Please use this identifier to cite or link to this item: https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/77631
Title: Identification of ethanol-inducible promoters in rice
Other Titles: การตรวจพิสูจน์โปรโมเตอร์ที่ถูกชักนำด้วยเอทานอลในข้าว
Authors: Patipanee Khanthapok
Advisors: Suchada Sukrong
Amorntip Muangprom
Other author: Chulalongkorn University. Faculty of Pharmaceutical Sciences
Advisor's Email: [email protected]
No information provided
Subjects: Rice
Heredity
Antioxidants
ข้าว
พันธุกรรม
แอนติออกซิแดนท์
Issue Date: 2013
Publisher: Chulalongkorn University
Abstract: Rice (Oryza sativa L.) has been distributed and cultivated throughout Thailand. Thai rice germplasm could be used as genetic resources for functional genomic analysis covering the system for controlling gene expression. The response to ethanol of normal plants indicated that the ethanol-inducible system may present in plants. Thus, effects of ethanol on the growth of rice plants were examined and ethanol-inducible genes in young rice panicles were identified. The Pathumthani 1(PTT1) cultivas was used in this study. The results showed that 1% ethanol showed non-toxic effects to the rice plants. Using cDNA-AFLP, thirty-four transcript-derived fragments (TDFs) from panicles showed differential responses to ethanol application. The obtained TDFs were corresponding to genes involving different pathways including stress response and transcriptional regulation. Using semi-quantitative RT-PCR, five TDFs, which homologous to Os07g0240300, Os02g0175700, Os05g0392100, Os03g0569000 and Os07g627300 and adh2, were up-regulated. Among them, Myb-related protein-like (Os07g627300) is highly conserved and generally expressed in several rice tissues, possibly be used to control a wide range of genes in different tissues. The 5’ upstream region (UTR) Os07g627300 was isolated and cis-acting regulatory elements were analyzed. The obtained 5’ UTR was a TATA-less promoter containing a number of motifs involved in stress responses. Furthermore, the biodiversity of Thai rice may also provide potent resources for the development of functional food, for example, cereal grass juices from rice. Therefore, juices squeezed from grasses harvested at the jointing stage for fourteen colored and white Thai rice cultivars and wheat (Triticum aestivum L.) were analyzed for antioxidant activity. Additionally, the total phenolic content (TPC) and total monomeric anthocyanin content (TMAC) were determined. Colored (purple) rice grass juices exhibited greater antioxidant potential than the grass juices from white rice and wheat. The colored rice cultivar ‘Kum Doisaket’ exhibited the highest antioxidant activity in all assays (p<0.05). Correlation analysis indicated that the TPC and TMAC were responsible for the antioxidant activity. The DNA protective properties of the colored rice cultivars ‘Kum Doisaket’ and ‘Kum Noi’ and wheat were examined. Only the ‘Kum Doisaket’ cultivar exhibited a dose-dependent DNA protective effect. The notable antioxidant efficacy for the ‘Kum Doisaket’ cultivar may be influenced by the high level of anthocyanins present in its grass juice. This finding provides an alternative way to regulate gene expression and suggests the possibility of developing functional foods from colored rice grass. Rice is a model plant of monocots; therefore, this knowledge could be widely applied to the other cereals.
Other Abstract: ประเทศไทยมีข้าวหลากหลายสายพันธุ์ปลูกกระจายทั่วทุกภูมิภาคของประเทศข้าวสามารถใช้เป็นแหล่งทรัพยากรพันธุกรรมในการวิเคราะห์หน้าที่ยีนทั้งจีโนม รวมไปถึงระบบควบคุมการแสดงออกของยีนการตอบสนองต่อเอทานอลของพืชปกติแสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ที่พืชอาจมีระบบควบคุมการแสดงออกของยีนที่ถูกชักนำด้วยเอทานอลอยู่จากการศึกษาผลของเอทานอลต่อการเจริญของข้าวพันธุ์ปทุมธานี 1 พบว่าเอทานอลเข้มข้นร้อยละ 1 ไม่เป็นพิษต่ต้นข้าวจากการใช้เทคนิค cDNA-AFLP ตรวจสอบการแสดงออกของยีนในช่อดอกอ่อนข้าวพบชิ้นดีเอ็นเอที่ตอบสนองต่อเอทานอลจำนวน 34 ตัวอย่างชิ้นดีเอ็นเอที่ได้สอดคล้องกับยีนที่เกี่ยวข้องกับวิถีต่างๆ รวมไปถึงการตอบสนองต่อความเครียดและการควบคุมกระบวนการถอดรหัสดีเอ็นเอเมื่อยืนยันการแสดงออกของชิ้นดีเอ็นเอด้วยเทคนิค semi-quantitative reverse transcription-PCR พบชิ้นดีเอ็นเอ 5 ตัวอย่างที่มีความเหมือนกับยีน Os07g0240300, Os02g0175700, Os05g0392100, Os03g0569000 และ Os07g627300 รวมทั้งยีน adh2 มีการแสดงออกเพิ่มขึ้นในสภาวะที่มีเอทานอลจากยืนเหล่านี้พบว่า ยีน Os07g0627300 ซึ่งถอดรหัสให้ Myb-related protein-like มีลำดับนิวคลีโอไทด์ที่ไม่เปลี่ยนแปลงมากและมีการแสดงออกในทุกส่วนของข้าว ดังนั้นจึงมีความเป็นไปได้ที่จะใช้โปรโมเตอร์ของยีนนี้ในการควบคุมการแสดงออกของยีนหลายชนิดในส่วนต่างๆ ของพืชเมื่อทำการแยก และวิเคราะห์ cis-acting regulatory element ในบริเวณ 5’ upstream region (UTR) ของยีน Os07g0627300 จากข้าวพันธุ์ปทุมธนี 1 พบว่าบริเวณ 5’ UTR ของยีนนี้เป็น TATA-less promoter ซึ่งประกอบไปด้วย motif ที่เกี่ยวข้องกับการตอบสนองต่อความเครียด นอกจากนี้ความหลากหลายทางชีวภาพของข้าวไทยยังแสดงถึงศักยภาพในการใช้ข้าวไทยเป็นวัตถิบสำหรับการพัฒนาผลิตภัณฑ์อาหารสุขภาพเช่น น้ำคั้นต้นกล้าธัญพืชจากข้าว จากการตรวจสอบฤทธิ์ต้านออกซิเดชันของน้ำคั้นต้นกล้าที่เจริญอยู่ในระยะเริ่มแตกใบที่สอง จากข้าวสีและข้าวขาวรวม 14 สายพันธุ์และข้าวสาลี รวมถึงการหาปริมาณสารฟีนอลรวมและแอนโทไชยานินรวมพบว่า น้ำคั้นต้นกล้าที่มีสีม่วงจากข้าวสีมีฤทธิ์ต้านออกซิเดชันสูงกว่าน้ำคั้นต้นกล้าจากข้าวขาวและข้าวสาลี น้ำคั้นต้นกล้าข้าวสีพันธุ์ก่ำดอยสะเก็ดีฤทธิ์ต้านออกซิเดชันสูงสุดในทุกวิธีทดสอบอย่างมีนัยสำคัญ (p<0.05) จากการวิเคราะห์สหสัมพันธ์พบว่าฤทธิ์ต้านออกซิเดชันของน้ำคั้นต้นกล้าข้าวเป็นผลมาจากสารฟีนอลรวมและแอนโทไชยานินรวม เมื่อนำน้ำคั้นต้นกล้าข้าวสีพันธุ์ก่ำดอยสะเก็ดและข้าวสาลีมาทดสอบฤทธิ์ปกป้องดีเอ็นเอพบว่า น้ำคั้นต้นกล้าจากข้าวสีพันธุ์ก่ำดอยสะเก็ดเท่านั้นที่มีฤทธิ์ปกป้องดีเอ็นเอแบบแปรผันตรงตามความเข้มข้นทั้งนี้ฤทธิ์ต้านออกซิเดชันที่ดีของข้าวสีพันธุ์ก่ำดอยสะเก็ด อาจเป็นผลมาจากแอนโทไชยานินรวมปริมาณสูงที่มีอยู่ในน้ำคั้นต้นกล้าข้าว งานวิจัยนี้นำเสนอระบบควบคุมการแสดงออกของยีนจากข้าวอีกทั้งยังแสดงถึงความเป็นไปได้ในการพัฒนาผลิตภัณฑ์อาหารสุขภาพจากต้นกล้าข้าวไทยโดยเฉพาะอย่างยิ่งข้าวสีเนื่องจากข้าวเป็นพืชต้นแบบในการศึกษาของพืชใบเลี้ยงเดี่ยวดังนั้นองค์ความรู้ที่ได้จากการศึกษาครั้งนี้สามารถนำไปประยุกต์ใช้กับธัญพืชชนิดอื่นๆ ได้อีกหลายชนิด
Description: Thesis (Ph.D)--Chulalongkorn University, 2013
Degree Name: Doctor of Philosophy
Degree Level: Doctoral Degree
Degree Discipline: Pharmacognosy
URI: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/77631
URI: http://doi.org/10.14457/CU.the.2013.2074
metadata.dc.identifier.DOI: 10.14457/CU.the.2013.2074
Type: Thesis
Appears in Collections:Pharm - Theses

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Patipanee_kh_front_p.pdfCover and abstract956.4 kBAdobe PDFView/Open
Patipanee_kh_ch1_p.pdfChapter 1664.6 kBAdobe PDFView/Open
Patipanee_kh_ch2_p.pdfChapter 2780.62 kBAdobe PDFView/Open
Patipanee_kh_ch3_p.pdfChapter 31.91 MBAdobe PDFView/Open
Patipanee_kh_ch4_p.pdfChapter 41.34 MBAdobe PDFView/Open
Patipanee_kh_ch5_p.pdfChapter 5652.51 kBAdobe PDFView/Open
Patipanee_kh_back_p.pdfReference and appendix1.19 MBAdobe PDFView/Open


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