การปรับปรุงพันธุ์ข้าวให้มีแอนโทไซยานินสูงโดยใช้เครื่องหมายโมเลกุลช่วยในการคัดเลือกเพื่อเพิ่มคุณค่าทางโภชนาการ

บทคัดย่อ

ข้าวที่มีเยื่อหุ้มเมล็ดสีดามีการสะสมของแอนโทไซยานินสูง ยีน OsB1 และยีน OsC1 เป็นยีนสาคัญที่ควบคุมการสังเคราะห์แอนโทไซยานินในข้าว และยีน OsDFR เป็นยีนโครงสร้างที่มีรหัสสาหรับเอนไซม์ที่สาคัญในวิถีการสังเคราะห์แอนโทไซยานิน การศึกษามาก่อนหน้านี้โดยคณะผู้วิจัยได้รับทุนอุดหนุนการวิจัย ในปีงบประมาณ 2562 ได้เครื่องหมายดีเอ็นเอที่จาเพาะต่อยีน OsB1, OsDFR และ OsC1 และแยกความแตกต่างระหว่างข้าวขาวและข้าวสีได้ ในงานวิจัยนี้ได้นาเครื่องหมายดีเอ็นเอดังกล่าวมาศึกษาในประชากร F2 ที่ได้จากการผสมระหว่างพันธุ์รับ คือ ข้าวขาวพันธุ์ปทุมธานี 1 และพันธุ์ให้ คือ ข้าวดาพันธุ์ก่าน้อย จานวน 300 ต้น การทดสอบการถ่ายทอดเครื่องหมายดีเอ็นเอที่จาเพาะต่อยีน OsB1, OsDFR และ OsC1 ในประชากร F2 โดยการวิเคราะห์ไคสแควร์การถ่ายทอด 1, 2 และ 3 ยีน พบว่า มีการถ่ายทอดเป็นไปตามกฎของเมนเดล ยกเว้น การถ่ายทอดยีน OsC1 แบบ 1 ยีน ไม่เป็นไปตามกฎเมนเดล การวิเคราะห์ปริมาณแอนโทไซยานินโดยวิธี pH differential ในเมล็ดของประชากร F2 พบว่า ต้นที่ 299 มีปริมาณแอนโทไซยานินสูงที่สุดเท่ากับ 35.04 มิลลิกรัมต่อ 100 กรัมเมล็ดแห้ง สอดคล้องกับวิธี HPLC ที่มีค่า cyanidin-3-O-glucoside (C3G) สูงที่สุดเท่ากับ 39.52 มิลลิกรัมต่อ 100 กรัมเมล็ดแห้ง การวิเคราะห์ฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระโดยวิธี DPPH ในเมล็ดของประชากร F2 พบว่า ต้นที่ 199 มีฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระสูงที่สุดเท่ากับ 9.7 ไมโครโมลต่อกรัมเมล็ดแห้ง ซึ่งมีค่าใกล้เคียงกับข้าวพันธุ์ให้ก่าน้อย การทดสอบไคสแควร์ของสีเยื่อหุ้มเมล็ดข้าวในประชากร F2 พบว่า มีการกระจายตัวของสีเยื่อหุ้มเมล็ดเป็นไปตามกฎของเมนเดล คือ 3:1(color : colorless) สอดคล้องกับจีโนไทป์เครื่องหมายดีเอ็นเอของยีน OsB1 คือ A_ (color) และ aa (colorless) การวิเคราะห์ความสัมพันธ์ระหว่างจีโนไทป์ของเครื่องหมายดีเอ็นเอของยีน OsB1, OsDFR และ OsC1 กับฟีโนไทป์ในประชากร F2 โดยวิธี ANOVA และ Regression พบว่า เครื่องหมายดีเอ็นเอของยีน OsB1 เท่านั้นมีความสัมพันธ์กับปริมาณแอนโทไซยานิน ฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระ และสีเยื่อหุ้มเมล็ด โดยมีค่า R2 เท่ากับ 31.9 %, 40.6 % และ 69.5 % ตามลาดับ เมื่อทดสอบไคสแคว์ของการถ่ายทอดเครื่องหมายดีเอ็นเอของยีน OsB1, OsDFR และ OsC1 ในประชากร BC1F1 ทั้งหมด 321 ต้น โดยวิเคราะห์การถ่ายทอด 1 ยีน พบว่า การถ่ายทอดจีโนไทป์ของเครื่องหมายดีเอ็นเอของยีน OsB1 เท่านั้นที่เป็นไปตามกฎของเมนเดล คือ Aa: aa เท่ากับ 1: 1 จากการตรวจสอบเครื่องหมายดีเอ็นเอของยีน OsB1, OsDFR และ OsC1 ในประชากร BC1F1 พบว่า คัดเลือกได้ทั้งหมด 15 ต้น ที่พบจีโนไทป์ของทั้ง 3 เครื่องหมายดีเอ็นเอ เป็นแบบ heterozygous และพบต้นที่มีเยื่อหุ้มเมล็ดสีดา 8 ต้น สีน้าตาลเข้ม 4 ต้น สีแดงเข้ม 2 ต้น และสีแดง 1 ต้น แล้วนาไปทาการผสมกลับเพื่อผลิตเมล็ด BC2F1 และปล่อยให้ผสมตัวเองเพื่อผลิตเมล็ด BC1F2 การวิเคราะห์ฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระในเมล็ดของประชากร BC1F1 ด้วยวิธี DPPH พบว่า ต้นที่ 297 มีค่าเท่ากับ 12.8 ไมโครโมลต่อกรัมเมล็ดแห้ง ซึ่งมีฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระสูงกว่าข้าวพันธุ์ให้ก่าน้อย ที่มีค่าเท่ากับ 8.8 ไมโครโมลต่อกรัมเมล็ดแห้ง ในงานวิจัยนี้ เครื่องหมายดีเอ็นเอชนิด CAPS ของยีน OsB1 มีความสัมพันธ์กับฟีโนไทป์ คือ ปริมาณแอนโทไซนานิน ฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระ และสีเยื่อหุ้มเมล็ด ดังนั้น สามารถใช้เครื่องหมายดีเอ็นเอของยีน OsB1 คัดเลือกข้าวที่เยื่อหุ้มเมล็ดมีสี มีปริมาณแอนไทไซยานินสูง และฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระสูง ซึ่งจะเป็นประโยชน์ในการปรับปรุงพันธุ์ข้าวทาให้คัดเลือกต้นข้าวได้ตั้งแต่ระยะแรกของการเจริญเติบโต ช่วยย่นระยะเวลาในการปรับปรุงพันธุ์ข้าวให้ได้เยื่อหุ้มเมล็ดมีสี และมีคุณค่าทางโภชนาการสูงขึ้น นอกจากนี้ เมล็ด BC2F1 และ BC1F2 ที่คัดเลือกได้จากเครื่องหมายดีเอ็นเอในงานวิจัยนี้ ซึ่งมีลักษณะเยื่อหุ้มเมล็ดสีดาและแดง มีปริมาณแอนโทไซยานินสูง และฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระสูง จะเป็นประโยชน์โดยสามารถนาไปใช้พัฒนาเพื่อให้ได้สายพันธุ์ที่ดีมีคุณค่าทางโภชนาการสูงต่อไปได้

คำสำคัญ