การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืช
(Plant
tissue culture) เป็นศาสตร์ด้าน biotechnology สาขาหนึ่ง
โดยนำเซลล์เนื้อเยื่อ
หรืออวัยวะส่วนที่เป็นเนื้อเยื่อเจริญของพืชมาเลี้ยงในอาหารสังเคราะห์ (synthetic
medium) ในสภาพปราศจากเชื้อ (aseptic
condition) ภายใต้การควบคุมสภาวะแวดล้อมที่เหมาะสม ได้แก่
อุณหภูมิ แสงสว่าง และความชื้น เป็นต้น โดยทั่วไปการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อนิยมนำเนื้อเยื่อจากต้นอ่อนที่ได้จากการเพาะเม็ดแบบปราศจากเชื้อ
(aseptic
technique) เพราะทุกชิ้นส่วนของต้นอ่อนสามารถนำมาใช้เป็นเนื้อเยื่อตั้งต้นในการเพาะเลี้ยงส่วนเนื้อเยื่อหรือชิ้นส่วนต่าง
ๆ ที่ได้จากพืชต้องนำมาฆ่าเชื้อที่บริเวณผิว (surface sterilization)
ก่อนนำไปใช้ในการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืช
สามารถทำได้บนอาหารวุ้นกึ่งแข็ง (agar medium) และในอาหารเหลว
(liquid
medium) ซึ่งอย่างหลังนิยมทำบนเครื่องเขย่า (shaker) เพื่อเพิ่มออกซิเจนให้แก่เซลล์
หลังจากเลี้ยงเนื้อเยื่อไปได้สักระยะเวลาหนึ่ง ต้องมีการถ่าย
เนื้อเยื่อลงอาหารใหม่ (subculturing) เนื่องจากอาหารเดิมลดน้อยลง
และของเสียที่เซลล์ขับออกมาเพิ่มมากขึ้น
อาหารสังเคราะห์
หมายถึง อาหารที่ใช้เลี้ยงชิ้นส่วนของพืชให้เจริญเติบโตจนเป็นต้นพืช
อาหารสังเคราะห์นี้ประกอบด้วยแร่ธาตุอาหารในสัดส่วนหนึ่งที่เหมาะสมกับพืชแต่ละชนิด
อาหารสังเคราะห์แบ่งออกเป็น 2 ชนิดคือ
1) อาหารชนิดเหลว ( liquid
medium ) สำหรับการเลี้ยงเนื้อเยื่อในอาหารเหลวจะมีการเขย่าขวดหรือหลอดอาหารเลี้ยงเนื้อเยื่อ
เพื่อให้มีการแลกเปลี่ยนอากาศ หรือเป็นการเพิ่มออกซิเจนแก่เนื้อเยื่อพืช เมื่อเลี้ยงเนื้อเยื่อพืชไปได้ระยะหนึ่ง
จำเป็นต้องมีการถ่ายเนื้อเยื่อไปยังอาหารใหม่ ( subculture ) เนื่องจากสารอาหารจะลดน้อยลง
ทั้งยังมีการถ่ายของเสียจากเนื้อเยื่อพืชออกมาด้วย
หากไม่ทำการถ่ายเนื้อเยื่อในเวลาที่เหมาะสมจะทำให้เซลล์และเนื้อเยื่อพืชตายได้ 2) อาหารแข็ง
( agar
medium ) มีลักษณะคล้ายวุ้น
ซึ่งมีองค์ประกอบของสารอาหารที่จำเป็นสำหรับพืชเช่นเดียวกับอาหารชนิดเหลือ เมื่อเลี้ยงเนื้อเยื่อไประยะเวลาหนึ่ง
เนื้อเยื่อจะเจริญเป็นพืชต้นใหม่ โดยเริ่มจากการเพิ่มปริมาณเซลล์ด้วยการแบ่งตัวเป็นกลุ่มเซลล์พืชที่เรียกว่า
แคลลัส ( callus
) จากนั้นจะมีการพัฒนาไปเป็นส่วนของพืช เช่น ต้น
ยอด ใบ และราก การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืชสามารถนำไปใช้พัฒนาการเกษตรในด้านต่างๆดังนี้
การประยุกต์เทคนิคการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืชไปใช้ประโยชน์ในทางเกษตร
กรรมต่าง ๆ อาทิเช่น
-
ใช้ในการขยายพันธุ์พืช (micropropagation) โดยเฉพาะพืชที่มีค่าทางเศรษฐกิจ
พืชที่มีปัญหาด้านการเพาะปลูกเนื่องจากสภาพแวดล้อมไม่เหมาะสม
และพืชสมุนไพรที่หายาก
-
การเลี้ยงเนื้อเยื่อสามารถทำให้ได้พันธุ์ที่ให้ผลผลิตสูง (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
โดยเก็บไว้ในไนโตรเจนเหลวที่อุณหภูมิต่ำ ๆ
เมื่อต้องการนำมาใช้จึงทำการถ่ายเนื้อเยื่อลงสู่อาหารสังเคราะห์
นอกจากประโยชน์ในเชิงเกษตรกรรม
ยังมีการประยุกต์ใช้การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืชเพื่อการผลิตสารทุติยภูมิ (secondary
metabolites) ที่มีประโยชน์ทางอุตสาหกรรม หรือ
การเลี้ยงเนื้อเยื่อพืชสมุนไพรเพื่อผลิตสารที่มีฤทธิ์ทางยา
โดยเริ่มจากการเลี้ยงเนื้อเยื่อพืชสมุนไพรในอาหารกึ่งแข็ง
หรืออาหารเหลวแล้วหาวิธีการหรือเทคนิคต่าง ๆ ไปกระตุ้นให้เซลล์พืช ผลิตสารให้มากขึ้น
ได้แก่ การปรับเปลี่ยนสูตรอาหาร การปรับเปลี่ยนสภาวะแวดล้อมที่มีผลต่อสารสำคัญนั้น
ๆ การเติมสารตั้งต้น (precursors) ของขบวนการซึ่งสังเคราะห์(biosynthetic
pathway) ลงในอาหารเลี้ยงเซลล์
และการเหนี่ยวนำเซลล์พืชให้เกิดความเครียด (stress) เป็นต้น
ข้อได้เปรียบของการใช้เทคนิคการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืชในการผลิตสารทุติยภูมิเพื่อประโยชน์
ในทางการค้า เหนือกว่าการปลูกแบบดั้งเดิม หลายประการดังนี้
1.
สามารถกำหนดและควบคุมสภาวะมาตรฐานในการเจริญเติบโตได้แน่นอน
2.
ไม่มีการผันแปรทางสภาพภูมิอากาศและฤดูกาล
3.
ใช้ระยะเวลาในการเพาะปลูกสั้น
4.
สามารถควบคุมปริมาณการผลิตให้เหมาะสมกับความต้องการของตลาด
5.
สามารถควบคุมคุณภาพของสารทุติยภูมิให้คงที่
6.
การสกัดแยกสารทุติยภูมิทำได้ง่ายกว่า ลดต้นทุนการผลิต
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น