กับวิวัฒนาการของป กผล นางสาวภิญญาร...

ภาควิชาชีววิทยาปาไมสาขาวิทยาศาสตรชีวภาพปาไม

อาจารยที่ปรึกษา อ.ดร. สุธีร ดวงใจ

การศึกษาความสัมพันธทางพันธุกรรมของพรรณไมสกุลพันจํา (Vatica L.)

กับวิวัฒนาการของปกผล

นางสาวภิญญารัตน ชยาภรณ

หองปฏิบัติการชีวโมเลกุล ภาควิชาชีววิทยาปาไม

หัวขอเนื้อหาที่นําเสนอ2

บทนํา วัตถุประสงค อุปกรณและวิธีการ ผลการศึกษาและวิจารณผลการศึกษา สรุป


3บทนํา: พรรณไมสกุลพันจํา


พรรณไมสกุลพันจํา (Vatica L.) เปนสมาชิกของไมวงศยาง (Dipterocarpaceae) ซึ่งเปนพรรณไมที่มีความสําคัญทางนิเวศวิทยาของปาเขตของประเทศไทยและภูมิภาคเอเชียตะวันออกเฉียงใต พรรณไมสกุลพันจํามีลักษณะเปนไมยืนตนขนาดกลางถึงใหญ ลําตน สวนมากกลม เปลาตรง ใบ รูปรี รูปไขกลับรูปหอก พรรณไมสกุลพันจําเปนไมเรือนยอดชั้นรอง แตบางครั้งอาจพบที่เปนชั้นเรือนยอดเดนได ขึ้นกระจายในพื้นที่ลุมและบางชนิดอาจพบขึ้นในปาบนภูเขาสูงถึง 1600 เมตร และยังมีอีกหลายชนิดที่ขึ้นรวมอยูเปนกลุมใกลกับแหลงน้ํา

4บทนํา: การกระจายพันธุพรรณไมสกุลพันจํา


พรรณไมในสกุลพันจํามีประมาณ 65–71 ชนิด กระจายพันธุจากประเทศอินเดีย ศรีลังกาไปจนถึงพมา จีนตอนใต ไทย อินโดจีน เกาะไฮหนาน มาเลเซีย และหมูเกาะตางๆในเอเชียตะวันออกเฉียงใต อินโดนิเซีย ปรูไน และฟลิปปนส(Ashton, 1982; Pooma, 2003)

5

บทนํา: ลักษณะผลของพรรณไมสกุลพันจํา

Sect. VaticaSect. Sunaptea


ผล 2 แบบ ไดแกผลแบบมีปกซึ่งกลีบเลี้ยง

พัฒนาเปน ปกยาว 2 ปกๆ สั้น 3 ปก โคนปกเรียงจรดกัน ปกยาวรูปหอกกลับแกมรูปแถบ รูปแถบ หรือรูปหอก กลับ ยาวไมเกิน 11 ซม. มีเสนปก 5-7 เสนกลุมพันจํา Section Sunaptea

ผลแบบกลีบเลี้ยงไมพัฒนาเปนปก หรือเปนเพียงปกสั้น (ยาวไมเกิน 1 เทาของความยาวผล) แข็งหนามีขนาดใกลเคียงกัน ผลฝงอยูในฐานรองดอก1/3 หรือเกือบมิด ผิวเปน

็ ื ป ป ป

6

บทนํา: ขอมูลของสกุลพันจําที่ยังไมมีการศึกษา

ความสัมพันธทางพันธุกรรมของพรรณไมสกุลพันจํา สามารถนําไปใชประโยชนในเรื่อง

* การจําแนกกลุม (Section)sect. Vaticasect. Sunaptea

มีลักษณะของวงศวานเดี่ยวหรือไม* วิวัฒนาการของปกผลเปนอยางไร

Vatica H

Vatica EVatica D

Vatica F

Vatica G

Vatica B

Vatica C

Vatica A


7

เพื่อศึกษาความสัมพันธทางพันธุกรรมของไมสกุลพันจํา (Vatica L.) โดยใชขอมูลดีเอ็นเอในคลอโร พลาสจีโนม (rbcL , matK และtrnL-trnLF) เพื่อประเมินหารูปแบบวิวัฒนาการของการพัฒนาของปกผลและลักษณะวงศวานเดี่ยวของกลุม (section) จากขอมูลความสัมพันธทางพันธุกรรมที่ได

วัตถุประสงคของการศึกษา


8

พรรณไมสกุลพันจํา 28 ตัวอยาง สกุลอื่นๆในวงศยาง 33 ตัวอยางอุปกรณในหองปฏิบัติการการโปรแกรมวิเคราะหขอมูล

อุปกรณและวิธีการ: ตัวอยางพืชและอุปกรณ


9

การสกัดดีเอ็นเอ

จากใบตัวอยาง

เพิ่มปริมาณดีเอ็นเอ

โดยเทคนิค PCRPCR purification Sequencing

Editing and

Assembling DNA

sequences

Multiple AlignmentPhylogenetic analyses

อุปกรณและวิธีการ: วิธีการศึกษา


monophyly of

both sections

evolution of

calyx

relationships

2. ปนเหวี่ยง

1.

sorbitol

ปนเหวี่ยง

CTAB buffer

1. ทิ้งไว 1 คืน

2. ปนเหวี่ยงเทสวนบนทิ้ง

นําไปใหตาก

แหง

เติม TE และ

Rnase

การสกัดดีเอ็นเอโดยใชวิธี Modified CTAB10

อุปกรณและวิธีการ: วิธีการศึกษา (ตอ)

DNA

ตรวจสอบคุณภาพและปริมาณดีเอ็นเอดวยวิธีการทําอิเลกโทรโฟรีซีส

11

การหาลําดับนิวคลีโอไทด (Sequencing) ของดีเอ็นเอใน cp genome

อุปกรณและวิธีการ: วิธีการศึกษา (ตอ)

Purification of PCR productโดยใช เอนไซม Phosphatase + Exonuclease

สงใหบริษัท Biodesign เพื่อหาลําดับนิวคลโีอไทด

เพิ่มปริมาณดีเอ็นเอสวนที่ตองการศึกษา rbcL matK trnL-trnLFโดยเทคนิค PCR: cp 65 1.5 min.

ดีเอ็นเอของตัวอยางที่ศึกษา


12อุปกรณและวิธีการ: วิธีการศึกษา (ตอ)


Editing and Assembling DNA sequences โดยใชโปรแกรม ChromasPro

จัดทําขอมูลลําดับนิวคลีโอไทดของแตละตัวอยาง สวนยีนตางๆ ในรูปแบบ fasta file จากนั้นนําขอมูลที่ไดมาจัดเรียง (multiple

alignment) ดวยโปรแกรม Clustal X

ผล sequences จาก Biodesign



Species A: ATCCAAGTTTTAGGC---GGATAG

Species B: ATCCAAGGTTTATCCGTAGTATAG

Species C: ATCCA-GGTATAACC---GTATAG

Species D: ?? CCATGGTATAACC---GTATAG

DNA data

Species A: ATCCAAGTTTTAGGCGGATAG


Species C: ATCCAGGTATAACCGTATAG

Species D: ??CCATGGTATAACCGTATAG

DNA data

multiple alignment ดวยโปรแกรม Clustal X



การวิเคราะห Phylogenetic tree – ใชวิธีวิเคราะหแบบMP ในโปรแกรม PAUP และ BI ในโปรแกรม Mrbayes

Sp B

Sp C

Sp D

Sp A

Species A: ATCCAAGTTTTAGGC --- GGATAG


Species C: ATCCA-GGTATAACC --- GTATAG

Species D: ATCCATGGTATAACC --- GTATAG

DNA data

ตรวจสอบลักษณะวงศวานเดี่ยวของ section และวิเคราะหรูปแบบการพัฒนาของปกผลจากขอมูลความสัมพันธทางพันธุกรรม

15

ผลการสกัดดีเอ็นเอ พบวาตัวอยางพรรณไมวงศยางที่เก็บใหแหงในซิลิกาเจลจะไดดีเอ็นเอที่เหมาะสมสําหรับศึกษาลําดับนิวคลีโอไทด แตตัวอยางที่สกัดจากตัวอยางแหง (herbarium) ไดดีเอ็นเอที่คอนขางแตกหัก

ผลการศึกษา: DNA extraction


16

การเพิ่มปริมาณดีเอ็นเอทั้งสามสวนที่ตองการหาลําดับนิวคลีโอไทด ดวยเทคนิค PCR พบวาสวนใหญสามารถเพิ่มปริมาณไดยกเวนบางตัวอยางดังแสดงในตารางขางลาง

รหัส ชนิด

ยีนrbcL trnk+mat

K

trnLF

Vat- 02 Vatica bella

Vat -04 Vatica harmandiana

Vat -05 Vatica lowii

Vat -06 Vatica maingayi

Vat -08 Vatica nitens

Vat -10 Vatica cf odorata

Vat -11 Vatica cf odorata

Vat -12 Vatica pauciflora

Vat -13 Vatica philastreana

Vat -14 Vatica stapfiana

Vat -16 Vatica sp.

ผลการศึกษา: PCR of each region


17

A: ATCCA A TT TTG

B: ATCCA AGGTTG

C: ATCCA AGGT AT

D: ATCCA TGGT AT

trnL-trnLF 1075 947 54 74

matK 2055 1835 97 123

rbcL 1428 1314 35 79

Combined 4558 4096 186 276

ผลการศึกษา: characters of each cp region


18การวิเคราะห Phylogenetic tree แบบ maximum parsimony

การวิเคราะห Phylogenetic tree แบบ BI (Model based)

Anisoptera costata Ani01Anisoptera curtisii Ani05Anisoptera laevis Ani06Anisoptera scaphula Ani07Cotylelobium lanceolatum Cot01Vatica bella Vat 02Vatica bellaVatica pauciflora Vat12Vatica sp Vat16Vatica strapfiana Vat14Vatica paucifloraVatica lowii Vat05Vatica maingayi Vat06Vatica nitens Vat08Vatica micrantha

Vatica affinis AJB1999Vatica chinensisVatica diospyroides Vat03Vatica philastreana Vat13Hopea ferrea Hop01Hopea helferii Hop02Hopea thorellii Hop15Hopea odorata Hop08Hopea sangal Hop13Hopea brateolata Hop03Hopea sublanceolata Hop14Hopea dryobalanoides Hop04Hopea pierrei Hop12Hopea sp. Hop16Shorea gratissima Sho09Shorea roxburghii Sho12Shorea siamensis Sho01Shorea obtusa Sho03Shorea robusta Sho07Dipterocarpus intricatus Dip01Dipterocarpus tuberculatus Dip03Dipterocarpus hybrid Dip10Dipterocarpus kerrii Dip04Dipterocarpus glandifolius Dip15Dipterocarpus costatus Dip47Dipterocarpus alatus Dip16Dipterocarpus baudii Dip21Dipterocarpus chartaceous Dip23Dipterocarpus dyeri Dip28Dipterocarpus turbinatus Dip37Dipterocarpus obtusifolius Dip38Dipterocarpus crinitus Dip26

100

100

10099

100

79

94

66

60

64

99

97

100

100

100

9470

9963

9975

100

98100

51

89

62

100

Anisoptera

Cotylelobium

Vatica

Hopea

Shorea

Dipterocarpus

Strict consensus with BP

Vatica harmandiana Vat04Vatica odorata Vat10Vatica odorataVatica coriacea

5866

Anisoptera costata Ani01Anisoptera curtisii Ani05Anisoptera laevis Ani06Anisoptera scaphula Ani07Cotylelobium lanceolatum Cot01Vatica bella Vat 02Vatica bellaVatica pauciflora Vat12Vatica sp Vat16Vatica strapfiana Vat14Vatica paucifloraVatica lowii Vat05Vatica nitens Vat08Vatica maingayi Vat06Vatica micranthaVatica harmandiana Vat04Vatica odorata Vat10Vatica odorataVatica coriaceaVatica affinisVatica chinensisVatica diospyroides Vat03Vatica philastreana Vat13Hopea ferrea Hop01Hopea helferii Hop02Hopea thorellii Hop15Hopea odorata Hop08Hopea sangal Hop13Hopea brateolata Hop03Hopea sublanceolata Hop14Hopea dryobalanoides Hop04Hopea pierrei Hop12Hopea sp. Hop16Shorea gratissima Sho09Shorea roxburghii Sho12Shorea siamensis Sho01Shorea obtusa Sho03Shorea robusta Sho07Dipterocarpus intricatus Dip01Dipterocarpus crinitus Dip26Dipterocarpus tuberculatus Dip03Dipterocarpus hybrid Dip10Dipterocarpus kerrii Dip04Dipterocarpus glandifolius Dip15Dipterocarpus costatus Dip47Dipterocarpus baudii Dip21Dipterocarpus obtusifolius Dip38Dipterocarpus alatus Dip16Dipterocarpus dyeri Dip28Dipterocarpus chartaceous Dip23Dipterocarpus turbinatus Dip37

100

100

100100

100

98

100

90

99

87

99

97

98

6257

80

100

91

100

100

100

100

100

100

7296

10098

100 94

100

100100

79

100

76

97

62

Anisoptera

Cotylelobium

Vatica

Hopea

Shorea

Dipterocarpus

ผลการศึกษา: phylogenetic trees of Vatica and related genera


19

Anisoptera costata Ani01Anisoptera curtisii Ani05Anisoptera laevis Ani06Anisoptera scaphula Ani07Cotylelobium lanceolatum Cot01Vatica bella Vat 02Vatica bellaVatica pauciflora Vat12Vatica sp Vat16Vatica strapfiana Vat14Vatica paucifloraVatica lowii Vat05Vatica nitens Vat08Vatica maingayi Vat06Vatica micranthaVatica harmandiana Vat04Vatica odorata Vat10Vatica odorataVatica coriaceaVatica affinisVatica chinensisVatica diospyroides Vat03Vatica philastreana Vat13Hopea ferrea Hop01Hopea helferii Hop02Hopea thorellii Hop15Hopea odorata Hop08Hopea sangal Hop13Hopea brateolata Hop03Hopea sublanceolata Hop14Hopea dryobalanoides Hop04Hopea pierrei Hop12Hopea sp. Hop16Shorea gratissima Sho09Shorea roxburghii Sho12Shorea siamensis Sho01Shorea obtusa Sho03Shorea robusta Sho07Dipterocarpus intricatus Dip01Dipterocarpus crinitus Dip26Dipterocarpus tuberculatus Dip03Dipterocarpus hybrid Dip10Dipterocarpus kerrii Dip04Dipterocarpus glandifolius Dip15Dipterocarpus costatus Dip47Dipterocarpus baudii Dip21Dipterocarpus obtusifolius Dip38Dipterocarpus alatus Dip16Dipterocarpus dyeri Dip28Dipterocarpus chartaceous Dip23Dipterocarpus turbinatus Dip37

100

100

100100

100

98

100

90

99

87

99

97

98

6257

80

100

91

100

100

100

100

100

100

7296

10098

100 94

100

100100

79

100

76

97

62

Anisoptera

Cotylelobium

Vatica

Hopea

Shorea

Dipterocarpus

ผลการศึกษา: Relationships among Vatica and related genera

20

Vatica clade I

Vatica clade II

Vatica clade III

Vatica clade IV

Vatica clade V

Cotylelobium lanceolatum Cot01Vatica bella Vat 02Vatica bellaVatica pauciflora Vat12Vatica sp Vat16Vatica strapfiana Vat14Vatica paucifloraVatica lowii Vat05Vatica nitens Vat08Vatica maingayi Vat06Vatica micranthaVatica harmandiana Vat04Vatica odorata Vat10Vatica odorataVatica coriaceaVatica affinisVatica chinensisVatica diospyroides Vat03Vatica philastreana Vat13

100

90

99

87

99

97

98

6257

80

100

91

100

100

BI Majority rule and PP

จากการวิเคราะห Phylogenetic tree แบบ BI ภายในสกุลพันจําพบวา แบงได 5 เคลด ดังรูป

ผลการศึกษา: Relationships within genus Vatica

21

ขอมูลความสัมพันธทางพันธุกรรมพบวา section Vatica และ section Sunaptea มีลักษณะไมเปนวงศวานเดี่ยว

ผลการศึกษา: monophyly of section

22

ผลของพรรณไมสกุลพันจําดั้งเดิมเปนแบบสองปกยาวสามปกสั้น ลักษณะการที่ปกผลไมพัฒนายาว (ปกลดรูป) เกิดขึ้นมากกวาหนึ่งครั้ง

ผลการศึกษา: evolution of fruiting calyx

23สรุปผลการศึกษา


จากการวิเคราะหความสมัพันธทางพันธุกรรมระหวางพรรณไมสกุลพันจํากบัพรรณไมสกลุอื่นๆพบวาพรรณไมสกุลพันจํามีลกัษณะเปนวงศวานเดี่ยว (Monophyletic) และมีความสัมพันธใกลชดิกับพรรณไมสกุลเคีย่ม (Cotylelobium) จากการวิเคราะหความสมัพันธทางพันธุกรรมภายในพรรณไมสกุลพันจําพบวา กลุมพันจํา(section Sunaptea) และ กลุมรือเสาะ (section Vatica) มีลักษณะไมเปนวงศวานเดี่ยว ซึ่งผลที่ไดจากการศกึษาครั้งนี้ไมสอดคลองกับการจําแนกกลุมที่ใชในปจจุบนัที่จาํแนกโดย Ashton (1982) จากการวิเคราะหโดยอาศัยขอมูลขางตัน พบวาพรรณไมสกุลพันจํามีผลแบบมีปก แบบสองปกยาวสามปกสัน้เปนลกัษณะโบราณซึ่งเปนลักษณะของผลทั่วๆไปที่พบในพรรณไมวงศยาง ตอมาพรรณไมสกุลพันจําบางชนิดไดมีการลดรูปปกอยางนอยสองครั้ง ครั้งแรกเกิดใน ทะลอก (V.philastreana Pierre) และ จันทรกะพอ (V. diospyroides Symington) ครั้งที่สองเกิดใน รือเสาะเขา (V. sp.) สักปก (V. bella Slooten) สักทะเล (V. stapfiana (King) Slooten) และ สักน้ํา (V. pauciflora (Korth.) Blume) เบื้องตนคาดวาการลดรูปของปกผลเปนการปรับตวัของพรรณไม ที่เปลี่ยนมาใชกระแสน้ําในการกระจายพันธุแทนกระแสลม ซึ่งสอดคลองกับลกัษณะปาที่พรรณไมสกุลพันจําชนิดนั้นๆกระจายพันธุอยูนั่นคอื ปาบุงปาทาม และปาพรุ

24

อาจารยสุธีร ดวงใจ อาจารยที่ปรึกษาโครงงานและคาใชจายมานพ ผูพัฒน สําหรับตัวอยางที่ใชศึกษาภาควิชาชีววิทยาปาไมสําหรับความพรอมของเครื่องมือตางๆอาจารยภาควิชาชีววิทยาปาไมทุกทาน

ขอขอบคุณ


กับวิวัฒนาการของป กผล นางสาวภิญญาร...

Documents