ความแตกต่างทางพันธุกรรมและโปรตีโอมของเมล็ดข้าวขาวดอกมะลิ 105 และข้าวพันธุ์กลายมะลิแดง

Abstract

          ข้าว (Oryza sativa L.) เป็นหนึ่งในธัญพืชเศรษฐกิจซึ่งใช้เป็นแหล่งคาร์โบไฮเดรตที่สำคัญของโลก ข้าวพันธุ์ขาวดอกมะลิ 105 (KDML105) เป็นพันธุ์ข้าวหอมที่ได้รับความนิยมทั้งในประเทศไทยและตลาดการค้าข้าวระหว่างประเทศ เป็นพันธุ์ข้าวหลักพันธุ์หนึ่งที่ใช้ในการปรับปรุงพันธุ์เพื่อผลิตข้าวชนิดใหม่ให้มีคุณสมบัติด้านผลผลิต และคุณค่าทางอาหารสูงขึ้น ข้าวพันธุ์มะลิแดง (MD) เป็นข้าวพันธุ์กลายที่ถูกระบุว่าได้มาจากข้าวพันธุ์ KDML105 โดยมีลักษณะเยื่อหุ้มเมล็ด (pericarp) เป็นสีแดง อย่างไรก็ตามยังไม่พบว่ามีรายงานวิจัยที่ยืนยันความแตกต่างทางพันธุกรรมของข้าวทั้งสองพันธุ์นี้ ดังนั้นงานวิจัยนี้ จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาความแตกต่างทางพันธุกรรมระหว่างข้าวพันธุ์ KDML105 และข้าวพันธุ์ MD โดยใช้เครื่องหมายโมเลกุลแบบ simple sequence repeats (SSRs) และการศึกษาความแตกต่างของโปรตีโอมของเมล็ดข้าวทั้งสองพันธุ์ ด้วยเทคนิค GeLC-MS/MS shotgun proteomics ผลการทดลองพบว่าข้าวพันธุ์ KDML105 และพันธุ์ MD มีลักษณะทางพันธุกรรมแตกต่างกัน โดยสามารถตรวจพบความแตกต่างบนโครโมโซมแท่งที่ 4, 7 และ 10 ได้โดยการใช้เครื่องหมายโมเลกุลแบบ SSRs จากไพรเมอร์จำนวน 4 คู่ ได้แก่ RM241, RM11, RM481 และ RM304 นอกจากนี้พบว่าข้าวทั้งสองพันธุ์มีรูปแบบการแสดงออกของโปรตีนในเมล็ดข้าวต่างกัน โดยในจำนวน 342 โปรตีนที่ระบุชนิดได้ พบว่ามีโปรตีน 3-ketoacyl carrier synthase III, UDP-glucose flavonoid 3-O-glucosyltransferase และ glycosyltransferase family 61 protein ซึ่งเกี่ยวข้องกับสังเคราะห์กรดไขมัน สารประกอบฟีนอลิกกลุ่มฟลาโวนอยด์ และฤทธิ์การต้านอนุมูลอิสระสูงในข้าวพันธุ์ MD ด้วย แสดง ให้เห็นว่าข้าวทั้งสองพันธุ์สามารถแยกความแตกต่างทางพันธุกรรมได้ด้วยเครื่องหมายโมเลกุลแบบ SSRs และข้าวพันธุ์ MD อาจจะมีคุณค่าทางอาหารสูงกว่าข้าว KDML105 จึงเหมาะต่อการส่งเสริมการปลูกเพื่อเป็นข้าวส่งออกต่อไป             Rice (Oryza sativa L.) is one of the economic grains that are used as important sources of carbohydrates in the world. A fragrant cultivar ‘Khao Dawk Mali 105’ (KDML105) is the most popular rice among Thai and international traits. It is therefore, commonly implement as the main rice genetic resource for breeding program in order to improve novel properties of trait with higher productivity and better nutritional values. ‘Mali Daeng’ (MD) rice has been previously identified as KDML105 mutant, which was characterized by its red pericarp at seed coat. However, there was no previous report showing clear identification of the genetic differences between both cultivars. This present research is the first report that reveals the structural genetic differences between KDML105 and MD rice by using simple sequence repeats (SSRs) marker. On the other hand, the differences of proteomic patterns detected in grains using GeLC-MS/MS shotgun proteomics were clarified. The results showed that KDML105 and MD had different genetic characteristics. The differences could be found on the chromosome 4, 7 and 10 by using the SSRs molecular markers from 4 pairs of primers, namely RM241, RM11, RM481 and RM304. Moreover, different protein expression profiles were observed in rice seeds. Among the 342 identified proteins, the expression of proteins (3-ketoacyl carrier synthase III, UDP-glucose flavonoid 3-O-glucosyltransferase and glycosyltransferase family 61 protein) that related to biosynthesis of fatty acids, phenolic compounds (flavonoids) and antioxidant activity were increase in MD. The results suggested that both varieties had different genetic backgrounds and can be distinguished by using SSRs molecular markers and MD may have higher nutritional value than KDML105 rice and suitable for promotion of planting for rice export.