หน้าแรก จีโนมข้าว ตัวเร่งการพัฒนาพันธุ์ข้าวไทย
จีโนมข้าว ตัวเร่งการพัฒนาพันธุ์ข้าวไทย
9 มิ.ย. 2564
0
30 ปี สวทช.
งานวิจัย 30 ปี สวทช.
ผลงานวิจัยเด่น

"จีโนมข้าว" ตัวเร่งการพัฒนาพันธุ์ข้าวไทย

“ข้าว” เป็นพืชเศรษฐกิจที่ผูกพันกับวิถีชีวิตคนไทยมายาวนานในทุกมิติทั้งด้านเศรษฐกิจ ประเพณี วัฒนธรรม ตลอดจนด้านสังคมและการเมืองซึ่งทุกภาคส่วนต่างให้ความสำคัญในการช่วยกันพัฒนา “ข้าวไทย” ให้มีคุณภาพและสามารถแข่งขันได้อย่างยั่งยืนในตลาดโลก

การพัฒนาเทคโนโลยีเพื่อปรับปรุงพันธุ์ข้าวและเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตข้าว ถือเป็นภารกิจหนึ่งที่สำคัญของศูนย์พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพ แห่งชาติ (ไบโอเทค) สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) มุ่งเน้นในการค้นหายีนและพัฒนาเครื่องหมายโมเลกุลที่ควบคุมลักษณะสำคัญ เพื่อประยุกต์ใช้ในการคัดเลือกและปรับปรุงพันธุ์ข้าว ซึ่งได้นำความรู้และเทคนิคด้านชีววิทยาโมเลกุลนี้มาใช้ในการปรับปรุงพันธุ์ข้าว และดำเนินการวิจัยอย่างต่อเนื่องตั้งแต่ปี พ.ศ. 2532 ภายใต้โครงการความร่วมมือของมูลนิธิร็อกกี้เฟลเลอร์

ทีมนักวิจัยไบโอเทค สวทช. ได้เข้าร่วม “โครงการวิจัยจีโนมข้าวนานาชาติ” ในปี พ.ศ. 2542 ซึ่งทำงานร่วมกับนานาประเทศในการถอดรหัส จีโนมข้าว โดยนักวิจัยไทยรับหน้าที่ถอดรหัสโครโมโซมที่ 9 ครอบคลุมยีนทนน้ำท่วมฉับพลัน และช่วยนักวิจัยญี่ปุ่นถอดรหัสโครโมโซมที่ 8 ครอบคลุม ยีนความหอมของข้าว ที่ควบคุมการสร้างความหอมแบบข้าวหอมมะลิไทย ในขณะเดียวกันได้มีการจัดทำโครงการวิจัยจีโนมข้าวในประเทศไทยไปพร้อมกัน

สมเด็จพระกนิษฐาธิราชเจ้า กรมสมเด็จพระเทพรัตนราชสุดา ฯ สยามบรมราชกุมารี ทรงเล็งเห็นว่าการศึกษาจีโนมข้าวจะเป็นประโยชน์ ต่อการพัฒนาข้าวไทยในอนาคต จึงพระราชทานราชทรัพย์ 2 ล้านบาทเพื่อให้ดำเนินโครงการวิจัยต่อไป ต่อมา สวทช. ได้สนับสนุนงบประมาณ ให้กับโครงการอีกรวมเกือบ 50 ล้านบาท

ทั้งนี้ไบโอเทค สวทช. และมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ได้ร่วมกันจัดตั้งหน่วยปฏิบัติวิจัยค้นหาและใช้ประโยชน์ยีนข้าว ที่มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตกำแพงแสน จังหวัดนครปฐม โดยมุ่งเน้นการค้นหายีนและพัฒนาเทคโนโลยีเครื่องหมายโมเลกุลที่ควบคุมลักษณะสำคัญเพื่อประยุกต์ใช้ในการปรับปรุงพันธุ์

การเข้าร่วมโครงการวิจัยจีโนมข้าวนานาชาติ และดำเนินโครงการจีโนมข้าวไทยในครั้งนั้น ถือเป็นจุดเริ่มต้นในการเพิ่มศักยภาพให้แก่นักวิจัยไทยในการสร้างองค์ความรู้และเทคโนโลยีด้านจีโนม ซึ่งนำไปสู่การคัดเลือกปรับปรุงพันธุ์ข้าวโดยเฉพาะอย่างยิ่งการค้นหายีนที่สำคัญในข้าวไทย และเป็นประโยชน์ในการพัฒนาเครื่องหมายโมเลกุล (Marker Assisted Selection: MAS) ที่ควบคุมลักษณะสำคัญทั้งด้านคุณภาพเมล็ด ความสามารถในการทนต่อสภาพแวดล้อมที่ไม่เหมาะสม เช่น น้ำท่วม ดินเค็ม ทนแล้ง ความสามารถในการต้านทานต่อโรคและแมลง เช่น โรคไหม้ โรคขอบใบแห้ง เพลี้ยกระโดดสีน้ำตาล เพลี้ยกระโดดหลังขาว

องค์ความรู้ดังกล่าวได้ช่วยลดระยะเวลาในการปรับปรุงพันธุ์ข้าวได้รวดเร็วกว่าวิธีการปรับปรุงพันธุ์ข้าววิธีแบบดั้งเดิม ทำให้ได้สายพันธุ์ที่มีคุณลักษณะตามต้องการ และเหมาะสมกับสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกันในแต่ละพื้นที่ ช่วยแก้ปัญหาหรือลดความสูญเสียจากการระบาดของโรคและแมลงได้ ถือเป็นการนำความรู้และเทคโนโลยีใหม่ ๆ มาประยุกต์ใช้ให้สอดคล้องกับปัญหาทางการเกษตรได้อย่างมีประสิทธิภาพ

จากการที่ไบโอเทค สวทช. และมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์วิจัยปรับปรุงพันธุ์ข้าวเพื่อให้ทนต่อสภาพแวดล้อมที่ไม่เหมาะสมและต้านทานต่อโรคและแมลงโดยใช้เทคนิคเครื่องหมายโมเลกุลที่เกี่ยวข้องในระดับห้องปฏิบัติการและโรงเรือน รวมทั้งมีความร่วมมือกับกรมการข้าวในการปลูกทดสอบสายพันธุ์ข้าวที่ได้ปรับปรุงพันธุ์แล้วในสถานีวิจัยของศูนย์วิจัยข้าวต่าง ๆ ของกรมการข้าว และที่มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลล้านนา ทำให้ประสบความสำเร็จในการปรับปรุงพันธุ์ข้าวใหม่ ๆ ทั้งข้าวเจ้าและข้าวเหนียว

ทั้งนี้ตัวอย่างความสำเร็จของการวิจัยที่มีจุดเริ่มต้นจากเทคโนโลยีจีโนมก็คือการจดสิทธิบัตรยีนความหอม ที่คณะนักวิจัยหน่วยปฏิบัติการวิจัยค้นหาและใช้ประโยชน์ยีนข้าวได้นำข้อมูลพันธุกรรมข้าวมาสร้างแผนที่โครโมโซมและพัฒนาเครื่องหมายโมเลกุลเพื่อใช้บอกตำแหน่งของยีนที่มีลักษณะดี โดยพบยีนความหอมของข้าว (Os2AP) ที่ควบคุมการสร้างความหอมแบบข้าวหอมมะลิไทย ซึ่งได้รับการรับรองการจดสิทธิบัตรคุ้มครองจากสหรัฐอเมริกา (Patent No. US 7,319,181 B2)โดยประเทศไทยนับเป็นประเทศแรกจากประเทศที่ยื่นขอจดสิทธิบัตรทั้งสิ้น 10 ประเทศ เมื่อวันที่ 15 ธันวาคม พ.ศ. 2551

นอกจากนี้ยังได้พัฒนาเครื่องหมายโมเลกุลที่สามารถตรวจติดตามยีนความหอม ซึ่งนำไปช่วยคัดเลือกในการปรับปรุงพันธุ์ข้าวให้รวดเร็วและมีความแม่นยำมากยิ่งขึ้น และนำมาซึ่งการพัฒนาพันธุ์ข้าวใหม่ ๆ ที่น่าสนใจ อย่างเช่น

พันธุ์ข้าวหอม “ชลสิทธิ์ทนน้ำท่วมฉับพลันและไม่ไวต่อแสง” เป็นการ
ผสมระหว่างพันธุ์ข้าว IR57514 ที่มีคุณสมบัติทนน้ำท่วมฉับพลันกับพันธุ์ข้าวขาวดอกมะลิ 105 โดยใช้เครื่องหมายโมเลกุลที่เกี่ยวข้องกับยีนทนน้ำท่วมและยีนควบคุมคุณภาพหุงต้มในการคัดเลือก ข้าวที่ได้มีกลิ่นหอมแบบข้าวขาวดอกมะลิ 105 สามารถทนน้ำท่วมฉับพลันในทุกระยะการเจริญเติบโต ซึ่งทนอยู่ใต้น้ำโดยไม่ตายได้นาน 2-3 สัปดาห์ ไม่ไวต่อช่วงแสง ทำให้ปลูกได้มากกว่า 1 ครั้งต่อปี ให้ผลผลิตเฉลี่ย 800 กิโลกรัมต่อไร่ ในสภาพนาปักดำ และมีกลิ่นหอมแบบข้าวขาวดอกมะลิ 105

ส่วนพันธุ์ข้าวเหนียวต้านทานโรคไหม้ “ธัญสิริน” เป็นพันธุ์ข้าวเหนียวที่ได้จากการผสมระหว่างพันธุ์ข้าวเหนียว กข6 กับ พันธุ์เจ้าหอมนิล ซึ่งมีความต้านทานโรคไหม้โดยใช้เทคนิคเครื่องหมายโมเลกุลที่เกี่ยวข้องกับยีนต้านทานโรคไหม้และคุณภาพหุงต้มในการคัดเลือก คุณสมบัติเด่นคือ การต้านทานโรคไหม้ ลำต้นแข็งทนต่อการหักล้ม เมื่อเปรียบเทียบกับพันธุ์ข้าวเหนียว กข6 เดิม พบว่าสามารถลดความเสียหายที่เกิดจากโรคไหม้ในนาข้าวระยะต้นกล้าประมาณ 90% และระยะออกรวงประมาณ 50% ให้ผลผลิตเฉลี่ย 500-600 กิโลกรัมต่อไร่ เหมาะสำหรับปลูกในพื้นที่นาน้ำฝนในเขตภาคเหนือและภาคตะวันออกเฉียงเหนือที่มีความเสี่ยงต่อการระบาดของโรคไหม้ เมื่อนำไปขัดสีเป็นข้าวสารจะได้เมล็ดเต็มสูง และหุงสุกจะเหนียวนุ่มและมีกลิ่นหอม จึงได้รับการยอมรับจากผู้บริโภค และที่สำคัญได้รับพระมหากรุณาธิคุณจากสมเด็จพระกนิษฐาธิราชเจ้า กรมสมเด็จพระเทพรัตนราชสุดา ฯ สยามบรมราชกุมารี พระราชทานชื่อพันธุ์ข้าวว่า “ธัญสิริน” เมื่อวันที่ 1 ธันวาคม พ.ศ. 2553

นอกจากนี้ยังมีการพัฒนาข้าวเหนียวพันธุ์ “กข 6 ต้นเตี้ย ต้านทานโรคไหม้และโรคขอบใบแห้ง” ซึ่งเป็นสายพันธุ์ข้าวเหนียวที่พัฒนาต่อเนื่องมาจากพันธุ์ “ธัญสิริน” ให้มีขนาดต้นที่เตี้ยลงและมีความต้านทานต่อโรคเพิ่มมากขึ้น โดยข้าวเหนียวพันธุ์นี้เป็นข้าวนาปีที่มีความไวต่อช่วงแสง สามารถต้านทานต่อโรคไหม้และโรคขอบใบแห้งขนาดลำต้นสูงเฉลี่ย 130 เซนติเมตร จึงเก็บเกี่ยวได้ง่ายด้วยเครื่องจักร ลำต้นมีความแข็งทนทานต่อแรงลม ลดปัญหาการหักล้ม และสามารถแตกกอดี มีผลผลิตข้าวแห้งเฉลี่ย 700-800 กิโลกรัมต่อไร่ ลักษณะของเมล็ดข้าวเรียวยาวเมื่อนำมาหุงต้ม มีคุณภาพและความเหนียวนุ่มคล้ายพันธุ์ กข6 จากการปลูกทดสอบพันธุ์ ข้าวเหนียวชนิดนี้ในภาคเหนือและภาคตะวันออกเฉียงเหนือ ได้รับการยอมรับพันธุ์จากเกษตรกร เนื่องจากช่วยให้เกษตรกรลดการใช้สารเคมีในการป้องกันและกำจัดโรคไหม้และโรคขอบใบแห้ง ช่วยลดต้นทุนการผลิต และได้ผลผลิตสูง

สำหรับข้าวเหนียวพันธุ์ “น่าน 59” พัฒนามาจากข้าวเหนียวพันธุ์ กข6 ต้นเตี้ย ต้านทานโรคไหม้และโรคขอบใบแห้ง เพื่อให้ต้านทานโรคไหม้กว้างขึ้นและมีความหอม ซึ่งยังคงลักษณะต้นเตี้ยไว้ ทำให้เก็บเกี่ยวได้ง่าย โดยข้าวพันธุ์น่าน 59สามารถต้านทานโรคไหม้แบบกว้างกับเชื้อทุกกลุ่มในประเทศไทย มีความสูงประมาณ110 เซนติเมตร ลำต้นแข็ง ไม่หักล้ม ทนทานต่อแรงลม เนื่องจากมีขนาดลำต้นเตี้ยใช้เครื่องจักรเก็บเกี่ยวแทนแรงงานคนได้ ให้ผลผลิตเฉลี่ยประมาณ 600-700กิโลกรัมต่อไร่ หากอยู่ในพื้นที่ที่มีความอุดมสมบูรณ์สามารถให้ผลผลิตสูงกว่า 1,000 กิโลกรัมต่อไร่ เมล็ดข้าวเรียว หลังขัดสีไม่แตกหัก คุณภาพการหุงต้มดี มีความหอม และมีความเหนียวนุ่มคล้ายข้าวเหนียวพันธุ์ กข6 ซึ่งเกษตรกรในพื้นที่จังหวัดน่าน ได้ทดลองปลูกและได้ผลผลิตดี ตอบโจทย์สร้างรายได้ให้เกษตรกรและพัฒนาคุณภาพชีวิตความเป็นอยู่ให้ชุมชน

และล่าสุด ข้าวเหนียวพันธุ์ “หอมนาคา” ข้าวเหนียวสายพันธุ์ใหม่ที่ไบโอเทค สวทช. พัฒนาขึ้นโดยนำความเชี่ยวชาญทางด้านจีโนมและเครื่องหมายโมเลกุลมาใช้ในกระบวนการคัดเลือก เพื่อปรับปรุงพันธุ์ข้าวให้รวดเร็วและมีระบบการผลิตที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม จะเสริมสร้างความมั่นคงด้านอาหารในพื้นที่ที่บริโภคข้าวเหนียวเป็นอาหารหลัก

ข้าวเหนียวสายพันธุ์ใหม่ “หอมนาคา” นี้สามารถปลูกได้ตลอดปี เหมาะทั้งนาปีและนาปรังเนื่องจากเป็นข้าวที่ไม่ไวแสง มีคุณสมบัติทนต่อภาวะน้ำท่วมฉับพลัน ทนแล้ง และต้านทานต่อโรคไหม้ โรคขอบใบแห้ง ลำต้นแข็ง ไม่หักล้มง่าย ขนาดต้นสูงปานกลาง เก็บเกี่ยวได้ง่ายปลูกได้ปีละ 2 ครั้ง ใช้ระยะเวลาในการปลูกประมาณ 130-140 วัน และให้ผลผลิตสูง ซึ่งผลจากการทดลองปลูกพบว่า ในพื้นที่ภาคเหนือมีผลผลิต 800-900 กิโลกรัมต่อไร่ และภาคอีสานมีผลผลิตสูงถึง 700-800 กิโลกรัมต่อไร่ นอกจากนี้ข้าวเหนียว “หอมนาคา” ยังมีคุณสมบัติเด่นเรื่องกลิ่นหอมและนุ่มเหนียวเมื่อหุงสุก

จากองค์ความรู้ด้านการใช้เทคโนโลยีที่ล้ำสมัยในการปรับปรุงพันธุ์พืชที่สะสมมาอย่างต่อเนื่อง ทำให้ปัจจุบันไบโอเทค สวทช. เป็นเลิศทางด้านนวัตกรรมการปรับปรุงพันธุ์ในภูมิภาคเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ โดยเฉพาะการปรับปรุงพันธุ์แนวอณูวิธี (Molecular breeding) กับพืชเศรษฐกิจที่สำคัญ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง “ข้าว” ซึ่งเน้นการพัฒนาสายพันธุ์ตามความต้องการของผู้ผลิต ผู้บริโภค และความต้องการของตลาดทั้งในและต่างประเทศ อีกทั้งยังเน้นพันธุ์ข้าวที่มีคุณสมบัติโภชนาการที่เป็นประโยชน์ต่อสุขภาพของผู้บริโภค ขณะเดียวกันยังช่วยเพิ่มผลผลิตต่อไร่ และเพิ่มรายได้ให้แก่เกษตรกรอีกด้วย

ดาวน์โหลดหนังสือฉบับเต็ม

แชร์หน้านี้: