เพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อไผ่เศรษฐกิจ : สายพันธุ์ดี ไม่ติดอายุแม่

โดย ภัทรา สัปปินันทน์

‘ไผ่’ เป็นพืชเศรษฐกิจของไทยที่มีความหลากหลายทางชีวภาพสูง นำไปใช้ประโยชน์ได้แทบทุกส่วน อาทิ หน่อและใบใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร ส่วนของลำและเนื้อไม้ใช้ในงานแปรรูปเป็นโครงสร้างสถาปัตยกรรมและเฟอร์นิเจอร์ อีกทั้งยังใช้เป็นชีวมวลในการผลิตเชื้อเพลิงเพื่อหล่อเลี้ยงการผลิตในอุตสาหกรรมต่าง ๆ ได้ อย่างไรก็ตามการจะปรับปรุงพันธุ์และขยายต้นกล้าไผ่ให้ได้คุณภาพสูงตรงตามความต้องการของอุตสาหกรรมไม่ใช่เรื่องง่าย เนื่องจากไผ่เป็นพืชอายุยืนยาว แต่เมื่อถึงช่วงของการออกดอก ไผ่ที่เกิดจากกอแม่เดียวกันจะทยอยตายตามกันไปจนหมด เรียกว่า ‘ตายขุย’ ซึ่งจะส่งผลให้เกิดการสูญเสียเป็นวงกว้าง

นอกจากนี้การปลูกไผ่ให้มีลักษณะเด่นตรงตามสายพันธุ์ด้วยวิธีการขยายพันธุ์จากต้นแม่ด้วยวิธีปกติ อาทิ การแยกเหง้า ชำลำ และเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อจากข้อ ยังมีข้อจำกัดในเรื่องอายุเหง้า เพราะต้นลูกจะจดจำอายุของต้นแม่มาด้วย ดังนั้นหากต้นแม่มีอายุใกล้ออกดอก ต้นที่เกิดใหม่ก็จะออกดอกแล้วตายไปพร้อมกับต้นพันธุ์ ทำให้ต้นที่ปลูกใหม่มีอายุสั้น เกษตรกรอาจได้รับผลตอบแทนที่ไม่คุ้มค่าแก่การลงทุน

ศูนย์พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ (ไบโอเทค) สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) ดำเนินโครงการขยายต้นพันธุ์ไผ่เพื่อส่งเสริมการปลูกป่าเศรษฐกิจด้วยเทคโนโลยีสมัยใหม่ ซึ่งมีเป้าหมายเพื่อส่งมอบต้นพันธุ์ไผ่ปลอดโรคจำนวน 150,000 ต้น ให้แก่เกษตรกรและผู้ประกอบการที่ลงทะเบียนเข้าร่วมโครงการภายในปี พ.ศ. 2567 โดยได้รับการสนับสนุนจากสำนักงบประมาณ

ดร.ยี่โถ ทัพภะทัต นักวิจัยทีมวิจัยนวัตกรรมโรงงานผลิตพืชสมุนไพร ไบโอเทค สวทช. อธิบายว่าธรรมชาติของไผ่จะมีอายุ 3 แบบ ได้แก่ อายุเหง้า (ต้นแม่จากการเพาะเมล็ด) อายุปลูก (แยกกอมาปลูก) และอายุลำ (ลำที่พัฒนาใหม่ในกอแต่ละปี) ซึ่งโดยทั่วไปการขยายต้นกล้าไผ่นิยมทำด้วยวิธีชำลำ แยกเหง้าลงดิน หรือตัดข้อของต้นไผ่มาเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ เพราะจะทำให้ต้นลูกมีลักษณะตรงตามต้นพันธุ์ อย่างไรก็ตามวิธีการเหล่านี้มีข้อจำกัดที่สำคัญคือ ต้นลูกจะมีอายุเท่ากับอายุเหง้าของต้นแม่ ในทางกลับกันหากเกษตรกรเพาะปลูกด้วยเมล็ดจากต้นพันธุ์ ต้นใหม่ที่ได้จะไม่ติดอายุต้นแม่มาด้วย แต่ก็มีความเสี่ยงสูงที่จะมีลักษณะไม่เหมือนกับต้นพันธุ์เนื่องจากการแปรปรวนทางพันธุกรรม เพื่อแก้ปัญหาดังกล่าวทีมวิจัยได้ดำเนินโครงการขยายต้นพันธุ์ไผ่ที่มีมูลค่าทางเศรษฐกิจสูงด้วยเทคโนโลยีสมัยใหม่ 2 รูปแบบคู่ขนานกันไป

การชักนำให้เกิดต้นอ่อนจากแคลลัส (callus)

“รูปแบบแรกคือ การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อต้นไผ่ด้วยวิธีการโซมาติกเอ็มบริโอเจเนซิส (somatic embryogenesis) หรือการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อจากเซลล์ร่างกาย (somatic cells) ผ่านการชักนำให้เกิดต้นอ่อนจากแคลลัส (callus) ซึ่งเป็นกลุ่มเซลล์ที่ยังไม่มีหน้าที่ โดยกลุ่มเซลล์นี้พัฒนาขึ้นจากการกระตุ้นเนื้อเยื่อเจริญ (meristem) ของต้นพันธุ์ด้วยอาหารเพาะเลี้ยงที่เหมาะสมในห้องปฏิบัติการ ซึ่งหากประสบความสำเร็จ ต้นอ่อน (somatic embryo) ของไผ่ที่เจริญเป็นต้นใหม่ (regeneration) จะมีลักษณะทางพันธุกรรมเหมือนแม่ทุกประการ (clonal plants) แต่มีอายุเริ่มต้นจากศูนย์หรือไม่จดจำอายุของต้นแม่มาด้วย ซึ่งขณะนี้การวิจัยอยู่ระหว่างติดตามการเจริญเติบโตเพื่อเปรียบเทียบกับต้นพันธุ์ต้นแม่ คาดว่าจะได้ทราบผลที่แน่ชัดภายในปีหน้า

“ส่วนรูปแบบที่สองคือ การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อจากข้อของต้นพันธุ์ไผ่ที่รู้อายุและผ่านการคัดเลือกลักษณะทางเศรษฐกิจที่เหมาะสมตามวัตถุประสงค์การใช้งานแล้ว เพื่อให้ได้ต้นไผ่ที่ใช้ประโยชน์ได้ยืนยาวคุ้มค่าแก่การลงทุน โดยการทำวิจัยเฟสแรกนี้ทีมวิจัยตั้งเป้าหมายที่จะขยายต้นกล้าไผ่เพื่อการใช้ประโยชน์ด้านงานโครงสร้าง สถาปัตยกรรม และเฟอร์นิเจอร์ อาทิ ไผ่รวกดำ (รวกใหญ่) ไผ่ซางหม่น และไผ่บงใหญ่ โดยได้รับการอนุเคราะห์พันธุ์ไผ่ที่ผ่านการคัดเลือกลักษณะทางเศรษฐกิจมาแล้วจากผู้เชี่ยวชาญเฉพาะทางที่ให้การสนับสนุนโครงการฯ”

การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อจากข้อของต้นพันธุ์ไผ่ที่รู้อายุ

ปัจจุบันทีมวิจัยพัฒนากระบวนการขยายพันธุ์จนได้ต้นอ่อนไผ่ปลอดโรคในระดับห้องปฏิบัติการแล้ว และกำลังอยู่ในขั้นตอนของการนำความเชี่ยวชาญรวมถึงความพร้อมด้านโครงสร้างพื้นฐานของไบโอเทคมาพัฒนากระบวนการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อด้วยอาหารเหลวแบบ “Temporary Immersion Bioreactor (TIB)” หรือ ‘ระบบเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อด้วยไบโอรีแอกเตอร์แบบกึ่งจม’ เพื่อเร่งขยายพันธุ์ไผ่ให้ทันต่อการส่งมอบต่อไป

ระบบเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อด้วยไบโอรีแอกเตอร์แบบกึ่งจม (TIB)

ดร.ยี่โถอธิบายว่า โดยทั่วไปการเลี้ยงต้นอ่อนที่เกิดจากกระบวนการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อจะใช้การเพาะเลี้ยงต้นอ่อนในห้องปฏิบัติการภายใต้สภาพปลอดเชื้อด้วยอาหารแข็งหรือกึ่งแข็ง (1 ต้น ต่อ 1 ขวดโหล) ซึ่งเป็นวิธีการที่มีค่าใช้จ่ายด้านอุปกรณ์และอาหารเพาะเลี้ยงไม่สูงนัก แต่ต้องใช้ผู้เชี่ยวชาญดูแลปรับสูตรอาหาร สภาพแวดล้อม รวมถึงย้ายเนื้อเยื่อพืชและเปลี่ยนอาหารใหม่ (subculture) ทุกต้น จนกว่าจะได้ต้นที่แข็งแรงและมีขนาดเหมาะสมแก่การจำหน่าย แต่ในกรณีของการขยายพันธุ์ในระดับเชิงพาณิชย์ภายในระยะเวลาอันสั้น ทีมวิจัยมีความจำเป็นต้องเลือกใช้กระบวนการเลี้ยงด้วยวิธีการ TIB ซึ่งแม้จะมีต้นทุนด้านวัสดุและเครื่องมือที่สูงกว่า แต่ถือเป็นวิธีการที่คุ้มทุน เพราะช่วยลดต้นทุนแรงงานและเวลาผลิตได้อย่างมีประสิทธิภาพ

“การเลี้ยงต้นอ่อนด้วยวิธี TIB จะใช้ไบโอรีแอกเตอร์ที่มีลักษณะเป็นภาชนะขนาดใหญ่ 2 ใบ วางซ้อนกันบน-ล่าง ภาชนะบนใช้สำหรับเลี้ยงเนื้อเยื่อพืช ภาชนะล่างใช้สำหรับใส่อาหารเพาะเลี้ยง ระบบจะดันอากาศเข้าทางโหลล่างเพื่อดันอาหารเพาะเลี้ยงขึ้นมาท่วมเนื้อเยื่อในภาชนะบนด้วยความถี่และระยะเวลาที่เหมาะสมตามที่ทีมวิจัยตั้งค่าไว้โดยอัตโนมัติ เพื่อควบคุมปริมาณอาหารและสภาพแวดล้อมให้เหมาะแก่การเจริญเติบโตของพืช ช่วยประหยัดต้นทุนและเวลาในการดูแล รวมถึงการย้ายต้นอ่อนได้เป็นอย่างดี ที่สำคัญต้นอ่อนของพืชที่เลี้ยงด้วยวิธีนี้จะโตเร็วกว่าวิธีเดิม 3-5 เท่า อีกทั้งยังกระตุ้นให้เกิดการเจริญและพัฒนาเป็นต้นอ่อนสมบูรณ์ได้ปริมาณมากในแต่ละครั้ง โดยในกรณีของไผ่ที่ลำต้นมีขนาดเล็กหากเลี้ยงด้วยไบโอรีแอกเตอร์ขนาด 5 ลิตร ภายใน 1 เดือนจะได้ไผ่สำหรับแจกจ่ายมากถึง 1,000 ต้นต่อไบโอรีแอกเตอร์ ทั้งนี้ภายหลังจากการผลิตต้นไผ่เพื่อส่งมอบผู้เข้าร่วมโครงการฯ ในเฟสแรกเรียบร้อยแล้ว ทีมวิจัยมีแผนที่จะวิจัยและพัฒนากระบวนการขยายพันธุ์ต้นไผ่ในกลุ่มอุตสาหกรรมอาหาร อาทิ หมาจู ไผ่ยักษ์ ไผ่ตง ต่อไปในอนาคตอันใกล้”

อย่างไรก็ตามแม้ทีมวิจัยจะมีความเชี่ยวชาญด้านการขยายพันธุ์ด้วยวิธีการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อและการเลี้ยงต้นอ่อนด้วยเทคนิค TIB แต่ก็ปฏิเสธไม่ได้ว่า ทุกครั้งที่เริ่มต้นพัฒนากระบวนการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืชชนิดที่แตกต่างกันออกไป ปัจจัยทางพันธุกรรม (genetic dependent) ที่ส่งผลต่อการตอบสนองการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ ยังคงเป็นโจทย์ท้าทายในการวางแผนวิจัยรวมถึงแนวทางการตั้งรับเมื่อต้องเผชิญปัญหาต่าง ๆ อยู่เสมอ

ดร.ยี่โถ เล่าว่า การเพาะเลี้ยงพืชต่างชนิดและสายพันธุ์ต้องพัฒนาสูตรอาหารและสภาพแวดล้อมให้เหมาะสมแบบจำเพาะต่อพันธุกรรมของพืชเป้าหมาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งการพัฒนาวิธีการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อในระบบโซมาติกเอ็มบริโอเจเนซิส ที่ต้องอาศัยความรู้และประสบการณ์ในการทำวิจัยสูง แต่หากผลวิจัยประสบความสำเร็จแล้ว ก็ถือเป็นการดำเนินงานที่คุ้มค่า เป็นประโยชน์อย่างยิ่งต่อการเติบโตของอุตสาหกรรมเกษตรไทย ซึ่งทีมวิจัยไบโอเทคพร้อมส่งเสริมการขยายพันธุ์พืชเศรษฐกิจให้แก่หน่วยงานภาครัฐและเอกชน โดยเปิดให้บริการแบบครบวงจร ตั้งแต่การคัดเลือกพันธุ์ที่เหมาะสมไปจนถึงการพัฒนากระบวนการเพาะเลี้ยงในระดับอุตสาหกรรม

“ทีมวิจัยมีความตั้งใจอย่างยิ่งที่จะทำให้คนไทยได้เข้าถึงทรัพยากรชีวภาพประสิทธิภาพสูง เพื่อสร้างมูลค่าเพิ่มตลอด value chain โดยนอกจากการผลิตต้นพันธุ์ไผ่คุณภาพสูงปลอดโรคเพื่อส่งมอบให้แก่เกษตรกรและผู้ประกอบการดังที่ดำเนินงานอยู่ในปัจจุบันแล้ว ที่ผ่านมาทีมวิจัยยังได้พัฒนากระบวนการคัดเลือกพันธุ์พืชเศรษฐกิจและการขยายพันธุ์พืชในระดับอุตสาหกรรม เพื่อถ่ายทอดองค์ความรู้และเทคโนโลยีการผลิตให้แก่ผู้ที่สนใจมาโดยตลอดด้วย ตัวอย่างพันธุ์พืช เช่น พืชตระกูลปาล์มอย่างปาล์มน้ำมัน อินทผลัม พืชสมุนไพรอย่างกระชายดำ ขมิ้นชัน และไม้ดอกมูลค่าสูงอย่างปทุมมา” ดร.ยี่โถกล่าวทิ้งท้าย

การวิจัยและพัฒนากระบวนการผลิตต้นพันธุ์แท้ปลอดโรคของพืชเศรษฐกิจในระดับอุตสาหกรรมเป็นก้าวสำคัญของการยกระดับเศรษฐกิจชีวภาพของไทยตลอดห่วงโซ่การผลิต อีกทั้งยังเป็นการสร้างความมั่นคงด้านทรัพยากรชีวภาพและการอนุรักษ์ทรัพยากรให้คงอยู่ในระยะยาว ตามแนวทางของโมเดลเศรษฐกิจ BCG ผู้ที่สนใจติดต่อขอรับองค์ความรู้ รับถ่ายทอดเทคโนโลยีการผลิต หรือร่วมวิจัยการผลิตพืชชนิดพันธุ์ใหม่ ได้ที่ ทีมนวัตกรรมโรงเรือนผลิตพืชสมุนไพร ศูนย์พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ สวทช. โทรศัพท์ 0 2564 6700