เทคโนโลยีการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืชโดยระบบ Bioreactor
เทคโนโลยีการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืชโดยระบบ Bioreactor
วิจัยและพัฒนาโดย
วิจัยและพัฒนาโดย ดร.ยี่โถ ทัพภะทัต
วิจัยและพัฒนาโดย ดร.ยี่โถ ทัพภะทัต
ดร.ยี่โถ ทัพภะทัต
ทีมวิจัยนวัตกรรมโรงงานผลิตพืชสมุนไพร (APFT)
ศูนย์พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ (BIOTEC)
ปัจจุบัน ปัญหาอย่างหนึ่งในการผลิตพืชเศรษฐกิจของประเทศไทย คือ การขยายต้นกล้าพันธุ์ดีจากภาครัฐและภาคเอกชนออกไปสู่เกษตรกร ซึ่งถ้าเป็นพืชเศรษฐกิจที่มีอายุสั้น มีการเจริญเติบโตทางยอดได้ง่าย สามารถผลิตเมล็ดพันธุ์ลูกผสมหรือเมล็ดพันธุ์แท้ออกสู่ตลาดได้เลย ก็จะสามารถผลิตเมล็ดพันธุ์ได้เพียงพอต่อความต้องการของเกษตรกรในประเทศไม่ยากนัก แต่หากเป็นพืชที่เศรษฐกิจมีการเจริญเติบโตช้า เช่น ปาล์มน้ำมัน มะพร้าว หรือพืชตระกูลปาล์มอื่น พืชสมุนไพรบางชนิด หรือแม้กระทั่งแม้ยื่นต้นเนื้อแข็งบางชนิด ทีไม่สามารถใช้เมล็ดที่เกิดจากการผลมตัวเองออกไปเพาะเป็นต้นกล้าได้ เนื่องจากมีการกระจายตัวทางพันธุกรรมสูง ต้นกล้าที่ได้จากการเพาะเมล็ดนั้น จะมีความต่างจากต้นพ่อแม่พันธุ์ตั้งต้นหรือเกิดการกลายพันธุ์ให้ลักษณะที่ต่างไปจากต้นพ่อแม่ รวมถึงมีต้นทุนในการจัดการสูง ทั้งในเรื่องของแรงงาน พื้นที่ และอุปกรณ์ในการผลิตต้นกล้าด้วยการเพาะเมล็ด ตัวอย่างเช่น การเพาะต้นกล้ามะพร้าวจากผลมะพร้าว นอกจากจะใช้เวลานานแล้วยังใช้พื้นที่และแรงงานในการจัดการดูแลสูงจำนวนต้นกล้าพันธุ์ดีที่ได้จากการเพาะเมล็ดนี้ก็ยังไม่เพียงพอต่อความต้องการของภาคเกษตรกรผู้ผลิต นอกจากนั้น ในพืชที่มีลักษณะแยกเป็นต้นตัวผู้และต้นตัวเมีย เช่น อินทผาลัม การใช้ต้นกล้าจากการเพาะเมล็ดก็มีความเสี่ยงสูงในการที่จะได้ต้นต้วผู้มากกว่าต้นตัวเมีย ทำให้เกษตรกรผู้ผลิตอินทผาลัมเกิดความเสียหายเนื่องจากได้ผลผลิตไม่เป็นไปตามคาดหมาย
ขณะนี้ ทางหน่วยวิจัยฯ ร่วมกับกับหน่วยการอื่น ได้แก่ สวก. และ iTAB ได้พัฒนาโครงการต้นแบบเพื่อการพัฒนาต้นกล้าปาล์มและมะพร้าวพันธุ์ดีแบบก้าวกระโดด เพื่อการขยายผลออกสู่เกษตรกร โดยใช้ทคโนโลยีการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อมาเป็นเครื่องมือเพิ่มประสิทธิภาพในการขยายพันธุ์และการปรับปรุงพันธุ์พืชเศรษฐกิจที่มีอายุยาว เช่น ปาล์มน้ำมัน มะพร้าว โดยการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อนี้ จะเป็นการนำเอาเซลเทคโนโลยีมาประยุกต์ใช้กับเทคโนโลยีดีเอ็นเอในการขยายพันธุ์พืชให้มีประสิทธิภาพสูงขึ้น ซึ่งจะเป็นการลดต้นทุน แรงงาน และร่นระยะเวลาทั้งการผลิตและปรับปรุงพันธุ์ เพื่อตอบสนองความต้องการของประเทศให้เกิดความมั่งคง มั่งคั่งและยั่งยืน
ในการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืชตระกูลปาล์ม เช่นปาล์มน้ำมัน มะพร้าว แม้กระทั่งอินทผาลัมนั้น ทางห้องปฏิบัติการฯจะเลือกใช้ชิ้นส่วนเนื้อเยื่อพืชที่กำลังมีการพัฒนา ได้แก่ เนื้อเยื่อเจริญ ใบอ่อน ช่อดอกอ่อน ตาข้าง มาฟอกฆ่าเชื้อและเพาะเลี้ยงในอาหารสังเคราะห์ ซึ่งมีธาตุอาหารและสารควบคุมการเจริญเติบโต (Plant growth regulator) บังคับให้เนื้อเยื่อมีการพัฒนาเป็นเซลหรือเนื้อเยื่อ รวมถึงเป็นต้นอ่อนที่มียอดและรากที่สมบูรณ์


ปกติการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อส่วนใหญ่จะใช้ระบบอาหารแข็งโดยมี gelling agent หรือวุ้น ในการชักนำให้เกิดกลุ่มเซลล์ที่สามารถพัฒนาไปเป็นต้นอ่อนได้ เรียกว่า แคลลัส (callus) และจึงพัฒนาเป็นต้นอ่อนสมบูรณ์ในสภาพปลอดเชื้อ แต่ในปัจจุบัน มีความก้าวหน้ามากยิ่งขึ้น โดยทางหน่วยฯ ได้พัฒนาวิธีการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อปาล์มน้ำมันและมะพร้าว โดยใช้ระบบอาหารเหลวและนำเอาระบบ bioreactor มาเพิ่มประสิทธิภาพ เพื่อการลดต้นทุน แรงงาน เวลา ในการพัฒนาต้นกล้าพันธุ์ดีให้เพียงพอต่อความต้องการของเกษตรกรได้เป็นอย่างดี
การนำเอาระบบอาหารเหลวมาใช้ร่วมกับระบบ bioreactor แบบกึ่งจม หรือ Temporary Immersion System (TIS) โดยมีหลักการการทำงานแบ่งเป็น 4 phases ได้แก่
- Stationary phase : เนื้อเยื่อในระบบ อยู่ในสภาพปกติ โดยมี culture vessel ด้านบนที่มีเนื้อเยื่ออ และ media vessel ด้านล่างที่มีอาหารเหลว
- Immersion phase เป็นระยะของการดันลมส่งให้อาหารเหลวใน vessel ด้านล่าง ขึ้นมาท่วมเนื้อเยื่อที่อยู่ใน vessel ด้านบน
- Drain phase การปล่อยให้อาหารเหลวไหลกลับลงสู่ vessels ด้านล่างตามแรงดึงดูดโลก
- Ventilation phase ระยะของการดันอากาศเข้าทาง vessels ด้านบน
ซึ่งการนำเอาระบบ bioreactor นี้มาใช้ จะส่งผลให้เกิดการพัฒนาเป็น somatic embryo และพัฒนาเป็นต้น ( Plant regeneration) ได้รวดเร็วกว่าวิธีการใช้อาหารแข็งปกติประมาณ 3-4 เท่า นอกจากจะสามารถร่นระยะเวลาในการผลิตต้นอ่อนจากต้นแม่สายพันธุ์ดีให้เพียงพอต่อความต้องการในตลาดต้นกล้าแล้ว ยังสามารถควบคุมสารอาหารเพื่อกระตุ้นให้เกิดสารออกฤทธิ์ตามที่เราต้องการในพืชสมุนไพรบางชนิดได้เป็นอย่างดี ซึ่งจะเป็นลดต้นทุน แรงงาน และเวลารวมถึงเป็นประโยชน์อย่างยิ่งต่อการพัฒนาการขยายพันธุ์พืชเศรษฐกิจไทยแบบก้าวกระโดดได้ในอนาคต


ติดต่อสอบถาม
ดร.ยี่โถ ทัพภะทัต
ทีมวิจัยนวัตกรรมโรงงานผลิตพืชสมุนไพร (APFT)
ศูนย์พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ (BIOTEC)
-
สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.)
111 อุทยานวิทยาศาสตร์ประเทศไทย ถ.พหลโยธิน ต.คลองหนึ่ง อ.คลองหลวง จ.ปทุมธานี 12120
- โทรศัพท์: 0 2564 6700 ต่อ 3329-3331
- E-mail: icp-prs@biotec.or.th