Please use this identifier to cite or link to this item: https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/19168
Title: Genetic diversity and population structure of the blue swimming crab Portunus pelagicus in Thailand
Other Titles: ความหลากหลายทางพันธุกรรมและโครงสร้างประชากรของปูม้า Portunus pelagicus ในประเทศไทย
Authors: Natechanok Thamniemdee
Advisors: Piamsak Menasveta
Sirawut Klinbunga
Other author: Chulalongkorn University. Faculty of Science
Advisor's Email: piamsak@sc.chula.ac.th, Piamsak.M@Chula.ac.th
sirawut@biotec.or.th
Subjects: Blue swimming crab -- Genetics
Issue Date: 2007
Publisher: Chulalongkorn University
Abstract: Genetic diversity and population differentiation of the blue swimming crab (Portunus pelagicus) in Thai waters was examined by SSCP analysis. Thirty eight primers pairs were initially tested against genomic DNA of P. pelagicus (N = 3). The positive amplification product of cytochrome oxidase subunit I (COI), M122/135RAP and P[subscript +3]4M[subscript +3]1_454 was cloned and sequenced. A pair of primer was designed from each sequence (called PP-COI[subscript 270]-F/R, PP-SCARRAP[subscript 318]-F/R and PP-SCARAFLP[subscript 300]-F/R, respectively) and tested against P.pelagicus from Chanthaburi (N = 29), Prachuap Kriri Khan (N = 40), Suratthani (N = 35), Ranong (N = 35) and Krabi (N = 35). SSCP analysis was carried out. A total of 9, 19 and 7 SSCP fragments were found across overall investigated individuals and generated 8, 56 and 21 SSCP genotypes, respectively. Large numbers of SSCP genotypes found in Thai P. pelagicus suggested high genetic diversity in this species. The average genetic identity between pairs of geographic samples was 0.8871 - 0.9902. Genetic distance between pairs of geographic samples was 0.0099 - 0.1198. Generally, larger genetic distance was observed between samples from different coastal regions (0.0346 - 0.1198) than that between geographic locations within coastal regions (0.0099 – 0.0198 and 0.0135 for Gulf of Thailand and Andaman samples, respectively). Significant geographic heterogeneity was observed across overall samples (P < 0.01 for FST based statistics, θ and P < 0.0001 for exact test) suggested that the gene pool of P. pelagicus in Thai waters is not panmictic but genetically fragmented at the microgeographic level. The estimated gene flow level of Thai P. pelagicus was 0.39 – 5.37 individuals per generation. A UPGMA dendrogram constructed from the average unbiased genetic distance between pairs of geographic samples allocated 5 geographic samples to 2 evolutionary lineages; Chanthaburi, Suratthani and Prachuap Kriri Khan (Gulf of Thailand, A) and Ranong and Krabi (Andaman Sea, B). In addition, species-diagnostic markers for authentication of P. pelagicus were successfully developed. Initially, cytochrome oxidase subunit I (COI, 706 bp) and 12S ribosomal (r) DNA (406 bp) gene segments of P. pelagicus were amplified using universal primers. These gene segments were cloned and sequenced. Gene-specific primers were designed (PP-COI[subscript 270]-F/R for COI and PP-12S[subscript 312]-F/R for 12S rDNA) and tested for the species specificity against genomic DNA of various species. The expected product of PP-COI[subscript 270] (270 bp) was specifically found in all individuals of P. pelagicus (N = 174) but not in the mud crabs (Scylla oceanica, N = 18, S. serrata, N = 7, S. tranquebarica, N = 9), the swimming crab, Charybdis crucifera (N = 20) and the three spot swimming crab, P. sanguinolentus (N = 10). The expected product of PP-12S[subscript 312] (312 bp) was 100% successfully amplified in P. pelagicus (N = 174) and all non-target species. The PCR product of all investigated species was further analyzed by SSCP. Five SSCP genotypes were found in P. pelagicus and the most common genotype was observed in 91.4% (159/174 individuals) of investigated specimens. Non-overlapping SSCP genotypes were found in other crab species. These molecular markers can be directly applied to authenticate the products of P. pelagicus from Thailand. Temperature-stress response transcripts (TSRT) in haemocytes of P. pelagicus were identified by cDNA-AFLP. A total of 110 primer combination were screened using cDNA of haemocytes of normal crab (N = 4) and those at 0, 3, 6, 12 and 24 hours (N = 4 for each group) after temperature stressed at 33ºC for 3 hours. Seven TSRT fragments were cloned and sequenced. Expression levels of three TSRTs (PP-TSRT[subscript 152], PP-TSRT[subscript 200] and PP-TSRT[subscript 339]) were examined by semiquantitative RT-PCR. PP-TSRT[subscript 152] and PP-TSRT[subscript 339] were significantly down-regulated at 12 and 24 hpt and 12 hpt, respectively (P < 0.05).
Other Abstract: วิเคราะห์ความหลากหลายทางพันธุกรรมและโครงสร้างประชากรของปูม้า (Portunus pelagicus)ในประเทศไทยด้วยเทคนิค SSCP โดยนำไพร์เมอร์จำนวน 38 คู่มาทำปฎิกิริยาพีซีอาร์กับดีเอ็นเอของปูม้า (N = 3) พบว่า cytochrome oxidase subunit I (COI), M122/135RAP และ P[subscript +3]4M[subscript +3]1_454 ให้แถบดีเอ็นเอที่ชัดเจน จึงทำการโคลนและหาลำดับนิวคลีโอไทด์ของผลิตภัณฑ์พีซีอาร์ที่ได้และออกแบบไพร์เมอร์ที่จำเพาะกับลำดับนิวคลีโอไทด์ของชิ้นดีเอ็นเอดังกล่าว (PP-COI[subscript 270]-F/R, PP-SCARRAP[subscript 318]-F/R และ PP-SCARAFLP[subscript 300]-F/R ตามลำดับ) ทำการทดสอบกับตัวอย่างปูม้าจากจันทบุรี (N = 29) ประจวบคีรีขันธ์ (N = 40) สุราษฎร์ธานี (N = 35) ระนอง (N = 35) และกระบี่ (N = 35) จำนวนรวมทั้งสิ้น 174 ตัว ด้วยเทคนิค single strand conformational polymorphism (SSCP) พบแถบดีเอ็นเอจำนวน 9, 19 และ 7 แถบ และพบรูปแบบ SSCP ทั้งหมดจำนวน 8, 56 และ 21 รูปแบบจาก PP-COI[subscript 270], PP-SCARRAP[subscript 318] และ PP-SCARAFLP[subscript 300] ตามลำดับ จากจำนวนรูปแบบของ SSCP ที่พบบ่งชี้ได้ว่าปูม้าในประเทศไทยมีความหลากหลายทางพันธุกรรมภายในชนิดสูง โดยพบค่าเฉลี่ยความเหมือนทางพันธุกรรมระหว่างกลุ่มตัวอย่างเท่ากับ 0.8871 - 0.9902 และพบความแตกต่างทางพันธุกรรมระหว่างกลุ่มตัวอย่างเท่ากับ 0.0099 - 0.1198 ซึ่งความแตกต่างของกลุ่มตัวอย่างระหว่างฝั่งทะเล (0.0346 - 0.1198) มีมากกว่ากลุ่มตัวอย่างที่อยู่ฝั่งทะเลเดียวกัน (0.0099 – 0.0198 และ 0.0135) และพบการแบ่งแยกทางพันธุกรรมของตัวอย่างปูม้าที่ทำการศึกษาอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (P < 0.0001) แสดงว่าของปูม้าในประเทศไทยจากแหล่งต่างๆไม่ได้มียีนพูลเดียวกัน แต่มีการแบ่งแยกเป็นหลายกลุ่มประชากรพันธุศาสตร์ ทั้งนี้สามารถคิดค่ายีนโฟลของปูม้าในประเทศไทยได้เท่ากับ 0.39 - 5.37 ตัวต่อรุ่น เมื่อนำค่าระยะห่างทางพันธุกรรมของแต่ละคู่กลุ่มตัวอย่างไปสร้างแผนภูมิ UPGMA พบว่าสามารถแยกตัวอย่างที่ศึกษาออกได้เป็น 2 กลุ่มวิวัฒนาการตามฝั่งทะเลของประเทศไทย คือ จันทบุรี สุราษฎร์ธานี และ ประจวบคีรีขันธ์ (ฝั่งทะเลอ่าวไทย กลุ่ม A) กับ ระนองและกระบี่ (ฝั่งทะเลอันดามัน กลุ่ม B) นอกจากนี้ได้ทำการพัฒนาเครื่องหมายพันธุกรรมที่จำเพาะกับปูม้าชนิด P. pelagicus โดยโคลนและหาลำดับนิวคลีโอไทด์ของยีน COI ซึ่งมีขนาด 706 คู่เบส และ 12S rDNA ซึ่งมีขนาด 406 คู่เบส ทำการออกแบบไพร์เมอร์จากลำดับนิวคลีโอไทด์ที่ได้และทดสอบความจำเพาะของไพรเมอร์ที่พัฒนา (PP-COI[subscript 270]-F/R สำหรับ COI และ PP-12S[subscript 312]-F/R สำหรับ 12S rDNA) กับ genomic DNA ของปูครอบครัว Portunidae ชนิดต่างๆ โดยเครื่องหมาย PP-COI[subscript 270] นั้นให้ผลิตภัณฑ์พีซีอาร์ขนาด 270 คู่เบส เฉพาะในปูม้า P. pelagicus (N = 174) แต่ไม่ให้ผลิตภัณฑ์ดังกล่าวในปูทะเล (Scylla oceanica, N = 18, S. serrata, N = 7, S. tranquebarica, N= 9) ปูลาย Charybdis crucifera (N = 20) และปูดาว P. sanguinolentus (N = 10) สำหรับเครื่องหมาย PP-12S[subscript 312] นั้นให้ผลิตภัณฑ์พีซีอาร์ขนาด 312 คู่เบส ในทุกตัวอย่างของปูม้า P. pelagicus (N = 174) และทุกตัวอย่างของปูชนิดอื่นๆ จึงนำผลิตภัณฑ์พีซีอาร์ของปูชนิดต่างๆ มาวิเคราะห์ความแตกต่างของลำดับนิวคลีโอไทด์ด้วยเทคนิค SSCP พบรูปแบบ SSCP จำนวน 5 แบบในปูม้า (N = 174) โดยรูปแบบที่พบมากที่สุดคิดเป็น 91.4% (159/174) ของตัวอย่างที่ศึกษา โดยรูปแบบ SSCP ของปูม้าแตกต่างไปจากรูปแบบที่พบในปูทะเล ปูลาย และปูดาว เครื่องหมายโมเลกุลที่พัฒนาได้สามารถนำไปตรวจสอบและยืนยันผลิตภัณฑ์ของปูม้าจากประเทศไทย นอกจากนี้ได้ทำการสืบค้นยีนที่มีการตอบสนองต่ออุณหภูมิในเลือดของปูม้า P. pelagicus ด้วยเทคนิค cDNA-AFLP โดยทำการคัดเลือกไพร์เมอร์ทั้งสิ้น 110 คู่ และใช้ cDNA ที่สกัดจากเลือดปูม้าเป็นต้นแบบ โดยศึกษาเปรียบเทียบระหว่างกลุ่มควบคุม (N = 4) กับกลุ่มทดลองที่มีการกระตุ้นโดยอุณหภูมิที่ 33 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 3 ชั่งโมงและทำการเก็บเลือดหลังถูกกระตุ้นไปแล้วเป็นเวลา 0, 3, 6, 12 และ 24 ชั่วโมงตามลำดับ (N = 4 ในแต่ละกลุ่มตัวอย่าง) ได้เลือกชิ้น cDNA-AFLP ที่มีการตอบสนองต่ออุณหภูมิจำนวนทั้งหมด 7 ชิ้นไปโคลนและหาลำดับนิวคลีโอไทด์ จากนั้นออกแบบไพร์เมอร์ที่จำเพาะ และศึกษาระดับการแสดงออกของยีน PP-TSRT[subscript 152], PP-TSRT[subscript 200]และ PP-TSRT[subscript 339] ด้วยวิธี semiquantitative RT-PCR พบว่า PP-TSRT[subscript 152] และ PP-TSRT[subscript 339] มีการแสดงออกลดลงอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติที่ 12 และ 24 ชั่วโมง และ 12 ชั่วโมง หลังการกระตุ้นด้วยอุณหภูมิตามลำดับ (P < 0.05)
Description: Thesis (M.Sc.)--Chulalongkorn University, 2007
Degree Name: Master of Science
Degree Level: Master's Degree
Degree Discipline: Biotechnology
URI: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/19168
URI: http://doi.org/10.14457/CU.the.2007.1478
metadata.dc.identifier.DOI: 10.14457/CU.the.2007.1478
Type: Thesis
Appears in Collections:Sci - Theses

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Natechanok_th.pdf42.17 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.