ลำดับนิวคลีโอไทด์ทั้งจีโนมและโครงสร้างประชากรของเชื้อ Xanthomonas oryzae pv. oryzae สาเหตุโรคขอบใบแห้งของข้าวในประเทศไทย

บทคัดย่อ

โรคขอบใบแห้งของข้าว (bacterial blight of rice) เกิดจากเชื้อแบคทีเรีย Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) เป็นโรคสำคัญที่พบ ระบาดในแหล่งปลูกข้าวทั่วโลก เชื้อ Xoo มี ความหลากหลายทางพันธุกรรม โดยบางสาย พันธุ์เข้าทำลายข้าวที่มียีนต้านทานได้มากกว่า 10 ยีน การวิเคราะห์จีโนมเชื้อ Xoo ทำให้ทราบ ความสัมพันธ์ทางพันธุกรรมและโครงสร้าง ประชากรของเชื้อ งานวิจัยนี้จึงได้วิเคราะห์ข้อมูล จีโนมและศึกษาโครงสร้างประชากรเชื้อ Xoo จำนวน 50 สายพันธุ์ที่แยกได้จากพื้นที่ปลูกข้าว 14 จังหวัดในประเทศไทย ตั้งแต่ปีพ.ศ. 2551 ถึง พ.ศ. 2561 นำมาวิเคราะห์ข้อมูลจีโนมด้วย Illumina HiSeq platform จัดสร้างแผนที่ จีโนมโดยเปรียบเทียบกับข้อมูลจีโนมเชื้อ Xoo ที่เคยมีรายงานไว้บนฐานข้อมูล NCBI ได้แก่ สาย พันธุ์ KACC10331 ITCCBB0002 PXO99A และ SK2-3 จากประเทศเกาหลีอินเดีย ฟิลิปปินส์ และประเทศไทย ตามลำดับ ผลการศึกษาพบว่า เชื้อ Xoo 50 สายพันธุ์ของไทย มีขนาดจีโนมอยู่ ระหว่าง 4,219,315-4,366,829 คู่เบส ประกอบด้วย ส่วนที่น่าจะเป็นยีน จำนวน 3,787-3,945ตำแหน่ง มีตำแหน่ง single nucleotide polymorphisms (SNP) จำนวน 30,140 ตำแหน่ง และ insertion deletion (Indel) จำนวน 3,156 ตำแหน่ง ผลวิเคราะห์โครงสร้างประชากรและความสัมพันธ์ ทางพันธุกรรมของเชื้อจากตำแหน่ง SNP จำนวน 21,181 ตำแหน่ง ด้วยวิธี principal component analysis และ neighbor-joiningclustering พบว่า ประชากรเชื้อ Xoo ของไทยส่วนใหญ่มีความ แตกต่างทางพันธุกรรมกับสายพันธุ์เชื้ออ้างอิงจาก ต่างประเทศอย่างชัดเจน อย่างไรก็ตาม พบว่า สาย พันธุ์เชื้อที่เข้าทำลายยีนต้านทานโรค xa5 จาก จ. สุโขทัย และเชื้อ 12 สายพันธุ์จาก จ. เชียงราย มีความสัมพันธ์ทางพันธุกรรมที่ใกล้ชิดกับสายพันธุ์ ITCCBB0002 จากอินเดีย นอกจากนี้ยังพบว่า ประชากรเชื้อของไทยมีความหลากหลายทาง พันธุกรรมสูง สามารถแบ่งเชื้อได้ 8 กลุ่มย่อย โดยเชื้อจำนวน 5 กลุ่มย่อย มีความสัมพันธ์กับ พื้นที่ที่แยกเชื้อได้ซึ่งประชากรเชื้อส่วนใหญ่ 39% จัดอยู่ในกลุ่มย่อยที่ 1 จากการศึกษาข้อมูลจีโนมของเชื้อเพื่อจัดทำโครงสร้างประชากร พบว่า ส่วนใหญ่มีความสัมพันธ์โดยตรงกับพื้นที่ที่แยกเชื้อได้ ซึ่งแสดงให้เห็นว่าระบบนิเวศที่แตกต่างกันของ พื้นที่การเพาะปลูกไม่ว่าจะเป็นสภาพอากาศ ชนิด ของดิน ล้วนมีอิทธิพลต่อความหลากหลายทางพันธุกรรมในประชากรของเชื้อ Xoo ของไทย