Please use this identifier to cite or link to this item: http://cmuir.cmu.ac.th/jspui/handle/6653943832/72135
Full metadata record
DC FieldValueLanguage
dc.contributor.advisorChanakan Thebault Prom-u-Thai-
dc.contributor.advisorSansanee Jamjod-
dc.contributor.advisorJaroon Jakmunee-
dc.contributor.authorNanthana Chaiwongen_US
dc.date.accessioned2021-09-10T02:45:10Z-
dc.date.available2021-09-10T02:45:10Z-
dc.date.issued2020-10-
dc.identifier.urihttp://cmuir.cmu.ac.th/jspui/handle/6653943832/72135-
dc.description.abstractSilicon (Si) is not an essential element, but it’s beneficial for growth and development of many plant species. Rice is one of the crops that have been shown to respond positively to Si fertilizer in its growth and productivity. Rice yield has been shown to be increased by Si through better vegetative and reproductive growth. The beneficial effects of Si on rice growth are highly influenced by genetic and environmental factors including crop management practices. Of the numerous rice varieties grown in Thailand only limited attention has been paid to investigating the genotype by environment interaction on Si concentration, mechanisms of Si uptake and its effect on the productivity. Understanding how these factors affect Si concentration and its effect on productivity will provide information for manipulating agronomic practices to increase rice productivity and grain quality in the future. Therefore, the objectives of this study were 1) to investigate how variety and environmental factors such as silicon fertilizer application, growing season and the relate macro and micro nutrients application influence on grain yield and Si accumulation in Thai rice varieties and 2) to investigate the factors affecting on the expression of genes involving in Si uptake and transportation in different rice varieties. Genotypic variation of grain yield and Si accumulation were studied among the selected 29 Thailand rice varieties (17 wetland varieties and 12 lowland varieties). All rice varieties were grown in in the pots condition at Chiang Mai University, Thailand during the wet season of 2014, with the KDML 105 as a check variety. Variation of grain yield, straw dry was not distinguishable between the wetland and upland varieties. Grain yield varied among varieties, ranging from 13.9 to 25.0 g plant-1 in the wetland varieties and 14.1 to 22.3 g plant-1 in the upland varieties. The concentration of Si in leaf-sheath, leaves and paddy were significantly differed between the wetland and upland varieties. The Si concentration in leaf-sheath leaves and paddy of the upland varieties were higher than the wetland varieties by 13.8%, 10.1% and 23.0%, respectively. The highest Si concentration was observed in the husk (27.1%) followed by flag leaf (19.4%), leaves (18.6%), leafsheath (16.3%), stem (8.4%), paddy (5.2%) and brown rice (4%), respectively. In addition, there was correlation between grain yield and Si concentration in paddy in the wetland varieties, but not in the upland varieties. In addition to the contribution of rice genetics on grain yield and Si accumulation in different plant parts of rice, the environmental factors also has an impact on grain yield and Si concentration in rice such as Si fertilizer application. The influence of Si fertilizer on grain yield and Si concentration in plant tissues was investigated. The experiment was conducted by growing three rice varieties, SPR1, SMJ and KH CMU in the pot and applying with the two levels of Si at 0 and 150 kg Si/ha in wet season of 2015. Applying Si fertilizer increased grain yield and straw dry weight by 18% and 15% over the Si0 plants with the highest grain yield and straw dry weight was found in SPR1. Applying Si fertilizer had affected on Si concentration in the husk and paddy with variation among the varieties. In SPR1, applying 150 kg Si/ha increased Si concentration in the paddy rice and husk by 59.0% and 54.8%, respectively, but the application had no effect in SMJ and KHC. Applying Si fertilizer significantly increased Si concentration in plant tissues differently by different growth stages. For example, at tillering, the stem of Si150 plants in SPR1 and KHCMU had higher the concentrations by 10.3% and 12.4% respectively, compared with Si0 plants, but it was not affected in SMJ. Applying Si fertilizer also increased leaves Si concentration in SPR1, SMJ and KHCMU varieties by 14.2 to 17.3% at tillering and 13.0 to 36.1% at flowering stage compared to Si0 plants. The effect of Si on spikelet formation, spikelet fertility, grain filling and its impact on grain yield in rice was evaluated in this study. The two modern popular high yielding varieties CNT1 and PTT1 were used in this experiment which were grown in a nutrient solution with and without Si (100 and 0 mg SiO2 L-1) in wet season of 2016. Applying Si increased grain yield by 44% in CNT1 and by 23% in PTT1. In Si deficiency, CNT1 had fewer total spikelets, and the fertilized and filled spikelets responded more strongly to Si than PTT1. Grain yield in both varieties increased with increasing number of spikelets and filled fertilized grains. There were close relationships between Si concentration in the shoots, flag leaf and the husk, which were positively correlated with grain yield, the number of spikelets, and fertilized and filled grains. To evaluate the effects of Si fertilization across 2 cropping seasons on grain yield and Si concentration in Thai rice varieties. A modern high-yield variety, CNT1 and PTT1 were grown in two cropping seasons between dry and wet season with and without silicon application (0 and 150 kg /ha. The responses of grain yield and Si accumulation were in similar range between the 2 varieties. Applying Si increased grain yield by 23% compared with plants without Si, while the highest grain yield occurred in the wet season by 57.3 g/plant compared with dry season. The variation in grain yield was associated with season and Si applications on number of tiller and panicle. The highest Si concentration in stem, husk and flag leaf were found when rice plants were grown in the dry season with Si application, whereas without Si fertilizer, stem, flag leaf and husk in the wet season had higher the concentration than dry season. There was significant correlation between grain yield and Si concentration in leaves, leaf sheath, flag leaf and paddy. The effect of Si fertilizer doses on grain yield and Si accumulation was investigated in the three rice varieties, CNT1, PTT1 and KDML105 which were grown in pot experiment under six levels of Si, 0, 100, 150, 200, 250 and 300 kg Si /ha. The varieties responded to Si fertilizer differently in both their yield and accumulation of Si in plant tissues. Applying Si at 100 kg Si /ha has potentially increased grain yield of PTT1 and KDML105, while applying with 200 kg Si /ha was sufficient to enhance grain yield of CNT1. Although, applying with higher rate (300 kg Si /ha) strongly improved crop yield in rice by increasing the agronomic tails, but the grain yield was statistically similar among 200 and 300 kg Si /ha doses. Rising Si fertilizer application up to 150 kg/ha helped to improve the Si concentration in straw, flag leaf and husk in all varieties, which Si concentration in all of rice tissues was higher under high Si (300 kg Si /ha). The factors affecting on grain yield and Si concentration in rice plants were also evaluated in the molecular level. The Lsi6 is a major transporter involving in Si transfer from roots to panicles for the caryopsis’s development. The effect of Si application on the expression of Lsi6 gene was investigated which the expression of OsLsi6 in CNT1 and PTT1 varieties was detected in the first node below the panicle at the flowering stage of plants grown in pot experiment under 4 levels of Si, 0, 100, 200 and 300 kg Si /ha. The expression of OsLsi6 significantly responded to Si application differently among the varieties. Applying Si fertilizer increased the expression level of OsLsi6 in both CNT1 and PTT1, which the highest was found at 300 kg Si /ha in all varieties. There was significant correlation between relative gene expression of OsLsi6 and Si concentration in flag leaf. The previous studies reported that Si enhanced plant growth and development in rice crop under phosphorus (P) and iron (Fe) deficiency. However, the information on how P and Fe availability affects Si accumulation in rice plant is limits. Therefore, this experiment was conducted to examine the influence of the interactions between Si, Pi, and Fe on rice growth and its accumulation of these elements in rice plant. Two rice (Oryza sativa L.) varieties were used in this study (SPR1, wetland and KH CMU, upland varieties). The seedlings were grown in complete Yoshida media (CT), under Pi (-Pi) and Fe (-Fe) deficiency and simultaneous Pi and Fe (-Pi-Fe) deficiency stresses, with (+Si) and without (−Si) Si application. The results showed that Pi and Fe deficiency affected the varieties differently, with a significant decrease in the shoot biomass in SPR1, while there was no significant decrease in the biomass of KHCMU. The deficiency of Fe caused a reduction of the biomass production in both varieties. However, in Pi and Fe double deficiency stress, the root biomass of KH CMU increased when applied Si fertilizer. The absence of Pi and Fe or both Pi and Fe deficiency had resulted to increase Si concentration in the shoot. Fe deficiency led to the over-accumulation of Pi in the shoot of SPR1 and KH CMU and this effect was further enhanced by a simultaneous Si and Fe deficiency in SPR1 but not found in KH CMU. Pi deficiency increased Fe concentration in the shoots and roots of both rice varieties, while simultaneous Pi and Fe deficiency treatments caused a decrease in Fe concentration in the shoots and roots. Interestingly, under Si deficiency conditions and despite the presence of Fe in the medium, Fe concentration in the shoots and roots of both rice varieties showed a significant decrease. There were no significant in accumulation of OsPHO1;2 in rice root when grown under Si deficiency, Fe deficiency or simultaneous Fe and Si deficiency when comparison to the control treatment. In addition, Fe deficiency and simultaneous Fe and Si deficiency caused an increase in the root-to-shoot transport of Pi in rice. In rice, higher Si accumulation was attributed to high Si uptake ability of plant roots, mediated by Si transporters (Lsi1). The regulation of the Si transporter Lsi1 in rice grown under different Si and Fe regimes were investigated. The three rice varieties used in this experiment were CNT1, PTT1 and KDML105. The roots of a seedling (28 days old) were split into two parts and immersed in nutrient solution with varying Si and Fe supply. This study found that, the responses of Si and Fe were similar among the three rice varieties used in this study. The amount of Lsi1 transcript was mainly altered in response to Sirelated treatments. Split-root experiments showed that the expression of Lsi1 is locally and systemically regulated in response to Si signals. Interestingly, the accumulation of Lsi1 transcripts appeared to be dependent on Fe availability in root growth environment. Results suggest that the expression of Lsi1 depends on a regulatory network that integrates Si and Fe signals. In conclusion, this study has exhibited the variation of Si accumulation in plant parts among Thai rice varieties with high Si accumulation in plant parts and grain yield was found in SPR1, which can be considered as a potential genetic material in breeding program for improving Si concentration and production of rice varieties in the future. However, it is not only different among rice varieties was observed in this study, grain yield and Si concentration can be influenced by environmental factors such as Si fertilizer application and cropping season with different response was observed among the varieties. In addition, the availability of Si and other essential nutrients (P and Fe) was also found to effect on plant growth, Si concentration and the expression of genes involving in Si uptake and transport in rice. This study suggests that applying with appropriate Si fertilizer and rice variety could improve grain yield through the increasing of Si accumulation in plant tissues, which is in parallel with the expression of genes involving in Si uptake and transport. This information is very useful for improving productivity by Si fertilization management in rice crop.en_US
dc.language.isoen_USen_US
dc.publisherเชียงใหม่ : บัณฑิตวิทยาลัย มหาวิทยาลัยเชียงใหม่en_US
dc.titlePhysiology and molecular mechanisms involving the regulation of silicon homeostasis in Thai Rice Varietiesen_US
dc.title.alternativeกลไกทางสรีรวิทยาและโมเลกุลที่เกี่ยวข้องกับการกำหนดสภาวะสมดุลของซิลิคอนในข้าวสายพันธุ์ไทยen_US
dc.typeThesis
thailis.classification.ddc633.18-
thailis.controlvocab.thashRice -- Varieties-
thailis.controlvocab.thashRice -- Molecules-
thailis.controlvocab.thashRice -- Silicon-
thailis.manuscript.callnumberTh 633.18 N192P 2020-
thesis.degreemasteren_US
thesis.description.thaiAbstractซิลิคอนไม่ใช่ธาตุอาหารที่จำเป็นสาหรับพืชแต่เป็นธาตุที่มีประโยชน์สาหรับการเจริญเติบโตและพัฒนาการของพืชหลายชนิดรวมทั้งข้าวที่พบว่าการใส่ปุ๋ยซิลิคอนช่วยเพิ่มผลผลผลิต โดยการส่งเสริมการเจริญเติบโตทางต้นและใบ อีกทั้งการสร้างรวงและเมล็ด แต่ประโยชน์จากซิลิคอนในการเสริมสร้างผลผลิตข้าว ยังขึ้นต่อพันธุ์ข้าว สภาพแวดล้อมและการจัดการ ประเทศไทยมีการปลูกข้าวมากมายหลายพันธุ์ แต่การศึกษาปฏิสัมพันธ์ร่วมระหว่างพันธุกรรม และปัจจัยทางสภาพแวดล้อม ที่มีผลต่อการดูดใช้และสะสมซิลิคอนในต้นข้าวและการสร้างผลผลิตยังมีข้อมูลจำกัด ดังนั้นความรู้และความเข้าใจเกี่ยวกับปัจจัยที่มีผลต่อการดูดใช้และสะสมซิลิคอนในต้นข้าวและการสร้างผลผลิต จะเป็นประโยชน์ต่อการเพิ่มผลผลิตข้าวได้ในอนาคต วัตถุประสงค์ของการศึกษานี้คือ เพื่อประเมินอิทธิพลของพันธุกรรมและสภาพแวดล้อม (การจัดการปุ๋ยซิลิคอน, ฤดูการปลูก และการจัดการธาตุอาหารอื่นๆ) ต่อการสร้างผลผลิตและการสะสมซิลิคอนในต้นข้าว รวมทั้งการศึกษาปัจจัยที่ความคุมการแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้องกับการดูดซับ และเคลื่อนย้ายซิลิคอนในต้นข้าว จากการประเมินผลผลิตเมล็ดข้าวในข้าว 29 พันธุ์ แบ่งเป็นข้าวนา 17 พันธุ์ และข้าวไร่ 12 พันธุ์ พบว่าผลผลิตไมมีความแตกต่างระหว่างพันธุ์ข้าวนาและข้าวไร่ แต่พบความแปรปรวนของผลผลิตในข้าวทั้ง 29 พันธุ์ มีค่าอยู่ในช่วง 13.9 ถึง 25.0 กรัมต่อต้น ในข้าวนา และ 14.1 ถึง 22.3 กรัมต่อต้น ในข้าวไร่ นอกจากนี้ ยังพบว่าความแตกต่างของปริมาณความเข้มข้นซิลิคอนในกาบใบ ใบ และข้าวเปลือกระหว่างข้าวนาและข้าวไร่ โดยพบว่าข้าวนามีปริมาณซิลิคอนในกาบใบ ใบ และข้าวเปลือกมากกว่าข้าวไร่ 13.8%, 10.1% และ 23.0%, ตามลาดับ ต้นและเมล็ดข้าวที่มีการสะสมซิลิคอนมากที่สุดคือ แกลบ (27.1%) รองลงมาคือ ใบธง (19.4%) ใบ (18.6%) กาบใบ (16.3%) ลาต้น (8.4%) ข้าวเปลือก (5.2%) และข้าวกล้อง (4%) ตามลำดับ และนอกจากนี้ยังพบความสัมพันธ์เชิงบวกระหว่างผลผลิตและปริมาณความเข้มข้น ซิลิคอนในข้าวเปลือกในพันธุ์ข้าวนา ในขณะที่ไม่พบในพันธุ์ข้าวไร่ นอกจากพันธุกรรมข้าวจะมีอิทธิพลต่อความแตกต่างของผลผลิตและปริมาณการสะสมของซิลิคอนในส่วนต่าง ๆ ของข้าวแล้วยังพบว่าปัจจัยสภาพแวดล้อมภายนอก เช่น การจัดการการเพาะปลูกโดยการใช้ปุ๋ยซิลิคอนก็มีอิทธิพลต่อผลผลิตและปริมาณการสะสมของซิลิคอนเช่นเดียวกัน การประเมินอิทธิพลของปุ๋ยซิลิคอนต่อผลผลิต และการสะสมซิลิคอนในข้าว 3 พันธุ์ คือ สุพรรณบุรี 1 ซิวแม่จัน และ ก่ำหอม มช. ภายใต้การจัดการปุ๋ยซิลิคอน 2 ระดับ คือ 0 และ 150 กิโลกรัมต่อเฮกตาร์ พบว่าปุ๋ยซิลิคอนที่ระดับ 150 กิโลกรัมต่อเฮกตาร์ ทำให้ผลผลิตเมล็ดสูงขึ้น 18% เช่นเดียวกับการเพิ่มขึ้นของน้าหนักแห้งฟางเท่ากับ 15% เมื่อเปรียบเทียบกับการไม่ใส่ปุ๋ยซิลิคอน โดยข้าวพันธุ์สุพรรณบุรี 1 ให้ผลผลิตสูงสุดที่ระดับซิลิคอน 150 กิโลกรัมต่อเฮกตาร์ ปริมาณซิลิคอนในข้าวเปลือก และแกลบมีการตอบสนองต่อการจัดการสภาพปุ๋ยที่แตกต่างกันขึ้นอยู่กับพันธุ์ข้าวที่นำมาทดสอบ ปุ๋ยซิลิคอนที่ระดับ 150 กิโลกรัมต่อเฮกตาร์ ทำให้ความเข้มข้นซิลิคอนในข้าวเปลือก และแกลบสูงขึ้น 59% และ 55% ตามลำดับ เมื่อเทียบกับที่ไม่ใส่ปุ๋ยซิลิคอน ในขณะที่ไม่พบความความแตกต่างในพันธุ์ ซิวแม่จัน และก่าหอม มช. นอกจากนี้ยังพบว่า การใส่ปุ๋ยซิลิคอนที่ระดับ 150 กิโลกรัมต่อเฮกตาร์ มีผลทำให้ปริมาณความเข้มข้นในส่วนลำต้น กาบใบ และใบเพิ่มขึ้นแตกต่างกันในช่วงระยะการเจริญเติบโตของต้นข้าว เช่น เมื่อปลูกข้าวในสภาพที่มีการใส่ปุ๋ยซิลิคอนส่งผลให้ปริมาณความเข้มข้นซิลิคอนของต้นข้าวในระยะการแตกกอเพิ่มขึ้นตั้งแต่ 10.3% ถึง 12.4% ในพันธุ์สุพรรณบุรี 1 และ ก่ำหอม มช. เมื่อเทียบกับสภาพการปลูกที่ไม่ใส่ปุ๋ยซิลิคอน ในขณะที่การจัดการปุ๋ยซิลิคอนที่ต่างกันไม่มีผลต่อปริมาณซิลิคอนในต้นข้าวของพันธุ์ซิวแม่จัน นอกจากปริมาณความเข้มข้นซิลิตอนในต้น แล้วยังพบว่า การปลูกข้าวในสภาพการใส่ซิลิคอนสามารถเพิ่มความเข้มข้นซิลิคอนในใบข้าวของทั้ง 3 พันธุ์ตั้งแต่ 14.2% ถึง 17.3% ในระยะแตกกอ และตั้งแต่ 13.0% ถึง 36.1%ในระยะออกดอกของต้นข้าวเมื่อเทียบกับข้าวที่ปลูกในสภาพที่ไม่มีปุ๋ยซิลิคอน จากผลการประเมินอิทธิพลของซิลิคอนต่อการสร้างช่อดอก การเติมเต็มของเมล็ดข้าวและผลกระทบต่อผลผลิตของเมล็ดข้าวในข้าว 2 พันธุ์ ได้แก่ ชัยนาท 1 และ ปทุมธานี 1 โดยปลูกในสารละลาย ที่มีการจัดการปุ๋ยซิลิคอน 2 ระดับ คือ 0 และ 100 มิลลิกรัมต่อลิตร พบว่าการใช้ปุ๋ยซิลิคอนที่ระดับ 100 มิลลิกรัมต่อลิตร ทำให้ผลผลิตเมล็ดสูงขึ้น 44% และ 23% ในข้าวพันธุ์ชัยนาท และปทุมธานี 1 ตามลำดับ ในสภาพที่ไม่มีการใส่ปุ๋ยซิลิคอนพบว่า ข้าวพันธุ์ชัยนาท 1 มีจำนวนช่อดอกน้อยกว่าเมื่อเทียบกับพันธุ์ปทุมธานี 1 แต่อย่างไรก็ตามจำนวนเมล็ดที่ได้รับการผสมแต่ไม่เติมเต็มและจำนวนเมล็ดดีในพันธุ์ชัยนาท 1 มีการตอบสนองต่อปุ๋ยซิลิคอนมากกว่าพันธุ์ปทุมธานี 1 โดยผลผลิตของข้าวทั้ง 2 พันธุ์ที่เพิ่มขึ้นเป็นผลมาจากการเพิ่มขึ้นของจำนวนช่อดอกและจำนวนเมล็ดดี ปริมาณ ความเข้มข้นซิลิคอนในส่วนต่าง ๆ ของข้าวมีความสัมพันธ์อย่างมีนัยสาคัญทางบวกกับ ผลผลิต จำนวนช่อดอก จำนวนเมล็ดที่ได้รับการผสม และจำนวนเมล็ดดี นอกจากการจัดการปุ๋ยซิลิคอนพบว่าฤดูกาลในการปลูกข้าวร่วมกับการจัดการปุ๋ยก็มีอิทธิพลต่อผลผลิตและการสะสมซิลิคอนด้วยการประเมินอิทธิพลของฤดูการปลูกต่อผลผลิตเมล็ดและการสะสมความเข้มข้นซิลิคอนในข้าว 2 พันธุ์ คือ ชัยนาท 1 และ ปทุมธานี 1 ที่ปลูกใน 2 ฤดูคือ ฤดูฝน และฤดูร้อน ภายใต้การจัดการปุ๋ยซิลิคอน 2 ระดับคือ 0 และ 150 กิโลกรัมต่อเฮกตาร์ พบว่าการใส่ปุ๋ยซิลิคอนมีผลทำให้ผลผลิตข้าวเพิ่มขึ้น 23% เมื่อเทียบกับไม่ใส่ปุ๋ยซิลิคอน ข้าวที่เจริญเติบโตในฤดูฝนให้ผลผลิตข้าวสูงสุดเฉลี่ยเท่ากับ 57.3 กรัมต่อต้นเนื่องจากมีจำนวนหน่อและจำนวนรวงมากกว่าเมื่อเทียบกับฤดูร้อน นอกจากนี้พบว่าข้าวที่เจริญเติบโตในฤดูร้อน และมีการใส่ปุ๋ยซิลิคอนส่งผลให้ความเข้มข้นซิลิคอนในลำต้น แกลบ และใบธงเพิ่มขึ้นสูงสุดเมื่อเทียบกับข้าวที่ปลูกในฤดูฝน ในทางกลับกันเมื่อปลูกข้าวโดยไม่ใส่ปุ๋ยซิลิคอนส่งผลให้มีความเข้มข้นซิลิคอนในเนื้อเยื่อพืชเหล่านี้มากที่สุดเมื่อปลูกข้าวในฤดูฝน และพบว่า ผลผลิตข้าวมีความสัมพันธ์เชิงบวกกับความเข้มข้นของซิลิคอนในส่วนของใบ กาบใบ ใบธง และข้าวเปลือก การประเมินอิทธิพลของอัตราการใส่ปุ๋ยซิลิคอนต่อผลผลิตและการสะสมปริมาณซิลิคอนในข้าว 3 พันธุ์ ได้แก่ ชัยนาท 1 ปทุมธานี 1 และ ขาวดอกมะลิ 105 โดยปลูกภายใต้ซิลิคอน 6 ระดับ คือ 0 50 100 150 200 และ 300 กิโลกรัมต่อเฮกตาร์ พบว่าผลผลิตตอบสนองต่อระดับปุ๋ยซิลิคอนแตกต่างกันในข้าวแต่ละพันธุ์ ผลผลิตของข้าวพันธุ์ ปทุมธานี 1 และ ขาวดอกมะลิ 105 เพิ่มขึ้นเมื่อใส่ปุ๋ยซิลิคอนที่ระดับ 100 กิโลกรัมต่อเฮกตาร์ ในขณะที่ผลผลิตของชัยนาท 1 ไม่ตอบสนองต่อปุ๋ยจนกว่าปุ๋ยซิลิคอนสูงถึง 200 กิโลกรัมต่อเฮกตาร์ แต่อย่างไรก็ตามไม่พบความแตกต่างของผลผลิตระหว่างการใส่ปุ๋ยซิลิคอนที่ระดับ200 กิโลกรัมต่อเฮกตาร์ และ 300 กิโลกรัมต่อเฮกตาร์ นอกจากนี้พบว่าความเข้มข้นซิลิคอนในฟางข้าว ใบธง และแกลบตอบสนองต่อปุ๋ยที่ระดับ 150 กิโลกรัมต่อเฮกตาร์ แต่อย่างไรก็ตามการสะสมซิลิคอนในเนื้อเยื่อพืชเหล่านี้สูงสุดที่ระดับปุ๋ยซิลิคอน 300 กิโลกรัมต่อเฮกตาร์ นอกจากการประเมินปัจจัยที่มีผลต่อผลผลิตและการสะสมซิลิคอนในทางสรีรวิทยาแล้วการศึกษานี้ประเมินการตอบสนองของข้าวในระดับโมเลกุลด้วยยีน OsLsi6 เป็นยีนที่สาคัญในการลำเลียงและการเคลื่อนย้ายของซิลิคอนจาก shoot ไปยัง panicleในข้าว เพื่อใช้ในการพัฒนาในส่วนของเมล็ด จึงได้ทำการประเมินผลของปุ๋ยซิลิคอนต่อการแสดงออกของยีน OsLsi6 ในข้าว 2 พันธุ์ ได้แก่ ชัยนาท 1 และ ปทุมธานี 1 ภายใต้การจัดการปุ๋ย 4 ระดับ คือ 0 100 200 และ 300 กิโลกรัมต่อเฮกตาร์ โดยวิเคราะห์หาปริมาณการแสดงออกของยีน OsLsi6 จากส่วนของข้อที่หนึ่งของต้นข้าวที่ระยะออกดอก พบว่า ระดับการแสดงออกของยีน OsLsi6 ในข้าว ทั้ง 2 พันธุ์เพิ่มขึ้นตามระดับปุ๋ยซิลิคอนที่เพิ่มสูงขึ้น โดยพันธุ์ชัยนาท 1 มีการตอบสนองต่อปุ๋ยซิลิคอนมากกว่ากว่าพันธุ์ปทุมธานี 1 ปริมาณการสะสมซิลิคอนในฟางข้าวมีความสัมพันธ์ทางบวกกับการแสดงออกของยีน OsLsi6 แต่ไม่พบความสัมพันธ์ระหว่างซิลิคอนในใบธงและปริมาณการแสดงออกของยีน OsLsi6 มีรายงานว่า ซิลิคอนสามารถเพิ่มการเจริญเติบโตของต้นข้าวที่เจริญเติบโตภายใต้สภาวะขาดฟอสฟอรัสและเหล็ก อย่างไรก็ตามข้อมูลเกี่ยวกับอิทธิพลของธาตุฟอสฟอรัสและเหล็กต่อการสะสมซิลิคอนในข้าวยังมีน้อย จึงศึกษาอิทธิพลของปฏิสัมพันธ์ร่วมระหว่างซิลิคอน ฟอสฟอรัส และเหล็กต่อการเจริญของต้นข้าวและการสะสมธาตุเหล่านี้ในข้าว 2 พันธุ์ ได้แก่ สุพรรณบุรี1 และ ก่ำหอม มช. โดยให้ต้นข้าวอายุ 28 วันเจริญเติบโตในสารละลายที่มีการจัดการธาตุอาหารแตกต่างกัน ดังนี้ กรรมวิธีควบคุมขาดธาตุฟอสฟอรัส (-Pi) และเหล็ก (-Fe) และ ขาดทั้งฟอสฟอรัสและเหล็กร่วมกัน (-Pi-Fe) ภายใต้การจัดการปุ๋ยซิลิคอน 2 ระดับ คือ ใส่ซิลิคอน (+Si) และไม่ใส่ซิลิคอน (-Si) พบว่าการขาดธาตุฟอสฟอรัสและเหล็กส่งผลทำให้น้ำหนักแห้งข้าวทั้งสองพันธุ์แตกต่างกันการขาดฟอสฟอรัสส่งผลให้น้ำหนักแห้งต้นข้าวของพันธุ์สุพรรณบุรี 1 ลดลง 12.3% เมื่อเทียบกับข้าวที่ปลูกในสารละลายที่ใส่ธาตุฟอสฟอรัส ในขณะที่ไม่พบความแตกต่างในพันธุ์ ก่ำหอม มช. ส่วนข้าวที่เจริญเติบโตภายใต้สภาวะขาดธาตุเหล็กส่งผลให้น้ำหนักแห้งต้นและรากลดลงในข้าวทั้ง 2 พันธุ์ นอกจากนี้พบว่า การใส่ปุ๋ยซิลิคอนมีผลทำให้น้ำหนักแห้งรากเพิ่มขึ้นในต้นข้าวที่ปลูกในสารละลายที่ขาดทั้งฟอสฟอรัสและเหล็กในพันธุ์ก่ำหอม มช. ในขณะที่ไม่พบความแตกต่างในพันธุ์สุพรรณบุรี1 เมื่อพิจารณาความเข้มข้นซิลิคอน พบว่า การขาดธาตุฟอสฟอรัสและเหล็กมีผลทำให้ปริมาณซิลิคอนในต้นและรากของข้าวทั้ง 2 พันธุ์เพิ่มขึ้น นอกจากนี้การสะสมธาตุฟอสฟอรัสในต้นและรากเพิ่มขึ้นสูงมากเมื่อข้าวเจริญเติบโตในสารละลายที่ไม่ใส่เหล็ก ในขณะที่ข้าวที่ปลูกในสารละลายที่มีเหล็กแต่ขาดซิลิคอน และขาดทั้งฟอสฟอรัส และเหล็กร่วมกัน ส่งผลให้ปริมาณการสะสมธาตุเหล็กในต้นและรากลดลงอย่างมีนัยสาคัญ ไม่พบความแตกต่างของการแสดงออกของยีน OsPHO1;2 ในรากเมื่อข้าวเจริญเติบโตในสภาวะที่ขาดซิลิคอนและเหล็ก นอกจากนี้ยังพบว่า ในสภาวะขาดเหล็กและขาดทั้งซิลิคอนและเหล็กร่วมกันทำให้การเคลื่อนย้ายฟอสฟอรัสจากรากไปยังลำต้นเพิ่มสูงขึ้นในข้าวทั้งสองพันธุ์ยีน Lsi1 เป็นยีนที่สาคัญในการดูดซึมซิลิคอนเข้าไปยังบริเวณรากก่อนที่จะส่งไปยังส่วนต่างๆในพืช ดังนั้นจึงศึกษาการควบคุมการแสดงออกของยีน Lsi1 ในข้าวที่เจริญเติบโตภายใต้การจัดการธาตุซิลิคอนและเหล็กแตกต่างกัน พันธุ์ที่ใช้ในการศึกษานี้ได้แก่ ชัยนาท 1 ปทุมธานี 1 และ ขาวดอกมะลิ 105 โดยต้นข้าวอายุ 28 วันเจริญเติบโตในสารละลายโดยแยกรากของต้นข้าวออกเป็น 2 ส่วน แต่ละส่วนเจริญเติบโตในสารละลายที่มีการจัดการธาตุอาหารแตกต่างกัน พบว่าต้นข้าวมีการตอบสนองต่อซิลิคอนและเหล็กเหมือนกันทั้ง 3 พันธุ์ การทดลองแยกรากชี้ให้เห็นว่า การแสดงออกของยีน Lsi1 มีการตอบสนองต่อปุ๋ยซิลิคอนโดยถูกควบคุมการส่งสัญญาณทั้งแบบ local และ systemic นอกจากนี้ยังพบว่าความเป็นประโยชน์ของธาตุเหล็กมีผลต่อการแสดงออกของยีน Lsi1 เช่นเดียวกัน แสดงให้เห็นว่าซิลิคอนและเหล็กมีหน้าที่ควบคุมระดับการแสดงออกของยีน Lsi1 ในรากของต้นข้าว ผลจากการศึกษานี้สรุปว่าพันธุ์ข้าวไทยมีความแปรปรวนของการสะสมซิลิคอนในส่วนต่าง ๆ ของต้นข้าว พบข้าวบางพันธุ์ที่มีการสะสมซิลิคอนสูงและสามารถสร้างผลผลิตสูงในขณะเดียวกัน ซึ่งน่าจะเป็นโอกาสที่ดีในการคัดเลือกพันธุ์มาใช้เป็นแหล่งพันธุกรรมข้าวในการปรับปรุงพันธุ์เพื่อเพิ่มผลผลิตต่อไป อย่างไรก็ตามการศึกษานี้ยังบ่งชี้ว่านอกจากอิทธิพลของพันธุกรรมแล้ว การสะสมซิลิคอนในต้นข้าวยังมีอิทธิพลมาจากการจัดการในการปลูก เช่น การใส่ปุ๋ยซิลิคอน และฤดูการปลูก โดยมีการการตอบสนองต่อปัจจัยสภาพแวดล้อมแตกต่างกันระหว่างพันธุ์ข้าว นอกจากนี้ยังพบว่าความเป็นประโยชน์ของซิลิคอนต่อต้นข้าวยังมีอิทธิพลมาจากธาตุอาหารตัวอื่น ๆ เช่น ฟอสฟอรัสและเหล็ก และส่งผลต่อการเจริญเติบโต การสะสมซิลิคอน และการแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้องกับการดูดซึม และการขนส่งซิลิคอนในข้าว ดังนั้นการจัดการสภาพการปลูกที่เหมาะสมในข้าวแต่ละพันธุ์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการใส่ปุ๋ยซิลิคอน จะสามารถปรับปรุงผลผลิตข้าวโดยการเพิ่มการสะสมซิลิคอนในเนื้อเยื่อพืช ที่จะส่งผลทำให้เกิดการแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้องกับการดูดซึมและการขนส่งของซิลิคอนในต้นข้าวได้อย่างมีประสิทธิภาพen_US
Appears in Collections:AGRI: Theses

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
580851005 นันทนา ใชยวงค์.pdf5.58 MBAdobe PDFView/Open    Request a copy


Items in CMUIR are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.