ความก้าวหน้าของเทคโนโลยี Next Generation Sequencing ทำให้การจัดลำดับนิวคลีโอไทด์ของจีโนมของ สิ่งมีชีวิตทำได้ง่ายและรวดเร็วขึ้น ช่วยให้นักวิจัยเข้าใจความหลากหลายทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตในระดับของนิวคลีโอไทด์เดี่ยว หรือที่เรียกว่า Single Nucleotide Polymorphisms (SNPs) ซึ่งหากสามารถเชื่อมโยงความหลากหลายทางพันธุกรรมหรือ SNP กับลักษณะทางพันธุกรรมที่สนใจได้ จะสามารถใช้เป็น genetic marker ในการปรับปรุงพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตชนิดต่าง ๆ ได้ตามไปด้วย อย่างไรก็ตาม เนื่องจากข้อมูลของ SNPs ของสิ่งมีชีวิตจำนวนหลายแสนรายการ จึงจำเป็นต้องมีความรู้ด้านคณิตศาสตร์ สถิติ และชีวสารสนเทศ เพื่อจัดการข้อมูลและทำนายตำแหน่งของยีนที่มีบทบาทต่อลักษณะเฉพาะที่ต้องการ
ในโครงการวิจัยที่ผ่านมา คณะผู้วิจัยได้ทำโครงการวิทยาศาสตร์เชิงโอมิกส์เพื่อศึกษาลักษณะการทนทานความเค็มของข้าวไทย โครงการดังกล่าวทำให้ได้ข้อมูล SNP ของข้าวไทยจำนวน 200 สายพันธุ์ ซึ่งบางสายพันธุ์พบว่าทนเค็มได้สูง ซึ่งจะเป็นแหล่งพันธุกรรมอันมีค่าที่สามารถนำมาใช้ในโครงการปรับปรุงพันธุ์ในอนาคตเพื่อพัฒนาพันธุ์ข้าวที่ทนเค็มได้มากขึ้น
สวก.จึงสนับสนุนทุนวิจัยต่อเนื่องในโครงการ “เทคโนโลยีฐานสำหรับการใช้ข้อมูลความหลากหลายทางพันธุกรรมในการ ปรับปรุงพันธุ์ข้าว (ปีที่ 2)” โดยมี รศ.ดร.ธีรพงษ์ บัวบูชา เป็นหัวหน้าโครงการวิจัย เพื่อสร้างกระบวนการค้นหา SNP marker นำไปใช้ในการปรับปรุงพันธุ์ข้าวทนดินเค็ม โดยวิธี bulk segregant analysis ตลอดจนทำนายยีนที่เกี่ยวข้องกับความทนเค็มโดยขั้นตอนวิธีที่พัฒนาขึ้นเพื่อใช้ข้อมูลทรานสคริปส์โทมแบบลำดับเวลา ประกอบด้วยโครงการย่อย 2 โครงการ ได้แก่
- โครงการย่อยที่ 1 การศึกษา bulk segregant analysis ของประชากรข้าวโดยใช้พหุสัณฐานนิวคลีโอไทด์เดี่ยว (สนิปส์) เพื่อระบุเครื่องหมายพันธุกรรมและตำแหน่งยีนของลักษณะทนเค็ม
- โครงการย่อยที่ 2 การวิเคราะห์ข้อมูลทรานสคริปส์โทมแบบลำดับเวลาเพื่อระบุยีนทนเค็ม
โครงการวิจัยนี้ได้นำความรู้ทางด้าน next generation sequencing มาใช้ในการปรับปรุงพันธุ์ข้าวไทย โดยนำข้าวพื้นเมืองไทยที่มีลักษณะทนเค็มมาผสมพันธุ์กับข้าวที่มีลักษณะไม่ทนเค็ม เพื่อสร้างประชากรที่มีความหลากหลายทางพันธุกรรม และศึกษาต้นที่มีฟีโนไทป์ปลายสุดทั้งสองด้านของกลุ่มประชากรลูกที่มีลักษณะแตกต่างกันด้วยเทคนิค bulk segregant analysis เพื่อค้นหา SNP ที่ส่งผลต่อความทนเค็ม ที่ประหยัดค่าใช้จ่ายในการหา SNP ที่เกี่ยวข้องเหลือเพียง 1% ช่วยลดค่าใช้จ่ายของการหาเครื่องหมายดีเอ็นเอทั้งหมดของทุกต้นในประชากรที่ทำการศึกษาได้เป็นอย่างมาก ทำให้สามารถระบุตำแหน่ง QTLs ได้ละเอียด แม่นยำและรวดเร็วกว่าเทคนิคดั้งเดิม ซึ่งมีความสำคัญยิ่งในการผสมพันธุ์พืชด้วยวิธี marker-assisted selection (MAS) อย่างมีประสิทธิภาพ และ เข้าใจกลไกในระดับโมเลกุลที่ควบคุมลักษณะสำคัญทางการเกษตรมากยิ่งขึ้น นอกจากนี้เทคโนโลยีดังกล่าวยังสามารถนำไปประยุกต์กับพืชเศรษฐกิจสำคัญชนิดอื่น ๆ ได้ต่อไป
นอกจากนี้ คณะผู้วิจัยยังมีการสร้างประชากรในฐานพันธุกรรมของข้าวขาวดอกมะลิ 105 (KDML105) ซึ่งเป็นข้าวมีลักษณะดี เป็นที่ต้องการของตลาด ซึ่งนอกจากจะนำไปใช้ในการ validate ข้อมูลของอิทธิพลของ SNP ที่ศึกษาได้ ยังทำให้ได้สายพันธุ์ข้าวที่จะเข้าสู่ rice breeding program เพื่อการพัฒนาข้าวทนเค็มในฐานพันธุกรรมของข้าวพันธุ์ KDML105 และนำไปสู่โปรแกรมปรับปรุงพันธุ์ฐานข้าวขาวดอกมะลิ 105 ที่มีลักษณะดีได้อีกด้วย
