Biotechnology Commons^™

The Genome Evolution And Domestication Of Tropical Fruit Mango, Peng Wang, Yingfeng Luo, Jianfeng Huang, Shenghan Gao, Guopeng Zhu, Zhiguo Dang, Jiangtao Gai, Meng Yang, Min Zhu, Huangkai Zhang, Xiuxu Ye, Aiping Gao, Xinyu Tan, Sen Wang, Shuangyang Wu, Edgar B. Cahoon, Beibei Bai, Zhichang Zhao, Qian Li, Junya Wei, Huarui Chen, Ruixiong Luo, Deyong Gong, Kexuan Tang, Bing Zhang, Zhangguang Ni, Guodi Huang, Songnian Hu, Yeyuan Chen

Department of Biochemistry: Faculty Publications

Background: Mango is one of the world’s most important tropical fruits. It belongs to the family Anacardiaceae, which includes several other economically important species, notably cashew, sumac and pistachio from other genera. Many species in this family produce family-specific urushiols and related phenols, which can induce contact dermatitis.

Results: We generate a chromosome-scale genome assembly of mango, providing a reference genome for the Anacardiaceae family. Our results indicate the occurrence of a recent whole-genome duplication (WGD) event in mango. Duplicated genes preferentially retained include photosynthetic, photorespiration, and lipid metabolic genes that may have provided adaptive advantages to sharp historical decreases …

From Synthesis To Utilization: The Ins And Outs Of Mitochondrial Heme, Samantha A. Swenson, Courtney M. Moore, Jason R. Marcero, Amy E. Medlock, Amit R. Reddi, Oleh Khalimonchuk

Department of Biochemistry: Faculty Publications

Heme is a ubiquitous and essential iron containing metallo-organic cofactor required for virtually all aerobic life. Heme synthesis is initiated and completed in mitochondria, followed by certain covalent modifications and/or its delivery to apo-hemoproteins residing throughout the cell. While the biochemical aspects of heme biosynthetic reactions are well understood, the trafficking of newly synthesized heme—a highly reactive and inherently toxic compound—and its subsequent delivery to target proteins remain far from clear. In this review, we summarize current knowledge about heme biosynthesis and trafficking within and outside of the mitochondria.

Metabolic Feedback Inhibition Influences Metabolite Secretion By The Human Gut Symbiont Bacteroides Thetaiotaomicron, Jennie L. Catlett, Jonathan Catazaro, Mikaela Cashman, Sean Carr, Robert Powers, Myra B. Cohen, Nicole R. Buan

Department of Biochemistry: Faculty Publications

Microbial metabolism and trophic interactions between microbes give rise to complex multispecies communities in microbe-host systems. Bacteroides thetaiotaomicron (B. theta) is a human gut symbiont thought to play an important role in maintaining host health. Untargeted nuclear magnetic resonance metabolomics revealed B. theta secretes specific organic acids and amino acids in defined minimal medium. Physiological concentrations of acetate and formate found in the human intestinal tract were shown to cause dose-dependent changes in secretion of metabolites known to play roles in host nutrition and pathogenesis. While secretion fluxes varied, biomass yield was unchanged, suggesting feedback inhibition does not affect metabolic …

Amphiphiliccyclobutenes And Cylobutanes, Wantanee Sittiwong, Patrick H. Dussault, Raul Barletta, Robert Power

Department of Biochemistry: Faculty Publications

This disclosure relates to amphiphilic compounds containing a cyclobutene or cyclobutane moiety. In some embodiments, the compounds are useful for treating infection by Mycobacterium such as Mycobacterium tuberculosis. Cyclobutene containing compounds are also useful as monomers in the preparation of amphiphilic polymers.

Sbml Level 3: An Extensible Format For The Exchange And Reuse Of Biological Models, Sarah M. Keating, Dagmar Waltemath, Tomáš Helikar, Michael Hucka, 50 Additional Co-Authors

Department of Biochemistry: Faculty Publications

Systems biology has experienced dramatic growth in the number, size, and complexity of computational models. To reproduce simulation results and reuse models, researchers must exchange unambiguous model descriptions. We review the latest edition of the Systems Biology Markup Language (SBML), a format designed for this purpose. A community of modelers and software authors developed SBML Level 3 over the past decade. Its modular form consists of a core suited to representing reaction-based models and packages that extend the core with features suited to other model types including constraintbased models, reaction-diffusion models, logical network models, and rule-based models. The format leverages …

The Balancing Act Of Cytokinin In Environmental Stress Tolerance, Sumudu Sandeepani Karunadasa

Theses and Dissertations--Plant and Soil Sciences

Cytokinin, long known as a phytohormone that regulates plant growth and development, has been recently recognized as an important regulator of stress responses. However, our current knowledge about the mechanisms by which cytokinin regulates stress responses is fragmentary, as many of the studies in this field yielded conflicting results. Most of the work described here has focused on analyses of the molecular mechanisms of cytokinin-dependent regulation of growth and development under stress conditions, with an emphasis on the role of cytokinin-dependent regulation of protein synthesis in development and stress tolerance.

One of the important contributions of this study is the …

Production Of Biodegradable Uv Protection Film Using Cellulose And Lignin Extracted From Oil Palm Empty Fruit Bunch, Muhammad Taufiq Haqiqi

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

The optimized process for cellulose extraction from oil palm empty fruit bunch (EFB) consisting of acid pretreatment (0.5% (v/v) H2SO4), alkaline extraction (15% (w/w) NaOH), and chlorine-free bleaching (10% (w/v) H2O2) yielded pulp with the highest cellulose content at 83.42%. The EFB cellulose was then etherified into carboxymethyl cellulose (CMC) which was readily water-soluble (81.32%). The EFB CMC (2.5% (w/v)) was blended with glycerol (0.5 % (w/v)) to produce a composite film by a solution casting method. Lignin obtained from acid precipitation of the EFB black liquor was added into the film at different concentrations, and its influence on the …

A Cloning Strategy For Expression Of Fungal Hemicellulases In Plant Systems, Amer Alrudayan

Masters Theses

Lignocellulosic biomass is notoriously difficult to deconstruct into lignin, hemicellulose, and cellulose fractions without the use of biochemical, chemical, and/or mechanical pretreatments. These pretreatment strategies add operational cost and in some cases produce hazardous waste that poses health and safety risks. Direct biological pretreatment from biomass-degrading bacteria and fungi may significantly reduce the costs and risks associated with these traditional strategies due to the innate ability of these organisms to modify plant cell walls. An additional measure that could further reduce the expenses associated with lignocellulosic biomass fractionation is genetic modification of the lignocellulosic feedstocks, which can be accomplished by …

The Transcriptome Response Of The White-Rot Fungus Trametes Versicolor To Wild-Type And Lignin-Modified Hybrid Poplar, Anbarah Alzabaidi

Masters Theses

Plant biomass is a renewable and sustainable feedstock for biofuel production that can reduce societal dependence on fossil fuels. However, the production of liquid biofuels from the non-starch (i.e. lignocellulosic) material through fermentation technology is limited due to the complexity of the cell wall structure. This necessitates the use of chemical, thermal, and/or mechanical pretreatment technologies, which adds significant capital, operational, and environmental costs. Biological pretreatment strategies have the potential to mitigate these expenses by harnessing the innate ability of specialized bacteria and fungi to deconstruct lignocellulose. White-rot fungi (e.g. Trametes versicolor) have been shown to be …

Neurodegenerative Modeling: Tau Protein, Degradative Pathways, And Gene Expression Profiling Of Human Ipsc-Derived Neural Precursors And Differentiated 3-D Neural Sphere Versus 2-D Monolayer Cultures, Kyle H. Anthoney

Cal Poly Humboldt theses and projects

Human induced pluripotent stem cells offer a model for human brain development and disease by differentiation into brain organoids; however, current neural culture systems lack the microenvironment, neuronal circuits and connectivity, vascular circulation, and immune system that exist in vivo. After differentiation and development of neuronal and non-neuronal cell types within two formats of cell cultures, we can visualize and recapitulate in vivo protein accumulation, gene expression, and degradative processes such as autophagy. Using RNA extraction, purification methods and reverse transcription I compared traditional monolayer cultures and novel 3-D neural sphere cultures via gene expression analysis. This analysis indicated …

Inhibitory Activity Of Metabolites From Mangosteen Roots Garcinia Mangostana L. On Hepatocellular Carcinoma And Colon Cancer Cell Growth, Kedkran Koopklang

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Liver cancer is one of the most common deadliest diseases both worldwide and in Thailand. Because of its rich and dual blood supply, malignant tumors in the liver could grow proliferative and rapidly spread to another organ. This process was called Metastasis, the major cause of human death. Mangosteen (Garcinia mangostana L.) generally known as a queen of fruits, has been widely studied in medicinal applications for many decades, due to plenty of bioactive metabolites such as xanthones as a major component. Nonetheless, reports about bioactivities of minor components were barely known. In this study, metabolites isolated from mangosteen roots …

Potential Of Antimicrobial Peptides Against Bacterial Pathogens Causing Bovine Mastitis, Kwantida Popitool

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Bovine mastitis is a common disease in dairy cows. The majority causes of bovine mastitis disease is an intramammary bacterial infection via the teat orifice. In general, antibiotics are used for bovine mastitis treatment, its inappropriate usage leads to antibiotic-resistance problem and residue in meat and dairy products. One of the alternative ways against pathogen to reduce antibiotic usage is antimicrobial peptides which are innate immune of life. Three cationic peptides as Pm11, Pep64, and L10 peptides were evaluated for an antimicrobial activity to gram-positive and gram-negative bacteria. Pm11 has shown the best potent antimicrobial activity with minimum bactericidal concentration …

Effects Of Valproic Acid On Fatty Acid Production In Microorganisms And Bioactive Compounds From Feroniella Lucida (Scheff.) Swingle And Termite-Associated Fungus Isfb10, Prapassorn Poolchanuan

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Valproic acid or valproate (VPA) is a drug for the treatment of epilepsy, bipolar disorder, migraine headaches and neuropathic pain. Unfortunately, VPA has many side effects. In this work, it was found that productions of some fatty acids were significantly affected by VPA at the concentration of 100 μM. Further exploration of VPA on fatty acid production in microorganisms including fungi, yeast, and bacteria, as well as representative gut microbiome. This work showed that VPA could enhance, reduce or completely inhibit the production of some fatty acids. VPA could induce the production of trans-9-elaidic acid that was previously found to …

Phytoalexin And Biomarker Peptide Detection Using Mass Spectrometry, Sasikarn Komkleow

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Mass spectrometry (MS) has been one of the scientific techniques most commonly used in different areas. Therefore, the current research was carried out in order to investigate the role of MS in biological analysis. This study is divided into two main parts. The first part used MS imaging to reveal the ability of the technique for imaging metabolites directly from plant tissue. Thai rice varieties were used to investigate the production and distribution of diterpenoid phytoalexins using matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry imaging (MALDI-MSI). Results revealed the successfully detection of 5 types of diterpenoid phytoalexins on RD6 rice leaf tissue, …

Drought Tolerant Gene Identification By Rice Genome Comparison And Gene Characterization In Arabidopsis Plant Model, Chutarat Punchkhon

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Abiotic stresses, especially drought and salt stresses can affect plant growth and productivity. 'Kao Dawk Mali 105' ('KDML105') rice is one of the crops which has to face both drought and salt stresses as it is grown in rain-fed saline soil in the northeastern region of Thailand, where the irrigation is limited. CSSL104, a chromosome substitution line with 'KDML105' genetic background, was developed in order to improve drought tolerant ability of 'KDML105' rice by transferring the drought tolerant (DT)-QTL region from double haploid line, DH103. Photosynthesis parameters of CSSL104 and its parental lines, 'KDML105' and DH103, were investigated, when they …

Quantitative Trait Loci Analysis For Antioxidant Traits In Rice Oryza Sativa L., Saranyu Thaworn

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

This research was conducted to study the antioxidant traits that contained the total phenolic content (TPC), total flavonoid content (TFC), and the antioxidant capacity (AC), by ABTS assay in the seed of 174 Thai rice cultivars, comprising 152 white, 10 red, and 12 purple pericarp cultivars. The hierarchical cluster analysis was evaluated, and the rice cultivars were classified into four clusters based on the antioxidant. Cluster I comprised of 72 white pericarp cultivars and had the lowest TPC, TFC, and AC. Cluster II contained 80 white cultivars and showed higher TFC values than cluster I. Cluster III consisted of 6 …

Spectral Reflectance Analysis For Genome-Wide Association Of Thali Rice Oryza Sativa L. Under Phosphorus-Deficient Condition, Sompop Pinit

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

The goals of this research have three main points: (i) to develop a rapid method for inorganic phosphorus quantification, (ii) to investigate spectral reflectance indices representing phosphorus deficiency in rice, and (iii) to determine SNPs associated with phosphorus deficiency tolerance in Thai rice via genome-wide association study (GWAS). The punching method was developed to enhance the high throughput performance of the conventional Pi extraction and molybdate blue assay. Pi content can be extracted using equally small leaf areas without leaf grinding, balancing, and tedious transferring steps. The punching method provided comparable results to the conventional grinding method with a strong …

การพัฒนาชุดตรวจที่ง่ายต่อการใช้งานสำหรับวัณโรคในช้างโดยอินเตอร์เฟียรอนแกมมารีลีส, จิตสุดา พงษ์มา

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

วัณโรค เป็นโรคติดต่อจากสัตว์สู่คนหรือจากคนสู่สัตว์ที่เป็นปัญหาด้านสาธารณสุขที่สำคัญระดับโลก รวมถึงในประเทศไทย เนื่องจากเชื้อ Mycobacterium tuberculosis (M. tb) complex (MTBC) ซึ่งเป็นเชื้อสาเหตุของวัณโรค สามารถพบการติดเชื้อได้ในสัตว์หลายกลุ่ม ทั้งสัตว์เท้ากีบ สัตว์ตระกูลลิง สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมรวมถึงช้าง การวินิจฉัยวัณโรคในช้างทำได้ยาก เนื่องจากช้างเป็นสัตว์ที่มีขนาดใหญ่ จึงไม่สามารถวินิจฉัยได้ด้วยวิธีเดียวกับมนุษย์ เช่น การเอกซเรย์ปอด และการทดสอบทางผิวหนัง นอกจากนี้ วิธีมาตรฐานโดยการเพาะเลี้ยงเชื้อจากน้ำล้างงวงช้างมีความไวต่ำ ใช้เวลานาน และตรวจได้เฉพาะระยะที่แสดงอาการเท่านั้น ดังนั้น การตรวจวินิจฉัยที่แม่นยำ ครอบคลุมทุกระยะการติดเชื้อ M. tb จึงเป็นสิ่งจำเป็น นำมาสู่การประยุกต์ใช้เทคนิค Interferon gamma release assay (IGRA) สำหรับเป็นวิธีทางเลือกในการวินิจฉัยวัณโรค ซึ่งเป็นวิธีตรวจหาอินเตอร์เฟียรอนแกมมา (IFN) ที่มีการหลั่งออกมาจากทีลิมโฟไซต์ชนิด memory หลังถูกกระตุ้นด้วยแอนติเจนจำเพาะของ M.tb งานวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์ที่จะพัฒนาวิธี IGRA ให้ใช้งานได้ง่ายกว่าที่มีอยู่เดิม โดยการคัดกรองเพปไทด์สังเคราะห์ของโปรตีน early secreted antigenic target 6 kDa (ESAT6) และ culture filtrate protein 10 kDa (CFP10) ที่สามารถกระตุ้นการหลั่ง eIFN ของเซลล์เม็ดเลือดขาวของช้าง และพัฒนาวิธีการตรวจโดยการกระตุ้นแบบ whole blood culture โดยเริ่มทำการตรวจการติดเชื้อของช้างด้วยวิธี IGRA เดิม (IGRA โดยใช้เซลล์เม็ดเลือดขาว PBMCs) ในตัวอย่างเลือดจากช้าง 20 เชือก โดยมีโปรตีนทั้งสายเป็นแอนติเจน พบว่าช้างมีการติดเชื้อ MTBC 50% ของตัวอย่างทั้งหมด ไม่ติดเชื้อ 30% และ 20% มีการติดเชื้อกลุ่ม Non tuberculous mycobacterium (NTM) จากนั้นทำการคัดกรองเพปไทด์สังเคราะห์ของโปรตีน ESAT6 และ CFP10 ในช้างทั้ง 20 เชือก พบว่าเพปไทด์สังเคราะห์ของโปรตีน …

การเตรียมไมโครแคปซูลของแคลเซียมอัลจิเนตเคลือบด้วย เจลาติน และ คัปปาคาราจีแนนเพื่อเพิ่มอัตราการรอดชีวิตของแบคทีเรียที่มีศักยภาพเป็นโปรไบโอติกในน้ำมะเกี๋ยง Cleistocalyx Nervosum Var. Paniala, ภัสริน หัทยาภิชาติ

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

งานวิจัยนี้มีจุดประสงค์ศึกษาการเพิ่มอัตราการรอดชีวิตของแบคทีเรียที่มีศักยภาพเป็นโปรไบโอติกในน้ำมะเกี๋ยง Cleistocalyx nervosum var. paniala ที่มีกรด และ ฟีนอลิคเป็นองค์ประกอบในปริมาณมาก โดยคัดเลือกจุลินทรีย์ที่ผ่านการปรับตัว(Adaptation) ในเมี่ยงหมัก Camellia sinensis (L.) Kuntze var. assamica.ที่มีสภาวะ ฟีนอลิคสูง และ มีคุณสมบัติเป็นโปรไบโอติก โดยพบว่าแบคทีเรียที่คัดแยกได้จากเมี่ยงหมัก ซึ่งสามารถคัดแยกได้ 6 ไอโซเลท เมื่อนำมาเพิ่มจำนวนยีสต์เป้ามายด้วย 16S ribosomal RNA และ หาลำดับนิวคลีโอไทด์ พบว่าคล้ายคลึงกับแบคทีเรียโปรไบโอติกสายพันธุ์ Lactobacillus plantarum ในฐานข้อมูล GenBank โดยมีความคล้ายคลึงที่ 98-100% ซึ่งทำการศึกษา การลดลงของเซลล์ที่มีชีวิต ในน้ำมะเกี๋ยง ของแบคทีเรียที่เป็นเซลล์อิสระ 2 กลุ่ม ได้แก่ แบคทีเรียกลุ่ม LAB-MF ที่คัดแยกได้จากเมี่ยงหมัก และ กลุ่ม Lactobacillus sp. ทั้ง 6 สายพันธุ์ พบว่าในเวลา 24 ชั่วโมง L. plantarum KC332 (LAB-MF 105) มีอัตราการลดลงของเชื้อ 20.10% ซึ่ง แบคทีเรียในกลุ่ม Lactobacillus sp. พบว่า แบคทีเรียสายพันธุ์ L. plantarum TISTR2074 มีอัตรากาลดลงของเชื้อ 61.41% จึงนำมาศึกษาการยืดอายุโดยการห่อหุ้มในไมโครแคปซูล โดยเตรียมไมโครแคปซูล ทั้งหมด 5 ชนิด ได้แก่ 2% อัลจิเนตบีด (2% Al) 2% อัลจิเนตบีดเคลือบด้วยเจลาตินชั้นเดี่ยว(ACG) 2% อัลจิเนตบีดเคลือบด้วยเจลาตินชั้นคู่ (ACGD) 2% อัลจิเนตบีดเคลือบด้วยคัปปาคาราจีแนนชั้นเดี่ยว (ACC) และ 2% อัลจิเนตบีดเคลือบด้วยคัปปาคาราจีแนนชั้นคู่ (ACCD) จากการศึกษาการเปลี่ยนแปลงของลักษณะทางกายภาพ และ ทางเคมี ของเม็ดบีด …

การใช้ 1-เมทิลไซโคลโพรพีนร่วมกับนาโนเซลลูโลสแอโรเจล เพื่อรักษาคุณภาพหลังการเก็บเกี่ยวของกล้วยไม้ตัดดอก Oncidium "Goldiana", ณิชกานต์ ทรัพย์ธำรงค์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ปัจจุบันกล้วยไม้เป็นหนึ่งในสินค้าทางการเกษตรที่มีมูลค่าสูงและมีความสำคัญต่อการส่งออกของประเทศไทย กล้วยไม้สกุล Oncidium เป็น 1 ใน 3 สกุลที่ได้รับความนิยมมากที่สุด แต่เนื่องด้วยช่อดอกกล้วยไม้สกุล Oncidium มีคุณภาพหลังการเก็บเกี่ยวลดต่ำลงระหว่างการขนส่ง ดังนั้นงานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาความเข้มข้นที่เหมาะสมของ 1-MCP (1-methylcyclopropene) รวมถึงการใช้งาน 1-MCP ร่วมกับนาโนเซลลูโลส แอโรเจล (nanocellulose aerogel) ในการรักษาคุณภาพหลังการเก็บเกี่ยวของกล้วยไม้ตัดดอกของ Oncidium ‘Goldiana’ โดยจากผลของการใช้ 1-MCP ในความเข้มข้นที่แตกต่างกันด้วยวิธีการรม พบว่า 1-MCP ความเข้มข้น 1000 ppb สามารถลดการบานเพิ่มของดอกตูม การเหี่ยวของดอกตูมและดอกบานได้ จากนั้นนำ nanocellulose aerogel ที่ผลิตจากเส้นใยกัญชง ใช้เป็นวัสดุดูดซับน้ำ ร่วมกับ 1-MCP เพื่อใช้รักษาคุณภาพหลังการเก็บเกี่ยวของกล้วยไม้ตัดดอก จากผลการศึกษาพบว่าการใช้ 1-MCP 1000 ppb ร่วมกับ นาโนเซลลูโลสแอโรเจลในลักษณะบรรจุภัณฑ์รูปแบบซอง (sachet) โดยนำ sachet ไปจุ่มน้ำก่อนใช้ เป็นวิธีที่ดีเทียบเท่ากับวิธีการรม 1-MCP ในการรักษาคุณภาพของกล้วยไม้ตัดดอก โดยสามารถช่วยลดการบานเพิ่มของดอกตูม การเหี่ยวของดอกตูมและดอกบาน ลดปริมาณมาลอนไดแอลดีไฮด์ (malondialdehyde, MDA) ซึ่งแสดงการลดลงของลิพิดเปอร์ออกซิเดชัน (lipid peroxidation) ลดอัตราการหายใจและการสร้างเอทิลีน ในขณะเดียวกันยังสามารถช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของเอนไซม์ต้านอนุมูลอิสระ (antioxidant enzyme) ได้แก่ คาทาเลส (catalase, CAT) และแอสคอร์เบตเพอร์ออกซิเดส (ascorbate peroxidase, APX) ดังนั้นวิธีการใช้ 1-MCP ร่วมกับ nanocellulose aerogel เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพและสามารถประยุกต์กับอุตสาหกรรมการส่งออกได้ โดยเป็นวิธีที่สะดวก ลดต้นทุน รวมถึงเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม สามารถเพิ่มมูลค่าในการส่งออกของกล้วยไม้ตัดดอก Oncidium ‘Goldiana’