วิทยาศาสตร์ กับ การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ - การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืช

23 พย. 54     1128

มุสลิมไทยดอทคอม วิทยาศาสตร์ กับ การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ
islamhouse.muslimthaipost.com

ประเทศไทยตั้งอยู่ในเขตร้อนชื้น จึงอุดมไปด้วยทรัพยากรธรรมชาติอันหลากหลาย รวมถึง พืชสมุนไพรซึ่งเป็นภูมิปัญญาท้องถิ่นที่สามารถนำมาใช้ประโยชน์ในการรักษาโรคต่าง ๆ และในปัจจุบันการใช้พืชสมุนไพรได้รับความสนใจมากขึ้นจึงควรมีการอนุรักษ์ ปรับปรุงพันธุ์ ขยายพันธุ์ และส่งเสริมการเพาะปลูกอย่างจริงจัง ทั้งนี้เพื่อตอบสนองความต้องการของผู้บริโภค และสนับสนุนการใช้สมุนไพรเพื่อการพึ่งพาตนเองในด้านยาให้มากขึ้น

การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ

การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืช (Plant tissue culture) เป็นศาสตร์ด้าน biotechnology สาขาหนึ่ง โดยนำเซลล์เนื้อเยื่อ หรืออวัยวะส่วนที่เป็นเนื้อเยื่อเจริญของพืชมาเลี้ยงในอาหารสังเคราะห์ (synthetic medium) ในสภาพปราศจากเชื้อ (aseptic condition) ภายใต้การควบคุมสภาวะแวดล้อมที่เหมาะสม

ได้แก่ อุณหภูมิ แสงสว่าง และความชื้นเป็นต้น โดยทั่วไปการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อนิยมเนื้อเยื่อจากต้นอ่อนที่ได้จากการเพาะเม็ดแบบปราศจากเชื้อ (aseptic technique) เพราะทุกชิ้นส่วนของต้นอ่อนสามารถนำมาใช้เป็นเนื้อเยื่อตั้งต้นในการเพาะเลี้ยงส่วนเนื้อเยื่อหรือชิ้นส่วนต่าง ๆ ที่ได้จากพืชต้องนำมาฆ่าเชื้อที่บริเวณผิว (surface sterilization) ก่อนนำไปใช้ในการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืช สามารถทำได้บนอาหาร วุ้นกึ่งแข็ง (agar medium) และในอาหารเหลว (liquid medium) ซึ่งอย่างหลังนิยมทำบนเครื่องเขย่า (shaker) เพื่อเพิ่มออกซิเจนให้แก่เซลล์ หลังจากเลี้ยงเนื้อเยื่อไปได้สักระยะเวลาหนึ่ง ต้องมีการถ่าย เนื้อเยื่อลงอาหารใหม่ (subculturing) เนื่องจากอาหารเดิมลดน้อยลง และของเสียที่เซลล์ขับออกมาเพิ่มมากขึ้น

การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ

การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืชกำเนิดมาจากหลักการ totipotency ที่ว่า "เซลล์พืชเดี่ยว ๆ (single cells) ทุกเซลล์มีลักษณะและองค์ประกอบทางพันธุกรรมสมบรูณ์เหมือนต้นแม่ ซึ่งสามารถเจริญและพัฒนาเป็นต้นพืชทั้งต้น (whole plant) ได้" เซลล์พืชเหล่านี้ไม่ว่าจะเป็นเซลล์ที่เจริญเต็มที่ (nature cell) หรือเนื้อเยื่อที่มีการเปลี่ยนแปลงไปทำหน้าที่เฉพาะอย่าง (differentiated tissue) ได้แก่ เนื้อเยื่อใบ สามารถเจริญและแบ่งตัวเป็น callus หรือพัฒนาเป็นอวัยวะ (organ) เช่น ยอดอ่อน (shoot) และราก (root) ซึ่งสามารถเจริญต่อไปเป็นต้นพืชทั้งต้นได้ ในทางเดียวกัน callus ซึ่งเป็นก้อนของกลุ่ม parenchyma cells ซึ่งยังไม่มีการเปลี่ยนแปลงไปทำหน้าที่เฉพาะเจาะจง (undifferentiated cells)  สามารถเจริญและแบ่งตัวเป็น callus หรือพัฒนาเป็นยอดอ่อน และ ราก ขึ้นกับการกระตุ้นของ plant growth regulator ที่เหมาะสม

การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ

จากหลักการนี้ได้มีการประยุกต์เทคนิคการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืชไปใช้ประโยชน์ในทางเกษตร กรรมต่าง ๆ1 อาทิเช่น

- ใช้ในการขยายพันธุ์พืช (micropropagation) โดยเฉพาะพืชที่มีค่าทางเศรษฐกิจ พืชที่มี ปัญหาด้านการเพาะปลูกเนื่องจากสภาพแวดล้อมไม่เหมาะสม และพืชสมุนไพรที่หายาก

- การเลี้ยงเนื้อเยื่อสามารถทำให้พันธุ์ที่ให้ผลผลิตสูง (high yield) เพิ่มความต้านทานหรือ เพิ่มความทนทานต่อความแห้งแล้ง จึงนำไปใช้ในการปรับปรุงพันธุ์พืช (plant breeding)

- ต้นพืชที่พัฒนาจากการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อเจริญในสภาพปราศจากเชื้อ จึงใช้ในการแยกและ เลี้ยงพืชปลอดโรคได้ ได้แก่ การกำจัดโรคไวรัสในพืช

- การผสม protoplast (เซลล์พืชที่ถูกย่อย cell wall ออก เหลือแต่ cell membrane บาง ๆ) ของพืชสองชนิดเข้าด้วยกัน ทำให้ได้พืชพันธุ์ใหม่ที่รวมคุณลักษณะดีของพืชสองชนิดไว้ด้วยกัน

- การเก็บรักษาพันธุ์ (germplasm) ไว้ได้เป็นระยะเวลานาน โดยเก็บไว้ในไนโตรเจนเหลวที่ อุณหภูมิต่ำ ๆ เมื่อต้องการนำมาใช้ จึงทำการถ่ายเนื้อเยื่อลงสู่อาหารสังเคราะห์

การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ

นอกจากประโยชน์ในเชิงเกษตรกรรม ยังมีการประยุกต์ใช้การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืชเพื่อการ ผลิตสารทุติยภูมิ (secondary metabolites) ที่มีประโยชน์ทางอุตสาหกรรม หรือ การเลี้ยงเนื้อเยื่อ พืชสมุนไพรเพื่อผลิตสารที่มีฤทธิ์ทางยา โดยเริ่มจากการเลี้ยงเนื้อเยื่อพืชสมุนไพรในอาหารกึ่งแข็ง หรืออาหารเหลวแล้วหาวิธีการหรือเทคนิคต่าง ๆ ไปกระตุ้นให้เซลล์พืชผลิตสารให้มากขึ้น ได้แก่ การปรับเปลี่ยนสูตรอาหาร การปรับเปลี่ยนสภาวะแวดล้อมที่มีผลต่อสารสำคัญนั้น ๆ การเติมสารตั้งต้น (precursors) ของขบวนการซึ่งสังเคราะห์(biosynthetic pathway) ลงในอาหารเลี้ยงเซลล์ และการเหนี่ยวนำเซลล์พืชให้เกิดความเครียด (stress) เป็นต้น

การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ

ข้อได้เปรียบของการใช้เทคนิคการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืชในการผลิตสารทุติยภูมิเพื่อประโยชน์ ในทางการค้า เหนือกว่าการปลูกแบบดั้งเดิม หลายประการดังนี้

1. สามารถกำหนดและควบคุมสภาวะมาตรฐานในการเจริญเติบโตได้แน่นอน

2. ไม่มีการผันแปรทางสภาพภูมิอากาศและฤดูกาล

3. ใช้ระยะเวลาในการเพาะปลูกสั้น

4. สามารถควบคุมปริมาณการผลิตให้เหมาะสมกับความต้องการของตลาด

5. สามารถควบคุมคุณภาพของสารทุติยภูมิให้คงที่

6. การสกัดแยกสารทุติยภูมิทำได้ง่ายกว่า ลดต้นทุนการผลิต

การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ

ตัวอย่างการผลิตสารทุติยภูมิจากการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืชที่ประสบความสำเร็จได้แก่ การผลิตสาร shikonin ซึ่งเป็นสารสีแดง (red pigment) และเป็นยาฝาดสมานลดการอักเสบสำหรับ ใช้ในเครื่องสำอางค์ โดยการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ Lithospermum erythrorhizon ในอาหารเหลว ซึ่งนับเป็นงานวิจัยแรกที่สามารถใช้เทคนิคการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืชเพื่อการผลิตสารทุติยภูมิใน ระดับอุตสาหกรรม โดยบริษัท Mitsui Petrochemical Industrial Limited ประเทศญี่ปุ่น ในปี พ.ศ. 25252 ต่อมาบริษัท Nitto Denko Corporation ได้ทำการจดลิขสิทธิ์ผลิตภัณฑ์  ginsenoside จากการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ Panax ginseng ในปี พ.ศ. 25343 และบริษัท Mitsui Petrochemical Industrial Limited ได้ผลิตสาร purpurin จาก Rubia akane โดยการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อได้ในปี พ.ศ. 25383

การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ

ดังนั้นการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อเพื่อการผลิตสารทุติยภูมิที่มีฤทธิ์ทางยา มีศักยภาพและความ เป็นไปได้สูงที่จะนำมาใช้ผลิตสารทุติยภูมิแทนการสกัดจากพืชทั้งต้น อย่างไรก็ตามการศึกษาวิจัย การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืชสมุนไพรส่วนใหญ่ประสบปัญหาเนื่องจากสารสำคัญที่ได้มีปริมาณต่ำ และ สายพันธุ์ที่ให้ผลผลิตสูงมักมีการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมได้ง่าย ทำให้ผลผลิตที่ได้ไม่คงที่หรือ ลดต่ำลง ฉะนั้นงานวิจัยทางด้านนี้ยังต้องการผู้ทำงานวิจัยหลาย ๆ ด้านมาทำงานร่วมกัน เพื่อพัฒนา ให้บรรลุ วัตถุประสงค์ที่วางไว้


แหล่งข้อมูล : gpo.or.th