หน่วยปฏิบัติการค้นหาและใช้ประโยชน์ยีนข้าว
Rice Gene Discovery Unit

หน่วยปฏิบัติการค้นหาและใช้ประโยชน์ยีนข้าว ก่อตั้งขึ้นเมื่อปี 2544 ภายใต้ความร่วมมือระหว่างไบโอเทคกับมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตกำแพงแสน มีวัตถุประสงค์เพื่อเป็นผู้นำด้านเทคโนโลยีจีโนม โดยมุ่งเน้นการพัฒนาเทคนิคจีโนมเพื่อการค้นหายีนและตำแหน่งยีนที่สำคัญทางเศรษฐกิจ ติดตามการเปลี่ยนแปลงทางด้านจีโนม รวมทั้งการแปลความหมายของจีโนมเพื่อการปรับปรุงพันธุ์ข้าวให้เป็นไปอย่างมีประสิทธิภาพสูงสุด ดังนั้นเพื่อสร้างความสามารถในงานวิจัยของประเทศไทย หน่วยปฏิบัติการจึงสร้างเครื่องมือ ด้านจีโนม เพื่อเผยแพร่ออกสู่สาธารณชน ให้บุคคลภายนอกเข้ามาสืบค้นข้อมูลได้ รวมทั้งสร้างเครือข่ายงานวิจัยกับผู้เชี่ยวชาญในสาขาต่างๆ

วิสัยทัศน์
เป็นหน่วยงานที่มีความเป็นเลิศทางด้าน Molecular Breeding ของสายพันธุ์ข้าวหอม มุ่งเน้นพัฒนา “OMICS platform” เพื่อศึกษาและเข้าใจหน้าที่ของยีนสำคัญที่มีผลกระทบต่อลักษณะสำคัญต่างๆ ของข้าว ทำการศึกษาความหลากหลายทางชีวภาพของสายพันธุ์ข้าว และค้นหาโมเลกุลเครื่องหมายทั้ง Functional Marker และ Gene-specific Marker เพื่อใช้ในการปรับปรุงพันธุ์ข้าว

พันธกิจ

• ประยุกต์ใช้ความรู้เรื่องตำแหน่งยีนในการปรับปรุงพันธุ์ข้าวหอมให้มีความทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่เป็นอุปสรรคตามธรรมชาติต่อการให้ผลผลิตของข้าวหอม ได้แก่ โรค แมลงสภาพน้ำท่วม สภาพแล้งและสภาพดินเค็ม เป็นต้น
• ประยุกต์ใช้ความรู้เรื่องตำแหน่งยีนในการปรับปรุงพันธุ์ข้าวให้มีคุณค่าทางโภชนาการสูงและมีคุณภาพหุงต้มที่ดียิ่งขึ้น
• วางตำแหน่งยีนที่สำคัญบนจีโนมข้าวโดยใช้ประโยชน์จากประชากรข้าวกลายพันธุ์ที่พัฒนาขึ้นทั้งโดย Forward และ Reverse Genetic Screening พัฒนาวิธีการคัดเลือกข้าวกลายพันธุ์ให้เป็นแบบ High Throughput
• วางตำแหน่งยีนที่สำคัญบนจีโนมข้าวโดยการพัฒนาสายพันธุ์ Isogenic Line ที่มีพื้นฐานพันธุกรรมเหมือนสายพันธุ์ข้าวหอม ใช้โมเลกุลเครื่อง· หมายที่เหมาะสมและการตรวจผลแบบ High Throughput เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและความรวดเร็ว
• เน้นการใช้เทคโนโลยี Oligonucleotide Array เพื่อศึกษารูปแบบการแสดงออกของยีนทั้งจีโนม (Transcriptome) และค้นหาความแตกต่างระหว่างจีโนไทป์ทั้งจีโนม (Single Feature Polymorphism, SFP และ Single Nucleotide Polymorphism, SNP)
• ศึกษาหน้าที่ของCandidate Gene ต่อลักษณะสำคัญของข้าวโดยการยับยั้งการแสดงออกของยีนนั้นๆ ด้วยวิธีการ RNA interference (RNAi) หรือเพิ่มการแสดงออกของยีน (Overexpression) ในTransgenic Rice
• พัฒนาระบบชีวสารสนเทศเพื่อใช้ในการสนับสนุนการพัฒนา Omics platform เช่น การพัฒนาระบบคอมพิวเตอร์ ระบบฐานข้อมูล และการพัฒนาซอฟแวร์ สำหรับใช้ในการเก็บ ค้นหา และวิเคราะห์ข้อมูล
• ค้นหาและประยุกต์ใช้ความรู้เรื่องmicro RNA เพื่อศึกษาการควบคุมการแสดงออกของยีนที่มีความสำคัญต่อลักษณะต่างๆของข้าว
• ใช้ความรู้เรื่องตำแหน่ง ยีนพัฒนา Gene Profiling Array ของลักษณะทนทานสภาวะแวดล้อม ลักษณะโภชนาการ และลักษณะคุณภาพหุงต้ม เพื่อใช้ในการปรับปรุงพันธุ์ข้าวโดยวิธี Marker-Assisted Selection
• พัฒนาและขยายผลถ่ายทอดผลงานวิจัยให้ถึงมือผู้ใช้ เช่น การตีพิมพ์ผลงานวิจัย กระจายพันธุ์ข้าวที่พัฒนาใหม่ จำหน่ายจ่ายแจกประชากรข้าว เครื่องหมายโมเลกุล ลำดับเบส และยีนที่ค้นพบให้กับประชาคมวิจัยทั้งในและนอกประเทศ

แนวทางการดำเนินงานวิจัยและพัฒนา
หน่วยปฏิบัติการค้นหาและใช้ประโยชน์ยีนข้าวมุ่งเน้นการเป็นศูนย์กลางการใช้เทคโนโลยีชีวภาพโดยเฉพาะเทคโนโลยีจีโนมิกส์เพื่อพัฒนาสายพันธุ์ข้าวหอมของประเทศไทยให้เป็นผู้นำในตลาดโลก โดยมีภารกิจหลักในการใช้วิธีการ Molecular Breeding เพื่อการปรับปรุงพนธุ์ข้าวหอม ค้นหายีนสำคัญที่ควบคุมลักษณะสำคัญต่างๆ ของข้าว และศึกษาความหลากหลายทางชีวภาพของสายพันธุ์ข้าว

เพื่อให้บรรลุเป้าหมายดังกล่าว หน่วยปฏิบัติการจึงให้ความสำคัญกับการค้นหายีนควบคุมลักษณะความทนทานต่ออุปสรรคตามธรรมชาติต่างๆ ได้แก่ ความทนทานโรคไหม้ โรคขอบใบแห้ง เพลี้ยกระโดดสีน้ำตาล น้ำท่วม แล้ง และดินเค็ม พัฒนาวิธีการคัดเลือกข้าวกลายพันธุ์แบบ High Throughput เพื่อค้นหายีนเหล่านี้ในประชากรข้าวกลายพันธุ์ที่สร้างขึ้น เน้นศึกษา Functional Genomics โดยใช้เทคนิค Oligonucleotide Array ในการศึกษาการแสดงออกของยีนทั้งจีโนม และประยุกต์ใช้ในการศึกษาจีโนไทป์ทั้งจีโนมด้วย นอกจากนี้จะมุ่งศึกษาการควบคุมการแสดงออกของยีนโดยเน้นความรู้เกี่ยวกับ microRNA ในส่วนของการปรับปรุงพันธุ์ข้าวหอมโดยวิธี Marker-Assisted Selection (MAS) ให้มีประสิทธิภาพมากที่สุด หน่วยปฏิบัติการจะพัฒนา Gene Profiling Array เพื่อช่วยในการคัดเลือกอย่างรวดเร็ว เน้นให้ข้าวหอมไทยเป็นข้าวที่ปลอดการตัดแต่งพันธุกรรม (Non-GMO Technology) พัฒนาสายพันธุ์ข้าวแฝด (Isogenic Lines) จากข้าวหอมเพื่อใช้ในการวางตำแหน่งยีนต่างๆ บนจีโนมข้าว และปรับปรุงพันธุ์ข้าวหอมที่ได้ให้มีคุณค่าทางโภชนาการสูงและมีคุณภาพหุงต้มเป็นที่ต้องการของผู้บริโภคทั้งในประเทศไทยและในตลาดโลก รวมทั้งเน้นวิจัยเชิงลึกในส่วนของยีนความหอมเพื่อหากระบวนการผลิตสารหอมในข้าว และศึกษาเปรียบเทียบไปยังพืชชนิดอื่นที่สามารถผลิตกลิ่นหอมได้เหมือนกัน เช่น ถั่วเหลือง เป็นต้น

ห้องปฏิบัติการและอุปกรณ์การวิจัยที่สำคัญ

• ฐานข้อมูลจีโนมข้าว RiceGeneThresher
• เครื่องวิเคราะห์ผล Gel และ Blot
• เครื่องเพิ่มปริมาณดีเอ็นเอ
• เครื่องแยกสารด้วยไฟฟ้า
• เครื่องปั่นตกตะกอน
• โรงเรือนสำหรับทดสอบโรคและแมลง
• ห้องเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืช และห้องถ่ายยีน
• โรงเรือนสำหรับผสมพันธุ์พืช
• ห้องเก็บเมล็ดพันธุ์
• ห้องมืดสำหรับการเร่งชั่วอายุ
• แปลงทดลองและขยายพันธุ์ข้าวขนาด 100 ไร่

ผลงานเด่น

• การปรับปรุงสายพันธุข้าว - การปรับปรุงสายพันธุข้าวโดยใช้เทคโนโลยีดีเอ็นเอเครื่องหมายเพื่อช่วยในการคัดเลือกและปรับปรุงพันธุ์ ทำให้ได้สายพันธุ์ข้าว ขาวดอกมะลิ 105 ที่ทนต่อน้ำท่วมแบบฉับพลัน ทนแล้ง ทนความเค็ม ต้านทานโรคขอบใบแห้ง และต้านทานเพลี้ยกระโดดสีน้ำตาล โดยความร่วมมือกับกรมการข้าวขณะนี้มีสายพันธุ์ข้าวที่อยู่ในระหว่างการปลูกทดสอบผลผลิตในศูนย์วิจัยข้าวและแปลงเกษตรกร โดยมีสายพันธุ์ข้าวที่อยู่ระหว่างการยื่นจดคุ้มครองพันธุ์พืชใหม่ 3 สายพันธุ์ คือ สายพันธุ์ข้าว ขาวดอกมะลิ 105 ที่ทนต่อน้ำท่วมแบบฉับพลัน สายพันธุ์ กข 6 ต้านทานโรคไหม้ และสายพันธุ์หอมชลสิทธิ์



• การถ่ายทอดพันธุ์ข้าวสู่เกษตรกร
  การถ่ายทอดพันธุ์ข้าวขาวดอกมะลิ 105 ทนน้ำท่วมฉับพลัน สู่เกษตรกร - หน่วยปฏิบัติการค้นหาและใช้ประโยชน์ยีนข้าวร่วมมือกับ มหาวิทยาเกษตรศาสตร์ กรมการข้าว (กระทรวงเกษตรและสหกรณ์) และมูลนิธิข้าวไทยในพระบรมราชูปถัมภ์ น้อมเกล้าฯ ถวายเมล็ดพันธุ์ข้าวขาวดอกมะลิ 105 ทนน้ำท่วมฉับพลัน จำนวน 3,000 กิโลกรัม แด่สมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาฯ สยามบรมราชกุมารี ในงานประชุมวิชาการประจำปี 2550 สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ และทรงพระราชทานเมล็ดพันธุ์ดังกล่าวแก่สมาชิกสมาพันธ์เกษตรอินทรีย์แห่งประเทศไทย เพื่อนำไปแจกจ่ายให้สมาชิกในภาคตะวันออกเฉียงเหนือ ทั้งนี้ สมาพันธ์เกษตรอินทรีย์แห่งประเทศไทย ได้จัดตั้งกองทุนเมล็ดพันธุ์ข้าวพระราชทาน เพื่อกระจายเมล็ดพันธุ์ข้าวขาวดอกมะลิ 105 ทนน้ำท่วมฉับพลัน โดยเกษตรกรที่ได้รับเมล็ดพันธุ์ในปี พ.ศ. 2550 ต้องนำเมล็ดพันธุ์มาคืนเข้ากองทุนฯ เพื่อแจกจ่ายให้กับเกษตรกรรายอื่นปลูกในปี พ.ศ. 2551 ต่อไป


การถ่ายทอดข้าวพันธุ์แก้วเกษตรสู่เกษตรกร - หน่วยปฏิบัติการค้นหาและใช้ประโยชน์ยีนข้าว ร่วมกับมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ น้อมเกล้าฯ ถวายเมล็ดพันธุ์ข้าวแก้วเกษตรต้านทานโรคไหม้ ซึ่งเป็นพันธุ์ข้าวหอมที่มีคุณลักษณะต้านทานโรคไหม้ มีคุณภาพหุงต้มดี และให้ผลผลิตดี ทั้งในสภาพนาดำและนาหว่านน้ำตมในภาคกลาง จำนวน 1,500 กิโลกรัม แด่สมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาฯ สยามบรมราชกุมารี เมื่อเดือนเมษายน 2550 และทรงพระราชทานเมล็ดพันธุ์ดังกล่าวแก่ กรมส่งเสริมการเกษตร เพื่อนำไปแจกจ่ายเกษตรกรในพื้นที่ภาคกลางที่มีปัญหาเกี่ยวกับโรคใบไหม้หรือไหม้คอรวง


• การพัฒนาปรับปรุงซอฟแวร์สำหรับการค้นหายีนเป้าหมายในจีโนมข้าว - RiceGeneThresher จาก version 1.0 เป็น version 2.0 เพื่อให้มีฟังก์ชั่นการทำงานที่เพิ่มขึ้น มีความรวดเร็ว มี Interface ที่สวยงาม และสะดวกต่อผู้ใช้งานในการสืบค้นข้อมูล และได้เพิ่มฐานข้อมูลการค้นหา Stress-responsive Genes โดยการค้นหาและแสดงผลข้อมูลจะทำผ่านทางระบบ Web-based Interface ซอฟแวร์ดังกล่าวมีประโยชน์นักปรับปรุงพันธุ์ข้าวและนักชีวโมเลกุลในการค้นหายีนที่อยู่ภายในช่วง QTLs ที่สนใจได้อย่างรวดเร็ว

ความร่วมมือกับหน่วยงานอื่น

• สถาบันวิจัยและฝึกอบรมการเกษตรลำปาง มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลล้านนา
• สถาบันวิจัยข้าวและสถานีเครือข่าย กรมวิชาการเกษตร
• มหาวิทยาลัยอุบลราชธานี
• มหาวิทยาลัยนเรศวร
• มหาวิทยาลัย ขอนแก่น
• มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์
• University of Queensland ประเทศออสเตรเลีย
• Oregon State University ประเทศสหรัฐอเมริกา
• International Rice Research Institute (IRRI) ประเทศฟิลิปปินส์
• Cambodian Agricultural Research and Development Institute (CARDI) ประเทศกัมพูชา
• National Agriculture and Forestry Research Institute (NAFRI) ประเทศลาว
• Myanmar Agriculture Service ประเทศเมียนมาร์
• Rice Genome Research Program (RGP), STAFF Institute, Tsukuba ประเทศญี่ปุ่น

ผู้อำนวยการ   รศ. ดร. อภิชาติ วรรณวิจิตร