บทความ

งานวิจัยและองค์ความรู้

ยีนความหอม: การค้นพบและการใช้ประโยชน์จากข้าวสู่พืชเศรษฐกิจอื่นๆ 

 

ข้าวหอมมะลิไทยเป็นข้าวที่มีลักษณะหุงต้มเป็นเลิศและมีความพิเศษของกลิ่นหอมที่เป็นเอกลักษณ์ โดยลักษณะความหอมของข้าวหอมมะลินี้เกิดจากการสร้างและสะสมสารหอม 2-Acetyl-1-Pyrroline (2AP) ซึ่งถือเป็นลักษณะที่สำคัญทางเศรษฐกิจ เนื่องจากความสำคัญของลักษณะกลิ่นหอมนี้คณะวิจัยจากมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์และสำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติได้ร่วมมือกันค้นหายีนที่ควบคุมการสร้างสารหอมเพื่อความมุ่งหวังในการนำยีนนี้ไปใช้ประโยชน์ในการพัฒนาพันธุ์ข้าวหอมไทย โดยเริ่มจากการร่วมมือกับนานาชาติในการถอดรหัสจีโนมข้าว ซึ่งในช่วงเริ่มโครงการสมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาฯ สยามบรมราชกุมารี พระราชทานการสนับสนุนทุนวิจัยเบื้องต้นในการวิจัยจีโนมข้าวจนประสบความสำเร็จ ซึ่งนำไปสู่การค้นพบยีนความหอมในที่สุด ได้มีการตั้งชื่อยีนว่า Os2AP และได้จดสิทธิบัตรยีนความหอมของข้าว ซึ่งปัจจุบันได้รับการรับรองแล้วใน 11 ประเทศทั่วโลก ได้แก่ สหรัฐอเมริกา, ออสเตรเลีย, ญี่ปุ่น, จีน, เวียดนาม, อินเดีย, ฝรั่งเศส, อังกฤษ, เนเธอร์แลนด์, เยอรมนี และ สวิสเซอร์แลนด์ (Vanavichit et al., 2004) ซึ่งการค้นพบยีนความหอมนี้ก่อให้เกิดประโยชน์ต่อการพัฒนาพันธุ์ข้าวหอมของไทยในปัจจุบันอย่างชัดเจน โดยมีข้าวหอมพันธุ์ใหม่ๆ ที่ได้จากการพัฒนาพันธุ์ข้าวโดยใช้ยีนความหอม เช่น ข้าวเหนียวธัญสิริน ข้าวหอมมะลิ 80 ข้าวหอมชลสิทธิ์ และข้าวหอมปิ่นเกษตร

 

สารหอม 2AP ถูกผลิตอยู่ในขบวนการของการสังเคราะห์ Polyamines (Polyamine pathway) ซึ่งขึ้นอยู่กับบทบาทของยีนความหอม Os2AP โดยในข้าวไม่หอมยีนนี้จะทำหน้าที่ในการผลิตเอ็นไซม์ aminoaldehyde dehydrogenase (AMADH) ที่คอยเปลี่ยนสารตั้งต้น 4-aminobutanal เป็นสาร gamma-aminobutyric acid (GABA) ในทางตรงกันข้าม ยีน Os2AP ในข้าวหอมเกิดการกลายพันธุ์ทำให้ไม่สามารถทำหน้าที่ในการสังเคราะห์เอ็นไซม์ AMADH ได้ ดังนั้นสารตั้งต้น 4-aminobutanal จึงไม่สามารถเปลี่ยนไปเป็น GABA แต่จะถูกเปลี่ยนไปเป็นสารหอม 2AP แทน

 

นอกจากการใช้ประโยชน์จากการค้นพบยีนความหอมในการพัฒนาพันธุ์ข้าวแล้ว ยีนความหอมที่ถูกค้นพบในข้าวยังนำไปสู่การค้นหายีนความหอมในพืชเศรษฐกิจอื่นๆ ที่สามารถสร้างสารหอมได้  โดยคณะวิจัยหลายกลุ่มได้ค้นพบยีนคู่เหมือนของยีนความหอมของข้าวในพืชเศรษกิจอื่นๆ เช่น ถั่วแระหอม (Arikit et al., 2011) ข้าวฟ่างหอม (Yundaeng et al., 2013) แตงกวาหอม (Yundaeng  et al., 2015) ฟักเขียวหอม (Ruangnam et al., submitted) บวบหอม (Unpublished) เผือกหอม (Unpublished) และแม้แต่พืชยืนต้นเช่น มะพร้าวน้ำหอม (Saensuk et al., 2016) และ ส้มโอหอม (Unpublished) ซึ่งล้วนแต่มีความสัมพันธ์ของยีนคู่เหมือน (ภาพที่ 1) โดยการค้นพบยีนความหอมในพืชเหล่านี้นำไปสู่การพัฒนาพันธุ์พืชและสร้างมาตรฐานของคุณภาพผลผลิตเกษตรใหม่ๆ ซึ่งมีผลกระทบโดยรวมต่อทั้งภาครัฐและเอกชนตลอดจนอุตสากรรมเกษตรของประเทศ จึงนับว่าจุดเริ่มต้นในการค้นพบยีนความหอมในข้าวเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งต่อวงการเกษตรของประเทศไทยในปัจจุบัน

 

เอกสารอ้างอิง

Vanavichit, A., 2008. Transgenic rice plants with reduced expression of Os2AP and elevated levels of 2-acetyl-1-pyrroline. .

U.S. patent No. 7,319,181

Arikit, S. et al., 2011. Deficiency in the amino aldehyde dehydrogenase encoded by GmAMADH2, the homologue of rice

Os2AP, enhances 2-acetyl-1-pyrroline biosynthesis in soybeans (Glycine max L.). Plant biotechnology journal, 9(1): 75-87

Yundaeng C., et al., 2013 Gene discovery and functional marker development for fragrance in sorghum (Sorghum bicolor (L.)

Moench). Theor Appl Genet. 126(11):2897-906

Yundaeng C., et al., 2015 A single base substitution in BADH/AMADH is responsible for fragrance in cucumber (Cucumis

sativus L.), and development of SNAP markers for the fragrance. Theor Appl Genet. 128(9):1881-92

Saensuk C. et al., 2016 De novo transcriptome assembly and identification of the gene conferring a "pandan-like"  aroma in

coconut (Cocos nucifera L.). Plant Sci. 252:324-334

Ruangnam et al., 2017 A deletion of the gene encoding amino aldehyde dehydrogenase enhances the "pandan-like" aroma

of winter melon (Benincasa hispida) and is a functional marker for the development of the aroma (submitted)

 

 

 

 

 

ยินดีตอนรับเว็บไซต์ศูนย์วิทยาศาสตร์ข้าว เว็บไซต์นี้ใช้คุกกี้ เพื่อให้ผู้เยี่ยมชมได้รับการใช้งานเว็บไซต์ที่ดี

© 2021 Rice Science Center
The Thailand Center of Excellence on Rice Precision Breeding for Food Security, Quality and Nutrition
Free Joomla! templates by AgeThemes

Main menu