การถอดรหัส DNA ของมันเทศ: การไขปริศนาของพืชหกเท่า - DNA ของมันเทศบอกเล่าเรื่องราว "บรรพบุรุษที่เป็นโมเสค"

การถอดรหัส DNA ของมันเทศ: การไขปริศนาของพืชหกเท่า - DNA ของมันเทศบอกเล่าเรื่องราว "บรรพบุรุษที่เป็นโมเสค"

มันเทศมีรสชาติที่“อ่อนโยน” แต่ในทางพันธุกรรมกลับซับซ้อนกว่ามาก ในขณะที่มนุษย์เป็นสิ่งมีชีวิตแบบสองเท่าได้รับโครโมโซมจากพ่อและแม่อย่างละชุด มันเทศเป็นสิ่งมีชีวิตแบบหกเท่า นั่นหมายความว่ามีหนังสือชุดเดียวกัน 6 ชุดเรียงรายเหมือนห้องสมุดขนาดใหญ่ที่ต้องจัดเรียงบัตรดัชนีให้กลับไปยังชั้นเดิมจากสภาพที่ปะปนกัน นักวิจัยต้องเผชิญกับความท้าทายนี้มานานหลายปีในกระบวนการ**“การแก้ปัญหา (phasing)”**นี้


ในเดือนสิงหาคม 2025 ในที่สุดปัญหานี้ก็ได้รับการแก้ไข ทีมของศาสตราจารย์ Zhangjun Fei จาก BTI ได้ใช้พันธุ์ยอดนิยมในแอฟริกาชื่อ "Tanzania" เป็นวัสดุในการสร้าง“จีโนมแบบแยกเฟส (phased genome)” ระดับโครโมโซมและรายงานในวารสาร Nature Plants บทความและการแถลงข่าวไม่เพียงแค่เผยแพร่รายละเอียดของสิ่งมีชีวิตแบบหกเท่าเท่านั้น แต่ยังรวมถึงประวัติการวิวัฒนาการด้วย NatureBoyce Thompson Institute


อะไรที่“ถูกแก้ไข”: ภาพบรรพบุรุษที่เป็นโมเสก

ผลสำเร็จที่ยิ่งใหญ่ที่สุดคือการแสดงให้เห็นอย่างแม่นยำว่ามันเทศมีจีโนมที่เหมือน“งานประดับไม้ (โมเสก)”ซึ่งผสมผสานลำดับของชนิดป่าต่างๆ หนึ่งในบรรพบุรุษหลักคือIpomoea aequatoriensisที่พบในชายฝั่งเอกวาดอร์ ในขณะที่มีร่องรอยของผู้บริจาคที่ยังไม่ถูกระบุซึ่งใกล้เคียงกับ I. batatas 4xในอเมริกากลาง สิ่งที่น่าทึ่งคือสิ่งเหล่านี้ไม่ได้แยกออกจากกันเป็น“ซับจีโนม” ที่แตกต่างกัน แต่ซับซ้อนอยู่บนโครโมโซมเดียวกัน ทีมวิจัยเสนอว่ามันเทศแสดงพฤติกรรมเป็น**“เซกเมนทัลออลโลโพลีพลอยด์” ซึ่งหมายความว่ามีโครงสร้างที่ชาญฉลาดที่มี**“อดีตของการผสมผสาน”แต่ยังคงทำงานเป็น“จีโนมเดียว” Nature


โครงสร้างที่ซับซ้อนนี้เมื่อรวมกับ**“สำเนายีนสำรอง”**ของสิ่งมีชีวิตแบบหกเท่า มีแนวโน้มที่จะช่วยเพิ่มความทนทานต่อความแห้งแล้งและโรคแมลง = ความสามารถในการปรับตัว กล่าวคือ การมี**ความซ้ำซ้อนของชิ้นส่วน (บัฟเฟอร์)** ทำให้สามารถรักษาประสิทธิภาพของพืชได้ง่ายขึ้นในสภาพแวดล้อมที่ยากลำบาก 


ความก้าวหน้าทางเทคนิค: การ“จัดเรียง” 90 โครโมโซมเป็น 6 ชุด

มันเทศมี90 โครโมโซม (15 โครโมโซม × 6 ชุด) ความสำเร็จในครั้งนี้คือการจัดเรียง 90 โครโมโซมนี้ให้เป็น6 ชุดดั้งเดิม (ฮาพโลไทป์)อย่างสมบูรณ์ (phasing) โดยใช้เทคโนโลยีล่าสุดเช่น long-read sequencing และ Hi-C เพื่อสร้างลำดับอ้างอิงระดับโครโมโซมของพันธุ์ตัวอย่าง "Tanzania" ข้อมูลนี้ถูกเผยแพร่ในSweetpotato Genomics Resource และข้อมูลดิบถูกบันทึกใน NCBI BioProject Nature


ความสำเร็จนี้ยังเป็นผลจากการสะสมข้อมูลจาก**สิ่งมีชีวิตใกล้เคียงแบบสองเท่า (I. trifida/I. triloba)** ในทศวรรษ 2010 และข้อมูลที่เผยแพร่ล่วงหน้าจากโครงการ SweetGAINS การมีข้อมูลที่สมบูรณ์ของ“หกเท่า” ทำให้การคัดเลือกจีโนมและการวิเคราะห์ QTL, eQTLสามารถดำเนินการได้ในระดับปฏิบัติจริง Naturesweetpotato.uga.edu


การเปลี่ยนแปลงในสถานที่เพาะพันธุ์คืออะไร?

การคัดเลือกยีนจากลักษณะที่ต้องการจะเร็วขึ้น ตัวอย่างเช่นความทนทานต่อความแห้งแล้ง, ความต้านทานต่อโรค, คุณภาพแป้ง, ปริมาณแคโรทีนอยด์ (แหล่งวิตามิน A)เป็นเป้าหมายสำคัญในแอฟริกาและเอเชีย ในสิ่งมีชีวิตแบบหกเท่า“จำนวนสำเนาอัลลีล (allele dosage)” มีผลต่อลักษณะทางพันธุกรรม และการรู้ว่าจะต้องเพิ่มสำเนาอะไรเพื่อให้ได้ลักษณะที่ต้องการในระยะเวลาสั้นที่สุดจะง่ายขึ้น การวิจัยในปลายปี 2024 ยังแสดงให้เห็นว่า**“การปรับจำนวนสำเนา”**เป็นกุญแจสำคัญในการเพาะพันธุ์ในสิ่งมีชีวิตแบบหกเท่า ลำดับอ้างอิงนี้จะทำให้แผนที่มีความละเอียดสูงขึ้น 


อีกหนึ่งประเด็นที่ไม่ควรมองข้ามคือความมั่นคงทางอาหาร มันเทศเป็นพืชที่แข็งแรง, ใช้ทรัพยากรน้อย, และมีคุณค่าทางโภชนาการสูง โดยเฉพาะในแอฟริกาใต้ซาฮาราซึ่งเป็นพืชที่สำคัญ หากสามารถออกแบบความทนทานและผลผลิตจากจีโนมได้อย่างแม่นยำ จะส่งผลโดยตรงต่อความเสถียรของผลผลิตในพื้นที่ที่เกิดภัยแล้งบ่อยครั้ง Boyce Thompson Institute


ด้านที่เป็น“GMO ธรรมชาติ”

มันเทศเป็นพืชที่มีT-DNA จาก Agrobacteriumในจีโนม ซึ่งเป็นที่รู้จักว่าเป็น**“พืชที่มีการนำยีนเข้ามาโดยธรรมชาติ”** แม้ว่าไม่มีความสัมพันธ์โดยตรงกับผลสำเร็จนี้ แต่ยิ่งจีโนมมีความชัดเจนมากขึ้นเท่าไร ประวัติการถ่ายทอดในแนวนอนและร่องรอยการวิวัฒนาการของลักษณะทางพันธุกรรมก็จะยิ่งสามารถอ่านได้อย่างละเอียดมากขึ้น PNAS


ข้อมูลและความสามารถในการทำซ้ำ: สู่“โครงสร้างพื้นฐานร่วม”ที่ทุกคนสามารถเข้าถึงได้

หน้าบทความใน Nature Plants มีการจัดระเบียบข้อมูลดิบ (PRJNA1138727) และการประกอบ/การประเมินผลที่มีอยู่ในSweetpotato Genomics Resourceที่มีเบราว์เซอร์และ BLAST ให้บริการ ข้อมูล SweetGAINS ที่เผยแพร่ล่วงหน้าก็จะสามารถใช้งานได้อย่างกว้างขวางมากขึ้นหลังจากการประกาศอย่างเป็นทางการครั้งนี้ (ดูรายละเอียดในนโยบายของแต่ละเว็บไซต์) Naturesweetpotato.uga.edu+1



ปฏิกิริยาบนโซเชียลมีเดีย (บันทึกเบื้องต้น)

ณ เวลาที่เขียนบทความนี้ (เวลาญี่ปุ่น9 สิงหาคม 2025ตอนเช้า) เป็นเวลาประมาณ1 วันหลังจากการเผยแพร่ ข้อมูลเบื้องต้นเริ่มแพร่กระจายจากโพสต์ข่าวอย่างเป็นทางการของ BTI, EurekAlert!, และบทความที่แก้ไขโดย Phys.org ในชุมชนผู้เชี่ยวชาญ มีการรับรู้ในแง่บวกเช่น“การเสร็จสิ้นของการอ้างอิงแบบเฟสเต็มรูปแบบเป็นที่รอคอย” และ “การนำไปใช้ในการเพาะพันธุ์จะก้าวหน้าอย่างรวดเร็ว” การแจ้งเตือนอย่างเป็นทางการมีดังนี้ ・โพสต์ข่าวของ BTI (พร้อมคำอธิบายและภาพ)
Boyce Thompson Institute
・การเผยแพร่ของ EurekAlert! (มี DOI และข้อมูลการเงิน) EurekAlert!
・คำอธิบายของ Phys.org (บทสรุปที่มีการตรวจทาน) Phys.org

※เนื่องจากข้อจำกัดของแพลตฟอร์ม การตรวจสอบโพสต์เฉพาะบน X (Twitter) อาจยากในกรณีที่ต้องการการเข้าสู่ระบบ หากจำเป็น สามารถรวบรวมและแสดงผลตามลำดับเวลาโดยใช้คีย์เวิร์ด/แฮชแท็กเฉพาะได้ (สามารถตรวจสอบปฏิกิริยาในภาษาญี่ปุ่นได้เพิ่มเติม)



การคาดการณ์ล่วงหน้า: หัวข้อการวิจัยจากนี้

  • การวิเคราะห์ต้นกำเนิดที่แม่นยำยิ่งขึ้น: การติดตามผู้บริจาคที่ยังไม่ถูกระบุจากอเมริกากลาง การวิเคราะห์จีโนมของประชากรภาคสนามและสายพันธุ์ที่เก็บรักษาไว้ Nature

  • การสร้างแผนที่ลักษณะทางพันธุกรรม: การทำนายหน้าที่ของโปรตีน, การแสดงออก (eQTL) และ##HTML