กิจกรรมของเอนไซม์ Hydroxymethylpyrimidine Kinase/Thiamine-Phosphate Pyrophosphorylase ในระหว่างการเจริญของเมล็ดข้าว

Activity of Hydroxymethylpyrimidine Kinase/Thiamine-Phosphate Pyrophosphorylase during rice grain development

Name: มณฑนี โพธิ์แสง

Organization : มหาวิทยาลัยบูรพา.ภาควิชาชีววิทยา

Name: รัชดา ไชยเจริญ

Organization : มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลตะวันออก.คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

Name: ภาคภูมิ พระประเสริฐ

Organization : มหาวิทยาลัยบูรพา.ภาควิชาชีววิทยา

keyword: ไทอามีน-ฟอสเฟต ไพโรฟอสโฟรีเลส

ThaSH: ข้าว

; ไฮดรอกซีเมททิลไพริมิดีน ไคเนส

ThaSH: วิตามินบี 1

ThaSH: เอนไซม์

Abstract: วัตถุประสงค์และที่มา : ไทอามีน (thiamine) หรือวิตามินบี 1 (vitamin B1) เป็นวิตามินที่สำคัญต่อการ ทำงานของร่างกาย สามารถพบได้ในข้าว ธัญพืชอื่น ๆ เนื้อสัตว์ ไข่แดง เป็นต้น ซึ่งข้าวเป็นธัญพืชที่สำคัญ เนื่องจากเป็นแหล่งคาร์โบไฮเดรตสำคัญ ของประชากรส่วนใหญ่ โดยเฉพาะในเอเชีย ซึ่งข้าวแต่ละพันธุ์มี ปริมาณไทอามีนแตกต่างกัน ดังนั้นจึงทำการหาปริมาณไทอามีนในข้าวกล้องของข้าวพันธุ์ต่าง ๆ เพื่อศึกษา ความแตกต่างในข้าวแต่ละพันธุ์ นอกจากนี้เอนไซม์ Hydroxymethylpyrimidine kinase/thiamine- phosphate pyrophosphorylase (HMPPK/TMP-PPase) เป็นเอนไซม์สำคัญเอนไซม์หนึ่งในวิถีการสังเคราะห์ไทอามีน ในการศึกษานี้จึงทำการหากิจกรรมของเอนไซม์ HMPPK/TMP-PPase เพื่อศึกษาระดับและรูปแบบกิจกรรมของเอนไซม์ในเมล็ดที่เจริญในระยะต่าง ๆ วิธีดำเนินการวิจัย : ทำการปลูกข้าว 3 พันธุ์ ได้แก่ กข11 (RD11) กข43 (RD43) และสุพรรณบุรี 1 (SPR1) ที่ปลูกในสภาพแวดล้อมและช่วงเวลาเดียวกัน จากนั้นนำข้าวกล้องที่ได้จากระยะเก็บเกี่ยวมาทำการสกัดด้วยน้ำและนำไปหาปริมาณไทอามีนโดย high performance liquid chromatography และได้ทำการสกัดและหากิจกรรมของเอนไซม์ HMPPK/TMP-PPase จากเมล็ดข้าวในระยะดอกบาน ระยะน้ำนม ระยะข้าวเม่า และระยะเก็บเกี่ยว ผลการวิจัย : จากการทดลองพบว่า ข้าวแต่ละพันธุ์มีปริมาณไทอามีนแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (Tukey HSD, P£0.05) โดยที่ข้าวพันธุ์ กข11 มีปริมาณไทอามีนมากที่สุด 97 นาโนกรัมต่อเมล็ด รองลงมาได้แก่ พันธุ์สุพรรณบุรี1 และพันธุ์กข1 มีปริมาณไทอามีน 81 และ 74 นาโนกรัมต่อเมล็ด ตามลำดับ สามารถแบ่งข้าวที่ศึกษาในครั้งนี้ออกเป็น 2 กลุ่ม คือ กลุ่มที่มีปริมาณไทอามีนสูง ได้แก่ พันธุ์กข11 และกลุ่มที่มีปริมาณไทอามีนต่ำ ได้แก่ พันธุ์สุพรรณบุรี1 และพันธุ์กข43 และข้าวทั้งสามพันธุ์นี้มีรูปแบบกิจกรรมการแสดงออกของเอนไซม์ HMPPK/TMP-PPase ที่สอดคล้องกัน คือ กิจกรรมของเอนไซม์เกิดน้อยที่สุดพบได้ในระยะดอกบาน แล้วกิจกรรมของเอนไซม์จะสูงขึ้นเรื่อย ๆ เมื่อข้าวอยู่ในระยะน้ำนม จนในระยะข้าวเม่ากิจกรรมของเอนไซม์จะสูงที่สุด และพบว่าเมื่อข้าวเจริญเข้าสู่ระยะเก็บเกี่ยว กิจกรรมของเอนไซม์จะลดลง โดยที่ข้าวพันธุ์กข11 มีระดับของกิจกรรมสูงที่สุด (0.37 n mole/mg protein/min) ในขณะที่ระดับกิจกรรมของเอนไซม์ HMPPK/TMP-PPase ในข้าวพันธุ์สุพรรณบุรี 1 และกข43 มีระดับใกล้เคียงกัน (0.20 และ 0.13 n mole/mg protein/min ตามลำดับ) สรุปผลการวิจัย : ระดับกิจกรรมของเอนไซม์ HMPPK/TMP-PPase มีความแตกต่างกันในแต่ละระยะการเจริญ และสอดคล้องกับปริมาณไทอามีนที่พบในข้าวกล้องของข้าวทั้ง 3 พันธุ์ ทั้งนี้ข้อมูลที่ได้จะเป็นประโยชน์สำหรับใช้ในการปรับปรุงพันธุ์เพื่อพัฒนาพันธุ์ข้าวไทอามีนสูงต่อไป Background and Objectives: Thiamine, or vitamin B1 is an essential for human body functions and can be found in foods including rice, cereals, meat, and egg yolk. Rice is one of a staple carbohydrate for 50% of world population, especially in Asia. The amount of thiamine in rice varies among different varieties. As a result, Thiamine content in brown rice was studied to access the variation among rice varieties. Hydroxymethylpyrimidine kinase/thiamine-phosphate pyrophosphorylase (HMPPK/TMP-PPase) is one of key enzymes in thiamine biosynthesis. Consequently, HMPPK/TMP-PPase activity was investigated to better understand the level and pattern of this enzyme in rice grain during four developmental stages. Methodology: Three varieties of rice, RD11, RD43, and Suphanburi 1 (SPR1), were grown in the same environment and time frame. Brown rice was collected at the harvest stage and then extracted by water and used to determine the thiamine content by high performance liquid chromatography. Additionally, the HMPPK/TMP-PPase was extracted and determined the activity in rice grain at four developmental stages: flowering, milky, dough, and harvest. Main Results: The result showed different varieties accumulate statistic significantly different thiamine content (Tukey HSD, P≤0.05). RD11 had the highest thiamine content at 97 ng/grain followed by SPR1 with 81 and 74 ng/grain, respectively. This experiment can categorized rice of this studied into 2 groups: high thiamine content (RD11) and lower thiamine content (SPR1 and RD43). The study of HMPPK/TMP-PPase activity revealed a consistent pattern across all 3 varieties. The HMPPK/TMP-PPase activity was lowest during the flowering, increased during milky, reached its highest level during the dough stage, and then decreased at harvest stage, both per grain and per protein basis. The average HMPPK/TMP-PPase activity across all grain developmental stages was highest in RD11 (0.37 n mole/mg protein/min), compared to SPR1 and RD43 (0.20 and 0.13 n mole/mg protein/min, respectively). Conclusions: The activity of HMPPK/TMP-PPase varied among the developmental stages of rice grain. The activity of this enzyme was correlated with the thiamine content in 3 rice varieties. These findings will be valuable data for the breeder aiming to develop rice varieties with high thiamine content.

มหาวิทยาลัยบูรพา. สำนักหอสมุด

Address: ชลบุรี

Email: buulibrary@buu.ac.th

Created: 2567

Modified: 2567-12-21

Issued: 2567-12-21

บทความ/Article

application/pdf

ISBN: 2351-0781

BibliograpyCitation : วารสารวิทยาศาสตร์บูรพา. ปีที่ 29, ฉบับที่ 3 (ก.ย.-ธ.ค. 2567), หน้า 952-963

tha

©copyrights มหาวิทยาลัยบูรพา

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	sci29n3p952-963.pdf	487.39 KB

ใช้เวลา

0.033636 วินาที