Hom Morpor 1: A New Fragrant Glutinous Rice Variety Developed Using DNA Marker-Assisted Selection

Hom Morpor 1: A New Fragrant Glutinous Rice Variety Developed Using DNA Marker-Assisted Selection

Hom Morpor 1 is a fragrant glutinous rice variety developed by the University of Phayao (UP) as its first officially registered rice cultivar. It is a photoperiod-insensitive, paddy-field rice variety with long panicles and large grains, yielding an average of approximately 830 kilograms per rai. The variety features strong stems, grows to about 126 centimeters tall, and has a growth duration of 140-150 days from planting to harvest. It is suitable for irrigated areas in the upper northern region of Thailand.

Development Process
Hom Morpor 1 was developed from three parent varieties/lines: San Pa Tong 1, RD6, and RGD07585-5-B-MAS-12-1-MAS-14. Initial crosses were performed in 2012, involving two crosses:

San Pa Tong 1 x RD6
San Pa Tong 1 x RGD07585-5-B-MAS-12-1-MAS-14 (RD6-BL-BB-no.15).
The population was improved using the backcross method combined with pyramiding via crossbreeding. DNA markers (five loci) were employed in each generation for marker-assisted selection (MAS) alongside conventional breeding methods.

From 2017 to 2023, yield trials were conducted in Phayao, Chiang Rai, Chiang Mai, Phrae, and Sukhothai provinces. The superior photoperiod-insensitive, fragrant glutinous rice line, PYO16-001-3-15B, was identified and officially registered as "Hom MorPor 1" under Section 28 of the Plant Varieties Act B.E. 2518 (amended by the Plant Varieties Act (No. 2) B.E. 2535) on October 15, 2024, by the Plant Variety Protection Office, Department of Agriculture.

Utilization of DNA Markers
The use of DNA markers has advanced significantly for economically important crops, with numerous markers reported in public databases such as Gramene (https://archive.gramene.org/markers/). These markers are particularly useful for traits controlled by recessive genes, which may not be expressed in heterozygous conditions and cannot be selected based on phenotype.

In the development of Hom MorPor 1, five DNA markers were used:

Aromarker: Specific to the badh2 gene controlling fragrance.
RM144 and RM224: Microsatellite markers associated with qBL11, a QTL controlling blast disease resistance.
PB7-8: Specific to the Xa21 gene controlling bacterial blight resistance.
Paxa5: Specific to the xa5 gene for bacterial blight resistance.
The MAS approach allows for simultaneous selection of multiple target genes or traits, significantly reducing the breeding timeline from the usual 15-20 years to 12 years for Hom MorPor 1.

Ownership and Contributors
Owner:
University of Phayao (UP)
Agricultural Research Development Agency (Public Organization)

Inventors:
School of Agriculture and Natural Resources, University of Phayao
Assistant Professor Dr. Waipot Kanjoo
Mr. Nirutt Potapanya
Mr. Kasidit Mingmuang

Faculty of Agricultural Science and Technology, Rajamangala University of Technology Lanna, Nan Campus
Lecturer Warawut Losook

National Center for Genetic Engineering and Biotechnology (BIOTEC)
Ms. Siriporn Kor-insak
Dr. Thirayut Tujinda (Research Advisor)

-----------------------------------------

ข้าวเหนียวพันธุ์ใหม่ หอม มพ. 1 กับการปรับปรุงพันธุ์โดยใช้เครื่องหมายดีเอ็นเอช่วยในการคัดเลือก

เจ้าของพันธุ์
มหาวิทยาลัยพะเยา สำนักงานพัฒนาการวิจัยการเกษตร (องค์การมหาชน)

ผู้ประดิษฐ์
สาขาเกษตรศาสตร์ คณะเกษตรศาสตร์และทรัพยากรธรรมชาติ มหาวิทยาลัยพะเยา
ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.ไวพจน์ กันจู
นายนิรุตติ์ โปทะปัญญา
นายกษิดิศ มิ่งเมือง

สาขาวิชาเกษตรศาสตร์ คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีการเกษตร มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลล้านนา น่าน
 อ.วราวุฒิ โล๊ะสุข

ศูนย์พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ
นางสาวศิริพร กออินทร์ศักดิ์
ดร.ธีรยุทธ  ตู้จินดา (ที่ปรึกษาโครงการวิจัย)

ข้าวพันธุ์หอม มพ. 1 (Hom Morpor 1) เป็นข้าวเหนียวหอม ไม่ไวต่อช่วงแสง ที่พัฒนาขึ้นโดยมหาวิทยาลัยพะเยา (มพ.) และเป็นพันธุ์ข้าวที่ยื่นขอรับรองพันธุ์เป็นลำดับที่ 1 ข้าวหอม มพ. 1 เป็นข้าวนาสวน รวงยาว เมล็ดใหญ่ ผลผลิตเฉลี่ยประมาณ 830 กิโลกรัมต่อไร่ ลำต้นแข็งแรง ความสูงประมาณ 126 เซนติเมตร อายุปลูกถึงเก็บเกี่ยว ประมาณ 140-150 วัน เหมาะสำหรับพื้นที่นาชลประทานในเขตภาคเหนือตอนบน

ข้าวเหนียว หอม มพ. 1 ปรับปรุงพันธุ์มาจากข้าวเหนียวที่ใช้เป็นพันธุ์พ่อแม่ จำนวน 3 พันธุ์/สายพันธุ์ ได้แก่ สันป่าตอง 1 กข6 และ RGD07585-5-B-MAS-12-1-MAS-14 โดยสร้างคู่ผสมครั้งแรกในปี พ.ศ. 2555 จำนวน 2 คู่ผสม ได้แก่ คู่ผสมที่ 1 สันป่าตอง 1 x กข6 และ คู่ผสมที่ 2 สันป่าตอง 1 x RGD07585-5-B-MAS-12-1-MAS-14 (RD6-BL-BB-no.15) พัฒนาประชากรด้วยวิธีการผสมกลับ (backcross method) ร่วมกับการผสมข้ามเพื่อการรวมยีน (pyramiding) ในแต่ละชั่วจะใช้เครื่องหมายดีเอ็นเอจำนวน 5 ตำแหน่ง ช่วยในการคัดเลือก หรือที่เรียกว่า marker-assisted selection (MAS) ร่วมกับวิธีการปรับปรุงพันธุ์แบบมาตรฐาน (conventional breeding) ในช่วง พ.ศ. 2560-2566 ทำการทดสอบผลผลิตในพื้นที่จังหวัดพะเยา เชียงราย เชียงใหม่ แพร่ และสุโขทัย จนได้ข้าวเหนียวหอม ไม่ไวต่อช่วงแสง สายพันธุ์ดีเด่น PYO16-001-3-15B และได้รับรองเป็นพันธุ์พืชขึ้นทะเบียน ในชื่อ “หอม มพ. 1” ตามมาตรา 28 แห่งพระราชบัญญัติพันธุ์พืช พ.ศ. 2518 ซึ่งแก้ไขเพิ่มเติมโดยพระราชบัญญัติพันธุ์พืช (ฉบับที่ 2) พ.ศ. 2535 เมื่อวันที่ 15 ตุลาคม พ.ศ. 2567 จากสำนักคุ้มครองพันธุ์พืช กรมวิชาการเกษตร

ในปัจจุบัน เครื่องหมายดีเอ็นเอ (DNA markers) ของพืชที่มีความสำคัญทางเศรษฐกิจหลายชนิด ได้ถูกพัฒนาขึ้นและรายงานไว้ในฐานข้อมูลสาธารณะ (database) จำนวนมาก เช่น Gramene (https://archive.gramene.org/markers/) โดยเฉพาะอย่างยิ่งเครื่องหมายดีเอ็นเอที่มีจำเพาะหรือเชื่อมโยงกับลักษณะที่มีความสำคัญทางเศรษฐกิจ ทั้งลักษณะเชิงคุณภาพ และลักษณะเชิงปริมาณ ที่อยู่ในรูปแบบของ Quantitative Trait Locus (QTL) ได้ถูกรายงานไว้จำนวนมาก การนำเครื่องหมายดีเอ็นเอที่จำเพาะต่อยีนเป้าหมายที่ควบคุมลักษณะที่ต้องการปรับปรุง มาตรวจสอบจีโนไทป์ของต้นพืชที่พัฒนาขึ้นในรุ่นต่าง ๆ ของกระบวนการคัดเลือกเพื่อให้มีความบริสุทธิ์ทางพันธุกรรม หรือความสม่ำเสมอนั้น จะช่วยให้การคัดเลือกดังกล่าวมีความแม่นยำมากขึ้น เนื่องจากเป็นการตรวจสอบระดับยีน โดยเฉพาะอย่างยิ่งการปรับปรุงพันธุ์ลักษณะที่ถูกควบคุมด้วยยีนด้อย (recessive gene) ซึ่งจะไม่แสดงออกเมื่ออยู่ในสภาพเฮเทอโรไซกัส (heterozygous) ทำให้ไม่สามารถคัดเลือกฟีโนไทป์ (phenotype) หรือลักษณะที่ปรากฏได้ แต่การตรวจสอบจีโนไทป์ด้วยเครื่องหมายดีเอ็นเอที่จำเพาะหรือเชื่อมโยงกับยีนเป้าหมาย จะทำให้การคัดเลือกดังกล่าวมีความถูกต้อง โดยเครื่องหมายดีเอ็นเอที่ใช้ในการตรวจสอบจีโนไทป์ในประชากรข้าวแต่ละรุ่น มีจำนวน 5 เครื่องหมาย ได้แก่ได้แก่ Aromarker จำเพาะต่อยีน badh2 ที่ควบคุมลักษณะความหอม, RM144 และ RM224 เป็นเครื่องหมายดีเอ็นเอชนิด microsatellite หรือที่เรียกว่า simple sequence repeat (SSR) เชื่อมโยงต่อ qBL11 ซึ่งเป็น QTL ที่ควบคุมความต้านทานต่อโรคไหม้ (blast), PB7-8 จำเพาะต่อยีน Xa21 และ Paxa5 ที่จำเพาะต่อยีน xa5 ที่ควบคุมความต้านทานต่อโรคขอบใบแห้ง (bacterial blight) จะเห็นได้ว่าการใช้ MAS ทำให้การปรับปรุงพันธุ์ที่มียีนเป้าหมายหลายยีนหรือหลายลักษณะ สามารถทำและคัดเลือกไปพร้อมกันได้ ซึ่งการคัดเลือกดังกล่าวจะทำได้ยากในการปรับปรุงพันธุ์แบบมาตรฐานเพียงอย่างเดียว เนื่องจากการคัดเลือกในประชากรขนาดใหญ่ ดังนั้นการใช้ MAS จะช่วยลดระยะเวลาการปรับปรุงพันธุ์พืชให้สั้นลง ดังจะเห็นได้ว่าข้าว หอม มพ. 1 ใช้ระยะเวลา 12 ปี ซึ่งโดยปกติระยะเวลาการปรับปรุงพันธุ์ข้าวหนึ่ง ๆ จะใช้เวลาประมาณ 15-20 ปี