Post on 05-Aug-2020
Types of molecular markers
ประเภทของเครองหมายโมเลกล
จรพงศ ใจรนทรศนยวจยขาวอบลราชธาน
สมมนาเชงปฎบตการ การใชเครองหมายโมเลกลเพองานปรบปรงพนธขาว 9-12 เมษายน 2556
จโนม โครโมโซม ยน ดเอนเอGenome, Chromosome, Gene, DNA
การใชเครองหมายโมเลกลเพอการปรบปรงพนธขาว
จโนม คอ ขอมลทางพนธกรรมทงหมดทจาเปนตอ
การดารงชวตอยางปกตของสงมชวต หรออาจ
กลาวไดวา คอ ชดของดเอนเอทงหมดทบรรจอย
ในเซลล
จโนมคออะไร?
Genome = Total genetic materials of an organism
การใชเครองหมายโมเลกลเพอการปรบปรงพนธขาว
Rice GenomeRice Genome
12 12 โครโมโซมโครโมโซม ( (2n=24)2n=24)
389 Mb389 Mb
32,000 32,000 ยนยน
การใชเครองหมายโมเลกลเพอการปรบปรงพนธขาว
MitochondriaGenome
ChloroplastGenome
NuclearGenome
Chromosomes
Genes + Non-Genes
Rice genome
(490.5 Kb)35 genes
(134.5 Kb)34 genes
(389 Mb)32,000 genes
การใชเครองหมายโมเลกลเพอการปรบปรงพนธขาว
การใชเครองหมายโมเลกลเพอการปรบปรงพนธขาว
Wheat~16000 Mb
Barley~6000 Mb
Human~3000 Mb
Maize~2500 Mb
Sorghum~1000 Mb
Rice~389 Mb
Arabidopsis~125 Mb
การใชเครองหมายโมเลกลเพอการปรบปรงพนธขาว
โครโมโซมขาว (2n = 24)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
โครโมโซมคออะไร?โครโมโซมเปนทอยของหนวยพนธกรรมโครโมโซมเปนทอยของหนวยพนธกรรม ซงทาหนาทซงทาหนาท
ควบคมและถายทอดขอมลเกยวกบลกษณะทางควบคมและถายทอดขอมลเกยวกบลกษณะทาง
พนธกรรมตางๆพนธกรรมตางๆ ของสงมชวตของสงมชวต
การใชเครองหมายโมเลกลเพอการปรบปรงพนธขาว
Chromosomes of wheat and riceการใชเครองหมายโมเลกลเพอการปรบปรงพนธขาว
Wheat2n=4216Gb
Rice2n=240.4Gb
ดเอนเอคออะไร?ดเอนเอ (Deoxyribonucleic acid, DNA) คอ สาร
พนธกรรมททาหนาทเปนยนหรอหนวยพนธกรรมท
สามารถควบคมลกษณะทางพนธกรรมในสงมชวต
การใชเครองหมายโมเลกลเพอการปรบปรงพนธขาว
A T G C
นวคลโอไทดเปนโมเลกลทประกอบดวยนาตาลดออกซไรโบสและมไน
โตรจนสเบสมอยสชนด ไดแก อะดนน (Adenine), ไทมน (Thymine),
ไซโตซน (Cytosine) และกวนน (Guanine)การใชเครองหมายโมเลกลเพอการปรบปรงพนธขาว
เครองหมาย (Marker)
สงบงชความเปนเอกลกษณของสงมชวต สามารถ
แยกความแตกตางของลกษณะทแสดงออกและ
สามารถถายทอดไปยงรนลกได
การใชเครองหมายโมเลกลเพอการปรบปรงพนธขาว
Biological (races or biotypes) Morphological (awn, leaf sheath or grain color)Biochemical (isozymes)Molecular or DNA-based (DNA sequence)
ชนดของเครองหมาย (marker)
ทใชในการศกษาทางพนธศาสตร
การใชเครองหมายโมเลกลเพอการปรบปรงพนธขาว
ชนสวนดเอนเอสายสนๆ ทมลาดบเบสสามารถ
เขาคกบชวงใดชวงหนงบนสายดเอนเอ ทาใหระบ
ตาแหนงบนโครโมโซมและสามารถแยกความ
แตกตางของสงมชวตเปาหมายได
เครองหมายดเอนเอคออะไร?
การใชเครองหมายโมเลกลเพอการปรบปรงพนธขาว
เครองหมายดเอนเอใชทาอะไร?
Gene mapping, map based cloningMarker assisted breedingPlant variety protectionGenetic diversity
การใชเครองหมายโมเลกลเพอการปรบปรงพนธขาว
การใชเครองหมายโมเลกลเพอการปรบปรงพนธขาว
Mutations in genomic DNA
GATCCGAGTGATCCGAGTAATCGCAATTAGCATCGCAATTAGCAGATCCGAGTGATCCGAGTGGTCGCAATTAGCATCGCAATTAGCA
Base substitutionBase substitution
GATCCGAGTAGATCCGAGTATCGCATCGCAATTAGCAATTAGCAGATCCGAGTAATTAGCAGATCCGAGTAATTAGCA
DeletionDeletion
GATCCGAGTATCGCAATTAGCAGATCCGAGTATCGCAATTAGCAGATCCGAGTATCGCAGATCCGAGTATCGCAGCGCATTAGCAATTAGCA
InsertionInsertion
GATCCGAGTATCGCAATTAGCAGATCCGAGTATCGCAATTAGCAGATCCGAGTATCGATCCGAGTATCTCTCGCGCAATTAGCAAATTAGCA
DuplicationDuplication
การใชเครองหมายโมเลกลเพอการปรบปรงพนธขาว
Genetic Variation
AC
AC
AC
AC
AC
InsertionDeletion
SSR
TransposonGene interruptionChromosome DNA
Base substitution
การใชเครองหมายโมเลกลเพอการปรบปรงพนธขาว
AC
AC
AC
AC
AC
InsertionDeletion
SSR
TransposonGene interruption
Base substitution
การใชเครองหมายโมเลกลเพอการปรบปรงพนธขาว
Known function and unique positionEST Expressed Sequence TagSNP Single Nucleotide PolymorphismSSCP Single Strand Conformation PolymorphismInDel Insertions and DeletionILP Intron Length Polymorphism
No function and unique positionRFLP Restriction Fragment Length PolymorphismSCAR Sequence Characterized Amplified RegionSSR Simple Sequence RepeatSTS Sequence Tagged Site
No function and variable positionRAPD Random Amplified Polymorphic DNAAFLP Amplified Fragment Length PolymorphismISSR Inter-simple Sequence Repeat
ชนดของเครองหมายดเอนเอ
การใชเครองหมายโมเลกลเพอการปรบปรงพนธขาว
Non-PCR based marker (RFLP)
PCR based marker (SSR, RAPD, AFLP, CAPS , ISSR, SSCP, SCAR, SNP, etc.)
ชนดของเครองหมายดเอนเอ
การใชเครองหมายโมเลกลเพอการปรบปรงพนธขาว
DNA fragments
Electrophoresis
Hybridization
Autoradiographyการใชเครองหมายโมเลกลเพอการปรบปรงพนธขาว
Non-PCR based marker
PCR
Electrophoresis
Visualization
PCR based marker
การใชเครองหมายโมเลกลเพอการปรบปรงพนธขาว
PolymorphicCo-dominant inheritanceOccurs throughout the genomeEasy, fast and cheap to detectReproducible/transferableHigh-throughput genotyping
เครองหมายโมเลกลทด
การใชเครองหมายโมเลกลเพอการปรบปรงพนธขาว
Co-dominance and dominance markers
Dominant marker
AAaa
AA Aa
Co-dominant marker
AAaa
AAaa
Aa
P1 P2 F2
aa
การใชเครองหมายโมเลกลเพอการปรบปรงพนธขาว
การใชเครองหมายโมเลกลเพอการปรบปรงพนธขาว
RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism)
การใชเครองหมายโมเลกลเพอการปรบปรงพนธขาว
RFLP procedureDNA isolationRestriction enzyme digestionAgarose electrophoresisHybridizationDetection
การใชเครองหมายโมเลกลเพอการปรบปรงพนธขาว
AFLP (Amplified Fragment Length Polymorphism)
การใชเครองหมายโมเลกลเพอการปรบปรงพนธขาว
5’---------------GAATTC-----------------------TTAA----------------3’3’---------------CTTAAG-----------------------AATT----------------5’
+EcoRIMseI
Primer+3 5’--------------AAC
GAC ------------ 5’ Primer+3
4.5 % denaturing PAGE
AATTC-------------------------TG------------------------AAT
EcoR I adapter
TTAA
Mse I adaptor
TA
AATTCT---------------------CTTATTAAGA---------------------GAAT
Primer+1 5’ --------------A
C------------- 5’ Primer+1
AATTCTTG-------------------GACTTATTAAGAAC-------------------CTGAAT
PCR I
PCR II
การใชเครองหมายโมเลกลเพอการปรบปรงพนธขาว
AFLP Fingerprint of Domestic Thai Rice Varieties
พวงม
าลย
เหลอ
งประทา
น(1)
เหลอ
งประทา
น(2)
ประด
แดง
กาปน
หอมน
างมน
เหลอ
งรา
นางงาม
เหลอ
งรอยเอด(
1)เหลอ
งรอยเอด(
2)ปร
ะทาน
บานบ
งไขจงหร
ดแด
งลา
เหนย
วกรงเทพ
พวงเง
น
หอมล
ะออ
เหลอ
งแตง
โมนา
งกอง
ขาวห
มากเขก
ขาวล
อเหลอ
งไทเหนย
งอป
รกหอ
มอนเดย
เหลอ
งมา
ขาวล
องหอ
มลม
ขาวเห
ลอง
ลนยง
ขาวม
ะแขก
ดอกน
างนว
ลหล
องใบลด
สองรวง
(1)
สองรวง
(2)
หอมข
าวเปลอ
กพม
พญา
การใชเครองหมายโมเลกลเพอการปรบปรงพนธขาว
RAPD (Random Amplified Polymorphic DNA)
การใชเครองหมายโมเลกลเพอการปรบปรงพนธขาว
RAPD Primer - Operon Kit
การใชเครองหมายโมเลกลเพอการปรบปรงพนธขาว
การใชเครองหมายโมเลกลเพอการปรบปรงพนธขาว
Characters of RAPD
PCR-Based MethodSingle Abitrary Primer (8-10 base pairs)Amplify Anonymous Stretches of DNADominant MarkerNumber of fragment amplified/primer (6-12)
การใชเครองหมายโมเลกลเพอการปรบปรงพนธขาว
SSR(Simple Sequence Repeat)
การใชเครองหมายโมเลกลเพอการปรบปรงพนธขาว
Simple Sequence Repeat (SSR)
AB
A (GA)10 B (GA)5
SSRs
การใชเครองหมายโมเลกลเพอการปรบปรงพนธขาว
D i (AT)nT r i (GGT)nT e t r a (GAAT)nH e x a (GACCAT)nP e n t a (CCATCAT)nD e c a (CCATCATCAT)n
Type of repeats
การใชเครองหมายโมเลกลเพอการปรบปรงพนธขาว
GT AC GT ACACACACACACAC
RsaI RsaI
ACACACACACAC
TGTGTGTG
Adapter
ACACACACACAC
TGTGTGTGTGTG
DNA isolation(BPH1966)
ACACACACACAC
454 Sequencing
Adapter
Microsatellite
BiotinylatedOligo
Streptavidin Dynabead
Magnetic
TGTGTGTGTGTG
TGTGTGTGTGTG
CA TG CA TG
GT AC GT ACACACACACACAC
RsaI RsaI
ACACACACACAC
TGTGTGTG
Adapter
ACACACACACAC
TGTGTGTGTGTG
DNA isolation(BPH1966)
ACACACACACAC
454 Sequencing
Adapter
Microsatellite
BiotinylatedOligo
Streptavidin Dynabead
Magnetic
TGTGTGTGTGTG
TGTGTGTGTGTG
CA TG CA TG
Fast Isolation by AFLP of Sequences Containing Repeats (FIASCO)
การใชเครองหมายโมเลกลเพอการปรบปรงพนธขาว
h1h2h3h4i1
i1
i2
RM225
Alle
le st
anda
rd
i2i3 i4i5i6 i7 i8i3 i8
i1
RM261
Alle
le st
anda
rd
g1
g2g3
g4
RM17A
llele
stan
dard
h1
h2h3i1 i2 i3
RM258A
llele
stan
dard
g1g2
h1
h2
RM201
Alle
le st
anda
rd
h1h2
i1 i2i3 i4 i5 i6 i7
i1
RM3
Alle
le st
anda
rd
i4j1
i5
j1j2
RM00
j1 j2
j3
k1
k2
l1
RM248
Alle
le st
anda
rd
g1g2
g3
g4g5g6h1h2h3h4
i1
RM257
Alle
le st
anda
rd
Allele standard of rice identified by SSR markers
การใชเครองหมายโมเลกลเพอการปรบปรงพนธขาว
SNPs หรอสนปส (Single Nucleotide Polymorphisms)ความแตกตางทางพนธกรรมทเกด
จากการเปลยนแปลงลาดบเบสบน
สายนวคลโอไทดเพยงตาแหนงเดยว
SNPs are the most abundant type ofpolymorphism in rice genomeOver 3.6 million SNPs, of which 167,000 were found in coding regions9 SNPs/kb across 517 resequenced rice varieties
การใชเครองหมายโมเลกลเพอการปรบปรงพนธขาว
SSCP(Single Strand Conformation Polymorphism)
การใชเครองหมายโมเลกลเพอการปรบปรงพนธขาว
Indica/Japonica PolymorphismsNipponbare/93-11Chromosome Length SNP
123456789101112
Total
42,904,17335,514,78235,023,38834,446,16528,498,21129,923,25029,275,63627,648,54121,127,18022,432,52224,871,67026,881,443
358,546,961
53,65246,20241,17229,65928,50829,79230,32628,17824,01123,96225,06923,810
384,431
การใชเครองหมายโมเลกลเพอการปรบปรงพนธขาว
Illumina BeadXpress ReaderHigh throughput SNP detection
การใชเครองหมายโมเลกลเพอการปรบปรงพนธขาว
การใชเครองหมายโมเลกลเพอการปรบปรงพนธขาว
Distribution of SNP markers across the rice genome: Affymetrix 44 K SNP markers followed by the 384-plex SNP sets RiceOPA2.1, RiceOPA3.1, RiceOPA5.0 and RiceOPA6.0 การใชเครองหมายโมเลกลเพอการปรบปรงพนธขาว
การใชเครองหมายโมเลกลเพอการปรบปรงพนธขาว
การใชเครองหมายโมเลกลเพอการปรบปรงพนธขาว
SummaryPCR-based, Codominant marker
Polymorphisms
SSR เปนเคองหมายโมเลกลทนยมใชในปจจบน
แตกมขอจากด
อนาคต SNP (high throughput), Identification
of trait-specific SNP markers
การใชเครองหมายโมเลกลเพอการปรบปรงพนธขาว
การใชเครองหมายโมเลกลเพอการปรบปรงพนธขาว