การพัฒนาเครื่องหมายโมเลกุล SNP เพื่อตรวจประชากรเชื้อ Xanthomonas oryzae pv. oryzae สาเหตุโรคขอบใบแห้งของข้าวในประเทศไทยด้วยเทคนิค MassARRAY
DOI:
https://doi.org/10.14456/thaidoa-agres.2024.23คำสำคัญ:
โรคขอบใบแห้ง, housekeeping gene, MassARRAY, SNP marker, Xanthomonas oryzae pv. oryzaeบทคัดย่อ
โรคขอบใบแห้งในข้าวเกิดจากเชื้อแบคทีเรีย Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo) ที่มีความหลากหลายทางพันธุกรรม และสามารถปรับตัวให้เข้าทำลายข้าวที่มียีนต้านทานต่อโรคนี้ได้อย่างต่อเนื่อง การพัฒนาเครื่องมือตรวจวินิจฉัยเชื้อ Xoo แบบ high-throughput multiplex detection ทำให้ทราบข้อมูลการเปลี่ยนแปลงของประชากรเชื้อในแต่ละพื้นที่ และช่วยให้สามารถวางแผนพัฒนาพันธุ์ข้าวต้านทานต่อโรคขอบใบแห้งได้อย่างมีประสิทธิภาพ การศึกษานี้จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาเครื่องหมายโมเลกุล SNP จากข้อมูลกลุ่มยีน housekeeping genes จากเชื้อ Xoo จำนวน 50 สายพันธุ์ ที่สำรวจในช่วงปี พ.ศ. 2551 ถึงปี พ.ศ. 2561 จากพื้นที่ปลูกข้าว 14 จังหวัดของประเทศไทย เพื่อตรวจติดตามประชากรเชื้อ Xoo ด้วยเทคโนโลยีของ MassARRAY งานวิจัยนี้ประสบความสำเร็จในการพัฒนาเครื่องหมายโมเลกุล Xoo-SNPs MassARRAY based จำนวน 9 ตำแหน่ง ที่ออกแบบจาก housekeeping genes จำนวน 8 ยีน ได้แก่ DnaK gluS leuA pyk pyrH RecA rpoB และ tpiA ที่สามารถตรวจประชากรเชื้อ Xoo จำนวน 50 สายพันธุ์ ซึ่งเป็นตัวแทนของ 33 races ที่พบระบาดในประเทศไทยได้สำเร็จ ภายใน 2 วัน โดยไม่นับรวมขั้นตอนการเตรียมดีเอ็นเอของเชื้อ อีกทั้งยังสามารถตรวจสอบได้มากถึง 45 ตัวอย่าง/วัน นอกจากนี้ยังพบว่า เครื่องหมายโมเลกุล Xoo-SNPs MassARRAY based ที่พัฒนาขึ้นสามารถนำมาใช้ตรวจแยกกลุ่มเชื้อที่ทำลายหรือไม่ทำลายข้าวที่มียีนต้านทาน xa5 และเครื่องหมายโมเลกุลที่จำเพาะกับแหล่งที่มาของเชื้อใน จ.นครศรีธรรมราช บุรีรัมย์ ร้อยเอ็ด สุโขทัย และเชียงราย อย่างไรก็ตามไม่พบความสัมพันธ์ของเครื่องหมายโมเลกุล Xoo-SNPs MassARRAY based ที่ออกแบบจาก housekeeping genes กับชนิดของ race หรือลักษณะความรุนแรงของโรค
เอกสารอ้างอิง
จารุวี อันเซตา ธีรยุทธ ตู้จินดา คนึงนิตย์ เหรียญวรากร และสุจินต์ ภัทรภูวดล. 2564. การกระจายตัวของสายพันธุ์เชื้อแบคทีเรียXanthomonas oryzae pv. oryzae ในภาคกลางของประเทศไทย. วารสารแก่นเกษตร. 50(1): 204-215.
ธิติมา จินตกานนท์ จุฑาเทพ วัชระไชยคุปต์ ภัสสร วรรณพินิจ ภูมิพัฒน์ ทองอยู่ และสุจินต์ ภัทรภูวดล. 2565. ลำดับนิวคลิโอไทด์ทั้งจีโนมและโครงสร้างประชากรของเชื้อ Xanthomonas oryzae pv. oryzae สาเหตุโรคขอบใบแห้งของข้าวในประเทศไทย. วารสารวิชาการเกษตร. 40(1): 45-58.
ปริศนา วงค์ล้อม จุฑาเทพ วัชระไชยคุปต์ สุจินต์ ภัทรภูวดล และวิชัย โฆสิตรัตน. 2558ก. การประเมินความหลากหลายในการก่อโรคของสายพันธุ์เชื้อ Xanthomonas oryzae pv. oryzae ในประเทศไทย. วารสารวิทยาศาสตร์เกษตร. 46(2): 165-175.
ปริศนา วงค์ล้อม จุฑาเทพ วัชระไชยคุปต์ สุจินต์ ภัทรภูวดล และวิชัย โฆสิตรัตน. 2558ข. การศึกษาเปรียบเทียบความหลากหลายทางพันธุกรรมของ Xanthomonas oryzae pv. oryzae ในประเทศไทยด้วยเทคนิค AFLP, rep-PCR และ RFLP-Tal. วารสารวิทยาศาสตร์เกษตร. 46(3): 273-286.
ไพเราะ ขวัญงาม มัชฌิมา สังข์วรรณะ นุจรินทร์ จังขันธ์ จุฑาเทพ วัชระไชยคุปต์ และสุจินต์ ภัทรภูวดล. 2562. การสำรวจโรคและการศึกษาการกระจายตัวของสายพันธุ์เชื้อ Xanthomonas oryzae pv. oryzae ในจังหวัดเชียงรายในปี พ.ศ. 2559 ถึง พ.ศ. 2561. น.136. ใน: การประชุมวิชาการอารักขาพืช ครั้งที่ 14. 12-14 พฤศจิกายน 2562. โรงแรมดุสิตธานี หัวหิน อำเภอชะอำ จังหวัดเพชรบุรี.
สุธิดา เรืองบุญ พยอม โคเบลลี่ และธีรดา หวังสมบรูณ์ดี. 2553. การใช้ยีน avr เพื่อจัดกลุ่ม Xanthomonas oryzae pv. oryzae แบคทีเรียก่อโรคขอบใบแห้งในข้าว. วารสารพฤกษศาสตร์ไทย. 2(พิเศษ): 221-232.
แสงชัย ศรีประโคน. 2552. การจำแนกและจัดกลุ่มเชื้อแบคทีเรียสาเหตุโรคขอบใบแห้ง (Xanthomonas oryzae pv. oryzae) และการบ่งชี้ตำแหน่งยีนต้านทานในข้าวพื้นเมืองพันธุ์เชียงรุ้ง (Oryza sativa L.). วิทยานิพนธ์ปริญญาโท มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์. 127 หน้า.
Aung, E.E. 2017. Development of SNP Markers and Genome-Wide Association Mapping of Virulence Factors of Xanthomonas oryzae pv. oryzae. Ph.D. Thesis, University of the Philippines Los Baños.
Carpenter, S.C., P. Mishra, C. Ghoshal, P.K. Dash, L. Wang, S. Midha, G.S. Laha, J.S. Lore, W. Kositratana, N.K. Singh, K. Singh, P.B. Patil, R. Oliva, S. Patarapuwadol, A.J. Bogdanove and R. Rai. 2020. An xa5 resistance gene-breaking Indian strain of the rice bacterial blight pathogen Xanthomonas oryzae pv. oryzae is nearly identical to a Thai strain. Frontiers in Microbiology. 11: 1-8.
Gabriel, S., L. Ziaugra and D. Tabbaa. 2009. SNP genotyping using the Sequenom MassARRAY iPLEX Platform. Current Protocols in Human Genetics. 60(1): 2.12.1 - 2.12.18.
Hajri, A., C. Brin, S. Zhao, P. David, J.X. Feng, R. Koebnik, B. Szurek, V. Verdier, T. Boureau and S. Poussier. 2012. Multilocus sequence analysis and type III effector repertoire mining provide new insights into the evolutionary history and virulence of Xanthomonas oryzae. Molecular Plant Pathology. 13(3): 288-302.
Jung, H.Y., K.J. Lee, K.H. Kim, J.H. Hyoung, M.R. Han, H.K. Kim, L.W. Kang, Y.J. Ahn and Y.S. Heo. 2010. Crystallization and preliminary X-ray crystallographic analysis of DNA gyrase GyrB subunit from Xanthomonas oryzae pv. oryzae. Acta Crystallographica Section F: Structural Biology and Crystallization Communications. 66(1): 48-50.
Kumar, S., G. Stecher, M. Li, C. Knyaz and K. Tamura. 2018. MEGA X: Molecular evolutionary genetics analysis across computing platforms. Molecular Biology and Evolution. 35(6): 1547-1549.
Lee, B.M., Y.J. Park, D.S. Park, H.W. Kang, J.G. Kim, E.S. Song, I.C. Park, U.H. Yoon, J.H. Hahn, B.S. Koo, G.B. Lee, H. Kim, H.S. Park, K.O. Yoon, J.H. Kim, C.H. Jung, N.H. Koh, J.S. Seo and S.J. Go. 2005. The genome sequence of Xanthomonas oryzae pathovar oryzae KACC10331, the bacterial blight pathogen of rice. Nucleic Acids Research. 33(2): 577-586.
Maiden, M.C., J.A. Bygraves, E. Feil, G. Morelli, J.E. Russell, R. Urwin, Q. Zhang, J. Zhou, K. Zurth, D.A. Caugant, I.M. Feavers, M. Achtman and B.G. Spratt. 1998. Multilocus sequence typing: A portable approach to the identification of clones within populations of pathogenic microorganisms. Proceedings of the National Academy of Sciences. 95(6): 3140-3145.
Marcelletti, S., P. Ferrante and M. Scortchini. 2010. Multilocus sequence typing reveals relevant genetic variation and different evolutionary dynamics among strains of Xanthomonas arboricola pv. juglandis. Diversity. 2(11): 1205-1222.
Nyasinga, J., C. Kyany'a, R. Okoth, V. Oundo, D. Matano, S. Wacira, W. Sang, S. Musembi and L. Musila. 2019. A Six-member SNP assay on the iPlex MassARRAY platform provides a rapid and affordable alternative for typing major African Staphylococcus aureus types. Access Microbiology. 1(3): e000018.
Patiya, P. 2020. MassARRAY Technology. Available at: https://www.scispec.co.th/learning/index.php/blog/genomics/patiya. Accessed: November 22, 2023.
Rabibhadana, S., S. Chamnongpol, J.E. Trempy, N.P. Ambulos Jr. and S. Mongkolsuk. 1993. Isolation and expression in Escherichia coli of a Xanthomonas oryzae RecA-like Gene. Gene. 132(1): 113-118.
Sakthivel, K., A. Kumar, R.K. Gautam, K. Manigundan, G.S. Laha, R. Velazhahan, R. Singh and I.S. Yadav. 2021. Intra-regional diversity of rice bacterial blight pathogen, Xanthomonas oryzae pv. oryzae, in the Andaman Islands, India: Revelation by pathotyping and multilocus sequence typing. Journal of Applied Microbiology. 130(4): 1259-1272.
Salzberg, S.L., D.D. Sommer, M.C. Schatz, A.M. Phillippy, P.D. Rabinowicz, S. Tsuge, A. Furutani, H. Ochiai, A.L. Delcher, D. Kelley R. Madupu, D. Puiu, D. Radune, M. Shumway, C. Trapnell, G. Aparna, G. Jha, A. Pandey, P.B. Patil, H. Ishihara, D.F. Meyer, B. Szurek, V. Verdier, R. Koebnik, J.M. Maxwell, R.P. Ryan, H. Hirata, S. Tsuyumu, S. Won Lee, P.C. Ronald, R.V. Sonti, M.A. Van Sluys, J. E. Leach, F.F. White and A.J. Bogdanove. 2008. Genome sequence and rapid evolution of the rice pathogen Xanthomonas oryzae pv. oryzae PXO99 A. BMC Genomics. 9(1): 1-16.
Schneider, S., D. Roessli and L. Excoffier. 2000. Arlequin: A software for population genetics data analysis, version 2.000. Genetics and biometry laboratory, department of anthropology, University of Geneva, Switzerland. 1: 1-111.
Sukchawalit, R. and S. Mongkolsuk. 2001. Xanthomonas oryzae pv. oryzae recA is transcribed and regulated. from multiple promoters. FEMS Microbiology Letters. 197(1): 35-40.
Tamura, K., D. Peterson, N. Peterson, G. Stecher, M. Nei and S. Kumar. 2011. MEGA5: Molecular evolutionary genetics analysis using maximum likelihood, evolutionary distance, and maximum parsimony methods. Molecular Biology and Evolution. 28(10): 2731-2739.
Xu, Z.Z., G.C. Wu, B. Wang, B.D. Guo, C. Sheng, Y.Y. Zhao, B. Tang, Y.C. Zhao and F.Q. Liu. 2023. Sigma factor 70 RpoD contributes to virulence by regulating cell motility, oxidative stress tolerance, and manipulating the expression of hrpG and hrpX in Xanthomonas oryzae pv. oryzae. Journal of Integrative Agriculture. Advance online publication. https://doi.org/10.1016/j.jia.2023.10.017.
ดาวน์โหลด
เผยแพร่แล้ว
รูปแบบการอ้างอิง
ฉบับ
ประเภทบทความ
สัญญาอนุญาต
ลิขสิทธิ์ (c) 2024 วารสารวิชาการเกษตร
อนุญาตภายใต้เงื่อนไข Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
วารสารวิชาการเกษตร
