Original Title: Genome Wide Association Study (GWAS) for Southern Corn Rust (SCR) Disease Resistance in Maize
Source: doi.org/10.14456/thaidoa-agres.2024.7
Disclaimer: Summary generated by AI based on the provided document. Please refer to the original paper for full scientific accuracy.

ការសិក្សាអំពីទំនាក់ទំនងនៃហ្សែន (GWAS) សម្រាប់ភាពធន់នឹងជំងឺច្រែះពោតភាគខាងត្បូង (SCR) នៅក្នុងពោត

ចំណងជើងដើម៖ Genome Wide Association Study (GWAS) for Southern Corn Rust (SCR) Disease Resistance in Maize

អ្នកនិពន្ធ៖ Nay Nay Oo (Kasetsart University), Vinitchan Ruanjaichon (BIOTEC), Kularb Laosatit (Kasetsart University), Theerayut Toojinda (BIOTEC), Jintana Unartngam (Kasetsart University)

ឆ្នាំបោះពុម្ព៖ 2024, Thai Agricultural Research Journal

វិស័យសិក្សា៖ Agricultural Sciences

១. សេចក្តីសង្ខេបប្រតិបត្តិ (Executive Summary)

បញ្ហា (The Problem)៖ ជំងឺច្រែះពោតភាគខាងត្បូង (Southern corn rust - SCR) បង្កដោយផ្សិត Puccinia polysora គឺជាជំងឺដ៏កាចសាហាវដែលគំរាមកំហែងដល់ផលិតកម្ម និងទិន្នផលពោត។ ការសិក្សានេះមានគោលបំណងកំណត់អត្តសញ្ញាណហ្សែនធន់នឹងជំងឺនេះ ដើម្បីជួយដល់ការអភិវឌ្ឍពូជពោតកូនកាត់ដែលផ្តល់ទិន្នផលខ្ពស់និងមានភាពធន់។

វិធីសាស្ត្រ (The Methodology)៖ ការសិក្សានេះបានវាយតម្លៃភាពធន់របស់ពូជពោត និងធ្វើការវិភាគទំនាក់ទំនងហ្សែនទូទាំងសែន (GWAS) ដើម្បីស្វែងរកទីតាំងហ្សែនដែលពាក់ព័ន្ធ។

លទ្ធផលសំខាន់ៗ (The Verdict)៖

២. ការវិភាគលើប្រសិទ្ធភាព និងដែនកំណត់ (Performance & Constraints)

វិធីសាស្ត្រ (Method) គុណសម្បត្តិ (Pros) គុណវិបត្តិ (Cons) លទ្ធផលគន្លឹះ (Key Result)
Conventional Selection
ការជ្រើសរើសពូជតាមបែបប្រពៃណី
មិនត្រូវការបច្ចេកវិទ្យាខ្ពស់ និងងាយស្រួលអនុវត្តនៅតាមវាលស្រែដោយផ្ទាល់សម្រាប់ការជ្រើសរើសលក្ខណៈទូទៅ។ ស៊ីពេលវេលាយូរ និងមានការលំបាកខ្លាំងក្នុងការស្វែងរកហ្សែនធន់នឹងជំងឺដោយគ្រាន់តែមើលលក្ខណៈរូបរាងខាងក្រៅពីរុក្ខជាតិ។ មិនអាចកំណត់ទីតាំងហ្សែនធន់បានច្បាស់លាស់សម្រាប់លក្ខណៈស្មុគស្មាញ (Polygenic traits)។
Genome-Wide Association Study (GWAS) via FarmCPU
ការវិភាគទំនាក់ទំនងហ្សែនទូទាំងសែន (GWAS) ដោយប្រើម៉ូដែល FarmCPU
មានសមត្ថភាពខ្ពស់ និងផ្តល់ភាពសុក្រឹតក្នុងការស្វែងរកទីតាំងហ្សែនបរិមាណ (QTLs) និងហ្សែនបេក្ខជនដែលទាក់ទងនឹងភាពធន់។ ទាមទារការចំណាយខ្ពស់លើបន្ទះសេនស័រ (SNP genotyping array) និងទាមទារចំណេះដឹងផ្នែកជីវព័ត៌មានវិទ្យាខ្ពស់ក្នុងការវិភាគ។ រកឃើញសញ្ញាសម្គាល់ SNP ចំនួន ១៩ និងហ្សែនបេក្ខជនចំនួន ៣៦ ដែលទាក់ទងយ៉ាងសំខាន់ទៅនឹងភាពធន់នឹងជំងឺ SCR។
Marker-Assisted Selection (MAS)
ការបង្កាត់ពូជដោយមានជំនួយពីសញ្ញាសម្គាល់ (MAS)
ចំណេញពេលវេលាច្រើន និងបង្កើនឱកាសជោគជ័យខ្ពស់ក្នុងការជ្រើសរើសពូជដែលមានភាពធន់ តាំងពីវានៅជាកូនរុក្ខជាតិតូចៗ។ ទាមទារឱ្យមានការស្រាវជ្រាវរកទីតាំងសញ្ញាសម្គាល់ហ្សែនជាមុនសិន និងទទួលបានលទ្ធផលល្អបំផុតលុះត្រាតែប្រើរួមបញ្ចូលជាមួយវិធីសាស្ត្រប្រពៃណី។ ជាយុទ្ធសាស្ត្រដ៏ល្អបំផុតដែលអាចយកទៅអនុវត្តផ្ទាល់ដើម្បីបង្កើតពូជពោតកូនកាត់ដែលធន់នឹងជំងឺ SCR។

ការចំណាយលើធនធាន (Resource Cost)៖ ការអនុវត្តបច្ចេកទេសស្រាវជ្រាវនេះ ទាមទារការវិនិយោគកម្រិតខ្ពស់លើឧបករណ៍មន្ទីរពិសោធន៍ទំនើប កម្មវិធីកុំព្យូទ័រ និងអ្នកជំនាញកម្រិតខ្ពស់។

៣. ការពិនិត្យសម្រាប់បរិបទកម្ពុជា/អាស៊ីអាគ្នេយ៍

ភាពលំអៀងនៃទិន្នន័យ (Data Bias)៖

ការសិក្សានេះត្រូវបានធ្វើឡើងដោយប្រើប្រាស់ពូជពោតតំបន់ត្រូពិចពីប្រទេសថៃ និងមីយ៉ាន់ម៉ា ព្រមទាំងប្រើប្រាស់មេរោគផ្សិត Puccinia polysora ពីខេត្តនគរបឋម និងឈៀងម៉ៃ ប្រទេសថៃ។ ទិន្នន័យនេះមានសារៈសំខាន់ និងស័ក្តិសមខ្លាំងណាស់សម្រាប់ប្រទេសកម្ពុជា ព្រោះប្រទេសយើងមានអាកាសធាតុ ភូមិសាស្ត្រ និងលក្ខខណ្ឌកសិកម្មស្រដៀងគ្នានឹងប្រទេសជិតខាងទាំងនេះ ដែលធ្វើឱ្យហ្សែនធន់ទាំងនេះអាចយកមកអនុវត្តបានយ៉ាងមានប្រសិទ្ធភាព។

លទ្ធភាពនៃការអនុវត្ត (Applicability)៖

លទ្ធផលនិងបច្ចេកទេសនៃការសិក្សានេះមានសក្តានុពលខ្ពស់ក្នុងការយកមកអនុវត្តជាក់ស្តែង ដើម្បីដោះស្រាយបញ្ហាជំងឺរុក្ខជាតិនៅក្នុងវិស័យកសិកម្មនៅកម្ពុជា។

ការប្រើប្រាស់បច្ចេកវិទ្យា Marker-Assisted Selection (MAS) ដោយផ្អែកលើទិន្នន័យនៃការសិក្សានេះ នឹងជួយសង្គ្រោះទិន្នផលពោតពីការបំផ្លាញដោយជំងឺ និងចូលរួមចំណែកពង្រឹងសន្តិសុខស្បៀងនៅកម្ពុជាប្រកបដោយចីរភាព។

៤. ផែនការសកម្មភាពសម្រាប់និស្សិត (Actionable Roadmap)

ដើម្បីអនុវត្តតាមការសិក្សានេះ និស្សិតគួរអនុវត្តតាមជំហានខាងក្រោម៖

  1. សិក្សាមូលដ្ឋានគ្រឹះពន្ធុវិទ្យា និងជីវព័ត៌មានវិទ្យា: ចាប់ផ្តើមរៀនពីមូលដ្ឋាននៃការវិភាគហ្សែន និងការសរសេរកូដដោយប្រើប្រាស់ R program ព្រមទាំងស្វែងយល់ពីរបៀបទាញយកទិន្នន័យពីមូលដ្ឋានទិន្នន័យហ្សែនរុក្ខជាតិដូចជា MaizeGDB
  2. ប្រមូលសំណាកនិងវាយតម្លៃភាពធន់រុក្ខជាតិ (Phenotyping): ប្រមូលពូជពោតក្នុងស្រុកនៅតាមបណ្តាខេត្តនានា និងធ្វើការសាកល្បងចម្លងមេរោគផ្សិត Puccinia polysora នៅក្នុងផ្ទះកញ្ចក់ ដើម្បីវាយតម្លៃកម្រិតភាពធន់របស់រុក្ខជាតិដោយផ្អែកលើសន្ទស្សន៍ជំងឺ (PDI)។
  3. រៀបចំ និងសម្អាតទិន្នន័យហ្សែន (Quality Control): ប្រើប្រាស់កម្មវិធី PLINK និង TASSEL ដើម្បីចម្រោះទិន្នន័យហ្សែនដែលបាត់បង់ និងរក្សាទុកតែទិន្នន័យ SNP ដែលមានគុណភាពខ្ពស់ (MAF > 5%) សម្រាប់ការវិភាគបន្ត។
  4. អនុវត្តការវិភាគ GWAS: ប្រើប្រាស់កញ្ចប់កម្មវិធី GAPIT នៅក្នុងបរិស្ថាន R ជាពិសេសការប្រើប្រាស់ម៉ូដែល FarmCPU ដើម្បីវិភាគរកទំនាក់ទំនងរវាងសញ្ញាសម្គាល់ SNP និងកម្រិតភាពធន់នឹងជំងឺ។
  5. អនុវត្តកម្មវិធីបង្កាត់ពូជដោយប្រើសញ្ញាសម្គាល់ (MAS): ប្រើប្រាស់សញ្ញាសម្គាល់ QTL សំខាន់ៗដែលបានរកឃើញ (ដូចជា AX-90915192) ធ្វើជាគោលដៅក្នុងការជ្រើសរើសពូជពោតនៅក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍ ដើម្បីបន្តការបង្កាត់បង្កើតពូជថ្មីដែលធន់នឹងជំងឺពិតប្រាកដ។

៥. វាក្យសព្ទបច្ចេកទេស (Technical Glossary)

ពាក្យបច្ចេកទេស ការពន្យល់ជាខេមរភាសា (Khmer Explanation) និយមន័យសាមញ្ញ (Simple Definition)
Genome-wide association study (GWAS) (ការវិភាគទំនាក់ទំនងហ្សែនទូទាំងសែន) ជាវិធីសាស្ត្រស្រាវជ្រាវមួយក្នុងពន្ធុវិទ្យា ដែលប្រព័ន្ធកុំព្យូទ័រធ្វើការស្កេនមើលសញ្ញាសម្គាល់ហ្សែន (SNPs) នៅទូទាំងសែនទាំងមូលនៃក្រុមរុក្ខជាតិជាច្រើន ដើម្បីស្វែងរកទីតាំងហ្សែនជាក់លាក់ណាដែលមានទំនាក់ទំនងផ្ទាល់ទៅនឹងលក្ខណៈដែលចង់បាន (ដូចជាភាពធន់នឹងជំងឺច្រែះពោតជាដើម)។ ដូចជាការប្រើប្រព័ន្ធកុំព្យូទ័រដើម្បីស្កេនរកមើលពាក្យគន្លឹះរាប់លាននៅក្នុងសៀវភៅរាប់ពាន់ក្បាលក្នុងពេលតែមួយ ដើម្បីរកមើលថាទំព័រណាខ្លះនិយាយពីវិធីព្យាបាលជំងឺ។
Single nucleotide polymorphism (SNP) (បម្រែបម្រួលនុយក្លេអូទីតទោល) គឺជាប្រភេទនៃការប្រែប្រួលហ្សែនទូទៅបំផុត ដែលកើតឡើងនៅពេលដែលប្លុកកសាង DNA (នុយក្លេអូទីត) តែមួយគត់ត្រូវបានផ្លាស់ប្តូរនៅក្នុងលំដាប់នៃហ្សែន។ ក្នុងការសិក្សានេះ គេប្រើប្រាស់បម្រែបម្រួលទាំងនេះជាសញ្ញាសម្គាល់ទីតាំង ដើម្បីតាមដានរកមើលហ្សែនដែលធន់នឹងជំងឺ។ ដូចជាការសរសេរខុសអក្ខរាវិរុទ្ធតែមួយតួអក្សរនៅក្នុងពាក្យមួយ (ឧទាហរណ៍៖ "សាប" ទៅជា "សាច់") ដែលអាចធ្វើឲ្យអត្ថន័យនៃប្រយោគផ្លាស់ប្តូរទាំងស្រុង។
Quantitative trait loci (QTL) (ទីតាំងហ្សែនបរិមាណ) គឺជាផ្នែកជាក់លាក់មួយនៅលើក្រូម៉ូសូម (DNA) ដែលមានផ្ទុកហ្សែនមួយ ឬច្រើន ដែលមានឥទ្ធិពលរួមគ្នាទៅលើលក្ខណៈរូបរាងកាយ ឬកម្រិតភាពធន់របស់រុក្ខជាតិ។ ការរកឃើញទីតាំងនេះជួយអ្នកវិទ្យាសាស្ត្រដឹងថាត្រូវផ្តោតលើតំបន់ណាខ្លះនៃក្រូម៉ូសូមដើម្បីធ្វើការបង្កាត់ពូជ។ ដូចជាការកំណត់កូដតំបន់នៅលើផែនទី ដែលប្រាប់យើងថាទីក្រុងណាមានរោងចក្រផលិតអាវុធច្រើនជាងគេ ដើម្បីត្រៀមទប់ទល់នឹងសត្រូវ។
Recombinant inbred lines (RILs) (ពូជបង្កាត់ជិតដែលមានការរៀបចំឡើងវិញ) ជាក្រុមនៃពូជរុក្ខជាតិដែលត្រូវបានបង្កើតឡើងតាមរយៈការបង្កាត់កាត់ខ្វែងរវាងពូជមេបាពីរផ្សេងគ្នា រួចបន្តបង្កាត់ចូលគ្នាឯងជាច្រើនជំនាន់ រហូតទាល់តែហ្សែនរបស់ពួកវាមានស្ថិរភាព (Homozygous) ដែលងាយស្រួលនិងផ្តល់ភាពសុក្រឹតខ្ពស់ក្នុងការសិក្សាពីហ្សែនតំណពូជ។ ដូចជាការលាយថ្នាំពណ៌ក្រហម និងខៀវ បន្ទាប់មកបន្តលាយពណ៌ដែលទទួលបាននោះចូលគ្នាឯងជាច្រើនដងរហូតដល់ពណ៌នោះលែងប្រែប្រួល ដែលងាយស្រួលឲ្យយើងសិក្សាពីលទ្ធផលចុងក្រោយនៃពណ៌នោះ។
Linkage disequilibrium (LD) decay (ការថយចុះនៃអតុល្យភាពតំណភ្ជាប់) ជាការវាស់ស្ទង់ថាតើហ្សែន ឬសញ្ញាសម្គាល់ (SNPs) ដែលនៅជិតគ្នានៅលើក្រូម៉ូសូមមួយ ទំនងជាត្រូវបានផ្ទេរទៅជំនាន់ក្រោយជាមួយគ្នាកម្រិតណា។ នៅពេលចម្ងាយរវាងហ្សែនកាន់តែឆ្ងាយ ទំនាក់ទំនងផ្ទេររួមគ្នានេះនឹងថយចុះ (LD decay) ដែលជួយកំណត់ព្រំដែននៃហ្សែនបេក្ខជនឲ្យកាន់តែច្បាស់សម្រាប់ការវិភាគ GWAS។ ដូចជាមិត្តភក្តិជិតស្និទ្ធពីរនាក់ដែលតែងតែទៅណាមកណាជាមួយគ្នាជានិច្ច ប៉ុន្តែនៅពេលដែលពួកគេរស់នៅកាន់តែឆ្ងាយពីគ្នា ឱកាសដែលពួកគេធ្វើដំណើររួមគ្នាក៏កាន់តែតិចទៅៗ។
Marker-assisted selection (MAS) (ការជ្រើសរើសពូជដោយមានជំនួយពីសញ្ញាសម្គាល់) ជាបច្ចេកទេសទំនើបក្នុងវិស័យកសិកម្ម ដែលអ្នកបង្កាត់ពូជប្រើប្រាស់សញ្ញាសម្គាល់ DNA ជាក់លាក់ (ដូចជា SNPs) ដើម្បីជ្រើសរើសរុក្ខជាតិដែលមានលក្ខណៈល្អ (ដូចជាធន់នឹងជំងឺ) តាំងពីវានៅជាកូនរុក្ខជាតិតូចៗ ដោយមិនបាច់រង់ចាំដល់វាលូតលាស់ធំពេញវ័យនិងបង្ហាញរោគសញ្ញាផ្ទាល់នោះឡើយ។ ដូចជាការស្កេនបាកូដ (Barcode) លើប្រអប់ទំនិញដើម្បីដឹងពីគុណភាព និងប្រភពដើមរបស់វាភ្លាមៗ ដោយមិនបាច់ហែកប្រអប់មើលរបស់ផ្ទាល់ភ្នែកនោះទេ។
Minor allele frequency (MAF) (អត្រាអាឡែលភាគតិច) គឺជាប្រេកង់ ឬអត្រានៃការលេចឡើងនៃប្រភេទហ្សែនទីពីរ (Minor Allele) ដែលកម្រមានជាងគេបំផុតនៅក្នុងប្រជាជនឬសំណាកដែលបានសិក្សា។ នៅក្នុងការវិភាគ GWAS ទិន្នន័យដែលមាន MAF ទាបពេក (ឧទាហរណ៍ក្រោម 5%) ច្រើនតែត្រូវបានកាត់ចោលដើម្បីចៀសវាងភាពលម្អៀងនិងកំហុសផ្នែកស្ថិតិ។ ដូចជាការរាប់ចំនួនមនុស្សដែលពាក់អាវពណ៌ផ្កាឈូកនៅក្នុងថ្នាក់រៀនមួយ។ បើមានតែម្នាក់គត់ក្នុងចំណោមសិស្ស១០០នាក់ (១%) នោះយើងមិនចាត់ទុកវាជាទិន្នន័យតំណាងទូទៅនៃចំណូលចិត្តពណ៌របស់សិស្សក្នុងថ្នាក់នោះទេ។

៦. ប្រធានបទពាក់ព័ន្ធ (Further Reading)

អត្ថបទដែលបានបោះពុម្ពនៅលើ KhmerResearch ដែលទាក់ទងនឹងប្រធានបទនេះ៖

ប្រធានបទ និងសំណួរស្រាវជ្រាវដែលទាក់ទងនឹងឯកសារនេះ ដែលអ្នកអាចស្វែងរកបន្ថែម៖