ทรานสคริปโทมของข้าวพันธุ์พื้นเมืองไทยภายใต้ภาวะเครียดจากความเค็ม

Abstract

ข้าว (Oryza sativa L.) เป็นพืชอาหารสำคัญในภูมิภาคเอเชีย ซึ่งในภาคตะวันออกเฉียงเหนือของไทยนั้นถือเป็นแหล่งผลิตข้าวสำคัญที่มีคุณภาพดีแต่มีผลผลิตต่ำเนื่องจากภาวะดินเค็มที่ส่งผลต่อการเจริญเติบโตและความสามารถในการติดเมล็ด จากการประเมินการตอบสนองต่อภาวะเค็มในกล้าข้าวพบว่าข้าวพันธุ์หลวงประทานซึ่งเป็นข้าวพันธุ์พื้นเมืองไทยแสดงลักษณะการทนเค็ม ดังนั้น จึงทำการศึกษาทรานสคริปโทมที่เวลา 0 3 6 12 24 และ 48 ชั่วโมง หลังจากได้รับภาวะเค็มเพื่อศึกษากลไกการทนเค็มของข้าวพันธุ์นี้โดยใช้เทคนิค 3’-Tag RNA-seq ผลการศึกษาพบว่ามียีนที่แสดงออกอย่างแตกต่างเป็นครั้งแรกภายหลังเผชิญกับภาวะเค็มเป็นเวลา 12 ชั่วโมง ได้แก่ OsRCI2-5 ซึ่งเป็นยีนที่เกี่ยวข้องกับการส่งสัญญาณ และเมื่อเวลาผ่านไป 24 ชั่วโมงพบว่า OsRMC ซึ่งเป็นยีนที่สามารถตอบสนองต่อภาวะเครียดจากความเค็มแสดงออกมาอย่างแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญ และเมื่อพืชเผชิญกับภาวะเค็มเป็นเวลา 48 ชั่วโมงพบว่ามียีนที่แสดงออกอย่างแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญจำนวน 63 ยีน ซึ่งมีหน้าที่เกี่ยวข้องกับความสามารถในการทนเค็ม ผลการวิเคราะห์โครงข่ายการแสดงออกร่วมของยีนที่ภาวะเค็มทั้ง 63 ยีน จากการคำนวณค่าสัมประสิทธิ์สหสัมพันธ์แบบพลวัตบางส่วน พบว่า OsRCI2-5 และ OsRMC มีการแสดงออกร่วมกับยีนที่ทำหน้าที่ควบคุมการแสดงออกของยีนอื่น ๆ ประกอบด้วย Transcription factor และ Ubiquitin ligase enzyme โดยในภาวะเค็ม OsRMC มีส่วนทำให้มีการแสดงออกมากขึ้นของยีนที่เกี่ยวกับการตอบสนองเพื่อป้องกันตนเองของพืชจากปัจจัยทางชีวภาพ จากการศึกษาเพิ่มเติมเพื่อยืนยันผลกระทบของภาวะเค็มต่อการแสดงออกของยีนที่ระบุได้ ด้วย qRT-PCR ในข้าวพันธุ์ต่าง ๆ พบว่า OsRCI2-5 และ OsRMC เป็นยีนที่พืชตอบสนองต่อภาวะเค็มและเกี่ยวข้องกับกลไกการทนเค็มในข้าวพันธุ์หลวงประทาน