+66 2 5646700 Ext 71441 | noc.th@nstda.or.th
National Omics Center
ศูนย์โอมิกส์แห่งชาติ
National Omics Center
ศูนย์โอมิกส์แห่งชาติ
สกุลไม้ถั่ว (Bruguiera)
ถั่วขาว
Bruguiera cylindrica
พังกาหัวสุมดอกแดง
Bruguiera gymnorhiza
พังกา-ถั่วขาว
Bruguiera hainesii
ถั่วดำ
Bruguiera parviflora
พังกาหัวสุมดอกขาว
Bruguiera sexangular
การสร้างจีโนมอ้างอิงของถั่วดำ (Bruguiera parviflora)
ทีมวิจัยสามารถสร้างจีโนมอ้างอิงของถั่วดำ (Bruguiera parviflora) ที่มีคุณภาพสูงได้ โดยมีขนาดจีโนม 210 Mbp ประกอบด้วย 18 scaffolds ซึ่งเป็นตัวแทนของทั้ง 18 โครโมโซมของ B. parviflora และมีจำนวนยีน 22,421 genes (Pootakham et al., 2022a)
จีโนมของ B. parviflora ที่มีคุณภาพสูงระดับ Pseudochromosome นี้ถูกใช้เป็น Reference เพื่อใช้สร้าง Scaffold ในจีโนมของถั่วขาว (Bruguiera cylindrica), พังกาหัวสุมดอกแดง (Bruguiera gymnorhiza), พังกา-ถั่วขาว (Bruguiera hainesii) (Shearman et al., 2022) และพังกาหัวสุมดอกขาว (Bruguiera sexangular) (Pootakham et al., 2022b) ซึ่งมีแนวโน้มสามารถใช้เป็น reference ในการสร้าง genome ที่มีคุณภาพสูงในระดับ Pseudochromosome ได้
การวิเคราะห์จีโนมของพืชสกุลไม้ถั่ว (Bruguiera)
การวิเคราะห์จีโนมของพืชสกุลไม้ถั่ว (Bruguiera) แสดงให้เห็นว่า B. parviflora, B. sexangular, B. gymnorhiza และ B. cylindrica มีความอนุรักษ์ระหว่างสปีชีส์สูงมาก มีจำนวนโครโมโซม n=18 และมีบรรพบุรุษร่วมกันเมื่อ 25 ล้านปีก่อน โดย B. gymnorhiza และ B. cylindrica มีความใกล้ชิดกันทางวิวัฒนาการมาก มีบรรพบุรุษร่วมกันเมื่อ 7.89 ล้านปีก่อน และมีบรรพบุรุษร่วมกับ B. cylindrica เมื่อ 8.97 ล้านปีก่อน และการศึกษาจีโนมของพังกา-ถั่วขาว (Bruguiera hainesii) พบว่ามีโครโมโซมจำนวนทั้งหมด 36 คู่ ซึ่งสามารถแบ่งได้เป็นสองกลุ่มย่อย (subgenomes) ตามความเหมือนกันกับจีโนมของบรรพบุรุษ ได้แก่ 1) Bruguiera hainesii subgenome B. cylindrica (Bh-BC) และ 2) Bruguiera hainesii subgenome B. gymnorhiza (Bh-BG) ซึ่งแสดงในรูปที่ x จากการวิเคราะห์ orthologous gene sets สามารถคาดเดาได้ว่าการเกิดขึ้นของพันธุ์ไม้พังกา-ถั่วขาว เกิดจากการรวมกันของถั่วขาว (B. cylindrica) และพังกาหัวสุมดอกแดง (B. gymnorhiza) เมื่อประมาณ 2.4 – 3.4 ล้านปีก่อน ซึ่งเมื่อรวมกับหลักฐาน Chloroplast genome sequence ซึ่งมีการถ่ายทอดผ่านทางแม่เท่านั้น สามารถสรุปได้ว่าการรวมตัวเพื่อเกิดขึ้นเป็นพังกา-ถั่วขาวนี้มี B. cylindrica เป็นแม่ และ B. gymnorhiza เป็นพ่อ (Shearman et al., 2022)
โครงสร้างพันธุศาสตร์ประชากร
สำหรับพันธุ์ไม้ในสกุลไม้ถั่ว (Bruguiera) มีค่า Genetic Differentiation ระหว่างประชากรย่อยในพื้นที่ฝั่งทะเลอันดามันและอ่าวไทยที่แตกต่างกัน ตั้งแต่สูงมากใน B. parviflora (Fst=0.31) ถึงปานกลางใน B. gymnorhiza (Fst=0.16) พืชสกุลไม้ถั่ว (Bruguiera) เป็นกรณีศึกษาที่น่าสนใจเป็นอย่างยิ่ง เช่นการผสมข้ามของประชากรย่อยพันธุ์ไม้สกุลถั่วมีข้อสังเกตที่น่าสนใจคือ ถั่วดำ (B. parviflora) เป็นพันธุ์ไม้ที่มีขนาดดอกไม้เล็กมาก ประมาณ 0.3 ซ.ม. (รูป a) และมีแมลงขนาดเล็กเช่น มด เป็นสัตว์ที่ช่วยผสมเกสร ในขณะที่พังกาหัวสุมดอกแดง (B. gymnorhiza) เป็นพันธุ์ไม้สกุลไม้ถั่วที่มีขนาดดอกใหญ่ถึงเกือบ 2 ซ.ม. (รูป f) และมีสัตว์ขนาดใหญ่เช่น นก หรือค้างคาว เป็นสัตว์ที่ช่วยผสมเกสร ซึ่งขนาดของดอกไม้ในพืชสกุล Bruguiera มีความสำคัญมากเป็นปัจจัยที่กำหนดสัตว์ที่ช่วยผสมเกสรพืช ซึ่งดอกไม้ขนาดใหญ่ มีนก และค้างคาว เป็นสัตว์ผสมเกสร ซึ่งสามารถเดินทางได้เป็นระยะทางไกล สามารถข้ามสิ่งกีดขวางตามธรรมชาติเช่นภูเขาที่กั้นขวางพื้นที่ป่าชายเลนในฝั่งทะเลอันดามัน และฝั่งทะเลอ่าวไทย แต่พืชที่มีขนาดดอกไม้เล็ก เช่นถั่วดำ (B. parviflora) มีแมลงขนาดเล็ก เช่นมด เป็นสัตว์ช่วยผสมเกสร ซึ่งจะมีระยะการเดินทางที่สั้น และทำให้เกิดการแยกตัวของประชากรย่อยระหว่างประชากรย่อยฝั่งทะเลอันดามัน และทะเลอ่าวไทยออกจากกัน
อ้างอิงภาพ: Ono et al., 2016
จากผลการทดลองของ Shearman และคณะ (2022) ที่ได้แสดงให้เห็นว่า B. hainesii เป็นพืชพันธุ์ไม้ใหม่ที่เกิดจากการผสมข้ามระหว่าง B. cylindrica และ B. gymnorhiza เมื่อประมาณ 3 ล้านปีก่อน ซึ่งในทางวิวัฒนาการนับว่าเป็นช่วงระยะเวลาที่สั้นมาก ทำให้ประชากรของ B. hainesii ยังมีจำนวนน้อย (น้อยกว่า 200 ต้นในประเทศไทย) ทีมวิจัยได้ทำการสำรวจการกระจายตัวของ B. hainesii จำนวน 26 ตัวอย่าง ที่พบได้ทั้งในพื้นที่ชายฝั่งอันดามัน และชายฝั่งอ่าวไทย ซึ่งโครงสร้างประชากรพันธุศาสตร์ของ B. hainesii เริ่มมีการแบ่งแยกกันในระดับปานกลาง
อ้างอิง
Wirulda Pootakham, Chutima Sonthirod, Chaiwat Naktang, Wasitthee Kongkachana, Duangjai Sangsrakru, Sonicha U-thoomporn, Chatree Maknual, Wijarn Meepol, Waratthaya Promchoo, Pasin Maprasop, Nawin Phormsin, Sithichoke Tangphatsornruang. 2022. A chromosome-scale reference genome assembly of yellow mangrove (Bruguiera parviflora) reveals a whole genome duplication event associated with the Rhizophoraceae lineage. Molecular Ecology Resources, 00, 1– 15. https://doi.org/10.1111/1755-0998.13587
Wirulda Pootakham, Chaiwat Naktang, Chutima Sonthirod, Wasitthee Kongkachana, Thippawan Yoocha, Nukoon Jomchai, Chatree Maknual, Pranom Chumriang, Tamanai Pravinvongvuthi, Sithichoke Tangphatsornruang. 2022. De Novo Reference Assembly of the Upriver Orange Mangrove (Bruguiera sexangula) Genome, Genome Biology and Evolution, Volume 14, Issue 2, February 2022, evac025, https://doi.org/10.1093/gbe/evac025
Jeremy R. Shearman, Chaiwat Naktang, Chutima Sonthirod, Wasitthee Kongkachana, Sonicha U-thoomporn, Nukoon Jomchai, Chatree Maknual, Suchart Yamprasai, Waratthaya Promchoo, Panthita Ruang-areerate, Wirulda Pootakham, Sithichoke Tangphatsornruang. 2022. Assembly of a hybrid mangrove, Bruguiera hainesii, and its two ancestral contributors, Bruguiera cylindrica and Bruguiera gymnorhiza. Genomics, Volume 114, Issue 3: https://doi.org/10.1016/j.ygeno.2022.110382.
Junya Ono, Jean W. H. Yong, Koji Takayama, Mohd Nazre Bin Saleh, Alison K. S. Wee, Takeshi Asakawa, Orlex Baylen Yllano, Severino G. Salmo III, Monica Suleiman, Nguyen Xuan Tung, Khin Khin Soe, Sankararamasubramanian Halasya Meenakshisundaram, Yasuyuki Watano, Edward L. Webb & Tadashi Kajita. 2016. Bruguiera hainesii, a critically endangered mangrove species, is a hybrid between B. cylindrica and B. gymnorhiza (Rhizophoraceae). Conservation Genetics, Volume 17, 1137–1144. https://doi.org/10.1007/s10592-016-0849-y