การโคลนและศึกษาลำดับนิวคลีโอไทด์บางส่วนของยีน PPO และ CYP ในแคลลัสของต้นสร้อยไก่
คำสำคัญ:
ต้นสร้อยไก่, บีตาเลน, ลำดับนิวคลีโอไทด์, polyphenol oxidase (PPO), cytochrome P450 76AD1 (CYP)บทคัดย่อ
สารบีตาเลน (betalains) เป็นสารประกอบฟีนอลิกที่พบในพืชหลายชนิด มีคุณสมบัติทางชีวภาพที่สำคัญ เช่น ต้านอนุมูลอิสระ ต้านการอักเสบ ต้านจุลชีพ และต้านมะเร็ง โดยพบได้ในพืชกลุ่มวงศ์บานไม่รู้โรย (Amaranthaceae) รวมถึงต้นสร้อยไก่ (Celosia argentea var. plumosa) ซึ่งเป็นพืชไม้ดอกที่มีศักยภาพในการผลิตบีตาเลนในกลุ่มบีตาแซนทิน (สีเหลือง - ส้ม) และบีตาไซยานิน (สีแดง - ม่วง) วิถีการสังเคราะห์สารบีตาเลนในพืชเกี่ยวข้องกับยีนสำคัญหลายชนิด โดยเฉพาะ polyphenol oxidase (PPO) และ cytochrome P450 76AD1 (CYP76AD1; CYP) ซึ่งมีบทบาทในช่วงต้นของกระบวนการผลิตสารนี้ งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อโคลนและศึกษาลำดับนิวคลีโอไทด์บางส่วนของยีน PPO และ CYP ในต้นสร้อยไก่ โดยออกแบบ degenerate primers จากลำดับนิวคลีโอไทด์ของพืชในวงศ์เดียวกันหรือใกล้เคียง โดยยีน PPO ใช้ข้อมูลลำดับนิวคลีโอไทด์จากผักโขม (Amaranthus tricolor) และบีทรูท (Beta vulgaris) ส่วนไพรเมอร์ที่จำเพาะกับยีน CYP ได้ใช้ลำดับนิวคลีโอไทด์จากต้นบีทรูท (B. vulgaris) ในการออกแบบไพรเมอร์ จากนั้นสกัด RNA จากแคลลัสสีแดงของสร้อยไก่ และใช้เทคนิค RT-PCR เพื่อเพิ่มปริมาณ cDNA ของยีนเป้าหมาย ผลิตภัณฑ์ PCR ถูกตรวจสอบด้วยอะกาโรสเจลอิเล็กโทรโฟรีซีส จากนั้นเชื่อมต่อกับเวกเตอร์ pGEM®-T Easy และส่งถ่ายเข้าสู่เซลล์ Escherichia coli สายพันธุ์ JM109 เพื่อทำการโคลนและวิเคราะห์ลำดับเบื้องต้น ผลการศึกษาพบว่า PPO cDNA ที่โคลนได้มีความยาว 471 นิวคลีโอไทด์ และมีความเหมือนกับยีน PPO ของ Amaranthus tricolor ร้อยละ 74.82 ส่วน CYP cDNA ที่ได้มีความยาว 270 นิวคลีโอไทด์ มีความเหมือนกับยีนของ Celosia cristata ร้อยละ 98.90 และยังมีความคล้ายกับ Amaranthus cruentus, A. tricolor และ Chenopodium quinoa ร้อยละ 87.41, 86.67 และ 84.44 ตามลำดับ ข้อมูลที่ได้สามารถนำไปประยุกต์ใช้ในการออกแบบไพรเมอร์จำเพาะสำหรับการศึกษาการแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์สารบีตาเลนในพืชต่อไป
เอกสารอ้างอิง
ฐาปกรณ์ แสงอรุณ. (2565). การผลิตสารสีกลุ่มบีตาเลนจากเซลล์แขวนลอยของต้นสร้อยไก่ (Celosia argentea). โรงพิมพ์มหาวิทยาลัยขอนแก่น.
Alzohairy, A. M. (2011). BioEdit: An important software for molecular biology. GERF Bulletin of Biosciences, 2(1), 60-61.
Delgado-Vargas, F., Jiménez, A. R., & Paredes-López, O. (2000). Natural pigments: carotenoids, anthocyanins, and betalains - Characteristics, biosynthesis, processing, and stability. Food Science and Nutrition, 40(3), 173-289.
Hatlestad, G. J., Sunnadeniya, R. M., Akhavan, N. A., Gonzalez, A., Goldman, I. L., McGrath, J. M., & Lloyd, A. M. (2012). The beet R locus encodes a new cytochrome P450 required for red betalain production. Nature Genetics, 44(7), 816-820.
Herbach, K. M., Stintzing, F. C., & Carle, R. (2006). Betalain stability and degradation-structural and chromatic aspects. Journal of Food Science, 71(4), R41-R50.
Lystvan, K., Kumorkiewicz, A., Szneler, E., Wybraniec, S. (2018). Study on betalains in Celosia cristata linn. callus culture and identification of new malonylated amaranthins. Agricultural and Food Chemistry, 66(15), 3870-3879.
Madadi, E., Mazloum-Ravasan, S., Yu, J. S., Ha, J. W., Hamishehkar, H., & Kim, K. H. (2020). Therapeutic application of betalains: A review. Plants, 9(9), 1219.
Palada, M. C., & Crossman, S. M. A. (1999). Evaluation of tropical leaf vegetables in the Virgin Islands. ASHS Press.
Qingzhu, H., Chengjie, C., Zhe, C., Pengkun, C., Yuewen, M., Jingyu, W., Jian, Z., Guibing, H., Jietang, Z., & Yonghua, Q. (2016). Transcriptomic analysis reveals key genes related to betalain biosynthesis in pulp coloration of Hylocereus polyrhizus. Frontiers in Plant Science, 6, 1179.
Sang A Roon, T., Klanrit, P., Klanrit, P., Thanonkeo, P., Apiraksakorn, J., Thanonkeo, S., & Klanrit, P. (2024). Establishment of betalain-producing cell line and optimization of pigment production in cell suspension cultures of Celosia argentea var. plumosa. Plants, 13(22), 3225.
Sanger, F., Nicklen, S., & Coulson, A. R. (1977). DNA sequencing with chain-terminating inhibitors. Proceedings of the National Academy of Sciences, 74, 5463-5467.
Slimen, I. B., Najar, T., & Abderrabba, M. (2017). Chemical and antioxidant properties of betalains. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 65(4) 675-689.
Smeriglio, A., Bonasera, S., Germanò, M. P., D’Angelo, V., Barreca, D., Denaro, M., Monforte, M. T., Galati, E. M., & Trombetta, D. (2019). Opuntia ficus-indica (L.) Mill. fruit as source of betalains with antioxidant, cytoprotective, and anti-angiogenic properties. Phytotherapy Research, 33(5), 1526-1537.
Sunnadeniya, R., Bean, A., Brown, M., Akhavan, N., Hatlestad, G., Gonzalez, A., Symonds, V. V., & Lloyd, A. (2016). Tyrosine hydroxylation in betalain pigment biosynthesis is performed by cytochrome P450 enzymes in beets (Beta vulgaris). PLoS ONE, 11(2), e0149417.
Tamura, K., Stecher, G., & Kumar, S. (2021). MEGA11: Molecular evolutionary genetics analysis version 11. Molecular Biology and Evolution, 38(7), 3022-3027.
Xi, X., Zong, Y., Li, S., Cao, D., Sun, X., & Liu, B. (2019). Transcriptome analysis clarified genes involved in betalain biosynthesis in the fruit of red pitayas (Hylocereus costaricensis). Molecules, 24(3), 445.
Zhao, S. Z., Sun, H. Z., Gao, Y., Sui, N., & Wang, B. S. (2011). Growth regulator-induced betacyanin accumulation and dopa-4,5-dioxygenase (DODA) gene expression in euhalophyte suaeda salsa calli. In Vitro Cellular and Developmental Biology - Plant, 47(3), 391-398.
Zheng, X., Liu, S., Cheng, C., Guo, R., Chen, Y., Xie, L., Mao, Y., Lin, Y., Zhang, Z., & Lai, Z. (2016). Cloning and expression analysis of betalain biosynthesis genes in Amaranthus tricolor. Biotechnology Letters, 38(4), 723-729.
ดาวน์โหลด
เผยแพร่แล้ว
รูปแบบการอ้างอิง
ฉบับ
ประเภทบทความ
หมวดหมู่
สัญญาอนุญาต
ลิขสิทธิ์ (c) 2025 วารสารวิชาการ ปขมท.
อนุญาตภายใต้เงื่อนไข Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
