คลังผลงานวิจัย กรมวิชาการเกษตร

รายงานผลงานวิจัยและพัฒนา

การผลิตสารทุติยภูมิออกฤทธิ์ทางชีวภาพจากจุลินทรีย์ เพื่อส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืช

คำหลัก : กรด 5-อะมิโนลีวูลินิค รีคอมบิแนนท์ E. coli การแสดงออกของยีน สารควบคุมการเจริญเติบโตของพืช

ผู้วิจัย : ภรณี สว่างศรี

ผู้ร่วมวิจัย : นัยเนตร เจริญสันติ ทานากะ, อรุโณทัย ซาววา, สุภาวดี ง้อเหรียญ และศุภลักษ์ สัตยสมิทสถิต

หน่วยงาน : สำนักวิจัยพัฒนาเทคโนโลยีชีวภาพ และศูนย์วิจัยและพัฒนาเมล็ดพันธุ์พืชพิษณุโลก กองวิจัยพัฒนาเมล็ดพันธุ์

ปี: 2564

ประเภทผลงาน: ผลงานวิจัยเรื่องเต็ม

จำนวนผู้อ่าน: 49 ครั้ง

บทคัดย่อ (Abstract)

          กรด 5-อะมิโนลีวูลินิค (5-aminolevulinic acid; ALA) และเมลาโทนิน เป็นสารชีวภาพที่สามารถนำมาใช้ประโยชน์ในด้านการเกษตรเพื่อส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืช ทดแทนการใช้สารเคมี และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อพัฒนาสารชีวภาพกรด 5-อะมิโนลีวูลินิก และเมลาโทนินโดยใช้เทคโนโลยีชีวภาพ การผลิตกรด 5-อะมิโนลีวูลินิกจากรีคอมบิแนนท์ E. coli เพื่อใช้ในการส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืช การสร้างรีคอมบิแนนท์ดีเอ็นเอของยีน hem A ซึ่งเกี่ยวข้องกับการผลิตเอนไซม์ 5-aminolevulinic acid synthase (ALAS) โคลนได้จากเชื้อ Rhodobacter sp ซึ่งมีลำดับเบส 1,224 bp กระตุ้นการแสดงออกของโปรตีน
โดยเชื่อมต่อยีนเข้าสู่โปรตีนเวคเตอร์ pLATE52เมื่อนำไปวิเคราะห์ลำดับนิวคลิโอไทด์แล้วแปรรหัสเป็นลำดับเปปไทด์เปรียบเทียบกับฐานข้อมูล GenBank พบว่า มีความคล้ายคลึงกับลำดับกรดอะมิโนของ 5-aminolevulinate synthase ของ R. sphaeroides โดยมีลำดับของเปปไทด์เท่ากับ 407 อะมิโน แอซิด (Accession No.WP_011337894.1 ที่ identity 100 เปอร์เซ็นต์) ทำการถ่ายฝากพลาสมิดดีเอ็นเอสายผสมเข้าสู่เซลล์ E. coliสายพันธุ์ BL21 (DE3) พบว่าสามารถชักนำการผลิตรีคอมบิแนนท์เอนไซม์ ALAS ซึ่งมีขนาดประมาณ 45 กิโลดาลตัน ด้วย 1 mM IPTG นาน 6 ชั่วโมง เมื่อเติมสารตั้งต้นของปฏิกิริยา 30 mM Glycine และ 10 mM Succinic Acid และเลี้ยงเซลล์ต่อจนครบ 12 - 16 ชั่วโมง สามารถผลิตกรด 5-อะมิโนลีวูลินิก ได้ดีที่สุด สภาวะที่เหมาะสมในการผลิตกรด 5-อะมิโนลีวูลินิคได้ในปริมาณสูง คือ อุณหภูมิ 30 - 37 องศาเซลเซียส และค่าความเป็นกรด-ด่าง (pH) เท่ากับ 6 - 7 ตามลำดับ 
          การเพิ่มศักยภาพการผลิตกรดอะมิโนลีวูลินิคจากรีคอมบิแนนท์ E. coli ในระบบถังหมักขนาด 50 ลิตร สามารถเพิ่มปริมาณการผลิตได้ในปริมาณสูงถึง 615.928 uM การใช้ประโยชน์ด้านการเกษตร พบว่า การใช้ในปริมาณความเข้มข้นต่ำกว่า 1 mM สามารถกระตุ้นการเจริญเติบโตของพืช การใช้กรด 5-อะมิโนลีวูลินิค ความเข้มข้นสูงกว่า 2 mM มีผลต่อทำลายเซลล์เมมเบรนของวัชพืช และส่งผลต่ออัตราการเจริญเติบโตของหนอนกระทู้ผัก อย่างไรก็ตามงานวิจัยนี้ยังได้พัฒนาผลิตภัณฑ์กรด 5-อะมิโนลีวูลินิคในรูปแบบผงแห้ง โดยใช้เทคนิคการทำแห้งแบบพ่นฝอย ซึ่งจะเป็นแนวทางในการพัฒนาศักยภาพการผลิตกรด 5-อะมิโนลีวูลินิค ในเชิงพาณิชย์ต่อไป
          การพัฒนาวิธีการผลิตและประยุกต์ใช้เมลาโทนินจากจุลินทรีย์เพื่อเสริมสร้างความทนทานต่อความเครียดของพืช เป็นแนวทางในการช่วยลดความเสียหายของผลผลิตทางการเกษตร โดยในงานวิจัยนี้ได้ทำการสังเคราะห์ยีนที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์เมลาโทนิน ได้แก่ Serotonin N-acetyltransferase (AANAT) และ caffeic acid O-methyltransferase (COMT) นำมาเชื่อมต่อใส่เวคเตอร์ pETDuet ฝากถ่ายสู่ E. coli และชักนำให้เกิดการแสดงออกของโปรตีนทั้ง 2 ตัวพร้อมกัน จากนั้นทำการทดสอบปัจจัยในการชักนำการแสดงออกโปรตีน พบว่าโปรตีนจะแสดงออกได้ดี เมื่อใช้สารชักนำการแสดงออก (IPTG) ที่ความเข้มข้น 0.1 mM และอุณหภูมิ 37 องศาเซลเซียสและการสังเคราะห์เมลาโทนินโดยเอนไซม์ทั้ง 2 ชนิดจะให้ประสิทธิภาพดีที่สุด ที่ปริมาณสารตั้งต้น Serotonin 1 mM เมื่อขยายปริมาณการเลี้ยง E. coli ในระดับถังหมักขนาดเล็กเพื่อการผลิตเมลาโทนินโดยใช้ปัจจัยข้างต้น สกัดและตรวจวิเคราะห์ปริมาณเมลาโทนินที่ผลิตได้ พบว่าในอาหารเลี้ยงมีปริมาณเมลาโทนินอยู่ที่ประมาณ 2.7 µg/mL
          การทดสอบประสิทธิภาพของสารเมลาโทนินเพื่อส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืชในสภาพแวดล้อมที่ไม่เหมาะสม พบว่าสารเมลาโทนินที่ความเข้มข้น 50 และ 100 µM สามารถเพิ่มอัตราการงอกของเมล็ดแตงในสภาพดินเค็มอย่างมีนัยสำคัญและสามารถส่งเสริมการเจริญเติบโตของแตงร้านในสภาพดินเค็มได้ นอกจากนี้เมื่อทดสอบประสิทธิภาพของสารเมลาโทนินในการเพิ่มความทนแล้งของมะเขือเทศ พบว่าการให้สารเมลาโทนินที่ 50 µM สามารถส่งเสริมการเจริญเติบโตของมะเขือเทศในสภาพแล้งจำลองอย่างมีนัยสำคัญ และพบว่าการให้สารเมลาโทนินที่ความเข้มข้นเดียวกันโดยการฉีดพ่นทางใบและรดที่โคนต้น สามารถลดการเกิดภาวะเครียดออกซิเดชั่นจากการขาดน้ำของใบมะเขือเทศในสภาพโรงเรือนได้

URL Reference :

(ดาวน์โหลด: 22 ครั้ง)

ปรับปรุงข้อมูลเมื่อวันที่ 03-02-2568

แจ้งไฟล์หาย