3.5. พัฒนา systems biology infrastructure สำหรับพืช C4 และ rice transcriptome และ phenome data

a. สร้างแบบจำลองทั้งแบบ dynamics และ chemical kinetic C3 และ C4

b. พัฒนา pipeline สำหรับค้นหา transcription factor และ binding sites ที่เกี่ยวข้องกับ photosynthesis

c. พัฒนาโปรแกรมทำนาย microRNA จาก small RNA data

 

3.6. ค้นหาข้าวที่มีลักษณะทางโครงสร้างและทางเคมีที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์แสงที่ดี โดยการค้นหาจาก germplasm ข้าวพันธุ์พื้นเมือง หรือข้าวป่า

 

3.7. ตรวจสอบ C4 enzymes ในข้าว โดยศึกษาถึงตำแหน่ง การทำหน้าที่ และการควบคุมการแสดงออก

 

3.8. ประเด็นในอนาคต (Future Issue)

a. การศึกษาการควบคุมการแสดงออกของยีนในระดับ post-transcriptional โดยบทบาทของ small RNA และ/หรือ transcription factors โดยการค้นหา small RNAs (เช่น siRNAs หรือ micro RNA) ที่ทำหน้าที่ในการระงับการสร้างโปรตีนของยีนโดยการเข้าทำลาย mRNA อย่างจำเพาะเจาะจง ซึ่งอาจเป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดการแสดงออกของยีนที่เกิดขึ้นเฉพาะในเซลล์ M หรือ BS และการศึกษา interaction/interplay ระหว่าง small RNAs และ transcription factors ที่มีต่อยีนในวัฏจักร C4 หรือเกี่ยวกับการเกิดโครงสร้างแบบ Kranz

b. การจำแนกยีนที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในชีววิทยาของเซลล์ และ Kranz anatomy ที่เกี่ยวข้องกับใบพืช C4

c. การจำแนกยีนที่เกี่ยวกับ transporters ที่เกี่ยวข้องกับ intracellular flux ของ metabolites

d. การพัฒนาวิธีการคัดแยกเซลล์ M และเซลล์ BS ที่มีประสิทธิภาพเพื่อการศึกษาองค์ประกอบที่แน่นอนของวัฏจักร C4 ที่จำเพาะต่อเซลล์ แทนการใช้วิธีกลและการเตรียม protoplast ในการแยกสายของเซลล์ BS (BS strand) และโปรโตพลาสต์ของเซลล์ M ซึ่งบางครั้งเซลล์ที่ได้ไม่บริสุทธิ์โดยเฉพาะเซลล์ BS เพราะจะมีเซลล์ที่เป็นส่วนของ vein ติดออกมาด้วย ดังนั้นบางองค์ประกอบอาจเป็นผลมาจากเซลล์ BS รวมกับ vein วิธีการ laser capture microdissection อาจจะให้ผลดีกว่าในการคัดแยกเซลล์ ทำให้สามารถศึกษา transcriptomes ของเซลล์ M และเซลล์ BS ได้ชัดเจนยิ่งขึ้น

e. การใช้วิธีการหาลำดับเบสแบบสมัยใหม่ (next generation sequencing: NGS) ในการหาลำดับเบส mRNA (เรียกข้อมูลลำดับเบสของ mRNA โดยใช้วิธีการนี้ว่า RNA-seq) ของยีนที่แสดงออกทั้งจีโนม ทำให้สามารถศึกษาการแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้องกับวัฏจักร C4 ณ ระดับของ transcriptome ในพืช C4 หลาย ๆ ชนิด ซึ่งก่อนหน้านั้นเป็นเรื่องยากที่จะศึกษาใน genome ที่มีขนาดใหญ่หรือในสิ่งมีชีวิตที่ไม่เคยมีการค้นหาลำดับเบสทั้งจีโนมมาก่อน นอกจากนี้ยังอาจนำมาประยุกต์ใช้ศึกษา transcriptome ของเซลล์ BS และเซลล์ M เพื่อค้นหายีนและการทำหน้าที่ของยีนที่ต่างกันใน BS และ M

f. การเปรียบเทียบ transcription profile ในสปีชีส์ที่มีความใกล้ชิดกัน (เช่นอยู่ในวงศ์เดียวกัน) แต่มีระบบการสังเคราะห์แสงแตกต่างกันไปเป็น C3, C4 หรือ C3-C4 intermediate เพื่อศึกษากลไกและวิวัฒนาการในการเกิดเป็นลักษณะ C4 (C4-ness)

g. การค้นหา cis-elements ของยีนในวัฏจักร C4 ที่เป็นตัวกำหนดให้ยีนมีการแสดงอย่างจำเพาะเจาะจงในเซลล์ M หรือเซลล์ BS และค้นหา trans-factors ที่จดจำ cis-elements เหล่านั้น โดยการศึกษาเปรียบเทียบ transcription profiles จากพืช C4 หลาย ๆ ชนิดที่มีการหาลำดับเบสที่สมบูรณ์แล้วเช่น ข้าวโพด ข้าวฟ่าง แล้วคัดเลือกยีนที่แสดงออกคล้าย ๆ กันเช่นแสดงออกเฉพาะในเซลล์ M หรือ BS นำยีนเหล่านั้นมาค้นหา over-represented cis-elements ในลำดับเบสส่วน promoter และ UTR ของยีน

h. การศึกษากลไกการทำหน้าที่ของยีนโดยใช้พืชโมเดลชนิดใหม่เช่น Setaria viridis ซึ่งมีวงจรชีวิตสั้น และสามารถถ่ายยีนได้ง่ายกว่าพืชโมเดลสำหรับ C4 ที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบันเช่นข้าวโพด หรือข้าวฟ่าง

i. การใช้ยีนจากข้าวโพดทุกยีนที่มีความสำคัญต่อวัฏจักร C4 ถ่ายเข้าสู่ข้าว เพื่อทำให้มีการแสดงออกในเซลล์ M หรือ BS ของข้าว สิ่งนี้อาจจะช่วยแก้ปัญหากลไกการควบคุมการดำเนินงานของวัฏจักร C4 ในข้าวได้

เนื่องจากเป็นโครงการที่ต้องลงทุนมหาศาลและต้องใช้เทคนิคของ GMO จำนวนมาก จึงไม่เหมาะสมกับการลงทุนของประเทศ แต่เพิ่มการเรียนรู้ไปกับวิทยาการใหม่ๆจึงควรจัดทุน Ph.D. เพื่อสร้างนักวิจัยไทยร่วมกับห้องปฏิบัติการที่กำลังดำเนินงานวิจัยด้านนี้อยู่ ในขณะเดียวกันให้ทุน Post-doctoral กับ Ph.D. คนไทย ให้ไปทำงานร่วมกับห้องปฏิบัติการในต่างประเทศเพื่อเรียนรู้

 

 

 

Tags:
© 2017 Rice Science Center & Rice gene Discovery
ศูนย์วิทยาศาสตร์ข้าวและหน่วยปฏิบัติการค้นหาและใช้ประโยน์ยีนข้าว
ถนนมลัยแมน เลขที่ 1 หมู่ 6 ต.กำแพงแสน อ.กำแพงแสน
จ.นครปฐม 73140 โทร 034-355-192

Mobile Menu

Free Joomla! templates by AgeThemes