ปรับปรุงพันธุ์ข้าวหอมมะลิ 105
สำเร็จเป็นแห่งแรกของโลก !
ทีมวิจัยมหาวิทยาลัยเชียงใหม่ ซึ่งประกอบด้วย รศ.ดร.สมบูรณ์ อนันตลาโภชัย จากภาควิชาชีววิทยา คณะวิทยาศาสตร์ นายบุญรักษ์ พันธ์ไชยศรี นักวิจัยจากสถาบันวิจัยและพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ดร.ยู เหลียงเติ้ง และ ศ.ดร.ถิรพัฒน์ วิลัยทอง จากศูนย์วิจัยนิวตรอนพลังงานสูง ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ และ ดร.รัฐพร จันทร์เดช จากมหาวิทยาลัยแม่โจ้ ประสบความสำเร็จในการใช้เทคโนโลยีลำไอออนพลังงานต่ำ ในการปรับปรุงพันธุ์ข้าวหอมมะลิ 105
โดยผลงานวิจัยนี้เป็นส่วนหนึ่งของงานวิจัยภายใต้โครงการวิจัย ลำไอออนพลังงานต่ำกับงานทางด้านเทคโนโลยีชีวภาพ ที่ได้รับการสนับสนุนจากสำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย (สกว.) ระหว่างปี 2546-2549 โดยสามารถพัฒนาข้าวสายพันธุ์ใหม่จำนวน 4 สายพันธุ์ ที่มีคุณสมบัติที่แตกต่างจากพันธุ์เดิม ได้แก่ ไม่ไวต่อช่วงแสง (photoperiod insensitive) ต้นเตี้ย (short in stature) และอายุการเก็บเกี่ยวสั้น (early-maturing variety) เป็นต้น
ในช่วงหลายทศวรรษที่ผ่านมาได้มีการพัฒนาวิธีการต่างๆ ในการปรับปรุงพันธุ์ข้าวที่ใช้การชักนำให้เกิดการกลายพันธุ์ เช่น การอาบเมล็ดข้าวด้วยรังสีแกมม่า (อิเล็กตรอน) รวมทั้งการระดมยิงเมล็ดข้าวด้วยลำไอออนพลังงานสูงที่มีระดับพลังงานในเรือนหลายร้อยล้านอิเล็กตรอนโวลต์ ซึ่งข้อด้อยของวิธีการอาบเมล็ดข้าวด้วยรังสีแกมม่าคือมีผลกระทบต่อเซลล์น้อย (RBE มีค่าน้อย) และอัตราการเกิดการกลายพันธุ์ในเมล็ดข้าวมีค่าต่ำ ส่วนเครื่องเร่งอนุภาคดังกล่าวนั้น มีราคาสูงถึงหลายร้อยล้านบาท และผลกระทบต่อเซลล์ก็มีน้อยเช่นกัน
การศึกษาวิจัยเชิงฟิสิกส์ชีวภาพของการระดมยิงลำไอออนพลังงานต่ำ ในเรือนหมื่นอิเล็กตรอนโวลต์บนเซลล์สิ่งมีชีวิต ชี้ให้เห็นว่าลำไอออนของธาตุมวลหนัก เช่น อาร์กอน และไนโตรเจน ที่มีพลังงานต่ำให้ค่า RBE ที่สูงมาก ซึ่งน่าจะเหมาะสมกับการนำมาประยุกต์ในการชักนำให้เกิดการกลายพันธุ์ในเซลล์สิ่งมีชีวิต แต่ปัญหาก็คือไอออนพลังงานต่ำดังกล่าวมีพิสัยทำการสั้นมากๆ (สั้นกว่า 0.1 ไมครอน) จึงไม่สามารถทะลวงเข้าไปถึงภายในเซลล์ได้
จากการศึกษาฟิสิกส์พื้นฐานของอันตรกิริยาระหว่างไอออนมวลหนักกับผนังของเซลล์สิ่งมีชีวิต ทำให้ทีมวิจัยค้นพบวิธีการนำไอออนเข้าไปจนถึงภายในเซลล์ได้ จึงได้ทดสอบแนวความคิดกับการปรับปรุงพันธุ์ข้าวหอมมะลิ 105 ซึ่งเป็นพืชเศรษฐกิจที่สำคัญของประเทศไทย ทั้งนี้ข้าวหอมมะลิ 105 เป็นข้าวที่มีคุณภาพหลังการหุงต้ม ดีเด่น เช่น มีกลิ่นหอม เมล็ดข้าวคงรูป เหนียวนุ่ม จึงเป็นที่ต้องการของตลาดทั้งภายในประเทศและต่างประเทศเป็นอย่างยิ่ง
ปัจจุบันมีการส่งออกข้าวหอมมะลิ 105 ไปยัง 120 ประเทศทั่วโลก โดยมีปริมาณการส่งออกระหว่าง 2.4-3 ล้านตันต่อปี นำเงินตราต่างประเทศจำนวนหลายหมื่นล้านบาทสู่เกษตรกรไทย โดยความต้องการข้าวหอมมะลิ 105 ในตลาดทั้งภายในประเทศและต่างประเทศมีการเพิ่มขึ้นตลอดเวลา
อย่างไรก็ตาม การผลิตข้าวหอมมะลิเพื่อเพิ่มการส่งออกมีข้อจำกัดเนื่องจากข้าวหอมมะลิ 105 เป็นข้าวที่ไวต่อช่วงแสง (photoperiod sensitive) ทำให้ทำการเพาะปลูกได้เพียงปีละครั้งในฤดูข้าวนาปี
โดยเกษตรกรจะหว่านเมล็ดข้าวหอมมะลิ 105 ในเดือนกรกฎาคม ปักดำต้นกล้าในเดือนสิงหาคมซึ่งข้าวหอมมะลิ 105 จะออกรวงในเดือนตุลาคม และเกษตรกรจะเก็บเกี่ยวข้าวหอมมะลิ 105 ในปลายเดือนพฤศจิกายนของทุกปี นอกจากนี้ข้าวหอมมะลิ 105 ยังเป็นข้าวที่มีลำต้นเล็ก อ่อนแอ และมีความสูงมากที่ 140-150 เซนติเมตร จึงหักล้มง่ายในระยะเก็บเกี่ยว ทำให้ไม่เหมาะกับการเพาะปลูกแบบข้าวนาหว่านที่มีค่าใช้จ่ายในการทำนาต่ำกว่าข้าวนาดำ และไม่สามารถเก็บเกี่ยวโดยใช้เครื่องจักรกล
ทีมงานวิจัยมหาวิทยาลัยเชียงใหม่ จึงได้ดำเนินการศึกษาวิจัยเทคโนโลยีใหม่สำหรับการชักนำให้เกิดการกลายพันธุ์ในข้าวหอมมะลิ 105 ด้วยลำไอออนพลังงานต่ำโดยใช้เครื่องเร่งไอออนขนาด 150 กิโลโวลต์ ที่พัฒนาขึ้นที่ศูนย์วิจัยนิวตรอนพลังงานสูง โดยในระยะเวลาเกือบ 3 ปีที่ผ่านมา ทีมวิจัยได้ดำเนินการระดมยิงเมล็ดข้าวหอมมะลิ 105 จำนวนนับหมื่นเมล็ดด้วยลำไอออนไนโตรเจน
พลังงาน 6 หมื่นถึง 1 แสนอิเล็กตรอนโวลต์ และได้ดำเนินการเพาะปลูกเมล็ดข้าวที่ผ่านการระดมยิงในฤดูข้าวนาปี เพื่อคัดเลือกข้าวสายพันธุ์เตี้ย และการเพาะปลูกข้าวนอกฤดู เพื่อคัดเลือกข้าวสายพันธุ์ไม่ไวต่อช่วงแสง ได้ทำการตรวจสอบการกลายพันธุ์ที่แสดงออกทางกายภาพ (phenotypic variation) และทางพันธุกรรม (genomic variation) การตรวจสอบความคงที่ (stability) ของการกลายพันธุ์ ซึ่งทีมงานวิจัยได้ประสบความสำเร็จในการประยุกต์ลำไอออนพลังงานต่ำชักนำให้เกิดการกลายพันธุ์ในข้าวหอมมะลิ 105 โดยได้สายพันธุ์ข้าวใหม่ที่มีคุณสมบัติแตกต่างจากข้าวหอมมะลิ 105 จำนวน 4 สายพันธุ์
จากการทดสอบความคงที่ (stability) ของการกลายพันธุ์ในข้าวรุ่นที่ 1-3 ทั้งในด้านการเปลี่ยนแปลงที่แสดงออกทางกายภาพ (phenotypic variation) และทางด้านพันธุกรรม (genomic variation) พบความคงที่ของการกลายพันธุ์ในข้าวทั้ง 4 สายพันธุ์โดยข้าวที่จัดแสดงนี้เป็นข้าวรุ่นที่ 3 ที่ทำการเพาะปลูก (หว่านเมล็ด) ในวันที่ 1 มีนาคม 2548 ความสำเร็จในการประยุกต์เทคโนยีลำไอออนพลังงานต่ำในการปรับปรุงพันธุ์ข้าวหอมมะลิ 105 จะทำให้ประเทศไทยมีเทคโนโลยีใหม่ที่จะใช้ในการปรับปรุงพันธุ์ข้าวชนิดต่างๆ ให้ได้สายพันธุ์ที่มีสมบัติที่ต้องการได้อย่างมีประสิทธิผลขึ้น
นอกจากนี้เทคโนโลยีลำไอออนพลังงานต่ำที่ได้พัฒนาขึ้นนี้ ยังสามารถนำไปประยุกต์กับการปรับปรุงพันธุ์พืชเศรษฐกิจอื่นๆ เช่น ไม้ดอกไม้ประดับ เป็นต้น
ทั้งนี้ข้าวสายพันธุ์ TKOS4 ต้นสูง และสายพันธุ์ BKOS6 ต้นเตี้ย รวงสีน้ำตาลม่วง ได้จากการชักนำให้เกิดการกลายพันธุ์ในข้าวหอมมะลิ 105 ด้วยลำไอออนพลังงานต่ำ ในระยะ reproductive growth stage ที่เพาะปลูกในวันที่ 1 มี.ค.48 และออกรวงในวันที่ 17-18 พ.ค.48 ส่วนรูปภาพที่ 2 แสดงลักษณะของรวงและสีของรวงข้าว สายพันธุ์ BKOS6 ในระยะ flowering growth stage และรูปภาพที่ 3 แสดงเครื่องเร่งอนุภาคมวลหนักขนาด 150 กิโลโวลต์ สร้างขึ้นเองและใช้ในการทดลองปรับปรุงพันธุ์ข้าวหอมมะลิ 105
ที่มา : ม.เชียงใหม่
สงวนลิขสิทธิ์โดย © ++kasetloongkim.com++ All Right Reserved.
