Salt and drought tolerance cross-talk and proline biosynthesis during osmotic stress in rice (Oryza sativa L.) : รายงานวิจัย

ศุภจิตรา ชัชวาลย์; พงศ์ธาริน โล่ห์ตระกูล; ฐปนา อัครเอกปัญญา; มนทกานติ วัชราภัย

Please use this identifier to cite or link to this item: https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/8707

Title:	Salt and drought tolerance cross-talk and proline biosynthesis during osmotic stress in rice (Oryza sativa L.) : รายงานวิจัย
Authors:	ศุภจิตรา ชัชวาลย์ พงศ์ธาริน โล่ห์ตระกูล ฐปนา อัครเอกปัญญา มนทกานติ วัชราภัย
Email:	[email protected] [email protected] ไม่มีข้อมูล ไม่มีข้อมูล
Other author:	จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. คณะวิทยาศาสตร์
Subjects:	ข้าว -- การปรับปรุงพันธุ์ พืชทนเค็ม โพรลีน
Issue Date:	2550
Publisher:	จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย
Abstract:	จากการทดลองพบว่าข้าวสายพันธุ์เค็ม LPT171 ซึ่งได้จากการแปรของเนื้อเยื่อร่างกายในหลอดทดลองจากเซลล์ของข้าวพันธุ์เดิมคือ LPT123 มีความสามารถในการทนแล้งสูงกว่าข้าวพันธุ์เดิม เมื่อปลูกข้าวสายพันธุ์ LPT171 และ LPT123 ในภาวะเค็มพบว่ามีการสะสมโพรลีนในเนื้อเยื่อใบเพิ่มขึ้น โดยข้าวLPT123 มีระดับโพรลีนสูงกว่าข้าว LPT171 อย่างมีนัยสำคัญตั้งแต่สัปดาห์ที่ 1 หลังจากได้รับภาวะเค็มในทางตรงกันข้าม เมื่อปลูกในภาวะแล้งการเพิ่มขึ้นของปริมาณโพรลีนที่สะสมในใบของข้าวทั้งสองพันธุ์ /สายพันธุ์ ไม่แตกต่างกัน จากข้อมูลดังกล่าวชี้ให้เห็นว่าการสะสมโพรลีนในข้าวเป็นการตอบสนองอย่างหนึ่งต่อภาวะเครียดจากการขาดน้ำ และ ความเค็ม แต่อาจไม่ได้ส่งผลโดยตรงต่อระดับความสามารถในการทนเค็มของข้าวทั้งนี้อาจเนื่องจากความสามารถในการทนเค็มประกอบด้วยกลไกที่หลากหลายและถูกควบคุมด้วยยีนหลายยีน เมื่อโคลนบางส่วนของยีน P5CS จากจีโนมของข้าวสายพันธุ์ LPT171 และนำมาใช้เป็นโพรบเพื่อศึกษาการแสดงออกของยีน P5CS พบว่า ชิ้นส่วนของยีนดังกล่าวสามารถตรวจจับสัญญาณการแสดงออกได้ทั้ง OsP5CS1 และ sP5CS2 ในกล้าข้าวอายุ 15 วันพบว่าความเค็มชักนำให้ข้าว LPT171 มีการแสดงออกของ P5CS1 สูงขึ้น แต่ใน ข้าว LPT123 มีการแสดงออกของ P5CS2 สูงขึ้น อย่างไรก็ดี เมื่อทำการตรวจสอบในกล้าข้าวอายุ 22 วันที่ได้รับภาวะเค็มพบว่า ทั้ง P5CS1 และ P5CS2 ในข้าวทั้งสองพันธุ์ /สายพันธุ์มีการแสดงออกมากขึ้น การโคลนบางส่วนของยีน OsOAT จากจีโนมของข้าว LPT123 และ ข้าวLPT171 ไม่สามารถทำได้ ผลของทำเพิ่มปริมาณ DNA โดยใช้ไพรเมอร์ที่ออกแบบให้จำเพาะกับยีน OAT นั้นกลับได้ส่วนของยีนอื่นๆ รวมทั้งบางส่วนของ transposable element mutator เมื่อทำการวิเคราะห์ด้วยSouthern blot โดยใช้บางส่วนของ transposable element mutator และ OAT cDNA ของ mothbean(Vigna acoutifolia) เป็นโพรบพบว่า ได้รูปแบบของ hybridization เหมือนกัน ซึ่งชี้ให้เห็นว่า ยีน OAT ในข้าวอาจถูกรบกวนโดยการแทรกของ transposable element มาก่อนในช่วงของวิวัฒนาการทำให้การโคลนจากgenomic DNA ทำได้ยาก อย่างไรก็ดี กิจกรรมของเอนไซม์ OAT สามารถตรวจพบได้ในข้าวทั้งสองพันธุ์ /สายพันธุ์ โดยเมื่อข้าว LPT171 ได้รับความเค็มเป็นเวลา 24 ชั่วโมงพบกิจกรรมของ OAT เพิ่มมากขึ้นในขณะที่ข้าว LPT123 มีกิจกรรมของเอนไซม์ OAT เพิ่มขึ้นหลังจากได้รับความเค็มเป็นเวลา 72 ชั่วโมงดังนั้น จึงสรุปได้ว่าการสังเคราะห์โพรลีนในข้าวใช้ทั้ง glutamate และ ornithine เป็นสารตั้งต้น จากงานวิจัยนี้ชี้ให้เห็นว่ากลไกการสะสมโพรลีนในข้าว LPT123 และ LPT171 ในภาวะเครียดมีระบบการควบคุมที่แตกต่างกันโดยพิจารณาจากความแตกต่างของปริมาณของโพรลีนที่สะสม การแสดงออกของยีน P5CS และช่วงเวลาการทำงานของเอนไซม์ OATที่เพิ่มขึ้นหลังจากได้รับภาวะเครียด ซึ่งลักษณะต่างๆดังกล่าวนี้อาจส่งผลโดยรวมให้ข้าวทั้งสองพันธุ์ / สายพันธุ์มีความสามารถในการทนเค็มและแล้งแตกต่างกัน
Other Abstract:	The salt-tolerant rice line, LPT171, obtained from somaclonal variation, was erified to have drought resistant ability. When LPT171 rice line and its original cultivar, LPT123, were grown under salt-stress condition, proline accumulation in leaf tissues was detected. LPT123 showed the significant higher level of leaf proline content after 1 week of salt stress, when compared to the proline content in LPT171 leaves. In contrast, the higher level of proline content of the two rice lines was similar during drought stress condition. This suggests that proline accumulation is the plant response to water and salinity stress, but it may not directly contribute to stress tolerant ability, because several mechanisms contribute to the salt tolerant ability, which is regulated by multiple genes. Partial P5CS gene was cloned from LPT171 genomic DNA and was used as a probe to detect P5CS gene expression during salt stress condition. It was found that in 15 day-old seedlings, P5CS2 was responsible for proline synthesis in LPT123 during salt stress, while P5CS1 was clearly induced in LPT171 during salt stress. However, in 22 day-old seedlings, both P5CS genes were induced by salt stress. Partial OAT gene was unable to be cloned from genomic DNA. The specific probes for OAT gene amplified other genes, including the partial sequence of transposable protein, Mutator. Based on the Southern blot hybridization, it was suggested that OAT gene in LPT123 and LPT171 rice was interfered with transposable element, mutator during its genome evolution, resulting in the difficulty for OAT gene cloning from rice genomic DNA. However, OAT activity could be detected in rice leaf tissues. OAT activity in LPT 171 rice was increased within 24 hours under salt stress condition, while LPT123 OAT activity was shown for up-regulation after 72 hours of salt stress. Therefore, it can be concluded that both glutamate and ornithine are the substrate for proline synthesis during salt stress condition in rice. It is also suggested that mechanisms for proline accumulation regulation during salt stress condition in the salt sensitive, LPT123 and the salt – tolerant line, LPT171 are different, according to the difference in the level of proline content, P5CS gene expression and timing for OAT up-regulation.
URI:	http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/8707
Type:	Technical Report
Appears in Collections:	Sci - Research Reports

Files in This Item:

File	Description	Size	Format
Supachitra_sal.pdf		845.16 kB	Adobe PDF	View/Open

Show full item record