บทสรุปของการควบคุมการทำงานของยีนใน M และ B cells
การสะสมของโปรตีนสำหรับการสังเคราะห์แสงในเซลล์ M หรือเซลล์ BS ของพืช C4 เกี่ยวข้องกับหลายระดับในการควบคุมทั้งระดับ transcription, post-transcription, translation และ post-translation กลไกที่ควบคุม M-specificity หรือ BS-pecificity ได้ถูกค้นพบแล้วบางส่วนสำหรับบางยีน แต่ก็ยังมีอีกมากที่จะต้องทำการศึกษาต่อไป สามารถสรุปเกี่ยวกับการควบคุมการทำงานของยีนในเซลล์ M และ BS ได้ดังนี้
1. ประสิทธิภาพของการถอดรหัส (transcription), กระบวนการหลังการถอดรหัส (post-transcription) และการแปลรหัส (translation) มีความเกี่ยวข้องกันเพื่อที่ทำให้เกิดการสะสมของโปรตีนในเซลล์ M และเซลล์ BS ที่ต้องการในวัฏจักร C4
2. Golden 2 (G2) และ Golden1-like protein มีบทบาทในการควบคุมการแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์แสงทั้งในพืช C3 และ C4
3. Promoter ของยีน PEPC และ PPDK ในข้าวโพด และยีน cytosolic aspartate aminotransferase (AspAT) ของ Panicum miliaceum ทำให้เกิดการสะสมใน M-specific ของ reporter ในข้าว นอกจากนี้ promoter ของยีน PEPC และ glycine decarboxylase P-subunit (GDCP) จาก Flaveria bidentis ทำให้เกิดการสะสมแบบ M และ BS-specific ตามลำดับ นักวิจัยยังมีความรู้ไม่มากนักสำหรับยีนที่ถอดรหัสให้โปรตีนเหล่านี้ในพืช C3 ต่อการแสดงออกของเซลล์เฉพาะเจาะจงในชนิดพืชเหล่านั้น
4. cis-element ที่เกี่ยวข้องในเซลล์ที่เฉพาะเจาะจงได้ถูกพบแล้วในบางยีนของ C4 แต่ transcription factors ยังคงไม่ทราบ ตัวอย่างเช่น mesophyll enhancing module (MEM1) มีผลโดยตรงต่อการแสดงออกของ reporter ใน M-specific ของ Flavenia bidentis
5. ยีนที่ไม่มีการเปลี่ยนแปลง (conserved genes) ที่มีความใกล้ชิดกับพืช C4 ได้ถูกศึกษาและมีการแสดงออกที่สูงในพืช C3 ที่มีความใกล้ชิดกันทางพันธุกรรม
6. การนำบางส่วนของสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวที่เป็น C4 ถ่ายเข้าไปสู่ข้าวโดยการแสดงออกของเอนไซม์ 4 ชนิดของวัฏจักร C4 ในเซลล์เมโซฟิลล์ พบว่า ไม่ได้ทำให้มีปริมาณ flux เพิ่มขึ้นผ่านวัฏจักรของ C4
ตารางที่ 2 สรุปรายชื่อของยีนที่เกี่ยวข้องกับขบวนการสังเคราะห์แสงแบบC4โดยแสงและการพัฒนาการ
|
ข้อแนะแนวทางสนับสนุนการวิจัยข้าวทนร้อน
เพิ่มการเพิ่มประสิทธิภาพการสังเคราห์แสงและเส้นทางงานวิจัยข้าวเพื่อปรับปรุงระบบการสังเคราะห์แสงภายใต้สภาวะโลกร้อน
ประชุมระดมความคิดเห็น
เพื่อให้สถานภาพงานวิจัยข้าวไทย และระดมแนวความคิดในการพัฒนางานวิจัยในอนาคต จึงได้จัดการประชุม ระดมความเห็น เมื่อวันที่ 30 ก.ค. 2555 และมีข้อสรุปจากการประชุมดังกล่าว
สรุปผลการประชุมระดมความคิดเห็น
เทคนิคการวัดอัตราการสังเคราะห์แสง, การหายใจเชิงแสง และการหยุดการสังเคราะห์แสง พบว่าเทคนิคทั่วไปมีสัดส่วน คือ การวัดค่า light response กับ CO2 response ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับ อัตราการสังเกตุแสงของใบ, พื้นที่่ใบ, อายุของใบ การกระจายแสงในเรือนพุ่ม ปัจจัยสิ่งแวดล้อม และปัจจัยภายใน เครื่องที่ใช้วัดการสังเคราะห์แสง เช่น Photosynthesis system (Licor 6400) หรือ Fluor pen ที่สามารถวัด Chlorophyll fluorescence ได้เร็ว การใช้ Carbon isotope discrimination เพื่อบ่งบอก affinity ของปฏิกิริยา Oxygenase & Carboxylase ของ Rubisco ซึ่งขีดความสามารถของนักวิจัยไทยในการวัด Carbon isotope ยังมีไม่มากนัก รวมทั้งเครื่องวัดอัตราการสังเคราะห์แสงยังมีน้อยมาก ในส่วนของ photorespiration อาจจำเป็นต้องพัฒนาวิธีการคัดกรอง CO2 compensation point เพื่อคัดเลือกข้าวกลายพันธุ์ที่ยังคงระดับการสังเคราะห์แสงได้ดีที่อุณหภูมิสูงและมีปริมาณ CO2 ต่ำกว่าปกติ เช่น ง CO2 compensation chamber
จำนวนและขีดความสามารถนักวิจัยข้าวของไทยในปัจจุบัน การประเมินขีดความสามารถของนักวิจัยด้านข้าวในปัจจุบันได้โดยดูจากการเสนอผลงานการประชุมแห่งชาติครั้งที่1 เมื่อวันที่15-17 ธ.ค. 2553 เราพอจะเห็นสภาพที่แท้จริงว่า ปัจจุบันเรามีนักวิจัยเชิงลึกมากน้อยเพียงใด ในจำนวนผู้เสนอผลงานจำนวน 115ท่านจาก120หัวข้อเรื่อง มีเพียง41หัวข้อเรื่องที่เกี่ยงข้องกับเทคโนโลยีชีวภาพข้าว หรือประมาณ30%ของหัวข้อ แต่หากนับจำนวนนักวิจัยจะพบว่าใน41หัวข้อเรื่องนี้ มาจากนักวิจัยเพียง10คน ในหัวข้อทั้ง41หัวข้อ ยังไม่มีการศึกษาด้านระบบการสังเคราะห์แสงภายใต้สภาวะโลกร้อนแต่อย่างใด นั่นแสดงว่าจำเป็นจะต้องมีการปรับปรุงทั้งด้าน จำนวนและคุณภาพของนักวิจัย (human capacity) และทุนสนับสนุนการวิจัย เพื่อให้งานวิจัยมีความก้าวหน้า จากสมมุติฐานดังกล่าวจึงนำไปสู่แผนที่เส้นทางการพัฒนางานวิจัยเป็นคู่ขนานกับ เส้นทางการพัฒนานักวิจัยและเส้นทางการให้ทุนวิจัย ที่ประชุมได้ให้ความสำคัญของการพัฒนาบุคคลากรวิจัย โดยอาจเริ่มจากการสร้าตำแหน่ง Post-doc ที่มีประสบการณ์จากต่างประเทศในการวัดและวิเคราะห์ระบบการสังเคราะห์แสง และทำงานร่วมกับนักวิจัยไทย ในแง่ของบัณฑิตศึกษาอาจมีโครงการลักษณะคล้าย โครงการกาญจนาพิเศษเพื่อให้นักศึกษามีประสบการณ์วิจัยร่วมกับห้องปฏิบัติการที่เชียวชาญด้านนี้ ในต่างประเทศร่วมทั้งการให้ทุนอาจารย์ที่มีศักยภาพไปเยี่ยม, ดูงาน หรือฝึกงานในห้องปฏิบัติการที่เชียวชาญในต่างประเทศ
การจัดลำดับความสำคัญ ที่ประชุมให้ความสำคัญของการปรับปรุงพันธุ์ข้าวเพื่อลดการหายใจเชิงแสง(photorespiration) และ การยับยั้งการสังเคราะห์แสง(photoinhibition)เท่าเทียมกัน โดยมองเห็นศักยภาพของฐานพันธุกรรมข้าวสองชนิดคือ ฐานพันธุกรรมข่าวไร่(ทั้งเขตที่สูงและภาคใต้) และประชากรข้าวกลายพันธุ์ โดยเฉพาะข้าวพันธุ์กลายที่ทนร้อนในระดับมากกว่า 40 - 48 oC ในเบื้องต้นก็มีโครงการข้าวทนร้อนในระยะสืบพันธุ์ของข้าวนำโดย ดร.พูนพิภพ (ARDA) ได้ข้าวพันธุ์กลายที่ทนร้อนสามารถติดเมล็ดที่ระดับอุณหภูมิ 42 oC เพื่อที่จะได้ข้าวพันธุกรรมทนร้อนในระดับการสังเคราะห์แสงจำเป็นต้องมีการพัฒนาเทคนิคการคัดกรองพันธุ์ข้าวจำนวนมากในสภาวะอุณหภูมิสูงที่จะเกิด photorespiration/photoinhibition ได้ เช่น การวัด Chlorophyll fluorescence อย่างรวดเร็ว และการมีระบบตรวจวัดอัตโนมัติ เช่น Trademill system เป็นต้น