การเปรียบเทียบการแสดงออกของยีน JcGGPPS และยีน JcCS ในเมล็ดสบู่ดำที่อายุต่างๆ ในพันธุ์ที่มีปริมาณสารฟอร์บอลเอสเทอร์สูงและพันธุ์ที่มีปริมาณสารต่ำ Comparison of JcGGPPSand JcCSGene Expression in Various Seed Ages of High and Low Phorbol Esters Content Cultivars
Article Sidebar
Main Article Content
Abstract
Jatropha curcas is a high potential oil crop that fulfils many of the requirements for bio-diesel production.The seed kernels have an oil content of 40-60 percent. However, they also contain various toxins; phorbol esters (PEs) are the main toxins in jatropha seed and oil. The objective of this study, was aimed to compare geranylgeranyl diphosphate synthase (GGPPS) and casbene synthase (CS) gene expression in various seedstages of high and low PEs content using real-time PCR technique. Partial cloning of GGPPS and CS showed the 592 and 1,092 bp of DNA fragments,called JcGGPPS and JcCS, respectively. The gene expression levels were studied by using real-time PCR. It was found that the expression of JcGGPPS in the seeds of Korat and Mexican cultivar had the highest expression at 20 days after pollination (DAP) while the expression of JcCS reached the highest level at 40 DAP. When comparingto the gene expression levels at various seed stages between the two cultivars it was found that the JcGGPPS and JcCS gene expressions in Korat cultivar were about 6-36 and 1.5-2,600 folds higher than those of Mexican cultivar, respectively. If there is correlation betweenthe expression levels of the genes and seed PEs content, the expression levels of the genes could be used as the simple indicator for selection of low seed PEs content.
บทคัดย่อ
สบู่ดำเป็นพืชน้ำมันที่มีศักยภาพสูงในการผลิตเพื่อใช้เป็นน้ำมันไบโอดีเซลเมล็ดของสบู่ดำมีน้ำมันเป็น องค์ประกอบร้อยละ 40-60 อย่างไรก็ตามน้ำมันสบู่ดำที่บีบจากเมล็ดจะมีสารพิษคือสารฟอร์บอลเอสเทอร์ การศึกษาในครั้งนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อระบุและเปรียบเทียบการแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์สารฟอร์บอลเอสเทอร์ คือ geranylgeranyl diphosphate synthase (GGPPS) และ casbene synthase (CS) ในเมล็ดสบู่ดำที่อายุต่างๆ ในพันธุ์ที่มีปริมาณสารฟอร์บอลเอสเทอร์สูงและพันธุ์ที่มีปริมาณสารต่ำ โดยใช้เทคนิค real-time PCR ผลการโคลนบางส่วนของยีน GGPPS และยีน CS พบแถบดีเอ็นเอขนาด 592 คู่เบส และ1,092 คู่เบส เรียกชื่อยีนนี้ว่า JcGGPPS และ JcCS ตามลำดับ จากนั้นศึกษาระดับการแสดงออกของยีนโดยใช้เทคนิค real-time PCR พบว่า การแสดงออกของยีน JcGGPPS ในเมล็ดสบู่ดำพันธุ์โคราชและพันธุ์เม็กซิโกมีระดับสูงสุดที่อายุ 20 วันหลังการผสมเกสร ส่วนยีน JcCS มีระดับการแสดงออกสูงสุดที่เมล็ดอายุ 40 วันหลังการผสมเกสร และเมื่อเปรียบเทียบการแสดงออกของยีนทั้งสองในเมล็ดที่อายุต่างๆ ระหว่างสองพันธุ์ พบว่า พันธุ์โคราชมีระดับการแสดงของยีน JcGGPPS และ JcCS มากกว่าพันธุ์เม็กซิโก 6-36 เท่า และ 1.5-2,600 เท่า ตามลำดับ ถ้าระดับการแสดงออกของยีนทั้งสองมีความสัมพันธ์กับปริมาณสารฟอร์บอลเอสเทอร์ในเมล็ดจริง ก็จะสามารถใช้เป็นดัชนีอย่างง่ายที่ใช้คัดเลือกสบู่ดำที่มีปริมาณสารฟอร์บอลเอสเทอร์ในเมล็ดต่ำได้
Downloads
Article Details
References
พรชัย เหลืองอาภาพงศ์. (2549). สบู่ดำเพื่อไบโอดีเซล. กรุงเทพฯซ มติชน.
พีระศักดิ์ ศรีนิเวศน์, พัชรินทร์ ตัญญะ, นราธิษณ์ หมวกรอง, และ ชำนาญร์ เพ็ชรรัตน์. (มปป.).
สบู่ดำ. สืบค้นเมื่อวันที่ 9 กรกฎาคม 2019 จาก http://kanchanapisek.or.th/kp6/Ebook/BOOK39/pdf-password/book39_5.pdf.
วิทยา ปั้นสุวรรณ, รยากร นกแก้ว, พิลาณี ไวยถนอมสัตย์, และกมลชัย ตรงวานิชนาม. (2550). การศึกษาฟอร์บอลเอสเทอร์ในส่วนต่างๆ ของสบู่ดําและการหาตัวดูดซับฟอร์บอลเอสเทอร์ในน้ำมันสบู่ดํา. ใน สัมมนาวิชาการ เรื่องการประชุมวิชาการสบู่ดําแห่งชาติ ครั้งที่ 1, 29-30 พฤษภาคม 2550. (น. 252-257). กรุงเทพฯ: มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์.
สุภา แก้วสุริวงษ์, จันทรัสม์ โคมเวียน, สิทธิรักษ์ รอยตระกูล, และวรวุฒิ จุฬาลักษณานุกูล. (2556). เทคนิคโปรตีโอมิกสำหรับกำรวิเคราะห์วิถีชีวสังเคราะห์สารพิษในสบู่ดำ. Thai J. Genet, 6, 115-127.
สุภา แก้วสุริวงษ์. (2554). การระบุยีนในวิถีชีวสังเคราะห์เทอร์พีนอยด์จากผลสบู่ดำ Jatropha curcas L.วิทยานิพนธ์ปริญญามหาบัณฑิต, จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย, กรุงเทพฯ.
Ahmed, W. A., & Salimon, J. (2009). Phorbol ester as toxic constituents of tropical Jatropha curcas seed oil. Eur. J. Sci. Res, 31(3), 429-436.
Devappa, R. K., Makkar, H. P. S., & Becker, K. (2010). Optimization of conditions for the extraction of phorbol esters from Jatropha oil. biomass and bioenergy, 34(8), 1125-1133.
Devappa, R. K., Makkar, H. P., & Becker, K. (2010). Jatropha toxicity—a review. Journal of toxicology and environmental health, Part B, 13(6), 476-507.
Devappa, R. K., Makkar, H. P., & Becker, K. (2011). Jatropha diterpenes: a review. Journal of the American Oil Chemists' Society, 88(3), 301-322.
Dong, Q. H., Cao, X., Yang, G., Yu, H. P., Nicholas, K. K., Wang, C., & Fang, J. G. (2010). Discovery and characterization of SNPs in Vitis vinifera and genetic assessment of some grapevine cultivars. Scientia horticulturae, 125(3), 233-238.
Heller, J. 1996. Physic nut-Jatropha curcas L. - promoting the conservation and use of underutilized and neglected crops. (Doctoral Thesis). Institute of Plant Genetic and Crop Plant Research, Gatersleben, Germany &International Plant Genetic Resource Institute, Rome, Italy.
Huang, Q., Huang, K., & Scott, A. I. (1998). Enzymatic Syntheses of 13C-enriched geranylgeranyl diphosphate and casbene from 13C-labeled isopentenyl diphosphate. Tetrahedron letters, 39(15), 2033-2036.
Korir, N. K., Han, J., Shangguan, L., Wang, C., Kayesh, E., Zhang, Y., & Fang, J. (2013). Plant variety and cultivar identification: advances and prospects. Critical reviews in biotechnology, 33(2), 111-125.
Laksana, C., & Chanprame, S. (2015). A simple and rapid method for RNA extraction from young and mature leaves of oil palm (Elaeis guineensis Jacq.). ISSAAS, 21, 96-106.
Li, X., Wang, B., Wang, C., Wang, C., Shangguan, L., Huang, Z., & Fang, J. (2010). Genetic relationships between fruiting and flowering mei (Prunus mume) cultivars using SNP markers. The Journal of Horticultural Science and Biotechnology, 85(4), 329-334.
Lin, J., Jin, Y., Zhou, X., & Wang, J. (2010). Molecular cloning and functional analysis of the gene encoding geranylgeranyl diphosphate synthase from Jatropha curcas. African Journal of Biotechnology, 9(23), 3342-3351.
Makkar, H. P. S., Aderibigbe, A. O., & Becker, K. (1998). Comparative evaluation of non-toxic and toxic varieties of Jatropha curcas for chemical composition, digestibility, protein degradability and toxic factors. Food chemistry, 62(2), 207-215.
Makkar, H. P. S., Becker, K., Sporer, F., & Wink, M. (1997). Studies on nutritive potential and toxic constituents of different provenances of Jatropha curcas. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 45(8), 3152-3157.
Nakano, Y., Ohtani, M., Polsri, W., Usami, T., Sambongi, K., & Demura, T. (2012). Characterization of the casbene synthase homolog from Jatropha (Jatropha curcas L.). Plant Biotechnology, 12-0418.
Okada, K., Saito, T., Nakagawa, T., Kawamukai, M., & Kamiya, Y. (2000). Five geranylgeranyl diphosphate synthases expressed in different organs are localized into three subcellular compartments in Arabidopsis. Plant physiology, 122(4), 1045-1056.
Senger, E., Bohlinger, B., Esgaib, S., Hernández-Cubero, L. C., Montes, J. M., & Becker, K. (2017). Chuta (edible Jatropha curcas L.), the newcomer among underutilized crops: a rich source of vegetable oil and protein for human consumption. European Food Research and Technology, 243(6), 987-997.
Yunping, B., Ha, B. T. N., Eunice, Y., Chueng, L. L., & Yan, H. (2012). Light induced degradation of phorbol esters. Ecotoxicology and environmental safety, 84, 268-273.