Xu, X. Sun, J. Bao, and T. Beta. 2014. Phenolic acids, anthocyanins, and antioxidant capacity in rice (Oryza sativa L.) grains at four stages of development after flowering. Food chemistry. 143: 90-96.
Shao, Y., F. Xu, X. Sun, J. Bao, and T. Beta. 2014. Identification and quantification of phenolic acids and anthocyanins as antioxidants in bran, embryo and endosperm of white, red and black rice kernels (Oryza sativa L.). Journal of Cereal Science. 59(2): 211-218.
Shao, Y., Z. Hu, Y. Yu, R. Mou, Z. Zhu, and T. Beta. 2018. Phenolic acids, anthocyanins, proanthocyanidins, antioxidant activity, minerals and their correlations in non-pigmented, red, and black rice. Food Chemistry. 239: 733-741.
Sivamaruthi, B. S., P. Kesika, and C. Chaiyasut. 2018. Anthocyanins in Thai rice varieties: distribution and pharmacological significance. International Food Research Journal. 25(5): 2024-2032.
Sompong, R., S. S. Ehn, G. L. Martin, and E. Berghofer. 2011. Physicochemical and antioxidative properties of red and black rice varieties from Thailand, China and Sri Lanka. Food chemistry. 124(1): 132-140.
Sutharut, J., and J. Sudarat. 2012. Total anthocyanin content and antioxidant activity of germinated colored rice. International Food Research Journal. 19(1): 215-221.
Suzuki, A., T. Suzuki, F. Tanabe, S. Toki, H. Washida, C. Y. Wu, and F. Takaiwa. 1997. Cloning and expression of five myb-related genes from rice seed. Gene. 198(1-2): 393-398.
Wang, C., and Q. Shu. 2007. Fine mapping and candidate gene analysis of purple pericarp gene Pb in rice (Oryza sativa L.). Chinese Science Bulletin. 52(22): 3097-3104.
Xia, D., H. Zhou, Y. Wang, P. Li, P. Fu, B. Wu, and Y. He. 2021. How rice organs are colored: The genetic basis of anthocyanin biosynthesis in rice. The Crop Journal. 9: 598-608.
Yang, X., X. Xia, Z. Zhang, B. Nong, Y. Zeng, Y. Wu, F. Xiong, Y. Zhang, H. Liang, Y. Pan, G. Dai, G. Deng, and D. Li. 2019. Identification of anthocyanin biosynthesis genes in rice pericarp using PCAMP. Plant Biotechnology Journal. 17(9): 1700-1702.
Yuliana, N. D., and M. A. Akhbar. 2020. Chemical and physical evaluation, antioxidant and digestibility profiles of white and pigmented rice from different areas of Indonesia. Brazilian Journal of Food Technology. 23: e2018238.
Zhang, H., Y. Shao, J. Bao, and T. Beta. 2015. Phenolic compounds and antioxidant properties of breeding lines between the white and black rice. Food Chemistry. 172: 630-639.
Zheng, J., H. Wu, H. Zhu, C. Huang, C. Liu, Y. Chang, Z. Kong, Z. Zhou, G. Wang, Y. Lin, and H. Chen. 2019. Determining factors, regulation system, and domestication of anthocyanin biosynthesis in rice leaves. New Phytologist. 223(2): 705-721.
Zhu, Q., S. Yu, D. Zeng, H. Liu, H. Wang, Z. Yang, X. Xie, R. Shen, J. Tan, H. Li, X. Zhao, Q. Zhang, Y. Chen, J. Guo, L. Chen, and Y. G. Liu. 2017. Development of “Purple Endosperm Rice” by Engineering Anthocyanin Biosynthesis in the Endosperm with a High-Efficiency Transgene Stacking System. Molecular Plant. 10(7): 918-929.