เครื่องหมายโมเลกุลระดับดีเอ็นเอมีประโยชน์หลายด้าน เช่น ในด้านการปรับปรุงพันธุ์พืช ได้แก่ การคัดเลือกลูกผสม การตรวจสอบความบริสุทธ์ของสายพันธุ์ เป็นต้น นอกจากนี้ยังใช้ในการระบุสายพันธุ์ของสิ่งมีชีวิต การศึกษาความหลากหลายทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิต และการรักษาโรคอีกด้วย

ข้าพเจ้านางสาวยุพเยาว์ คบพิมาย ตำแหน่ง อาจารย์ สังกัด สาขาวิชาพันธุศาสตร์ ขอนำเสนอรายงานสรุปเนื้อหาและการนำไปใช้ประโยชน์ จากการเข้าร่วมฟังบรรยายพิเศษเรื่องการพัฒนาเครื่องหมายโมเลกุล วันที่ 8 มีนาคม 2560 เวลา 14.00-17.00 ณ ห้องบรรยาย 1108 อาคารเสาวรัจ นิตยวรรธนะ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยแม่โจ้ จ.เชียงใหม่ ตามบันทึกข้อความขออนุมัติจัดโครงการเลขที่ ศธ.0523.4.9.1/48 ลงวันที่ 23 กุมภาพันธ์ 2560 ดังนี้

เครื่องหมาย (Marker) คือ สิ่งบ่งชี้ความเป็นเอกลักษณ์ของสิ่งมีชีวิต และสามารถถ่ายทอดไปยังรุ่นลูกได้ ซึ่งแบ่งเครื่องหมายออกเป็นหลายระดับ ได้แก่ เครื่องหมายระดับสัณฐานวิทยา ระดับโปรตีน และระดับดีเอ็นเอ ซึ่งระดับโปรตีนและระดับดีเอ็นเอถือเป็นเครื่องหมายระดับโมเลกุล แต่เครื่องหมายโมเลกุลระดับดีเอ็นเอสามารถบ่งชี้ความแตกต่างระหว่างสิ่งมีชีวิตได้มากกว่าเครื่องหมายระดับโปรตีน จึงได้รับความนิยมมากกว่า

เครื่องหมายดีเอ็นเอ (DNA Marker) คือชิ้นส่วนดีเอ็นเอสายสั้นๆ ที่สามารถเข้าคู่ได้กับดีเอ็นเอของสิ่งมีชีวิตที่สนใจ และสามารถแยกความแตกต่างระหว่างสิ่งมีชีวิตที่สนใจนั้นๆ ได้ ปัจจุบันเครื่องหมายดีเอ็นเอมีหลายประเภท ได้แก่

• เครื่องหมายดีเอ็นเอที่ไม่ใช้เทคนิคพีซีอาร์ ได้แก่ เครื่องหมายชนิด RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism) ซึ่งอาศัยการตัดดีเอ็นเอด้วยเอนไซม์ตัดจำเพาะ ทำอิเลคโทรฟอรีซิส ไฮบริไดซ์กับโพรบที่สนใจ และตรวจสอบตำแหน่งและความแตกต่างของชิ้นส่วนดีเอ็นเอ
• เครื่องหมายดีเอ็นเอที่ใช้เทคนิคพีซีอาร์ ได้แก่ เครื่องหมายชนิด SSR, RAPD, AFLP, CAPS, ISSR, SSCP, SCAR, SNP ฯลฯ หลักการของเครื่องหมายเหล่านี้คือ ทำพีซีอาร์ ทำอิเลคโทรฟอรีซิส แล้วตรวจสอบตำแหน่งและความแตกต่างของชิ้นส่วนดีเอ็นเอ ดังนั้นสามารถทำได้ง่ายและรวดเร็วกว่าชนิดที่ไม่ใช้เทคนิคพีซีอาร์ จึงได้รับความนิยมมากกว่า

เครื่องหมายดีเอ็นเอที่ดีต้องมีคุณสมบัติ คือ มีความแตกต่างระหว่างตัวอย่างที่ต้องการตรวจสอบ สามารถแยกความแตกต่างระหว่างโฮโมไซโกตกับเฮเทอโรไซโกตได้ กระจายอยู่ทั่วจีโนม ทำได้ง่าย รวดเร็ว ราคาถูก มีความถูกต้องแม่นยำ ทำซ้ำได้ผลเหมือนเดิม

เครื่องหมายดีเอ็นเอที่นิยมนำมาใช้ในงานปรับปรุงพันธุ์เพื่อช่วยคัดเลือกลูกผสมและตรวจสอบความบริสุทธิ์ของสายพันธุ์ได้แก่ เครื่องหมายดีเอ็นเอชนิด SNP (Single Nucleotide Polymorphism)

SNP (Single Nucleotide Polymorphism) คือ เครื่องหมายดีเอ็นเอที่แสดงความแตกต่างระหว่างสิ่งมีชีวิตด้วยลำดับเบสเพียงตำแหน่งเดียว

การพัฒนาเครื่องหมาย SNP เริ่มจากการค้นหาลำดับเบสของสิ่งมีชีวิตที่สนใจหลายๆ ตัว ในฐานข้อมูล นำลำดับดีเอ็นเอมาเปรียบเทียบกันเพื่อหาความแตกต่าง หากพบก็จะออกแบบไพร์เมอร์ให้จำเพาะกับความแตกต่างที่พบ จากนั้นทดสอบไพร์เมอร์ที่สังเคราะห์ขึ้นกับสิ่งมีชีวิตที่สนใจหลายๆ ตัว เพื่อทดสอบว่าไพร์เมอร์มีประสิทธิภาพในการจำแนกสิ่งมีชีวิตที่สนใจได้ดีหรือไม่ แต่ถ้าไม่มีลำดับเบสของสิ่งมีชีวิตที่สนใจในฐานข้อมูลก็ต้อหาลำดับเบสทั้งจีโนมก่อน (genome sequencing)

บริษัทฮอทิเจเนติคส์ได้กำหนดจำนวนเครื่องหมาย SNP สำหร้บการระบุพันธุ์พืชไว้ 72 ตำแหน่ง โดยแต่ละโครโมโซมของพืชนั้นต้องประกอบด้วย SNP อย่างน้อย 6 ตำแหน่ง นอกจากนี้ยังคัดเลือก SNP 12 ตำแหน่ง สำหรับใช้ในการตรวจสอบความบริสุทธ์ของสายพันธุ์พ่อแม่ และคัดเลือก 4 ตำแหน่ง ไว้ตรวจสอบความเป็นลูกผสม

ข้อดีของเครื่องหมายโมเลกุล SNP สำหรับใช้ในงานปรับปรุงพันธุ์ ได้แก่

• มีความถูกต้องและแม่นยำสูงในการคัดเลือกลูกผสม
• ใช้ระยะเวลาสั้นในการตรวจสอบทำให้การปรับปรุงพันธุ์ทำได้เร็วขึ้น
• ราคาไม่แพง เมื่อพัฒนาไพร์เมอร์ที่เหมาะสมสำหรับการคัดเลือกได้
• ใช้แรงงานน้อย เพราะมีการพัฒนาระบบที่ใช้เครื่องจักรทำงานแทนคนได้

นอกจากในด้านการปรับปรุงพันธุ์แล้ว ปัจจุบันยังมีการใช้เครื่องหมาย SNP ในด้านต่างๆ เช่น การตรวจสอบสายพันธุ์ของเชื้อที่ก่อให้เกิดโรคแก่พืช การตรวจสอบความหลากหลายทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิต และการพัฒนายารักษาโรคในมนุษย์ เป็นต้น

ความรู้ที่ได้จากการฟังบรรยายพิเศษในครั้งนี้จะถูกนำไปใช้ในการเรียนการสอนวิชา พธ 507 พันธุศาสตร์พืช และวิชาอื่นๆ ที่มีเนื้อหาที่เกี่ยวข้องกับเครื่องหมายโมเลกุลระดับดีเอ็นเอ