VinUni วางแผนถอดรหัสจีโนมข้าวเวียดนาม 1,000 ตัวอย่าง หนุนการปรับปรุงพันธุ์รับมือสภาพภูมิอากาศ

แผนที่พันธุกรรมความหลากหลายของข้าวเวียดนาม

สถาบันวิจัยบิ๊กดาต้าแห่งมหาวิทยาลัย VinUni (VIBD) เปิดตัว VN1K-RICE โครงการถอดรหัสจีโนมทั้งหมดของตัวอย่างข้าวเวียดนาม 1,000 ตัวอย่าง โดยเริ่มจากชุดตัวอย่างหลัก 150 ตัวอย่าง นักวิจัยวางแผนผสานข้อมูลพันธุกรรมเข้ากับการประเมินในเขตนิเวศ 3 แห่ง เพื่อช่วยระบุพันธุ์ข้าวที่เหมาะกับภาวะแห้งแล้ง ดินเค็ม ความร้อน และน้ำท่วม พร้อมศึกษาคุณภาพเมล็ดข้าวและการปล่อยก๊าซเรือนกระจก

โครงการนี้เปิดตัวในงานประชุมวิชาการนานาชาติว่าด้วยการประยุกต์ใช้เทคโนโลยียีนในภาคเกษตร SAGA 2026 และเป็นส่วนหนึ่งของโครงการวิจัย AgriOmics-AI ของ VIBD ซึ่งดำเนินการระหว่างปี 2026 ถึง 2030 ผลงานที่วางแผนไว้ประกอบด้วยฐานข้อมูลจีโนมข้าว จีโนมอ้างอิงคุณภาพสูงของข้าวเวียดนามพันธุ์ดั้งเดิม และข้อมูลเกี่ยวกับการทำงานของยีน

งานวิจัยนี้รวบรวมหลักฐานสองประเภท ได้แก่ ข้อมูลที่บันทึกอยู่ในดีเอ็นเอของพืช และผลการเติบโตของพืชจริง การเชื่อมโยงข้อมูลทั้งสองประเภทอาจช่วยให้ผู้ปรับปรุงพันธุ์คัดเลือกวัสดุที่เป็นประโยชน์จากแหล่งรวบรวมข้าวพันธุ์ดั้งเดิมและข้าวป่าของเวียดนาม รวมถึงพืชที่มีลักษณะเป็นประโยชน์ต่อการเพาะปลูกในสภาพแวดล้อมที่ท้าทาย

ศาสตราจารย์ Vu Ha Van ผู้อำนวยการฝ่ายวิทยาศาสตร์ของ VIBD เป็นหัวหน้าโครงการ VN1K-RICE ส่วนศาสตราจารย์ Robert Henry ผู้อำนวยการผู้ก่อตั้ง Queensland Alliance for Agriculture and Food Innovation แห่งมหาวิทยาลัยควีนส์แลนด์ ประเทศออสเตรเลีย และอาจารย์ประจำ VinUni เป็นหัวหน้าร่วมโครงการ

เหตุใดจึงเริ่มจาก 150 ตัวอย่าง?

ตัวอย่าง 150 ตัวอย่างแรกคิดเป็น 15% ของชุดตัวอย่าง 1,000 ตัวอย่างตามเป้าหมาย นักวิจัยจะเริ่มจากกลุ่มหลักนี้ก่อนขยายการถอดรหัสพันธุกรรม การคัดเลือกครอบคลุมข้าวนาชลประทาน ข้าวไร่ พื้นที่ชายฝั่งดินเค็ม และพื้นที่ที่ได้รับผลกระทบจากน้ำท่วมขึ้นลงตามน้ำขึ้นน้ำลง ตลอดจนตัวอย่างข้าวป่า

สภาพแวดล้อมเหล่านี้มีความสำคัญ เพราะต้นข้าวเผชิญแรงกดดันแตกต่างกันไปในแต่ละพื้นที่ ข้าวพันธุ์หนึ่งที่ปลูกในพื้นที่ชายฝั่งดินเค็มอาจมีลักษณะเป็นประโยชน์ที่แตกต่างจากข้าวไร่ การเก็บตัวอย่างจากสภาพแวดล้อมเหล่านี้ช่วยให้นักวิจัยศึกษาความหลากหลายของข้าวเวียดนามได้ครอบคลุมยิ่งขึ้น

โครงการจะถอดรหัสจีโนมทั้งหมด ซึ่งหมายถึงชุดคำสั่งทางพันธุกรรมทั้งหมดที่อยู่ในดีเอ็นเอของตัวอย่างแต่ละตัว ความแตกต่างของคำสั่งเหล่านี้มีส่วนกำหนดลักษณะต่าง ๆ เช่น กลิ่นหอมและความเหนียวของเมล็ดข้าว ความต้านทานโรค และความทนทานต่อความเครียดจากสิ่งแวดล้อม

เป้าหมายการถอดรหัสของโครงการอยู่ที่ 1,000 ตัวอย่าง โดยจะเริ่มจากชุดตัวอย่างหลักที่มีขนาดเล็กกว่า เพื่อให้ขยายงานวิจัยจากกลุ่มเริ่มต้นที่กำหนดไว้ชัดเจน แทนที่จะดำเนินการกับตัวอย่างทั้งหมดในคราวเดียวตั้งแต่แรก

นำแหล่งรวบรวมข้าวที่เก็บรักษาไว้มาใช้ในการวิจัย

แหล่งรวบรวมข้าวพันธุ์ดั้งเดิมและข้าวป่าของเวียดนามอยู่ในความดูแลของสถาบันต่าง ๆ รวมถึง Plant Resources Center, Cuu Long Delta Rice Research Institute, Can Tho University และ Vietnam National University of Agriculture แหล่งรวบรวมเหล่านี้ช่วยอนุรักษ์ตัวอย่างพันธุ์พืชที่นักวิทยาศาสตร์สามารถนำไปศึกษาและใช้ในการปรับปรุงพันธุ์

ข้าวส่วนใหญ่ในแหล่งรวบรวมเหล่านี้ยังไม่เคยผ่านการถอดรหัสจีโนมทั้งหมด นอกจากนี้ เวียดนามยังขาดโครงสร้างพื้นฐานด้านข้อมูลจีโนมระดับชาติ ทำให้ความสามารถของนักวิจัยในการระบุความแตกต่างทางพันธุกรรมที่เป็นประโยชน์และศึกษาตัวอย่างจากแหล่งต่าง ๆ ยังมีข้อจำกัด

VN1K-RICE มุ่งเชื่อมโยงตัวอย่างที่เก็บรักษาไว้กับข้อมูลที่นักวิจัยสามารถวิเคราะห์และแบ่งปันได้ จากนั้นจึงศึกษาตัวอย่างเมล็ดพันธุ์ที่เก็บไว้ควบคู่กับข้อมูลดีเอ็นเอและการวัดลักษณะของพืช ทำให้ค้นหาตัวอย่างที่มีศักยภาพได้ง่ายขึ้น เช่น ข้าวที่มีทั้งคุณภาพเมล็ดเป็นที่ต้องการและทนทานต่อความเค็ม

โครงการนี้พัฒนาร่วมกับสถาบันในประเทศที่ดูแลทรัพยากรพันธุกรรม และพันธมิตรระหว่างประเทศ เป้าหมายการปรับปรุงพันธุ์ยังเชื่อมโยงกับยุทธศาสตร์การพัฒนาภาคข้าวของเวียดนามจนถึงปี 2030 โดยมีวิสัยทัศน์ถึงปี 2050 โดยเฉพาะการมุ่งพัฒนาคุณภาพ การปรับตัวต่อสภาพภูมิอากาศ และการลดการปล่อยก๊าซ

ประกาศอย่างเป็นทางการของ VinUniversity ระบุชื่อสถาบันทั้งสี่แห่งที่ดูแลแหล่งรวบรวม ยืนยันความร่วมมือกับหน่วยงานในประเทศที่ดูแลทรัพยากรพันธุกรรมและพันธมิตรระหว่างประเทศ และเชื่อมโยงแผนพัฒนาโครงสร้างพื้นฐานข้อมูลจีโนมระดับชาติกับยุทธศาสตร์ดังกล่าว นอกจากนี้ยังกล่าวถึงการมีส่วนร่วมของกระทรวงต่าง ๆ สถาบันวิจัย มหาวิทยาลัย และผู้แทนท้องถิ่นจากทั่วเวียดนาม พร้อมผู้เชี่ยวชาญนานาชาติ

เหตุใดจีโนมอ้างอิงของเวียดนามจึงสำคัญ

จีโนมอ้างอิงคือลำดับพันธุกรรมโดยละเอียดที่ใช้เป็นแนวทางในการเปรียบเทียบ นักวิจัยนำจีโนมข้าวอื่น ๆ มาเปรียบเทียบกับจีโนมนี้ เพื่อระบุความแตกต่างและศึกษาว่าความแตกต่างใดอาจเชื่อมโยงกับลักษณะที่เป็นประโยชน์

VN1K-RICE วางแผนสร้างจีโนมอ้างอิงสำหรับข้าวเวียดนามพันธุ์ดั้งเดิมโดยเฉพาะ จีโนมอ้างอิงที่ใกล้เคียงกับพืชที่กำลังศึกษาอาจช่วยให้นักวิจัยตรวจสอบวัสดุพันธุกรรมท้องถิ่นได้แม่นยำขึ้น และระบุบริเวณที่ควรศึกษาเพิ่มเติม

Robert Henry หัวหน้าร่วมโครงการและผู้อำนวยการผู้ก่อตั้ง Queensland Alliance for Agriculture and Food Innovation อธิบายเหตุผลที่ทีมต้องการจีโนมอ้างอิงซึ่งสะท้อนความหลากหลายในท้องถิ่น โดยคำกล่าวที่แปลจากภาษาเวียดนามระบุว่า:

จีโนมเพียงหนึ่งชุดไม่อาจเป็นตัวแทนความหลากหลายทางพันธุกรรมทั้งหมดของสิ่งมีชีวิตชนิดหนึ่งได้ นักวิทยาศาสตร์จำเป็นต้องมีจีโนมอ้างอิงที่ใกล้เคียงกับตัวอย่างที่กำลังศึกษา

สำหรับผู้ปรับปรุงพันธุ์ข้าวเวียดนาม ประโยชน์ในทางปฏิบัติคือกรอบการเปรียบเทียบที่สร้างขึ้นจากข้าวซึ่งใกล้เคียงกับวัสดุที่ใช้ในงานวิจัยของตน จีโนมอ้างอิงที่วางแผนไว้และชุดข้อมูลลำดับพันธุกรรม 1,000 ตัวอย่างที่มีขอบเขตกว้างขึ้นมีจุดประสงค์ที่เกี่ยวเนื่องกัน ได้แก่ แนวทางโดยละเอียดสำหรับการเปรียบเทียบ และข้อมูลที่ครอบคลุมความแตกต่างระหว่างตัวอย่าง

ทดสอบความหมายของดีเอ็นเอในแปลงปลูก

ทีมวิจัยวางแผนผสานลำดับจีโนมเข้ากับการประเมินลักษณะของข้าวในเขตนิเวศ 3 แห่ง โดยจะวัดคุณภาพอาหาร คุณค่าทางโภชนาการ ความทนทานต่อความเครียดจากสิ่งแวดล้อม ความต้านทานโรค และการปล่อยก๊าซเรือนกระจกระหว่างการเพาะปลูก

ด้านคุณภาพเมล็ดข้าว นักวิจัยจะตรวจสอบความเหนียวและกลิ่นหอม รวมถึงปริมาณสารอาหารรองและโปรตีน ส่วนสภาพการเพาะปลูกจะประเมินความทนทานต่อภาวะแห้งแล้ง ความเค็ม ความร้อน และน้ำท่วม นอกจากนี้ยังรวมถึงการต้านทานโรคข้าวที่พบได้ทั่วไป

ลักษณะหมายถึงคุณสมบัติที่สังเกตหรือวัดได้ เมื่อนำลักษณะต่าง ๆ มาเปรียบเทียบกับความแตกต่างของดีเอ็นเอในตัวอย่างทั้งหมด นักวิทยาศาสตร์จะค้นหาบริเวณทางพันธุกรรมที่เกี่ยวข้องกับผลลัพธ์เฉพาะได้ เช่น ความทนทานต่อความเค็มที่สูงขึ้นหรือกลิ่นหอมที่โดดเด่น

การวัดผลในแปลงปลูกเป็นหัวใจสำคัญของกระบวนการนี้ เพราะเชื่อมโยงลำดับพันธุกรรมเข้ากับผลการเพาะปลูกที่ผู้ปรับปรุงพันธุ์ให้ความสำคัญ ทั้งการเติบโตของพืชภายใต้ความเครียด ลักษณะของเมล็ดข้าว และปริมาณก๊าซเรือนกระจกที่ปล่อยระหว่างการเพาะปลูก

การศึกษาการปล่อยก๊าซเพิ่มเป้าหมายด้านการคัดเลือกอีกข้อควบคู่กับคุณภาพเมล็ดและความทนทาน นักวิจัยตั้งใจตรวจสอบบริเวณทางพันธุกรรมที่อาจช่วยลดการปล่อยก๊าซ โดยศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างดีเอ็นเอกับผลการวัดระหว่างการเพาะปลูก

ข้อมูลพันธุกรรมจะช่วยชี้แนวทางการปรับปรุงพันธุ์ได้อย่างไร

ผู้ปรับปรุงพันธุ์อาจใช้ผลการศึกษาของโครงการคัดกรองวัสดุข้าวเพื่อหาความแตกต่างของดีเอ็นเอที่เป็นประโยชน์ ก่อนเลือกต้นข้าวสำหรับผสมพันธุ์ ตัวอย่างเช่น ข้าวพันธุ์ดั้งเดิมที่ทนต่อความเค็มได้ดีอาจเป็นแหล่งพันธุกรรมสำหรับพัฒนาข้าวที่เหมาะกับพื้นที่ดินเค็ม

ข้าวพันธุ์ที่มีกลิ่นหอมเป็นที่ต้องการหรือมีคุณภาพเมล็ดโดดเด่น อาจนำมาใช้ปรับปรุงข้าวที่ปลูกอยู่แล้ว การวิเคราะห์ดีเอ็นเอจะช่วยให้นักวิจัยระบุต้นข้าวที่มีลักษณะที่ต้องการศึกษา ควบคู่กับการปรับปรุงพันธุ์และประเมินผลในรุ่นต่อ ๆ ไป

โครงการยังมีเป้าหมายพัฒนาสายพันธุ์เกือบเหมือนพันธุ์แท้ สายพันธุ์เหล่านี้มีพื้นฐานทางพันธุกรรมเกือบเหมือนกัน แต่แตกต่างกันในบริเวณเป้าหมายเฉพาะ การนำมาเปรียบเทียบช่วยให้นักวิจัยทดสอบบทบาทของบริเวณนั้น โดยคงองค์ประกอบทางพันธุกรรมส่วนอื่น ๆ ของพืชไว้ให้ใกล้เคียงกัน

สายพันธุ์ลักษณะดังกล่าวช่วยให้ศึกษายีนที่มีศักยภาพได้ตรงจุดยิ่งขึ้น หากต้นข้าวที่มีพื้นฐานทางพันธุกรรมใกล้เคียงกันมีลักษณะที่วัดได้แตกต่างกัน นักวิทยาศาสตร์ก็สามารถศึกษาในรายละเอียดเพิ่มเติมว่าบริเวณเป้าหมายมีบทบาทอย่างไร และประเมินประโยชน์ต่อการปรับปรุงพันธุ์

เครื่องหมายดีเอ็นเอเป็นอีกหนึ่งการประยุกต์ใช้ที่วางแผนไว้ เครื่องหมายคือคุณลักษณะที่ระบุได้ในลำดับดีเอ็นเอ ซึ่งนักวิจัยสามารถติดตามได้ เครื่องหมายช่วยในการระบุ คัดเลือก และยืนยันพันธุ์ข้าวที่มีลักษณะเป็นประโยชน์ ทำให้ฐานข้อมูลจีโนมมีประโยชน์มากกว่างานถอดรหัสในระยะแรก

เครื่องมือ AI และฐานข้อมูลสำหรับการใช้งานร่วมกัน

ปัญญาประดิษฐ์จะช่วยประมวลผลข้อมูลพันธุกรรมปริมาณมาก ค้นหาความเชื่อมโยงระหว่างยีนกับลักษณะของพืช คาดการณ์หน้าที่ของยีน และระบุแนวทางวิจัยที่มีศักยภาพ เป้าหมายคือเปลี่ยนข้อมูลลำดับพันธุกรรมให้เป็นสารสนเทศที่ช่วยชี้แนวทางการทดลองและการตัดสินใจด้านการปรับปรุงพันธุ์ในขั้นต่อไป

ประกาศอย่างเป็นทางการระบุว่าจะใช้แบบจำลองภาษาด้านจีโนมเพื่อกำหนดหน้าที่ของยีนและคาดการณ์ลักษณะจากลำดับพันธุกรรม ได้แก่ การระบุหน้าที่ของยีนและการคาดการณ์ลักษณะของพืชจากลำดับพันธุกรรม

โครงการคาดว่าจะจัดทำข้อมูลเกี่ยวกับการทำงานของยีนด้วย ลำดับจีโนมบันทึกคำสั่งทางพันธุกรรม ส่วนข้อมูลการทำงานของยีนช่วยให้นักวิจัยตรวจสอบว่าพืชนำคำสั่งเหล่านั้นไปใช้อย่างไร การรวบรวมข้อมูลสองประเภทนี้เข้าด้วยกันช่วยให้นักวิทยาศาสตร์มีแนวทางเพิ่มเติมในการศึกษาลักษณะที่วัดได้จากต้นข้าว

ตามข้อเสนอโครงการที่ระบุในประกาศ ผลงานที่วางแผนไว้ประกอบด้วยข้อมูลจีโนมของข้าว 1,000 พันธุ์ จีโนมอ้างอิงคุณภาพสูงของข้าวพันธุ์ดั้งเดิม และข้อมูลทรานสคริปโตมิก หรือ RNA-seq เพื่อสนับสนุนการกำหนดหน้าที่ยีน ข้อมูลเหล่านี้จะนำมาผสานกับข้อมูลลักษณะของพืชและสิ่งแวดล้อมในฐานข้อมูลระดับชาติของความหลากหลายแบบนิวคลีโอไทด์เดี่ยว หรือ SNP นักวิจัยจะใช้ทรัพยากรนี้จัดทำบัญชีบริเวณทางพันธุกรรมและยีนที่เป็นตัวเลือก ซึ่งเกี่ยวข้องกับคุณภาพเมล็ด ความทนทานต่อความเครียด และการปล่อยก๊าซต่ำ

VIBD วางแผนเปิดให้ชุมชนนักวิจัยเข้าถึงฐานข้อมูลจีโนมและเครื่องมือ AI การเข้าถึงร่วมกันจะช่วยให้กลุ่มวิจัยอื่นใช้ชุดข้อมูล เปรียบเทียบผลการศึกษา และขยายงานด้วยตัวอย่างเพิ่มเติมได้

Vu Ha Van ผู้อำนวยการฝ่ายวิทยาศาสตร์ของ VIBD และนักวิทยาศาสตร์ผู้เป็นหัวหน้าโครงการ VN1K-RICE กล่าวถึงเป้าหมายความร่วมมือนี้ โดยคำกล่าวที่แปลจากภาษาเวียดนามระบุว่า:

จีโนมอ้างอิงหรือฐานข้อมูล SNP จะมีคุณค่าอย่างแท้จริงก็ต่อเมื่อกลุ่มวิจัยจำนวนมากนำไปใช้และขยายผล นี่คือเหตุผลที่เราพัฒนา VN1K-RICE ร่วมกับสถาบันที่ดูแลทรัพยากรพันธุกรรมในเวียดนามและพันธมิตรระหว่างประเทศ

SNP คือความแตกต่างที่ตำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่งในลำดับดีเอ็นเอ ฐานข้อมูลความแตกต่างเหล่านี้ช่วยให้นักวิจัยมีจุดที่ระบุได้สำหรับการเปรียบเทียบระหว่างพืชแต่ละต้น ทำให้ศึกษาความหลากหลายและติดตามลักษณะทางพันธุกรรมที่เกี่ยวข้องกับลักษณะต่าง ๆ ได้

แผนงานจนถึงปี 2030

AgriOmics-AI ซึ่งเป็นโครงการขนาดใหญ่ที่รวม VN1K-RICE ไว้ด้วย ดำเนินการระหว่างปี 2026 ถึง 2030 โดยผสานจีโนมิกส์กับ AI เพื่อศึกษา อนุรักษ์ และใช้ประโยชน์จากทรัพยากรพันธุกรรมพื้นถิ่นของเวียดนามในพืช ปศุสัตว์ สัตว์น้ำ และจุลินทรีย์ที่เป็นประโยชน์

ภายใต้โครงการดังกล่าว VN1K-RICE มีลำดับงานที่กำหนดไว้ชัดเจน ได้แก่ เริ่มจากตัวอย่างข้าวหลัก 150 ตัวอย่าง ขยายไปสู่เป้าหมาย 1,000 ตัวอย่าง สร้างจีโนมอ้างอิง และเชื่อมโยงข้อมูลพันธุกรรมกับลักษณะที่วัดได้ ผลงานที่คาดว่าจะได้ประกอบด้วยชุดข้อมูลลำดับพันธุกรรม จีโนมอ้างอิง และข้อมูลการทำงานของยีน

ประกาศไม่ได้ระบุวันแล้วเสร็จของโครงการข้าว วันที่เปิดฐานข้อมูล หรือกำหนดการเผยแพร่ข้าวพันธุ์ใหม่ อีกทั้งไม่ได้ระบุกำหนดการเผยแพร่ข้อมูลการทำงานของยีนหรือเครื่องมือ AI งานเร่งด่วนในระยะนี้มุ่งสร้างเครื่องมือและหลักฐานทางวิจัยที่โครงการปรับปรุงพันธุ์สามารถนำไปใช้ได้

ประโยชน์ที่ตั้งเป้าไว้สำหรับภาคการเกษตรคือการคัดเลือกวัสดุข้าวอย่างมีข้อมูลประกอบมากขึ้น ทั้งการค้นหาความทนทานต่อความเค็ม การอนุรักษ์ลักษณะเมล็ดที่มีคุณค่า และการศึกษาแนวทางลดการปล่อยก๊าซ ความก้าวหน้าจะขึ้นอยู่กับการเชื่อมโยงผลการศึกษาดีเอ็นเอกับสมรรถนะของพืชที่ประเมินในโครงการ

ประเด็นสำคัญ

• VIBD ของ VinUni วางแผนถอดรหัสตัวอย่างข้าวเวียดนาม 1,000 ตัวอย่าง โดยเริ่มจาก 150 ตัวอย่าง หรือ 15% ของเป้าหมาย
• ชุดตัวอย่างครอบคลุมสภาพแวดล้อมการเพาะปลูกหลายแบบและมีข้าวป่ารวมอยู่ด้วย
• นักวิจัยจะสร้างจีโนมอ้างอิงของข้าวเวียดนามพันธุ์ดั้งเดิม และประเมินลักษณะของพืชในเขตนิเวศ 3 แห่ง
• การวัดผลจะครอบคลุมคุณภาพเมล็ด คุณค่าทางโภชนาการ ความทนทานต่อความเครียด ความต้านทานโรค และการปล่อยก๊าซเรือนกระจก
• เครื่องมือที่วางแผนไว้ประกอบด้วยฐานข้อมูลจีโนมที่เปิดให้เข้าถึง เครื่องมือ AI เครื่องหมายดีเอ็นเอ และสายพันธุ์ข้าวสำหรับทดสอบบริเวณทางพันธุกรรมเป้าหมาย
• ข้อมูลที่วางแผนไว้รวมถึงข้อมูล RNA-seq เกี่ยวกับการทำงานของยีน และฐานข้อมูล SNP ระดับชาติที่ผสานข้อมูลพันธุกรรม ลักษณะของพืช และสิ่งแวดล้อม โดยยังไม่ระบุกำหนดการเผยแพร่ข้อมูล ฐานข้อมูล หรือเครื่องมือ AI
• VN1K-RICE เป็นส่วนหนึ่งของโครงการ AgriOmics-AI ซึ่งดำเนินการระหว่างปี 2026 ถึง 2030