Genetic Diversity and In Vitro Conservation of Siamese Rosewood (Dalbergia cochinchinensis Pierre)

Abstract

Research on Genetic Diversity and In Vitro Conservation of Siamese Rosewood (Dalbergia cochinchinensis Pierre) was to assess the genetic diversity of Siamese Rosewood using DNA data from chloroplast genomes and nuclear genome, as well as strengthening the development of good rosewood genetic preservation and sustainable utilization practices for In Vitro conservation. This study examined the diversity of Siamese Rosewood plus trees from 13 sources, whereas DNA was extracted using the DNeasy® Plant Mini Kit (Qiagen, Germany) and using matK in chloroplasts and ITS4 in nucleus , as well as the study of In Vitro conservation of Siamese Rosewood. The results showed that evolutionary relationships can be mapped. The phylogenetic tree of Siamese rosewood was analyzed with the matK sequencing and the internal transcribed spacer 4 (ITS4) sequencing together with the nucleotides of the same genus retrieved from the GenBank database, i.e., 78 specimens of the genus Dalbergia and Pterocarpus macrocarpas Kurz (AB924813) were used as an out-group which category in B clades. The rosewood specimens used in this study were classified as Clades A. The results of genetic diversity analysis using haplotype diversity (h) and nucleotide diversity (π) showed that alleles of matK genes were found in 48 samples can be divided into 34 haplotypes, all 34 haplotypes are unique haplotypes with haplotype diversity (h) and nucleotide diversity (π) between 0.000-1.000 and 0.000-0.014, respectively. Genetic nucleotide sequences with Internal Transcribed Spacer 4 (ITS4) showed that out of a total of 65 samples, 31 haplotypes were found, 15 were unique haplotypes with haplotype diversity (h) and nucleotide diversity (π) values between 0.000-1.000 and 0.000-0.008. The chloroplast portion of the genome that are inherited only through the mother gene. This makes the DNA unique to each species and source. ITS gene has higher genetic diversity than the matK gene. From this study, ITS gene can be used to study on genetic variation, but matK gene is chloroplast gene which is conserve gene, suitable for study on the genetic inheritance from mother tree to seedling.

การศึกษาวิจัยเรื่อง ความหลากหลายทางพันธุกรรมและการอนุรักษ์ต้นพะยูง (Dalbergia cochinchinensis Pierre) ในหลอดแก้ว มีวัตถุประสงค์เพื่อประเมินความหลากหลายทางพันธุกรรมของพะยูงโดยใช้ข้อมูลดีเอ็นเอจากส่วนคลอโรพลาสต์จีโนมและนิเครียสจีโนม และพัฒนาเทคนิควิธีการอนุรักษ์พันธุกรรมไม้พะยูงสายพันธุ์ดีในระยะยาวด้วยเทคโนโลยีชีวภาพเพื่อเสริมสร้างการอนุรักษ์พันธุกรรมพะยูงสายพันธุ์ดีและแนวทางการใช้ประโยชน์อย่างยั่งยืน ซึ่งเป็นการความหลากหลายทางพันธุกรรมของพะยูงจากป่าธรรมชาติ 13 ถิ่นกำเนิด ทำการสกัดดีเอ็นเอด้วยชุดสกัดดีเอ็นเอสำเร็จรูป DNeasy® Plant Mini Kit (Qiagen, USA) และการเพิ่มปริมาณดีเอ็นเอส่วนของยีน maturase K (matK) ในคลอโรพลาสต์ และยีน Internal Transcribed Spacer 4 (ITS4) ตลอดจนการศึกษาหาแนวทางการอนุรักษ์ความหลากหลายทางพันธุกรรมพะยูงด้วยเทคโนโลยีชีวภาพ ผลการศึกษาพบว่าสามารถสร้างแผนภูมิสายสัมพันธ์ทางวิวัฒนาการ (phylogenetic tree) ของพะยูงที่วิเคราะห์ด้วยลำดับเบสบริเวณ matK และด้วยลำดับเบสบริเวณ ITS4 โดยทำการวิเคราะห์ร่วมกับนิวคลีโอไทด์ของพืชในสกุลเดียวกันที่สืบค้นได้จากฐานข้อมูล GenBank ได้แก่ พืชกลุ่มสกุล Dalbergia 78 ตัวอย่าง โดยใช้ประดู่ป่า Pterocarpus macrocarpas Kurz (AB924813) เป็น out-group สามารถแบ่งเป็น 2 clades อย่างชัดเจน โดยตัวอย่างพะยูงที่ใช้ในการศึกษาครั้งนี้จัดอยู่ใน Clades A ผลการวิเคราะห์ความหลากหลายทางพันธุกรรมด้วยค่า Haplotype diversity (h) และค่า Nucleotide diversity (π) พบว่ารูปแบบของยีน (alleles) matK ของพะยูง ทั้งหมด 48 ตัวอย่าง จาก 13 กลุ่มประชากร Unique haplotype ทั้งหมด 34 haplotypes โดยมีค่า Haplotype diversity (h) และค่า Nucleotide diversity (π) ในพะยูงแต่ละประชากรอยู่ระหว่าง 0.000-1.000 และ 0.000-0.014 ตามลำดับในขณะที่ยีน ITS จากจำนวนตัวอย่างทั้งหมด 65 ตัวอย่าง มีทั้งหมด 31 haplotypes โดยพบ Unique haplotypes จำนวน 15 haplotypes ความหลากหลายของ Haplotype ที่ 0.000±1.000 และ Nucleotide diversity ที่ 0.000-0.008 ตามลำดับ ทั้งนี้การใช้ลำดับนิวคลีโอไทด์จากส่วนคลอโรพลาสต์จีโนมซึ่งเป็นการถ่ายทอดสารพันธุกรรมผ่านทางแม่ฝ่ายเดียวเท่านั้น ทำให้รูปแบบดีเอ็นเอเหมือนกับแม่และมีความพิเศษ (unique) ของแต่ละสายพันธุ์แม่ไม้ การศึกษาครั้งนี้สามารถสรุปได้ว่ายีน ITS สามารถใช้ศึกษาความแปรผันทางพันธุกรรมได้ชัดเจนกว่ายีน matK แต่ยีน matK เป็นยีนที่อยู่ในคลอโรพลาสเป็นยีนกึ่งอนุรักษ์ (conserve gene) มากกว่า จึงควรใช้ศึกษาด้านการส่งต่อพันธุกรรมจากแม่สู่ลูก