พันธุกรรมพืช...กับการอนุรักษ์

การอนุรักษ์เชื้อพันธุกรรมพืช มีความสำคัญต่อชีวติ และความเป็นอยู่ของประชากรในอนาคตเป็นอย่างยิ่ง พันธุกรรมพืชถือเป็น ทรพัยากรที่มีค่าและมีความสำคัญต่อการปรับปรุงพันธุ์พืชในอนาคต ความหลากหลายทางพันธุกรรมของทรัพยากรเหล่านี้อาจจะสูญหาย ไป เนื่องจากความไม่รู้ของมนุษย์ในการใช้ทรัพยากรเหล่านี้ วิทยาการในการจำแนกและการอนุรักษ์พันธุกรรมพืชจึงมีบทบาทสำคัญ ที่จะดำรงทรัพยากรนี้ให้ยั่งยืนและถูกต้องตามหลักวิชาการ เราอาจจำแนกพืชโดยดูจากลักษณะทางสัณฐานวิทยาที่แตกต่างกัน แต่ บางครั้งเราก็ไม่สามารถจำแนกพืชได้ถูกต้อง ด้วยลักษณะดังกล่าวจึงจำเป็นต้องใช้เทคนิคต่าง ๆ มาประกอบในการช่วยจำแนก เช่น chemotaxonomy, phyto-biochemistry หรือ molecular biology

คณะนักวิจัยของฝ่ายปฏิบัติการวิจัยและเรือนปลูกพืชทดลอง สถาบันวิจัยและพัฒนาแห่งมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ จึงได้ทำการ ศึกษาค้นคว้าและพัฒนาวิธีการจำแนกสายพันธุกรรมโดยเริ่มจากเมล็ดพันธุ์ที่มีความสำคัญทางเศรษฐกิจอีกทั้งยังเก็บรักษาสายพันธุ์ ในสภาพปลอดเชื้อและในสภาพเย็นยิ่งยวด เพื่อให้สามารถดำรงไว้ซึ่งพันธุกรรมที่สำคัญ และป้องกันไม่ให้สูญหายไปจาก ธรรมชาติ

การจำแนกพันธุ์พืช

การศึกษาทางเคมีและชีวเคมีภายในต้นพืชเพื่อใช้กับงานด้านการจำแนกพันธุ์พืชมีมากขึ้น โดยเฉพาะการใช้โมเลกุลของ โปรตีน เอนไซม์หรือกรดนิวคลีอิค นับเป็นวิธีหนึ่งที่แสดงความสัมพันธ์ระหว่างต้นพืชได้ว่าเหมือนกันหรือต่างกัน เนื่องจากข้อมูลทาง พันธุกรรมที่ถ่ายทอดจากพ่อแม่มาสู่ลูก ทำให้มีการเปลี่ยนแปลงโมเลกุลโปรตีนหรือเอนไซม์โดยตรงก่อนที่จะสร้างโมเลกุลอื่น ดังนั้น ลักษณะทางพันธุกรรมของพืชย่อมอาศัยดีเอ็นเอ เอนไซม์หรือโปรตีนเป็นตัวบ่งชี้ได้ จำแนกพันธุ์พืชจากลักษณะภายนอกเพียงอย่าง เดียวนั้นนับว่าเป็นวิธีที่สะดวกแต่อาจจะยุ่งยากได้ถ้าลักษณะทางสัณฐานวิทยาที่คล้ายคลึงกันมาก ทำให้ไม่เห็นความแตกต่างระหว่าง พันธุ์ได้เด่นชัด บางครั้งไม่สามารถเก็บตัวอย่างหรือชิ้นส่วนของพืชได้ครบสมบูรณ์ทุกส่วนจำเป็นต้องอาศัยผู้ที่มีความเชี่ยวชาญใน การพิจารณาความแตกต่างระหว่างพันธุ์อีกด้วย

เทคนิคอิเลคโตรโฟรีซีสเป็นเทคนิคการแยกวิเคราะห์สารหรือโมเลกุลที่มีประจุโดยให้สารเคลื่อนที่จะขึ้นอยู่กับความ เข้มของสนามไฟฟ้าและจำนวนประจุไฟฟ้าระหวา่งขั้วบวกและขั้วลบ อัตราการเคลื่อนที่จะขึ้นอยู่กับความเข้มของสนามไฟฟ้า และ จำนวนประจุไฟฟ้ารวมของอนุภาค ดังนั้นจึงนำเทคนิคอิเลคโตรโฟรีซีสมาใช้เพื่อการจำแนกพันธุ์พืชได้เป็นอย่างดีโดยอาศัยการแยก โมเลกุลของโปรตีน เอนไซม์ หรือดีเอ็นเอ

โปรตีนเป็นโมเลกุลทางชีวเคมีของสิ่งมีชีวิตที่ประกอบขึ้นด้วยกลุ่มของกรดอะมิโนที่มาต่อกันเป็นสายโพลีเปปไทด์ ตามชนิด ของโปรตีนที่ต่างกัน โมเลกุลโปรตีนจะแสดงประจุ และขนาดของโมเลกุลต่งกันทำให้สามารถแยกโมเลกุลโปรตีนด้วยกระแสไฟฟ้า บนตัวกลางได้ดี ดังนั้นเทคนิคอิเลคโตรโฟรีซีสที่นำมาใช้แยกโมเลกุล โปรตีนโดยเฉพาะโปรตีนในเมล็ด ซึ่งส่วนใหญ่เป็นโปรตีนใน กลุ่มโครงสร้างหรือโปรตีนสะสมรวม 4 กลุ่ม คือ เอลบูมิน โกลบูลิน พบในเมล็ดตระกูลถั่ว โปรลามิน เช่น ฮอร์ดีน ในบาร์เล่ย์และ กลูเทลิน พบในธัญพืช เช่น กลูเทนิน ในข้าวสาลี ส่วนไอโซไซม์ ซึ่งเป็นเอนไซม์ที่เร่งปฏิกิริยาชนิดเดียวกัน โมเลกุลมีรูปร่างได้หลาย แบบโดยมีคุณสมบัติทางกายภาพทางไฟฟ้าต่างกันและโครงสร้างต่างกัน อีกทั้งมีการเร่งปฏิกิริยาต่างกันเล็กน้อย ไอโซไซม์แต่ละ โมเลกุลมีพันธุกรรมต่างกันและถูกควบคุมการสังเคราะห์ด้วยยีนต่างกัน ความแตกต่างของไอโซไซม์แต่ละโมเลกุลมีพันธุกรรม ต่างกันและถูกควบคุมการสังเคราะห์ด้วยยีนที่ต่างกันความแตกต่างของไอโซไซม์ จึงเป็นผลมาจากลำดับของกรดอะมิโนในสาย โพลีเปปไทด์ประจุหรือการแปรสภาพหลังการสังเคราะห์โปรตีนในพืชชนิดหนึ่ง ๆ จะแสดงความแตกต่างได้ก็ขึ้นกับชนิดของพืช ชิ้นส่วนของเนื้อเยื่อที่สกัดเอนไซม์ และชนิดของไอโซไซม์ซึ่งพบว่าสามารถใช้แบบของไอโซไซม์และโปรตีน เป็น marker แสดงความแตกต่างได้ทั้งในระดับสกุล (genus) ชนิด (species) พันธุ์ (cultivar) หรือกอพันธุ์ (clone)

ปัจจุบันได้มีการพัฒนาวิธีการ Random amplifed polymorphic DNA (RAPD) หรือเรียกสั้น ๆ ว่า Rapid ซึ่งเป็นเทคนิคทางด้านอณูพันธุศาสตร์ที่อาศัยหลักการของวิธีการพเพิ่มปริมาณชิ้นส่วนดีเอ็นเอ ให้ได้ปริมาณมากในระยะเวลาอันสั้น หลังจากนั้นนำผลผลิตของดีเอ็นเอที่ได้มาทำอิเลคโตรโฟรีซีสเพื่อหาลายพิมพ์ดีเอ็นเอ (DNA fingerprints) ซึ่งใช้เป็น marker ในการจำแนกพันธุกรรมพืชเพื่อการอนุรักษ์พันธุ์ ตลอดจนการใช้ประโยชน์ในการปรับปรุงพันธุ์พืชและการผลิตเมล็ดพันธุ์พืชที่ตรงตาม พันธุ์ นอกจากนี้เทคนิคดังกล่าวยังสามารถใช้ศึกษาการกระจายตัวทางพันธุกรรมของเชื้อพันธุ์ที่เก็บมาใหม่ การเปลี่ยนแปลงทาง พันธุกรรมของเชื้อพันธุ์ทั้งก่อนและหลังการขยายพันธุ์วิธีนี้สามารถทำได้สะดวกรวดเร็ว วิธีการไม่ยุ่งยากซับซ้อน ต้นทุนในการทำ ไม่สูงนัก ใช้ชิ้นส่วนของพืชเพียงเล็กน้อย ไม่ต้องการ probe ที่เฉพาะเจาะจงสามารถแสดงความแตกต่างของแถบดีเอ็นเอได้สูง ดำเนินการได้ทั้งจีโนมของพืชและสภาพแวดล้อมไม่มีอิทธิพลต่อการแสดงออกของลายพิมพ์ดีเอ็นเอ นักวิจัยของฝ่ายปฏิบัติการวิจัย และเรือนปลูกพืชทดลองได้ศึกษาและจำแนกพันธุ์พืชได้หลายชนิด ได้แก่ ถั่วฝักยาว มะเขือเทศ แตงกวา ไผ่ ข้าวโพด ถั่วเขียว เป็นต้น

การเก็บรักษา

เทคนิคการเก็บรักษาเชื้อพันธุกรรมพืชในปัจจุบันสามารถทำได้ 2 วิธี คือ

การเก็บรักษาในสภาพธรรมชาติดั้งเดิมเป็นการนำชิ้นส่วนของสายพันธุ์หรือกอพันธุ์จากแหล่งปลูกมาเลี้ยงดูในสภาพ อาหารสังเคราะห์และปลอดเชื้อ ถือเป็นการลดการเสี่ยงจากศัตรูพืชและดิน ฟ้า อากาศ รวมทั้งประหยัดพื้นที่ในการเก็บรักษา

สำหรับการเก็บรักษาเชื้อพันธุกรรมพืชในสภาพปลอดเชื้อนั้น ทางฝ่ายปฏิบัติการวิจัยฯ ได้ทำการศึกษาและพัฒนาเทคนิคเพื่อ ให้เหมาะสมกับชนิดของพืช โดยแบ่งช่วงระยะเวลาการเก็บรักษาได้ 3 ระยะ ตามความเหมาะสมดังนี้

การเก็บรักษาในระยะสั้นคือการเก็บรักษาชิ้นส่วนหรือเนื้อเยื่อในอาหารสังเคราะห์ที่ควบคุมการเจริญเติบโต เมื่อ เนื้อเยื่อเจริญเติบโตได้ระยะหนึ่งต้องเปลี่ยนอาหารใหม่และตัดแยกเนื้อเยื่อ วิธีนี้ทำให้เสียเวลาในการตัดแยกเนื้อเยื่อและเปลี่ยนอาหาร ่บ่อย ๆ ดังนั้นจึงต้องอาศัยเทคนิค การเก็บรักษาในระยะปานกลาง มาช่วยชะลอการเจริญเติบโตอย่างช้าหรือการเก็บรักษาในอุณหภูมิ ต่ำ เพื่อยืดระยะเวลาการเปลี่ยนอาหารและวิธีการหยุดการเจริญเติบโตของเนื้อเยื่อในสภาพเย็นยิ่งยวด ซึ่งสามารถเก็บรักษาได้เป็น เวลานานโดยไม่ต้องเปลี่ยนอาหารใหม่

---

จาก คอลัมภ์เกษตรวิจัย หนังสือพิมพ์เดลินิวส์