การวิเคราะห์โปรตีโอมิกส์เบื้องต้นในช่อดอกอ่อนของข้าวสายพันธุ์ที่เป็นหมันเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ

Abstract

บทคัดย่อ

การใช้ระบบความเป็นหมันของเกสรตัวผู้ที่ควบคุมโดยอุณหภูมิทำให้การสร้างข้าวลูกผสมทำได้โดยสะดวก ข้าวลูกผสมนั้นสามารถให้ผลผลิตที่สูงกว่าข้าวสายพันธุ์แท้ที่ได้รับการปรับปรุงพันธุ์ 15-20 % ในการศึกษาครั้งนี้ได้วิเคราะห์โปรตีโอมิกส์ในช่อดอกข้าวที่มีเกสรตัวผู้เป็นหมันเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ (TGMS) ใช้ตัวอย่างข้าว TGMS ทั้งหมด 3 สายพันธุ์ แต่ละสายพันธุ์มีพื้นฐานทางพันธุกรรมและถูกควบคุมด้วยยีน tgms ที่ต่างกัน โดยได้ศึกษาโปรตีนในช่อดอกอ่อนในสภาวะเป็นหมัน (ไม่ติดเมล็ด) เปรียบเทียบกับสภาวะไม่เป็นหมัน (ติดเมล็ด) ได้สกัดโปรตีนทั้งหมดจากช่อดอกอ่อน แยกโปรตีนโดย GeLC-MS/MS พบโปรตีนทั้งหมด 803 โปรตีน และคัดเลือกโปรตีนที่มีการแสดงออกแตกต่างกันมากกว่า 30 เปอร์เซ็นต์ เปรียบเทียบระหว่างสภาวะที่เป็นหมันกับสภาวะไม่เป็นหมันโดยคัดเลือกเฉพาะโปรตีนที่ข้าว TGMS ทั้ง 3 สายพันธุ์ มีการแสดงออกไปในทำนองเดียวกัน พบว่ามี 11 โปรตีน ที่มีการแสดงออกลดลง และมี 18 โปรตีน ที่มีการแสดงออกเพิ่มขึ้น ซึ่งโปรตีนเหล่านี้ทำหน้าที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการทางชีวภาพ (biological processes) หลาย ๆ กระบวนการ เช่น defense/stress responses, lipid metabolism, transcription, carbohydrate metabolism, degradation และ signal transduction องค์ความรู้ที่ได้จากการศึกษาครั้งนี้อาจจะนำไปใช้ประโยชน์ทางด้านปรับปรุงพันธุ์เพื่อใช้ในการผลิตข้าวลูกผสมแบบสองทางและปรับปรุงพันธุ์ข้าวให้มีความทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิได้ต่อไปในอนาคต

คำสำคัญ : โปรตีโอมิกส์; การเป็นหมันเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ; เทคนิค GeLC-MS/MS; ข้าวลูกผสม; ข้าว

Abstract

Thermo-sensitive genic male sterility (TGMS) facilitates hybrid production. Hybrid rice has 15 to 20 percent yield advantage over the best inbred varieties. In this study, a proteomic approach was used to investigate proteins involved in TGMS using 3 TGMS rice lines. The three TGMS rice lines have different genetic backgrounds, and are controlled by different tgms genes. Total young panicle proteins under sterile (high temperature) and fertile (low temperature) conditions were extracted and separated using GeLC-MS/MS. A total of 803 proteins were detected. Using at least 30 % difference in levels of expression at fertile and sterile conditions, 11 and 18 proteins were concordantly shown in all the three TGMS lines to be down-regulated and up-regulated, respectively. These proteins are involved in several biological processes such as defense/stress responses, lipid metabolism, transcription, carbohydrate metabolism, degradation and signal transduction. The information obtained from this study could be useful in rice breeding programs for hybrid production and for resistant lines to overcome temperature changes in the future.

Keywords: proteomics; TGMS; GeLC-MS/MS; hybrid rice; Oryza sativa