Development of dnd markers for the selection of pericarp color in rice

Name: Leah Sta. Maria Dela Cruz

keyword: molecular marker

ThaSH: Rice

; Rc gene

ThaSH: Dnd marker

; Rd gene

ThaSH: Pericarp

; red rice pericarp

; white rice pericarp

; เครื่องหมายโมเลกุล

; ยีน Rc

; ยีน Rd

; เมล็ดข้าวสีแดง

; เมล็ดข้าวสีขาว

Abstract: The red color in rice pericarp involves the complementary action of two genes, Re in chromosome 7 and Rd in chromosome 1. Red rice contains proanthocyanidin which has been proven to have human health benefits. The main objective of this study is to develop molecular markers that control the red color in rice pericarp in RD49 (white pericarp) and Red Hawm (red pericarp) population. Indel-Rc-F/Indel-Rc-R primer was taken from Lim and Ha (2013) which resulted in polymorphism between RD49 and Red Hawm. PCR products of Indel-Rc-F/Indel-Rc-R marker used RD49 and Red Hawm as DNA templates were sent in DNA sequencing. Re gene from the red indica cultivar Mudgo was aligned using CLUSTALX together with RD49 and Red Hawm sequences. The sequence alignment of RD49 and Red Hawm using Indel-Rc-F/Indel-Rc-R marker was compared to the red pericarp color from the indica cultivar, Mudgo. Between Mudgo and Red Hawm, results showed a 100% similarity in both red pericarp. On the other hand, RD49 was similar to Red Hawm and Mudgo cultivars by 90.6%. This was because of the 14-bp deletion in RD49 (white pericarp) variety. Two primer pairs namely Rd-F1/Rd-R1 and Rd-F2/Rd-R2 were designed on the 5' UTR until 3' UTR of Rd gene of white japonica cultivar Nipponbare. The PCR product of these primers was sent for DNA sequencing with RD49 and Red Hawm as DNA templates. Using CLUSTALX program, Rd gene of Nipponbare and the sequenced PCR product of RD49 and Red Hawm were aligned in which a 17-bp deletion was seen in RD49. The third primer, Rd-F3/Rd-R3, was designed flanking the 17-bp deletion in RD49. PCR product of Rd-F3/Rd-R3 primer was sent in DNA sequencing using RD49 and Red Hawm as DNA templates. Together with the Rd gene of the white pericarp japonica cultivar Nipponbare, RD49 had 91.2% similarity with Nipponbare, Red Hawm had 96.7% similarity with Nipponbare and RD49 had 89.3% similarity with Red Hawm. The results showing similarity percentage revealed that both markers can anneal in Rc/rc and Rd/rd genes of RD49 and Red Hawm. Only red and white pericarps were observed among the 187 F3, 108 BC1F3 and 102 BC2F3 seed generations to be phenotyped. No brown pericarp color was observed. This means that only the Rc gene controls red color of pericarp in this population. Chi-square test was computed in genotype as well as the phenotype whereby it followed the 1:2:1 and 3:1 ratio of the First Mendelian Law. Therefore, Indel-Rc-F/Indel-Rc-R marker can be used in improving RD49 variety in the future resulting in producing red pericarp with high yield and hence the farmers can benefit.

Abstract: สีแดงในเมล็ดข้าวเกี่ยวข้องกับการทำงานร่วมกันของยีนจำนวน 2 ยีน ได้แก่ ยีน Rc ซึ่งอยู่บนโครโมโซมที่ 7 และยีน Rd ซึ่งอยู่บนโครโมโซมที่ 1 ในข้าวสีแดงพบสารโปรแอนโทไซยานินซึ่งมีประโยชน์ต่อสุขภาพของมนุษย์ วัตถุประสงค์ในการศึกษาครั้งนี้เพื่อพัฒนาเครื่องหมายโมเลกุลที่เฉพาะกับยีนที่ควบคุมการสร้างสีแดงในเมล็ดข้าวในประชากรของข้าว กข49 ที่มีเมล็ดสีขาว และข้าวพันธุ์หอมมะลิแดง ที่มีเมล็ดสีแดง เครื่องหมายโมเลกุล Indel-Rc-F/Indel-Rc-R ได้มาจากการศึกษาของ Lim และ Ha (2013) พบว่าเครื่องหมายนี้ทำให้เกิดความแตกต่างทางพันธุกรรมระหว่างข้าวพันธุ์ กข49 และหอมมะลิแดง ผลผลิตของ PCR ที่ใช้เครื่องหมายโมเลกุล Indel-Rc-F/Indel-Rc-R และใช้ดีเอ็นเอของข้าว กข49 และหอมมะลิแดงเป็นดีเอ็นเอแม่พิมพ์ถูกส่งไปหาลำดับเบส จากนั้นนำลำดับเบสเหล่านี้มาเปรียบเทียบกับลำดับเบสของยีน Rc ในข้าวสีแดงที่เป็นข้าวอินดิกาพันธุ์ Mudgo ผลการทดลองพบว่าลำดับเบสของข้าวสีแดงทั้งสองพันธุ์ คือ พันธุ์ Mudgo และหอมมะลิแดง มีความเหมือนกัน 100 เปอร์เซ็นต์ ในขณะเดียวกันลำดับเบสของข้าวพันธุ์ กข49 กับหอมมะลิแดงและ Mudgo มีความเหมือนกันของลำดับเบสเท่ากับ 90.6 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งเนื่องจากการขาดหายไปของเบสจำนวน 14 เบส ในข้าว กข49 (เมล็ดสีขาว) ไพรเมอร์จำนวน 2 คู่ คือ Rd-F1/Rd-R1 และ Rd-F2/Rd-R2 ถูกออกแบบโดยใช้บริเวณ 5'UTR ถึง 3'UTR ของยีน Rd ในข้าวสีขาวที่เป็นข้าวจาโปนิกาพันธุ์ Nipponbare ในการออกแบบผลผลิต PCR ของไพรเมอร์ทั้งสองที่มีดีเอ็นเอของข้าวพันธุ์ กข49 และหอมมะลิแดงเป็นดีเอ็นเอแม่พิมพ์ ถูกส่งไปหาลำดับเบส และใช้โปรแกรม CLUSTALX เปรียบเทียบลำดับเบสของยีน Rd ในข้าวพันธุ์ Nipponbare กับลำดับเบสของผลผลิต PCR ของข้าวพันธุ์ กข49 และหอมมะลิแดง พบว่ามี 17 คู่เบสขาดหายไปในลำดับเบสของข้าวพันธุ์ กข49 ไพรเมอร์ที่สาม คือ Rd-F3/Rd-R3 ถูกออกแบบให้ขนาบข้างลำดับเบสที่ขาดหายไปจำนวน 17 เบส ในข้าว กข49 ผลผลิต PCR ที่มี Rd-F3/Rd-R3 เป็นไพรเมอร์ และใช้ดีเอ็นเอของข้าวพันธุ์ กข49 และหอมมะลิแดงเป็นดีเอ็นเอแม่พิมพ์ได้ถูกส่งไปหาลำดับเบส และนำมาเปรียบเทียบกับลำดับเบสของยีน Rd ของข้าวสีขาวที่เป็นข้าวจาโปนิกาพันธุ์ Nipponbare พบว่าลำดับเบสของข้าวพันธุ์ กข49 เหมือนกับของข้าวพันธุ์ Nipponbare เท่ากับ 91.2 เปอร์เซ็นต์ ลำดับเบสของข้าวหอมมะลิแดงเหมือนกับของข้าว Nipponbare เท่ากับ 96.7 เปอร์เซ็นต์ และลำดับเบสของข้าว กข49 เหมือนกับของข้าวหอมมะลิแดง เท่ากับ 89.3 เปอร์เซ็นต์ จากผลการเปรียบเทียบพบว่าเปอร์เซ็นต์ความเหมือนกันของลำดับเบสที่ใช้เครื่องหมายโมเลกุลทั้ง 2 ชนิด มีค่าสูง ดังนั้นลำดับเบสของเครื่องหมายทั้งสองสามารถจับได้กับยีน Rc/rc และ Rd/rd ในข้าว กข49 และหอมมะลิแดง การศึกษาลักษณะทางฟีโนไทป์คือสีของเมล็ดข้าวในประชากรชั่ว F3 จำนวน 187 สายพันธุ์ ชั่ว BC1F3 จำนวน 108 สายพันธุ์ และ BC2F3 จำนวน 102 สายพันธุ์ พบเฉพาะเมล็ดข้าวสีแดง และสีขาวเท่านั้น ไม่พบเมล็ดข้าวสีน้ำตาล ดังนั้นจึงมีเฉพาะยีน Rc เท่านั้นที่ควบคุมสีแดงของข้าวในประชากรนี้ การวิเคราะห์ไคสแควร์ของจีโนไทป์ และฟีโนไทป์ของประชากรเหล่านี้พบว่าเป็นไปตามกฎข้อที่ 1 ของเมนเดล คือมีอัตราส่วนจีโนไทป์เท่ากับ 1:2:1 และอัตราส่วนฟีโนไทป์เท่ากับ 3:1 ดังนั้นในอนาคตเครื่องหมายโมเลกุล Indel-Rc-F/Indel-Rc-R สามารถนำมาใช้ในการปรับปรุงพันธุ์ กข49 เพื่อให้มีเมล็ดสีแดงที่มีผลผลิตสูงซึ่งจะเป็นประโยชน์แก่เกษตรกร

มหาวิทยาลัยแม่โจ้. สำนักหอสมุด

Address: เชียงใหม่

Email: mjudc@mju.ac.th

Name: Varaporn Sangtong

Role: Chair

Name: Saengtong Pongjareankit

Role: Committee

Name: Chotipa Sakulsingharoj

Role: Committee

Created: 2018

Modified: 2568-10-11

Issued: 2025-06-06

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

Th

eng

DegreeName: Master of science in genetics

Level: Master's Degree

Descipline: Master of science in genetics

Grantor: Maejo University

©copyrights Maejo University

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	fulltext.pdf.pdf	16.34 MB

ใช้เวลา

0.041768 วินาที