การใช้ข้อมูลพันธุกรรมเพื่อปรับปรุงพันธุ์และการพัฒนาเสถียรภาพของสารสกัดดีปลีสำหรับควบคุมหนอนกระทู้

บทคัดย่อ

ดีปลีเป็นพืชสมุนไพรพื้นบ้านที่มีสารออกฤทธิ์ทางการแพทย์ และมีสารออกฤทธิ์ที่มีคุณสมบัติในการฆ่า แมลงในกลุ่มหนอนกระทู้ ดังนั้นผู้วิจัยจึงได้รวบรวมพันธุ์ดีปลีจานวน 57 สายพันธุ์ อย่างไรก็ตามข้อมูลการ เจริญเติบโตของดีปลีสามารถเก็บได้ทั้งสิ้น 33 ตัวอย่าง ในขณะที่เก็บข้อมูลผลผลิตของดีปลี พบว่ามีดีปลีเพียง 8 ตัวอย่าง เท่านั้นที่สามารถให้ผลผลิตได้ โดยตัวอย่างที่ให้ผลผลิตมากที่สุดคือ ตัวอย่างที่ 23 (3/3) ให้ผลผลิตน้าหนัก สดรวมต่อปี 1,863.49 กรัม/ต้น รองลงมาคือตัวอย่างที่ 22 (3/2) โดยให้ผลผลิตน้าหนักสดรวมต่อปี 1,373.67 กรัม/ต้น ตัวอย่างดีเอ็นเอจากเนื้อเยื่อใบของพืช 40 ตัวอย่างถูกส่งไปหาลาดับด้วยวิธี DArTseq ข้อมูลที่ได้รับ ประกอบด้วย 2,799 SNPs และหลังจากการกรองด้วย call rate> 80%, MAF> 1% และการตัด monomorphic SNPs ออก จะเหลือ 1,157 SNPs โดยในจานวนนี้ 742 หรือ 64.13% เป็น SNP แบบ transition และ 415 หรือ 35.87% เป็น SNP แบบ transversion อัตราส่วน transition/transversion (Ts/tv) SNP คือ 1.788 แผนข้อมูล พันธุกรรม Phylogenetic tree ได้ถูกสร้างขึ้นโดยวิธี Neighbor-joining โดยใช้โปรแกรม MEGA 10 ซึ่งได้แบ่งตัว อย่างดีปลี ออกเป็น 3 กลุ่ม (A, B, C) โดยกลุ่ม A มีตัวอย่างมากที่สุด (26 ตัวอย่าง) ตาแหน่งการเก็บตัวอย่างไม่มี ความสัมพันธ์กับการแยกกลุ่มพันธุกรรม และไม่พบความแตกต่างกันในความสูงหรือเส้นผ่านศูนย์กลางทรงพุ่ม ระหว่างกลุ่มพันธุกรรม เช่นเดียวกับองค์ประกอบทางเคมี (methyl piperate, pipernonaline, 3-phenyl propanoic acid and guineensine) ที่ไม่มีความแตกต่างของระดับของสารเคมีระหว่างกลุ่มพันธุกรรม งานวิจัยนี้ทาการคัดเลือกพันธุ์ดีปลีที่มีความสามารถในการสร้างสารออกฤทธิ์กาจัดแมลงได้ต่างกัน เก็บ ตัวอย่างผลดีปลีในระยะต่าง ๆ และใช้เทคนิค RNA-seq ร่วมกับชีวสารสนเทศในการค้นหากลไกในการสร้างสาร ออกฤทธิ์กาจัดแมลง ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าสารในกลุ่ม piperamide ได้แก่ pipernonaline และ guineensine เป็นสารออกฤทธิ์กาจัดหนอนกระทู้ที่สาคัญในผลดีปลีตากแห้ง และได้ค้นพบว่ากลไกการสร้างสาร ดังกล่าว เกิดจากกระบวนการสังเคราะห์ phenylpropanoid ตามด้วยการสร้าง piperine และ piperamide ด้วย การทางานร่วมกันของเอนไซม์ piperine synthase และ piperamide synthase รูปแบบการแสดงออกของยีนที่ เกี่ยวข้องกับกระบวนการสร้างสารดังกล่าว ในทั้งสองสายพันธุ์คล้ายคลึงกันมาก อย่างไรก็ตามพันธุ์ที่มีการสร้างสาร ออกฤทธิ์ได้สูงกว่า พบว่ามีการแสดงออกของยีนในกระบวนการสังเคราะห์ phenylpropanoid และการสร้าง piperine กับ piperamide สูงกว่า ในผลแก่สอดคล้องกับปริมาณการสร้างสารออกฤทธิ์ที่ตรวจสอบได้จากวิธีเคมี วิเคราะห์ การศึกษาเปรียบเทียบประสิทธิภาพของดีปลีจากแหล่งพื้นที่เพาะปลูกที่แตกต่างกันต่อประสิทธิภาพใน การกาจัดกลุ่มหนอนกระทู้ผักและกระทู้ข้าวโพดลายจุดภายในห้องปฏิบัติการ พบว่า ดีปลีที่มาจากทางพื้นที่ภาค ตะวันออกเฉียงเหนือ มีแนวโน้มการมีสารออกฤทธิ์ต่อการกาจัดหนอนกระทู้ข้าวโพดลายจุดและหนอนกระทู้ผักได้ดี ที่สุด โดยเฉพาะในเขตพื้นที่ ตาบลวิศิษฐ์ อ. เมืองบึงกาฬ จ. บึงกาฬ เมื่อนาสารสกัดดีปลีจากพื้นที่ที่มีประสิทธิภาพ มากที่สุด มาทดสอบในโรงเรือน พบว่า สามารถกาจัดหนอนกระทู้ผักและกระทู้ข้าวโพดลายจุดได้เช่นกัน โดยมี ประสิทธิภาพเกือบเท่าการใช้สารเคมีทางการเกษตร งานวิจัยนี้ จึงสรุปได้ว่า สารสกัดจากดีปลี จากพื้นที่ตาบลวิศิษฐ์ อาเภอเมืองบึงกาฬ จังหวัดบึงกาฬ มีสารออกฤทธิ์หลักดีที่สุด และสามารถควบคุมหนอนกระทู้ผักและหนอนกระทู้ ข้าวโพดลายจุดได้อย่างมีประสิทธิภาพ จากการทดสอบสาร 15 ชนิดที่แยกได้จากสารสกัด hexane พบว่า methyl piperate และ pipernonaline เป็นสารออกฤทธิ์สาคัญต่อการกาจัดหนอนกระทู้ผัก ในขณะที่ 3-phenyl propanoic acid และ guineensine เป็นสารออกฤทธิ์สาคัญต่อการกาจัดหนอนกระทู้ข้าวโพดลายจุด หลังจากนั้น ได้ทาการสกัดผลของดีปลีทั้ง 22 สายพันธุ์ด้วยตัวทาละลาย hexane และสารสกัดที่ได้ไปวิเคราะห์ปริมาณสารออก ฤทธิ์สาคัญของผลดีปลีทั้ง 18 สายพันธุ์ด้วยเทคนิค HPLC พบว่าดีปลีรหัสสายพันธุ์ 3/2 ซึ่งเป็นสายพันธุ์ที่มี ประสิทธิภาพในการกาจัดหนอนกระทู้ผักและหนอนกระทู้ข้าวโพดลายจุดสูงที่สุด มีปริมาณสารออกฤทธิ์สาคัญสูง 4 เมื่อเปรียบเทียบกับสายพันธุ์อื่นๆ และลาดับถัดมาคือสายพันธุ์ 3/6 นอกจากนี้ เมื่อนาสารสกัด hexane จากผล ดีปลีสายพันธุ์ 3/2 ไปกักเก็บด้วย PAMAM dendrimer G5 พบว่าปริมาณการสลายตัวของสารออกฤทธิ์สาคัญใน ของผสมนี้ มีอัตราที่ลดลงอยู่ในช่วง 2-15% เมื่อเปรียบเทียบกับสารสกัด hexane หลังจากตั้งทิ้งไว้ที่อุณหภูมิห้อง เป็นเวลา 45 วัน มากไปกว่านั้นคือของผสม PAMAM dendrimer G5 และสารสกัด ยังคงมีประสิทธิภาพในการ กาจัดหนอนกระทู้ข้าวโพดลายจุด