การพัฒนาเครื่องหมาย ILP จากยีนที่เกี่ยวข้องกับลักษณะทางลำต้นในอ้อย เพื่อศึกษาความหลากหลายทางพันธุกรรมและโครงสร้างทางพันธุกรรมในอ้อย
Article Sidebar
เผยแพร่แล้ว:
เม.ย. 23, 2018
คำสำคัญ:
อ้อย เครื่องหมาย ILP ความหลากหลายทางพันธุกรรม โครงสร้างทางพันธุกรรม
Main Article Content
บทคัดย่อ
การศึกษาเกี่ยวกับโครงสร้างทางพันธุกรรมและความหลากหลายทางพันธุกรรมมีความสำคัญอย่างมากในโครงการปรับปรุงพันธุ์เพื่อให้ประสบความสำเร็จได้อ้อยพันธุ์ดี การศึกษานี้ได้พัฒนาเครื่องหมาย intron length polymorphism (ILP) จากยีนที่เกี่ยวข้องกับลักษณะทางลำต้น จำนวน 32 ยีน เพื่อใช้วิเคราะห์โครงสร้างทางพันธุกรรมและความหลากหลายทางพันธุกรรมของอ้อยจำนวน 200 พันธุ์ พบว่าเครื่องหมาย ILP ตรวจพบแอลลีล 116 แอลลีล มีค่า polymorphism information content (PIC) เฉลี่ย 0.27 การวิเคราะห์ความหลากหลายทางพันธุกรรมของประชากรอ้อย 5 กลุ่ม แบ่งตามแหล่งที่มาของตัวอย่าง พบว่าค่า coefficient of gene differentiation และ gene flow index แสดงให้เห็นถึงระดับความแตกต่างทางพันธุกรรมระหว่างกลุ่มประชากรทั้ง 5 กลุ่ม ที่ค่อนข้างต่ำ สอดคล้องกับผลของ analysis of molecular variance พบว่าความแปรปรวนทางพันธุกรรมส่วนใหญ่ (97.7 %) อยู่ภายในกลุ่มประชากร การวิเคราะห์โครงสร้างทางพันธุกรรม พบว่าตัวอย่างอ้อยแบ่งออกเป็น 2 ประชากรย่อย (K = 2) โดยมีค่า FST เท่ากับ 0.04 แสดงว่าความแตกต่างทางพันธุกรรมระหว่างสองกลุ่มประชากรย่อยอยู่ในระดับที่น้อย บ่งชี้ว่าการแลกเปลี่ยนเชื้อพันธุกรรมอ้อยระหว่างโครงการปรับปรุงพันธุ์อ้อยทั่วโลกส่งผลให้พันธุ์อ้อยในปัจจุบันไม่มีความแตกต่างกันมากนัก เครื่องหมาย ILP ที่พัฒนาได้นี้แสดงให้เห็นว่าสามารถใช้ในการวิเคราะห์ความหลากหลายทางพันธุกรรมและโครงสร้างพันธุกรรมของอ้อยได้ ซึ่งจะเป็นข้อมูลสำคัญสำหรับใช้คัดเลือกพ่อแม่พันธุ์ในโครงการปรับปรุงพันธุ์ต่อไป
คำสำคัญ : อ้อย; เครื่องหมาย ILP; ความหลากหลายทางพันธุกรรม; โครงสร้างทางพันธุกรรม
Article Details
ประเภทบทความ
Biological Sciences
เอกสารอ้างอิง
[1] สำนักงานคณะกรรมการอ้อยและน้ำตาลทราย, ภาวะการส่งออกน้ำตาลประจำปี 2558, แหล่งที่มา : http://www.ocsb.go.th/upload/cun try/fileupload/6758-8738, 9 สิงหาคม 2560.
[2] Wei, H., Fu, Y. and Arora, R., 2005, Intron-flanking EST-PCR markers: From genetic marker development to gene structure analysis in Rhododendron, Theor. Appl. Genet. 111: 1347-1356.
[3] Shu, Y., Li, Y., Zhu, Y., Zhu, Z., Lv, D., Bai, X., Cai, H., Ji, W. and Guo, D., 2010, Genome-wide identification of intron fragment insertion mutations and their potential use as SCAR molecular markers in the soybean, Theor. Appl. Genet. 121: 1-8.
[4] Li, D., Xia, Z., Deng, Z., Liu, X., Dong, J. and Feng, F., 2012, Development and characterization of intron-flanking EST-PCR markers in rubber tree (Hevea brasiliensis Muell. Arg.), Mol. Biotechnol. 51: 148-159.
[5] Liu, H., Lin, Y., Chen, G., Shen, Y., Liu, J. and Zhang, S., 2012, Genome-scale identification of resistance gene analogs and the development of their intron length polymorphism markers in maize, Mol. Breed. 29: 437-447.
[6] SaiSug, W. and Ukoskit, K., 2013, Comparative analysis of EST-derived markers for allelic variation in Jatropha curcas L. and cross transferability among economically important species of Euphorbiaceae, Genes Genom. 35: 1-12.
[7] โสณิชา อุทุมพร และกิตติพัฒน์ อุโฆษกิจ, 2016, การพัฒนาเครื่องหมาย ILP จากกลุ่มยีนที่เกี่ยวข้องกับการสร้างดอกปาล์มน้ำมัน (Elaeis guineensis Jacq.), ว.วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี 24: 299-308.
[8] Wang, Y. and Li, J., 2008, Molecular basis of plant architecture, Plant Biol. 59: 253-279.
[9] Hussien, A., Tavakol, E., Horner, D.S., Muñoz-Amatriaín, M., Muehlbauer, G.J. and Rossini, L., 2014, Genetics of tillering in rice and barley, Plant Genom. 7: 1-20.
[10] Kong, W., Guo, H., Goff, V.H., Lee, T.H., Kim, C. and Paterson, A.H., 2014, Genetic analysis of vegetative branching in sorghum, Theor. Appl. Genet. 127: 2387-2403.
[11] Gawal, N. and Jarret, R., 1991, A modified CTAB DNA extraction procedure for Musa and Ipomea, Plant Mol. Biol. Rep. 9: 262-266.
[12] Telles, G.P., Braga, M.D., Dias, Z., Tzy-Li, L., Quitzau, J.A., da Silva, F.R. and Meidanis, J., 2001, Bioinformatics of the sugarcane EST project, Genet. Mol. Biol. 24: 9-15.
[13] Goodstein, D.M., Shu, S., Howson, R., Neupane, R., Hayes, R.D., Fazo, J., Mitros, T., Dirks, W., Hellsten, U. and Putnam, N., 2011, Phytozome: a comparative platform for green plant genomics, Nucl. Acids Res. 40: 1178-1186.
[14] Jannoo, N., Grivet, L., Chantret, N., Garsmeur, O., Glaszmann, J.C., Arruda, P. and D’Hont, A., 2007, Orthologous comparison in a gene-rich region among grasses reveals stability in the sugarcane polyploid genome, Plant J. 50: 574-585.
[15] Schlueter, S.D., Dong, Q. and Brendel, V., 2003, GeneSeqer@PlantGDB: Gene structure prediction in plant genomes, Nucl. Acids Res. 31: 3597-3600.
[16] Rozen, S. and Skaletsky, H., 1999, Primer3 on the WWW for general users and for biologist programmers, Meth. Mol. Biol. 132: 365-386.
[17] Owczarzy, R., Tataurov, A.V., Wu, Y., Manthey, J.A., McQuisten, K.A., Almabrazi, H.G., Pedersen, K.F., Lin, Y., Garretson, J. and McEntaggart, N.O., 2008, IDT SciTools: A suite for analysis and design of nucleic acid oligomers, Nucl. Acids Res. 36: 163-169.
[18] Benbouza, H., Jacquemin, J.M., Baudoin, J.P. and Mergeai, G., 2006, Optimization of a reliable, fast, cheap and sensitive silver staining method to detect SSR markers in polyacrylamide gels, Biol. Agron. Soc. Env. 10: 77-81.
[19] Botstein, D., White, R.L., Skolnick, M. and Davis, R.W., 1980, Construction of a genetic linkage map in man using restriction fragment length polymerphisms, Am. J. Hum, Genet. 32: 314-331.
[20] Nei, M. and Li, W.H., 1979, Mathematical model for studying genetic variation in terms of restriction endonucleases, Proc. Nat. Acad. Sci. USA. 76: 5269-5273.
[21] Liu, K. and Muse, S.V., 2005, PowerMarker: an integrated analysis environment for genetic marker analysis, Bioinformatics 21: 2128-2129.
[22] Tamura, K., Peterson, D., Peterson, N., Stecher, G., Nei, M. and Kumar, S., 2011, MEGA5: molecular evolutionary genetics analysis using maximum likelihood, evolutionary distance, and maximum parsimony methods, Mol. Biol. Evol. 28: 2731-2739.
[23] Yeh, F., Yang, R., Boyle, T., Ye, Z. and Xiyan, J., 2000, PopGene32; Microsoft Windows-based freeware for population genetic analysis, Molecular Biology and Biotechnology Centre, University of Alberta, Edmonton, 28 p.
[24] Excoffier, L., Laval, G. and Schneider, S., 2005, Arlequin (version 3.0): An integrated software package for population genetics data analysis, Evol. Bioinf. Online 1: 47-50.
[25] Pritchard, J.K., Stephens, M. and Donnelly, P., 2000, Inference of population structure using multilocus genotype data, Genetics 155: 945-959.
[26] Evanno, G., Regnaut, S. and Goudet, J., 2005, Detecting the number of clusters of individuals using the software STRUCTURE: A simulation study, Mol. Ecol. 14: 2611-2620.
[27] Rohlf, F., 1998, NTSYS-pc Numerical taxonomy and multivariate analysis system (version 2.02), Exeter Software Publishers Ltd., Setauket., New York, 38 p.
[28] Guimarães, C.T., Sills, G.R. and Sobral, B.W., 1997, Comparative mapping of Andropogoneae: Saccharum L. (sugarcane) and its relation to sorghum and maize, Proc. Nat. Acad. Sci. USA. 94: 14261-14266.
[29] Wang, J., Roe, B., Macmil, S., Yu, Q., Murray, J.E., Tang, H., Chen, C., Najar, F., Wiley, G. and Bowers, J., 2010, Microcollinearity between autopolyploid sugarcane and diploid sorghum genomes, BMC Genom. 11: 261.
[30] Jaikishan, I., Rajendrakumar, P., Madhusudhana, R., Elangovan, M. and Patil, J.V., 2015, Development and utility of PCR-based intron polymorphism markers in sorghum [Sorghum bicolor (L.) Moench], J. Crop. Sci. Biotechnol. 18: 309-318.
[31] Zhou, R., Jia, J. and Gao, L., 2010, RGA-ILP, a new type of functional molecular markers in bread wheat, Euphytica 172: 263-273.
[32] โสณิชา อุทุมพร, 2559, การวิเคราะห์ยีนลักษณะปริมาณที่เกี่ยวข้องกับผลผลิตปาล์มน้ำมันโดยใช้เครื่องหมาย Intron Length Polymorphism, วิทยานิพนธ์ปริญญาโท, มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์, ปทุมธานี, 131 น.
[33] ณัฐภัทร พงศ์ศิริพัฒน์ และกิตติพัฒน์ อุโฆษกิจ, 2015, การพัฒนาเครื่องหมาย ILP จากยีนที่มีความเกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์น้ำตาลซูโครสในอ้อย และการศึกษาโครงสร้างพันธุกรรมอ้อย, Thai J. Genet. 8: 111-122.
[34] Ukoskit, K., Thipmongkolcharoen, P. and Chatwachirawong, P., 2012, Novel expressed sequence tag-simple sequence repeats (EST-SSR) markers characterized by new bioinformatic criteria reveal high genetic similarity in sugarcane (Saccha-rum spp.) breeding lines, Afr. J. Biotechnol. 11: 1337-1363.
[35] Singh, R.K., Jena, S.N., Khan, S., Yadav, S., Banarjee, N., Raghuvanshi, S., Bhardwaj, V., Dattamajumder, S.K., Kapur, R. and Solomon, S., 2013, Development, cross-species/genera transferability of novel EST-SSR markers and their utility in revealing population structure and genetic diversity in sugarcane, Gene 524: 309-329.
[36] Wang, X., Zhao, X., Zhu, J. and Wu, W., 2005, Genome-wide investigation of intron length polymorphisms and their potential as molecular markers in rice, DNA Res. 12: 417-427.
[37] Zeid, M., Yu, J., Goldowitz, I., Denton, M., Costich, D.E., Jayasuriya, C., Sahac, M., Elshire, R. Benscher, D. and Breseghello, F., 2010, Cross-amplification of EST-derived markers among 16 grass species, Field Crop Res. 118: 28-35.
[38] Parra, G., Bradnam, K., Rose, A.B. and Korf, I., 2011, Comparative and functional analysis of intron-mediated enhancement signals reveals conserved features among plants, Nucl. Acids Res. 39: 5328-5337.
[39] Yang, Y., Zhao, X., Xia, L., Chen, X., Xia, X., Yu, Z. and Röder, M., 2007, Development and validation of a Viviparous-1 STS marker for pre-harvest sprouting tolerance in Chinese wheats, Theor. Appl. Genet. 115: 971-980.
[40] Wongpraneekul, A., 2008, Pedigree analysis of Thai sugarcane germplasm, M.S. Thesis, Kasetsart University, Bangkok, 135 p.
[41] Deren, C., 1995, Genetic base of US mainland sugarcane, Crop Sci. 35: 1195-1199.
[42] Raboin, L.M., Pauquet, J., Butterfield, M., D’Hont, A. and Glaszmann, J.C., 2008, Analysis of genome-wide linkage disequilibrium in the highly polyploid sugarcane, Theor. Appl. Genet. 116: 701-714.
[2] Wei, H., Fu, Y. and Arora, R., 2005, Intron-flanking EST-PCR markers: From genetic marker development to gene structure analysis in Rhododendron, Theor. Appl. Genet. 111: 1347-1356.
[3] Shu, Y., Li, Y., Zhu, Y., Zhu, Z., Lv, D., Bai, X., Cai, H., Ji, W. and Guo, D., 2010, Genome-wide identification of intron fragment insertion mutations and their potential use as SCAR molecular markers in the soybean, Theor. Appl. Genet. 121: 1-8.
[4] Li, D., Xia, Z., Deng, Z., Liu, X., Dong, J. and Feng, F., 2012, Development and characterization of intron-flanking EST-PCR markers in rubber tree (Hevea brasiliensis Muell. Arg.), Mol. Biotechnol. 51: 148-159.
[5] Liu, H., Lin, Y., Chen, G., Shen, Y., Liu, J. and Zhang, S., 2012, Genome-scale identification of resistance gene analogs and the development of their intron length polymorphism markers in maize, Mol. Breed. 29: 437-447.
[6] SaiSug, W. and Ukoskit, K., 2013, Comparative analysis of EST-derived markers for allelic variation in Jatropha curcas L. and cross transferability among economically important species of Euphorbiaceae, Genes Genom. 35: 1-12.
[7] โสณิชา อุทุมพร และกิตติพัฒน์ อุโฆษกิจ, 2016, การพัฒนาเครื่องหมาย ILP จากกลุ่มยีนที่เกี่ยวข้องกับการสร้างดอกปาล์มน้ำมัน (Elaeis guineensis Jacq.), ว.วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี 24: 299-308.
[8] Wang, Y. and Li, J., 2008, Molecular basis of plant architecture, Plant Biol. 59: 253-279.
[9] Hussien, A., Tavakol, E., Horner, D.S., Muñoz-Amatriaín, M., Muehlbauer, G.J. and Rossini, L., 2014, Genetics of tillering in rice and barley, Plant Genom. 7: 1-20.
[10] Kong, W., Guo, H., Goff, V.H., Lee, T.H., Kim, C. and Paterson, A.H., 2014, Genetic analysis of vegetative branching in sorghum, Theor. Appl. Genet. 127: 2387-2403.
[11] Gawal, N. and Jarret, R., 1991, A modified CTAB DNA extraction procedure for Musa and Ipomea, Plant Mol. Biol. Rep. 9: 262-266.
[12] Telles, G.P., Braga, M.D., Dias, Z., Tzy-Li, L., Quitzau, J.A., da Silva, F.R. and Meidanis, J., 2001, Bioinformatics of the sugarcane EST project, Genet. Mol. Biol. 24: 9-15.
[13] Goodstein, D.M., Shu, S., Howson, R., Neupane, R., Hayes, R.D., Fazo, J., Mitros, T., Dirks, W., Hellsten, U. and Putnam, N., 2011, Phytozome: a comparative platform for green plant genomics, Nucl. Acids Res. 40: 1178-1186.
[14] Jannoo, N., Grivet, L., Chantret, N., Garsmeur, O., Glaszmann, J.C., Arruda, P. and D’Hont, A., 2007, Orthologous comparison in a gene-rich region among grasses reveals stability in the sugarcane polyploid genome, Plant J. 50: 574-585.
[15] Schlueter, S.D., Dong, Q. and Brendel, V., 2003, GeneSeqer@PlantGDB: Gene structure prediction in plant genomes, Nucl. Acids Res. 31: 3597-3600.
[16] Rozen, S. and Skaletsky, H., 1999, Primer3 on the WWW for general users and for biologist programmers, Meth. Mol. Biol. 132: 365-386.
[17] Owczarzy, R., Tataurov, A.V., Wu, Y., Manthey, J.A., McQuisten, K.A., Almabrazi, H.G., Pedersen, K.F., Lin, Y., Garretson, J. and McEntaggart, N.O., 2008, IDT SciTools: A suite for analysis and design of nucleic acid oligomers, Nucl. Acids Res. 36: 163-169.
[18] Benbouza, H., Jacquemin, J.M., Baudoin, J.P. and Mergeai, G., 2006, Optimization of a reliable, fast, cheap and sensitive silver staining method to detect SSR markers in polyacrylamide gels, Biol. Agron. Soc. Env. 10: 77-81.
[19] Botstein, D., White, R.L., Skolnick, M. and Davis, R.W., 1980, Construction of a genetic linkage map in man using restriction fragment length polymerphisms, Am. J. Hum, Genet. 32: 314-331.
[20] Nei, M. and Li, W.H., 1979, Mathematical model for studying genetic variation in terms of restriction endonucleases, Proc. Nat. Acad. Sci. USA. 76: 5269-5273.
[21] Liu, K. and Muse, S.V., 2005, PowerMarker: an integrated analysis environment for genetic marker analysis, Bioinformatics 21: 2128-2129.
[22] Tamura, K., Peterson, D., Peterson, N., Stecher, G., Nei, M. and Kumar, S., 2011, MEGA5: molecular evolutionary genetics analysis using maximum likelihood, evolutionary distance, and maximum parsimony methods, Mol. Biol. Evol. 28: 2731-2739.
[23] Yeh, F., Yang, R., Boyle, T., Ye, Z. and Xiyan, J., 2000, PopGene32; Microsoft Windows-based freeware for population genetic analysis, Molecular Biology and Biotechnology Centre, University of Alberta, Edmonton, 28 p.
[24] Excoffier, L., Laval, G. and Schneider, S., 2005, Arlequin (version 3.0): An integrated software package for population genetics data analysis, Evol. Bioinf. Online 1: 47-50.
[25] Pritchard, J.K., Stephens, M. and Donnelly, P., 2000, Inference of population structure using multilocus genotype data, Genetics 155: 945-959.
[26] Evanno, G., Regnaut, S. and Goudet, J., 2005, Detecting the number of clusters of individuals using the software STRUCTURE: A simulation study, Mol. Ecol. 14: 2611-2620.
[27] Rohlf, F., 1998, NTSYS-pc Numerical taxonomy and multivariate analysis system (version 2.02), Exeter Software Publishers Ltd., Setauket., New York, 38 p.
[28] Guimarães, C.T., Sills, G.R. and Sobral, B.W., 1997, Comparative mapping of Andropogoneae: Saccharum L. (sugarcane) and its relation to sorghum and maize, Proc. Nat. Acad. Sci. USA. 94: 14261-14266.
[29] Wang, J., Roe, B., Macmil, S., Yu, Q., Murray, J.E., Tang, H., Chen, C., Najar, F., Wiley, G. and Bowers, J., 2010, Microcollinearity between autopolyploid sugarcane and diploid sorghum genomes, BMC Genom. 11: 261.
[30] Jaikishan, I., Rajendrakumar, P., Madhusudhana, R., Elangovan, M. and Patil, J.V., 2015, Development and utility of PCR-based intron polymorphism markers in sorghum [Sorghum bicolor (L.) Moench], J. Crop. Sci. Biotechnol. 18: 309-318.
[31] Zhou, R., Jia, J. and Gao, L., 2010, RGA-ILP, a new type of functional molecular markers in bread wheat, Euphytica 172: 263-273.
[32] โสณิชา อุทุมพร, 2559, การวิเคราะห์ยีนลักษณะปริมาณที่เกี่ยวข้องกับผลผลิตปาล์มน้ำมันโดยใช้เครื่องหมาย Intron Length Polymorphism, วิทยานิพนธ์ปริญญาโท, มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์, ปทุมธานี, 131 น.
[33] ณัฐภัทร พงศ์ศิริพัฒน์ และกิตติพัฒน์ อุโฆษกิจ, 2015, การพัฒนาเครื่องหมาย ILP จากยีนที่มีความเกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์น้ำตาลซูโครสในอ้อย และการศึกษาโครงสร้างพันธุกรรมอ้อย, Thai J. Genet. 8: 111-122.
[34] Ukoskit, K., Thipmongkolcharoen, P. and Chatwachirawong, P., 2012, Novel expressed sequence tag-simple sequence repeats (EST-SSR) markers characterized by new bioinformatic criteria reveal high genetic similarity in sugarcane (Saccha-rum spp.) breeding lines, Afr. J. Biotechnol. 11: 1337-1363.
[35] Singh, R.K., Jena, S.N., Khan, S., Yadav, S., Banarjee, N., Raghuvanshi, S., Bhardwaj, V., Dattamajumder, S.K., Kapur, R. and Solomon, S., 2013, Development, cross-species/genera transferability of novel EST-SSR markers and their utility in revealing population structure and genetic diversity in sugarcane, Gene 524: 309-329.
[36] Wang, X., Zhao, X., Zhu, J. and Wu, W., 2005, Genome-wide investigation of intron length polymorphisms and their potential as molecular markers in rice, DNA Res. 12: 417-427.
[37] Zeid, M., Yu, J., Goldowitz, I., Denton, M., Costich, D.E., Jayasuriya, C., Sahac, M., Elshire, R. Benscher, D. and Breseghello, F., 2010, Cross-amplification of EST-derived markers among 16 grass species, Field Crop Res. 118: 28-35.
[38] Parra, G., Bradnam, K., Rose, A.B. and Korf, I., 2011, Comparative and functional analysis of intron-mediated enhancement signals reveals conserved features among plants, Nucl. Acids Res. 39: 5328-5337.
[39] Yang, Y., Zhao, X., Xia, L., Chen, X., Xia, X., Yu, Z. and Röder, M., 2007, Development and validation of a Viviparous-1 STS marker for pre-harvest sprouting tolerance in Chinese wheats, Theor. Appl. Genet. 115: 971-980.
[40] Wongpraneekul, A., 2008, Pedigree analysis of Thai sugarcane germplasm, M.S. Thesis, Kasetsart University, Bangkok, 135 p.
[41] Deren, C., 1995, Genetic base of US mainland sugarcane, Crop Sci. 35: 1195-1199.
[42] Raboin, L.M., Pauquet, J., Butterfield, M., D’Hont, A. and Glaszmann, J.C., 2008, Analysis of genome-wide linkage disequilibrium in the highly polyploid sugarcane, Theor. Appl. Genet. 116: 701-714.
