cDNA PROBE DEVELOPMENT FOR SCREENING A DROUGHT TOLERANCE CONTRIBUTING TRAIT IN MAIZE POPULATION

Abstract

Field maize is an important economic crop and it has been used in the animal feed industry. Maize yields have been inadequate for the demand due to drought events. One way to alleviate yield losses is to develop drought tolerant maize varieties. Trehalose-6-phosphate synthase (TPS) is an important enzyme involved in trehalose biosynthesis which has been found to increase plant tolerance to abiotic stresses. The aim of this research was to screen the levels of TPS gene expression in maize breeding materials under water stress via dot-blot hybridization using cDNA probe. To do so, 34 S2 maize families were grown and subjected to water stress condition. Leave samples were collected at 6 different days after planting (DAP) for a dot blot assay. The results showed that the level of TPS gene expression was highest at 4 days after stress. However, dot blotting at 6 days after stress was effective to differentiate maize families. Our study showed that maize with high TPS gene expression tended to be less tolerant to water stress. It is noteworthy that the study of TPS gene expression in mature maize under stress in this study showed results that contrasted with previous reports on seedlings in many plant species. Furthermore, we found that 4 out of 34 S2 maize families may have potential for further use in our breeding program.

ข้าวโพดเลี้ยงสัตว์ (Zea mays L.) เป็นพืชที่มีความสำคัญทางเศรษฐกิจในทุกประเทศ ถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมอาหารสัตว์เป็นจำนวนมาก แต่ปัจจุบันผลผลิตไม่เพียงพอต่อความต้องการใช้ เนื่องจากได้รับผลกระทบจากสภาวะแล้ง หนึ่งในวิธีการลดการสูญเสียผลผลิตคือการพัฒนาพันธุ์ข้าวโพดที่ทนแล้งขึ้นอาจช่วยเหลือเกษตรกรได้ โดย Trehalose-6-phosphate synthase (TPS) เป็นเอนไซม์ที่สำคัญในกระบวนการสังเคราะห์น้ำตาล Trehalose ซึ่งพบว่าจะสังเคราะห์เพิ่มขึ้นและส่งเสริมความทนทานให้แก่พืชเมื่ออยู่ในสภาพเครียด ดังนั้น งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อคัดกรองระดับการเปลี่ยนแปลงการแสดงออกของยีน TPS ในประชากรข้าวโพดเลี้ยงสัตว์ภายใต้สภาพขาดน้ำ ด้วยการใช้ cDNA probe ผ่านเทคนิค dot-blot hybridization โดยทดลองปลูก 34 S2 maize families ภายใต้สภาวะเครียดน้ำและเก็บตัวอย่างใบที่จำนวนวันหลังปลูก (DAP) ที่แตกต่างกันเป็นจำนวน 6 ครั้ง เพื่อใช้ในการวิเคราะห์ dot blot assay จากการศึกษาพบว่า ระดับการแสดงออกของยีน TPS สูงสุดที่ 4 วัน (Relative intensity at 64 DAP; RI64) หลังจากได้รับความเครียดจากการขาดน้ำ นอกจากนี้ยังพบว่า เมื่อข้าวโพดได้รับความเครียดตั้งแต่ 6 วันขึ้นไป จะสามารถทำให้คัดแยกประชากรข้าวโพดเลี้ยงสัตว์ที่แสดงความทนทานและอ่อนแอออกจากกันได้ และในการศึกษานี้ยังพบอีกว่า ข้าวโพดเลี้ยงสัตว์ที่มีการแสดงออกของยีน TPS สูงมักจะทนต่อความเครียดจากการขาดน้ำได้น้อยกว่า ซึ่งเป็นที่น่าสังเกตว่า การแสดงออกของยีน TPS ในข้าวโพดเลี้ยงสัตว์ที่โตเต็มที่ภายใต้สภาวะเครียดนั้น จะแตกต่างกับการรายงานก่อนหน้าในระยะต้นกล้าของพืชชนิดอื่นและพบว่า 4 ใน 34 S2 maize families อาจมีศักยภาพในการทนทานต่อสภาพเครียดจากการขาดน้ำ ซึ่งอาจจะถูกนำไปใช้ในโครงการปรับปรุงพันธุ์ต่อไป