ยีนความหอมในถั่วเหลือง

กลิ่นหอมของใบเตย ข้าวหอมมะลิ ถั่วเหลืองฝักสดหอม และดอกชมนาด

ล้วนเกิดจากสารเคมี 2-acetyl-pyrroline หรือที่เรียกสั้นๆ ว่า 2AP กลิ่นหอมดังกล่าวในข้าวพันธุ์หอมและถั่วเหลืองฝักสดพันธุ์หอม

 กลิ่นหอมของใบเตย ข้าวหอมมะลิ ถั่วเหลืองฝักสดหอม และดอกชมนาด ล้วนเกิดจากสารเคมี 2-acetyl-pyrroline หรือที่เรียกสั้นๆ ว่า 2AP กลิ่นหอมดังกล่าวในข้าวพันธุ์หอมและถั่วเหลืองฝักสดพันธุ์หอม เป็นลักษณะที่ทำให้ข้าวหรือถั่วเหลืองมีมูลค่าสูงขึ้น ขายได้ราคามากขึ้น คนทั่วไปอาจรู้ว่าประเทศไทยเป็นผู้ส่งออกข้าวรายใหญ่ของโลก แต่ไม่รู้ว่าประเทศไทยก็เป็นผู้ส่งออกถั่วเหลืองฝักสด หรือที่เราเรียกกันโดยทั่วไปว่า “ถั่วแระ” รายใหญ่ของโลกเช่นเดียวกัน โดยมีตลาดหลักอยู่ที่ประเทศญี่ปุ่น ลักษณะของถั่วเหลืองฝักสดที่ผู้บริโภคและบริษัทต้องการ คือ ฝักและเมล็ดมีขนาดใหญ่ สีเขียวเข้มสด รสชาติหวาน และมีกลิ่นหอม ดังนั้น หนึ่งในวัตถุประสงค์หลักของการปรับปรุงพันธุ์ถั่วเหลืองฝักสดก็คือ การปรับปรุงพันธุ์ให้เมล็ดและฝักมีกลิ่นหอม ซึ่ง ผศ.ดร.เรืองชัย จูวัฒนสำราญ นิสิตปริญญาเอก ภาควิชาพืชไร่นา คณะเกษตร กำแพงแสน มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ ผู้ได้รับทุนโครงการปริญญาเอกกาญจนาภิเษกจาก สกว. ซึ่งมี ศ.ดร.พีระ ศักดิ์ ศรีนิเวศน์ เป็นอาจารย์ที่ปรึกษา ได้หาทางเพิ่มประสิทธิภาพการปรับปรุงพันธุ์ถั่วเหลืองให้มีกลิ่นหอม ด้วยการค้นหายีนที่ควบคุมการสร้างสาร 2-AP ด้วยวิธีการ candidate gene mapping โดยใช้ข้าวเป็นโมเดลในการค้นหา เนื่องจากนักวิทยาศาสตร์ไทยและต่างชาติ ได้ค้นพบยีนที่ควบคุมการสร้างสาร 2AP แล้ว โดยยีนดังกล่าว คือ ยีน betaine aldehyde dehydrogenase 2 (BADH2) ผศ.ดร.เรืองชัย ได้หาลำดับเบสของยีนในถั่วเหลืองพันธุ์หอม 2 พันธุ์จากประเทศญี่ปุ่น คือ พันธุ์ Kaori และ Chamame แล้วเปรียบเทียบกับพันธุ์ที่ไม่หอม และพบว่า มี missense mutation ซึ่งเกิดจาก single nucleotide polymorphism (SNP) ในพันธุ์ Kaori และมี nonsense mutation ซึ่งเกิดจาก 2-basepair deletion ในพันธุ์ Chamame โดยทั้ง SNP และ 2-bp deletion ดังกล่าว เกิดใน exon 10 ของยีน BAD

แสดงลำดับเบสของยีนในถั่วเหลืองพันธุ์หอม มี missense mutation ซึ่งเกิดจาก single nucleotide polymorphism (SNP) ในพันธุ์ Kaori และมี nonsense mutation ซึ่งเกิดจาก 2-basepair deletion ในพันธุ์ Chamame โดยทั้ง SNP และ 2-bp deletion ดังกล่าว เกิดใน exon 10 ของยีน BADH2

จากนั้น ผศ.ดร.เรือง ชัย ได้ยืนยันว่า ยีนดังกล่าวเป็นสาเหตุของการสร้างสาร 2-AP โดยการทำ gene mapping ซึ่งผลการทดลองสามารถยืนยันได้ว่า mutation ทั้งสองเกี่ยวข้องกับยีนความหอมจริง นอกจากนี้ ผศ.ดร.เรืองชัยยังได้พัฒนาเครื่องหมายดีเอ็นเอ (DNA marker) ที่จำเพาะกับ mutation ทั้งสอง เพื่อนำไปใช้ในการคัดเลือกและปรับปรุงพันธุ์โดยวิธี marker-assisted selection ซึ่งจะให้สามารถคัดเลือกพันธุ์ถั่วเหลืองหอมได้อย่างรวดเร็วและแม่นยำมาก ยิ่งขึ้น เนื่องจากเป็นการคัดเลือกจากยีนความหอมโดยตรง ทั้งนี้ คณะวิจัยได้ตีพิมพ์ผลงานจากการวิจัยดังกล่าวจำนวน 2 บทความ ในวารสารวิจัยระดับนานาชาติ ปัจจุบันทีมวิจัยของ ศ.ดร.พีระศักดิ์ และ ผศ.ดร.เรืองชัย (ซึ่งขณะนี้ได้กลับไปรับราชการที่ ม.แม่โจ้ จ.เชียงใหม่แล้ว) ยังคงค้นหายีนอื่นๆ ที่มีผลต่อการเพิ่มหรือลดปริมาณสาร 2AP หรือความหอมในถั่วเหลืองเพิ่มเติมอีก และกำลังพัฒนาถั่วเหลืองพันธุ์ใหม่ที่มีกลิ่นหอม โดยใช้ประโยชน์จากเครื่องหมายดีเอ็นเอที่ค้นพบจากงานวิจัยนี้