ผลของปุ๋ยไนโตรเจนต่อปริมาณสารโพรลีน ผลผลิต องค์ประกอบผลผลิต คุณภาพเมล็ด และการแสดงออกของยีนในข้าวหอมพันธุ์พื้นเมืองไทย
Article Sidebar
Main Article Content
บทคัดย่อ
ข้าวพันธุ์พื้นเมืองมีความหลากหลายทางพันธุกรรมสูง สามารถปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมตามท้องถิ่นได้ดี บางสายพันธุ์มีกลิ่นหอม ซึ่งเป็นหนึ่งในลักษณะคุณภาพเมล็ดที่สำคัญต่อการบริโภค โดยความหอมเกิดจากสาร 2-acetyl-1-pyrroline ซึ่งมีสารตั้งต้นจากโพรลีน ที่สร้างขึ้นจากการได้รับผลกระทบจากปัจจัยด้านสภาพแวดล้อม วิธีการเพาะปลูก และการจัดการหลังการเก็บเกี่ยวก็มีผลต่อความหอมในข้าวหอม งานวิจัยมีวัตถุประสงค์เพื่อประเมินผลของอัตราการใส่ปุ๋ยไนโตรเจนต่อปริมาณสารโพรลีนในใบที่สามระยะการเจริญเติบโต (ระยะแตกกอ ระยะตั้งท้อง และระยะออกดอก) ต่อผลผลิต องค์ประกอบผลผลิต คุณภาพเมล็ด และการแสดงออกของยีน badh2 และยีน TPI ในข้าวหอมพันธุ์พื้นเมืองพันธุ์บือเนอมู 4 วางแผนการทดลองแบบสุ่มสมบูรณ์ จำนวน 3 ซ้ำ ปลูกทดลองในกระถาง ใส่ปุ๋ยไนโตรเจน 6 ระดับ ได้แก่ 30, 60, 90, 120, 150 และ 180 กิโลกรัมไนโตรเจนต่อไร่ โดยใส่ปุ๋ยไนโตรเจนในรูปแบบยูเรีย จากผลการทดลองพบว่า ที่ระยะตั้งท้องการใส่ปุ๋ยไนโตรเจนที่อัตรา 180 กิโลกรัมไนโตรเจนต่อไร่ มีปริมาณสารโพรลีนสูงสุดเท่ากับ 2.41 ไมโครโมลต่อกรัม เมื่อเทียบจากระยะการเจริญเติบโตอื่น นอกจากนี้ยังพบว่า เมื่อใช้ปุ๋ยไนโตรเจนในอัตราเพิ่มขึ้นส่งผลให้ผลผลิต และองค์ประกอบผลผลิตของข้าวเพิ่มขึ้น ขณะที่ทดสอบความหอมโดยวิธีดมกลิ่น พบว่า ที่ระดับปุ๋ย 60 กิโลกรัมไนโตรเจนต่อไร่ ข้าวพันธุ์บือเนอมู 4 ให้กลิ่นหอมมากสุด และที่ระดับปุ๋ย 150 กิโลกรัมไนโตรเจนต่อไร่ ไม่มีกลิ่นหอม ส่วนการทดสอบความอ่อนนุ่มของเมล็ดข้าวโดยวิธีการสลายตัวในด่าง พบว่า การเพิ่มระดับปุ๋ยไนโตรเจนไม่มีผลต่อความอ่อนนุ่มของข้าว และการแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้องกับลักษณะความหอม badh2 และยีน TPI ในส่วนของดอกที่ระยะ 5 วันหลังดอกบาน 50 เปอร์เซ็นต์ สูงสุดที่ระดับปุ๋ยไนโตรเจน 30 และ 120 กิโลกรัมไนโตรเจนต่อไร่ ตามลำดับ จากผลที่ได้สามารถนำไปประยุกต์เพื่อเพิ่มความหอมและผลผลิตของข้าวหอมพื้นเมืองให้ดีขึ้นในอนาคต
Article Details
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
References
Bates, L.S., R.P Waldren and I.D. Teare. 1973. Rapid determination of free proline for water-stress studies. Plant and Soil 39(1): 205-207.
Buttery, R.G., L.C. Ling, B.O. Juliano and J.G. Turnbaugh. 1983. Cooked rice aroma and 2-acetyl-1-pyrroline. Journal of Agricultural and Food Chemistry 31(4): 823-826.
Channoei, T., S. Khempet, A. Shutsrirung, Y. Chromkaew and S. Jongkaewwattana. 2020. Nitrogen use efficiency and partitioning in relation to growth and yield of rice cv. Khao Dawk Mali 105 and cv. Homnil. Journal of Agriculture 36(1): 113-121. (in Thai)
Chan-in, P., S. Jamjod, N. Yimyam and T. Pusadee. 2019. Diversity of BADH2 alleles and microsatellite molecules in highland fragrant rice landraces. Journal of Agriculture 35(1): 23-35. (in Thai)
Frankel, O.H., A.H.D. Brown and J.J. Burdon. 1995. The Conservation of Plant Biodiversity. Cambridge University Press, Cambridge. 316 p.
Gay, F., I. Maraval, S. Roques, Z. Günata, R. Boulanger, A. Audebert and C. Mestres. 2010. Effect of salinity on yield and 2-acetyl-1-pyrroline content in the grains of three fragrant rice cultivars (Oryza sativa L.) in Camargue (France). Field Crops Research 117(1): 154-160.
Guindo, D., B.R. Wells, C.E. Wilson and R.J. Norman. 1992. Seasonal accumulation and partitioning of nitrogen-15 in rice. Soil Science Society of America Journal 56(5): 1521-1527.
Hinge, V.R., H.B. Patil and A.B. Nadaf. 2016. Aroma volatile analyses and 2AP characterization at various developmental stages in Basmati and Non-Basmati scented rice (Oryza sativa L.) cultivars. Rice 9: 38, doi:10.1186/s12284-016-0113-6.
Huang, S.J., C.F. Zhao, Z. Zhu, L.H. Zhou, Q.H. Zheng and C.L. Wang. 2020. Characterization of eating quality and starch properties of two Wx alleles japonica rice cultivars under different nitrogen treatments. Journal of Integrative Agriculture 19(4): 988-998.
Itani, T., M. Tamaki, Y. Hayata, T. Fushimi and K. Hashizume. 2004. Variation of 2-acetyl-1-pyrroline concentration in aromatic rice grains collected in the same region in Japan and factors affecting its concentration. Plant Production Science 7(2): 178-183.
Kongpun, A. and C. Thebault Prom-u-thai. 2021. Effects of nitrogen fertilizer on grain yield and fragrant contents in two Thai rice varieties. OnLine Journal of Biological Sciences 21(3): 206-212.
Kuntawong, W., S. Jamjod, N. Yimyam and C. Thebault Prom-u-thai. 2015. Genotypic variation of cooking qualities in local rice varieties from Chiang Mai, Chiang Rai and Mae Hong Son Provinces. Khon Kaen Agriculture Journal 43(4): 687-698. (in Thai)
Lehmann, S., D. Funck, L. Szabados and D. Rentsch. 2010. Proline metabolism and transport in plant development. Amino Acids 39(4): 949-962.
Li, Y., Z. Mo, Y. Li, J. Nie, L. Kong, U. Ashraf, S. Pan, M. Duan, H. Tian and X. Tang. 2021. Additional nitrogen application under different water regimes at tillering stage enhanced rice yield and 2-acetyl-1-pyrroline (2AP) content in fragrant rice. Journal of Plant Growth Regulation, doi: 10.1007/s00344-021-10351-0.
Little, R.R., G.B. Hilder and E.H. Dawson 1958. Differential effect of dilute alkali on 25 varieties of milled white rice. Cereal Chemistry 35(2): 111-126.
Lutts, S., J.M. Kinet and J. Bouharmont. 1996. Effects of various salts and of mannitol on ion and proline accumulation in relation to osmotic adjustment in rice (Oryza sativa L.) callus cultures. Journal of Plant Physiology 149(1-2): 186-195.
Mo, Z., U. Ashraf, Y. Tang, W. Li, S. Pan, M. Duan, H. Tian and X. Tang. 2018. Nitrogen application at the booting stage affects 2-acetyl-1-pyrroline, proline, and total nitrogen contents in aromatic rice. Chilean Journal of Agricultural Research 78(2): 165-172.
Mo, Z., J. Huang, D. Xiao, U. Ashraf, M. Duan, S. Pan, H. Tian, L. Xiao, K. Zhong and X. Tang. 2016. Supplementation of 2-AP, Zn and La improves 2-acetyl-1-pyrroline concentrations in detached aromatic rice panicles in vitro. PLoS One 11(2): e0149523, doi: 10.1371/journal.pone. 0149523.
Monggoot, S., P. Sookwong, S. Mahatheeranont and S. Meechoui. 2014. Influence of single nutrient element on 2-acetyl-1-pyrroline contents in Thai fragrant rice (Oryza sativa L.) cv. Khao Dawk Mali 105 grown under soilless conditions. pp. 642-647. In: Proceedings of the 26th Annual Meeting of the Thai Society for Biotechnology and International Conference. Mae Fah Luang University, Chiang Rai.
Prachayavirojana, K. 2014. Relationship among growth, yield and grain quality of aromatic rice cv. KDML105 and RD15 under nitrogen and potassium iodide management. M.S. Thesis. Chiang Mai University, Chiang Mai. 78 p. (in Thai)
Ren, Y., U. Ashraf, L.X. He, Z.W. Mo, F. Wang, X.C. Wan, H. Kong, X.L. Ran and X.R. Tang. 2017. Irrigation and nitrogen management practices affect grain yield and 2-acetyl-1-pyrroline content in aromatic rice. Applied Ecology and Environmental Research 15(4): 1447-1460.
Slocum, R.D. 1991. Polyamine biosynthesis in plants. pp. 23-40. In: R.D. Slocum and H.E. Flores (eds.). Biochemistry and Physiology of Polyamines in Plants. CRC Press, Boca Raton.
Sood, B.C. and E.A. Siddiq. 1978. A rapid technique for scent determination in rice. Indian Journal of Genetics and Plant Breeding 38(2): 268-275.
Tayefe, M., A. Gerayzade, E. Amiri and A.N. Zade. 2014. Effect of nitrogen on rice yield, yield components and quality parameters. African Journal of Biotechnology 13(1): 91-105.
Teh, C.Y., N.A. Shaharuddin, C.L. Ho and M. Mahmood. 2016. Exogenous proline significantly affects the plant growth and nitrogen assimilation enzymes activities in rice (Oryza sativa) under salt stress. Acta Physiologiae Plantarum 38: 151, doi: 10.1007/s11738-016-2163-1.
Tejakum, P., S. Khumto, S. Jamjod, N. Yimyam and T. Pusadee. 2019. Yield, grain quality and fragrance of a highland fragrant rice landrace variety, Bue Ner Moo. Khon Kaen Agriculture Journal 47(2): 317-326. (in Thai)
Thonglem, P. 2014. Effects of nitrogen and calcium management on milling quality and 2-acetyl-1-pyrroline concentration in rice cv. KDML105 and RD15. M.S. Thesis. Chiang Mai University, Chiang Mai. 102 p. (in Thai)
Wakte, K., R. Zanan, V. Hinge, K. Khandagale, A. Nadaf and R. Henry. 2017. Thirty-three years of 2-acetyl-1-pyrroline, a principal basmati aroma compound in scented rice (Oryza sativa L.): a status review. Journal of the Science of Food and Agriculture 97(2): 384-395.
Yang, S., Y. Zou, Y. Liang, B. Xia, S. Liu, M. Ibrahim, D. Li, Y. Li, L. Chen, Y. Zeng, L. Liu, Y. Chen, P. Li and J. Zhu. 2012. Role of soil total nitrogen in aroma synthesis of traditional regional aromatic rice in China. Field Crops Research 125: 151-160.
Yoshihashi, T., T.T.H. Nguyen and H. Inatomi. 2002. Precursors of 2-acetyl-1-pyrroline, a potent flavor compound of an aromatic rice variety. Journal of Agricultural and Food Chemistry 50(7): 2001-2004.
Yoshihashi, T, T.T.H. Nguyen and N. Kabaki. 2004. Area dependency of 2-acetyl-1-pyrroline content in an aromatic rice variety, Khao Dawk Mali 105. Japan Agricultural Research Quarterly 38(2): 105-109.
Zhong, Q. and X. Tang. 2014. Effect of nitrogen application on aroma of aromatic rice and their mechanism. Guangdong Agricultural Sciences 41(4): 85-87.