ผลของระดับความเครียดในสภาพเลียนแบบดินเค็มโซดิกที่มีต่อลักษณะทางสรีรวิทยาบางประการ รูปแบบ และระดับการแสดงออกของยีน DREB2 จากอ้อยในยาสูบดัดแปลงพันธุกรรม

Main Article Content

ชนากานต์ ลักษณะ
สุวรรณรัตน์ แสงรุจิธรรม
สนธิชัย จันทร์เปรม

Abstract

ดินเค็มโซดิกเป็นดินที่มีปริมาณโซเดียมที่แลกเปลี่ยนได้และ pH สูง พืชจึงเจริญเติบโตได้น้อยลง เมื่อพืชได้รับสภาพดินเค็มโซดิกยีนต่าง ๆ ทีเกี่ยวข้องจะมีการแสดงออกในรูปแบบและระดับที่แตกต่างกัน โดยระดับการแสดงออกของยีนจะถูกควบคุมด้วยกลุ่มของยีนที่ควบคุมการสังเคราะห์ transcription factors อีกทีหนึ่ง งานวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อตรวจสอบค่าพลังงานศักย์รวมของน้ำในใบ (yt) และค่าพลังงานความเข้มข้นของน้ำในใบ (yp) รวมทั้งรูปแบบและระดับการแสดงออกของยีน SsDREB2 ที่แยกได้จากอ้อยป่า (Saccharum spontaneum) และยีน SoDREB2 ที่แยกได้จากอ้อยลูกผสมระหว่างอ้อยป่าและอ้อยพันธุ์ปลูก (S. officinarum) และถ่ายเข้าสู่ยาสูบ โดยปลูกยาสูบดัดแปลงพันธุกรรมดังกล่าวในสภาวะเลียนแบบดินเค็มโซดิก พบว่า ยาสูบดัดแปลงพันธุกรรมสามารถทนทานต่อสภาพเครียดดังกล่าวได้มากกว่ายาสูบปกติ โดยยาสูบดัดแปลงพันธุกรรมสามารถรักษาค่าพลังงานศักย์รวมของน้ำในใบให้สูงกว่าและค่าพลังงานความเข้มข้นของน้ำในใบให้อยู่ในระดับต่ำกว่าเมื่อเทียบกับยาสูบปกติ ส่วนรูปแบบการแสดงออกของยีนนี้พบว่า สภาพเลียนแบบดินเค็มโซดิกสามารถกระตุ้นการแสดงออกของยีนดังกล่าวให้สูงขึ้นได้จนถึงระดับสูงสุดแล้วจึงลดลง โดยความเข้มข้นของ NaCl 200 mM กระตุ้นการแสดงออกของยีนได้มากกว่าความเข้มข้นของเกลือที่ต่ำกว่า และพบว่าที่ NaCl 100 mM ระดับการแสดงออกของยีนที่รากจะสูงกว่าที่ใบ ในขณะที่ NaCl 200 mM  ระดับการแสดงออกของยีนนี้ที่ใบจะสูงกว่าที่ราก

Downloads

Download data is not yet available.

Article Details

Section
บทความวิจัย (research article)

References

ชัยนาม ดิสถาพร. 2556. แนวทางการวางระบบการพัฒนาพื้นที่ดินเค็มภาคตะวันออกเฉียงเหนือ. เอกสารวิชาการสำนักงานพัฒนาที่ดินเขต 3 กรมพัฒนาที่ดิน.

ธนวรรณ พรมขลิบนิล, ชนากานต์ ลักษณะ และ สนธิชัย จันทร์เปรม. 2562. ยีน NHX1 ในอ้อยพันธุ์ KPS94-13 และอ้อยป่า และรูปแบบการแสดงออกในสภาวะเลียนแบบดินเค็ม. วารสารวิชาการเกษตร. 37: 165-176.

สำนักงานคณะกรรมการพิเศษเพื่อประสานงานโครงการอันเนื่องมาจากพระราชดำริ. 2555. คู่มือการจัดการดินเค็มเพื่อปลูกข้าว. มูฟเม้นท์ เจน ทรี จำกัด.

สำนักงานคณะกรรมการอ้อยและน้ำตาลทราย. 2562. รายงานพื้นที่ปลูกอ้อยปีการผลิต 2561/62. แหล่งข้อมูล: http://www.ocsb.go.th/upload/journal/fileupload/923-9040.pdf. ค้นเมื่อ 29 ธันวาคม 2562.

อรุณี ยูวะนิยม. 2540. การจัดการแก้ไขดินเค็ม. กลุ่มวิจัยและพัฒนาการจัดการดินเค็ม สํานักวิจัยและพัฒนาการจัดการที่ดิน กรมพัฒนาที่ดิน กระทรวงเกษตรและสหกรณ์.

Abdul, W.L., A. Rao, and E. Rasul. 1997. Identification of salt tolerance traits in sugarcane lines. Field Crops Research. 54: 9-17.

Abhyankar, G., V.D. Reddy, C.C. Giri, K.V. Rao, V.V.S. Lakshmi, S. Prabhakar, M. Vairamani, B.S. Thippeswamy, and P.S. Bhattacharya. 2005. Amplified fragment length polymorphism and metabolomic profile of hairy root of Psoralea corylifolia L. Phytochemistry. 66: 2441-2457.

Arenhart, R.A., J.C.D Lima, M. Pedron, F.E.L. Carvalho, J.A.G.D. Silveira, S.B. Rosa, A. Caverzan, C.M.B. Andrade, M. Schünemann, R. Margis, and M. Margis-pinheiro. 2013. Involvement of ASR genes in aluminum tolerance mechanisms in rice. Plant, Cell & Environment. 36: 52-67.

Arenhart, R.A., Y. Bai, L.F.V. de Oliveira, L.B. Neto, M. Schunemann, F.S. Maraschin, J. Mariath, A. Silverio, G. Sachetto-Martins, R. Margis, Z-Y. Wang, and M. Margis-Pinheiro. 2014. New insights into aluminum tolerance in rice: The ASR5 protein binds the STAR1 promoter and other aluminum-responsive genes. Molecular Plant. 7: 709–721.

Asemota, O., and B. Conaire. 2010. Identification of moisture stress tolerant oil palm genotypes. African Journal of Agricultural Research. 5: 3116-3121.

Ayers, R.S., and D.W. Westcott. 1989. Water quality for agriculture. FAO Irrigation and Drainage Paper, No. 29 (rev. 1).

Chanprame, S., T. Promkhlibnil, S. Suwamno, and C. Laksana. 2019. Isolation, characterization and expression of transcription factor ScDREB2 from wild, commercial and interspecific hybrid sugarcane in salinity condition. Plant Biotechnology. 46: 97-105.

Chung, E., K. Kim, and J.H. Lee. 2012. Molecular cloning and characterization of a soybean GmMBY184 induce by abiotic stress. Journal of Plant Biotechnology. 39:175-181.

Gonzalez, A., W. Tezara, E. Rengifo, and A. Herrera. 2012. Ecophysiological responses to drought and salinity in the cosmopolitan invader Nicotiana glauca. Brazilian Journal of Plant physiology. 24: 213-222.

Guo, Q., N. Lu, Y. Sun, W. Lv, Z. Luo, H. Zhang, Q. Ji, Q. Yang, S. Chen, W. Zhang, and Y. Li. 2019. Heterologous expression of the DREB transcription factor AhDREB in Populus tomentosa Carrière confers tolerance to salt without growth reduction under greenhouse conditions. Forests. 10: 214.

Hong, J.C. 2016. General Aspects of Plant Transcription Factor Families, Elsevier Inc.

Kaewjiw, N., C. Laksana, and S. Chanprame. 2018. Cloning and identification of salt overly sensitive (SOS1) gene of sugarcane. International Journal of Agriculture and Biology. 20: 1569-1574.

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.). Journal of the International Society for Southeast Asian Agricultural Science. 21: 96-106.

Lata, C., and M. Prasad. 2011. Role of DREBs in regulation of abiotic stress responses in plants. Journal of Experimental Botany. 62: 4731-4748.

Lu, N., B. Wei, Y. Sun, X. Liu, S. Chen, W. Zhang, Y. Zhang, and Y. Li. 2014. Field supervisory test of DREB-transgenic populus: Salt tolerance, long-term gene stability and horizontal gene transfer. Forests. 5: 1106-1121.

Maas, E.V., and G.J. Hoffman. 1977. Crop salt tolerance – current assessment. Journal of Irrigation and Drainage Division. 103: 115-134.

Ma, Q., L-J. Yue, J-L. Zhang, G-Q. Wu, A-K. Bao, and S-M. Wang. 2011. Sodium chloride improves photosynthesis and water status in the succulent xerophyte Zygophyllum xanthoxylum. Tree Physiology. 32: 4-13.

Markstein, M., C. Pitsouli, C. Villalta, S.E. Celniker, and N. Perrimon. 2008. Exploiting position effects and the gypsy retrovirus insulator to engineer precisely expressed transgenes. Nature Genetics. 40: 476-483.

Nguyen, Q.H., L.T. KimVu, L.T.N. Nguyen, N.T.T. Pham, Y.T.H. Nguyen, S. Le, and M.H. Chu. 2019. Overexpression of the GmDREB6 gene enhances proline accumulation and salt tolerance in genetically modified soybean plants. Scientific Reports. 9: 19663.

Odell, J.T., F. Nagy, and N.H. Chua. 1985. Identification of DNA-sequences required for activity of the cauliflower mosaic virus-35s promoter. Nature. 313: 810–812.

OECD/FAO. 2019. OECD-FAO Agricultural Outlook 2019-2028. OECD Publishing, Paris/Food and Agriculture Organization of the United Nations, Rome.

Poonsawat, W., C. Theerawitaya, T. Suwan, C. Mongkolsiriwatana, T. Samphumphuang, S. Cha-um, and C. Kirdmanee. 2015. Regulation of some salt defense-related genes in relation to physiological and biochemical changes in three sugarcane genotypes subjected to salt stress. Protoplasma. 252: 231-43.

Raghavendrarao, S., A. KumarMoola, R. Kumari, and B. Diana. 2017. A review on advanced methods in plant gene targeting. Journal of Genetic Engineering and Biotechnology. 15: 317-321.

Ravikumar, G., P. Manimaran, S.R. Voleti, D. Subrahmanyam, R.M. Sundaram, K.C. Bansal, B.C. Viraktamath, and S.M. Balachandran. 2014. Stress-inducible expression of AtDREB1A transcription factor greatly improves drought stress tolerance in transgenic indica rice. Transgenic Research. 23: 421–439.

R Core Team. 2013. R: A language and environment for statistical computing. R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria.

Ren, M., Z. Wang, M. Xue, X. Wang, F. Zhang, Y. Zhang, W. Zhang, and M. Wang. 2019. Constitutive expression of an A-5 subgroup member in the DREB transcription factor subfamily from Ammopiptanthus mongolicus enhanced abiotic stress tolerance and anthocyanin accumulation in transgenic Arabidopsis. PLoS ONE. 14: e0224296.

Sarkar, T., R. Thankappan, G.P. Mishra, and B.D. Nawade. 2019. Advances in the development and use of DREB for improved abiotic stress tolerance in transgenic crop plants. Physiology and Molecular Biology of Plants. 25: 1323–1334.

Wang, G., X. Xua, H. Wanga, Q. Liua, X. Yanga, L. Liaoa, and G. Caib. 2019. A tomato transcription factor, SlDREB3 enhances the tolerance to chilling in transgenic tomato. Plant Physiology and Biochemistry. 142: 254-262.

Wang, M., J. Zhuang, Z. Zou, Q. Li, H. Xin, and X. Li. 2017. Overexpression of a Camellia sinensis DREB transcription factor gene (CsDREB) increases salt and drought tolerance in transgenic Arabidopsis thaliana. Journal of Plant Biology. 60: 452-461.

Yamaguchi-Shinozaki, K., and K. Shinozaki. 2009. DREB regulons in abiotic-stress-responsive gene expression in plants. P. 15-28. In: T. Yamada and G. Spangenberg (eds). Molecular Breeding of Forage and Turf. Springer.

Yao, W., Y. Fu, Y. Zhang, and H. Li. 2016. Cloning of four DREB genes from Tibetan Sophora moorcroftiana and analysis of their expression during abiotic stress. Journal of Forestry Research. 27: 675-683.

Yue, Y., M. Zhang, J. Zhang, L. Duan, and Z. Li. 2012. SOS1 gene overexpression increased salt tolerance in transgenic tobacco by maintaining a higher K+/Na+ ratio. Journal of Plant Physiology. 169: 255-261.

Zhang, X., X. Liu, L. Wu, G. Yu, X. Wang, and H. Ma.. 2015. The SsDREB transcription factor from the succulent halophyte Suaeda salsa enhances biotic stress tolerance in transgenic tobacco. International Journal of Genomics. 5: 1-13.

Zhang, X-X, Y-j Tang, Q-B Ma, C-Y Yang, Y-H Mu, H-C Suo, L-H Luo, and H. Nian. 2013. OsDREB2A, a rice transcription factor, significantly affects salt tolerance in transgenic soybean. PLoS ONE. 8: e83011.

Zhu, J.K. 2001. Plant salt tolerance. Trends Plant Science. 6: 66–71.