บทความงานวิจัย

โดยรศ.ดร.อภิชาติ วรรรณวิจิตรและคณะ

สภาวะโลกร้อนทำให้การปลูกข้าวในปัจจุบันต้องเผชิญกับมหาอุทกภัย และปัญหาการระบาดของโรคและ แมลงศัตรูพืช อย่างกว้างขวาง โดยเฉพาะในเขตนาชลประทานภาคกลาง รวมทั้งภาคเหนือตอนล่างที่มีระบบปลูกข้าวและการใช้ปุ๋ยเคมีในปริมาณสูง ทั้งหมดนี้ทำให้การปลูกข้าวเป็นการทำลายสิ่งแวดล้อม  ได้มีงานวิจัยที่ระบุว่าการใช้ปุ๋ย N ในปริมาณที่สูง เป็นการเร่งให้มีการปลดปล่อย N₂O ซึ่งเป็นก๊าซเรือนกระจกที่สำคัญ การใช้ปุ๋ยและสารควบคุมแมลงศัตรูพืชในปริมาณสูง จึงทำให้การปลูกข้าวในปัจจุบัน ไม่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม

แนวทางการปรับปรุงพันธุ์ข้าวที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม ได้เริ่มขึ้นมา ตั้งแต่ปี 2546 โดยได้รับทุนสนับสนุนจากสำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) โดยเริ่มจากการพัฒนาพันธุ์ข้าวขาวดอกมะลิ 105 ให้ทนน้ำท่วมฉับพลัน (ข้าวหอมมะลิ ๘๐) ในเวลาต่อมาได้มีการรวบยอดยีน ต้านทานโรคขอบใบแห้งและเพลี้ยกระโดดสีน้ำตาล เข้าไว้ด้วยกันในฐานพันธุกรรมข้าวขาวดอกมะลิ 105 รวมทั้งการปรับปรุงพันธุ์ข้าวหอมมะลิ ทนแล้ง ทนดินเค็มในเวลาต่อมา ขณะเดียวกันก็ได้มีการปรับปรุงพันธุ์ข้าวเหนียวกข6 ให้ต้านทานต่อโรคไหม้ด้วยเช่นกัน ทำให้ได้ ข้าวเหนียวธัญสิริน (ภาพที่ 1)

ภาพที่ 1 สถานภาพการปรับปรุงพันธุ์ข้าวหอมมะลิไทย

ปัจจุบัน การปรับปรุงพันธุ์ข้าวเป็นการรวบยอดยีนที่มีประโยชน์จำนวนมากไว้ในข้าวพันธุ์เดียวกัน เพื่อให้ได้พันธุ์ข้าวที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม  โดยได้มีการพัฒนาระบบการทำ Gene Pyramiding ให้รวดเร็ว และมีประสิทธิภาพมากที่สุด นับเป็นการวางยุทธศาสตร์ระยะยาวเพื่อดำรงไว้ซึ่งความมั่นคงและความมั่งคั่งด้านอาหาร พันธุ์ข้าวใหม่ที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม ต้องทำให้ข้าวมีความสามารถในการต้านทานโรคและแมลงศัตรูพืชในระดับสูงพอที่เกษตรกรไม่จำเป็นต้องใช้สารควบคุมศัตรูพืชอีกต่อไป ข้าวพันธุ์ใหม่ที่พัฒนาขึ้นจึงเรียกได้ว่าเป็น ข้าวพอเพียง ช่วยลดต้นทุนการผลิตต่อไร่ ของเกษตรกรที่ปลูกข้าวพันธุ์ใหม่ลงได้อย่างมาก ตัวอย่าง ข้าวพอเพียงเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม ที่พัฒนาพันธุ์โดย ศูนย์วิทยาศาสตร์ข้าว และหน่วยปฏิบัติการค้นหาและใช้ประโยชน์ยีนข้าว  คือ ‘หอมมะลิ+ 4’ และ ปิ่นเกษตร+4 ที่ได้รับการสนับสนุนจากสำนักงานพัฒนาการวิจัยการเกษตร (องค์การมหาชน)

การพัฒนาพันธุ์ข้าว ‘หอมมะลิ+ 4’ แนวทางการปรับปรุงพันธุ์ได้รับการรวบยอดยีน/QTL มากกว่า 10 ตำแหน่ง ประกอบด้วย ยีนต้านทานโรคขอบใบแห้ง, โรคไหม้คอรวง เพลี้ยกระโดดสีน้ำตาล, ทนน้ำท่วมฉับพลัน และคุณภาพหุงต้ม ในฐานพันธุกรรมของข้าวขาวดอกมะลิ 105 โดยใช้เทคนิคการพัฒนาพันธุ์แบบ Essentially Derived Varieties หรือ EDV  กล่าวคือ รวบยอดยีนผ่านการผสมกลับ โดยถ่ายทอดยีนจากพันธุ์ให้ไปสู่พันธุ์รับ (คือขาวดอกมะลิ 105)  และติดตามคัดเลือก target trait ซ้ำแล้วซ้ำอีก จนได้พันธุ์รับใหม่ที่มี target trait เพิ่มเข้ามาบนฐานพันธุกรรมพันธุ์รับเดิม เรียกว่า Near-isogenic line (NIL) แล้วจึงรวบยอดยีนเป้าหมายในแต่ละ EDV รวม 4 สายพันธุ์ คือ หอมมะลิ ๘๐ (Sub 1A), หอมมะลิ ๘๒๑ (xa5+ Xa21), ธัญสิริน (qBL1, qBL11) และ หอมมะลิ ๘๐๓ (Bph) เข้าไว้ด้วยกัน จนได้เป็นข้าว “หอมมะลิ+ 4” พันธุ์ใหม่ ที่ยังคงให้ผลผลิตและคุณภาพหุงต้ม ไม่แตกต่างจากขาวดอกมะลิ 105 แต่ข้าวพันธุ์นี้จะแสดงศักยภาพการให้ผลผลิต ที่แตกต่างอย่างชัดเจนกับขาวดอกมะลิ 105 เมื่อต้องเผชิญกับสภาพโรค-แมลง หรือน้ำท่วมฉับพลัน เข้าทำลาย ซึ่งข้าวขาวดอกมะลิ 105 เดิมไม่มีความต้านทานอยู่เลย

สำหรับข้าวนาชลประทานผลผิตสูงดัชนีน้ำตาลต่ำ “ปิ่นเกษตร+4”  ได้รับการปรับปรุงพันธุ์ข้าวให้มีลักษณะเป้าหมายครบอย่างรวดเร็ว ด้วยเทคนิคการผสมกลับแบบสั้น ‘pseudo-backcrossing’ ทำให้สามารถถ่ายทอดลักษณะทนน้ำท่วม ต้านทานโรคไหม้ ขอบใบแห้ง และเพลี้ยกระโดดสีน้ำตาล จากสายพันธุ์ให้ 4 สายพันธุ์ เข้าสู่ฐานพันธุกรรมข้าวปิ่นเกษตร 3 ซึ่งเป็นข้าวหอมผลผลิตสูงอยู่แล้ว โดยใช้เครื่องหมายโมเลกุลในการคัดเลือก ทำให้ได้สายพันธุ์บริสุทธิ์ “ปิ่นเกษตร+4” ที่มียีนต้านทานโรค-แมลง ทนน้ำท่วม และคุณภาพหุงต้ม มากกว่า 10 ตำแหน่งอยู่ในต้นเดียว โดยใช้เวลาเพียง 4 ปี  ข้าวพันธุ์ใหม่นี้ให้ผลผลิตสูงกว่า 1 ตันต่อไร่ และมีดัชนีน้ำตาลต่ำกว่าข้าวบัสมาติของอินเดีย ข้าวปิ่นเกษตร+4 จะเป็นความหวังของชาวนาในเขตชลประทาน ที่ต้องการพันธุ์ข้าวที่มีเอกลักษณ์ของผลิตภัณฑ์ที่โดดเด่นเป็นที่ต้องการของผู้บริโภคที่รักสุขภาพ  นอกจากนี้หากปลูกข้าวพันธุ์ใหม่ จะช่วยลดการใช้สารเคมีกำจัดโรคและแมลงศัตรูพืชลงได้ เนื่องจากสายพันธุ์มีความต้านทานเพลี้ยกระโดสีน้ำตาล โรคไหม้และขอบใบแห้งอยู่แล้ว (ภาพที่ 2)

ภาพที่ 2 ขั้นตอนการพัฒนาพันธุ์ข้าวปิ่นเกษตร+4 ให้มีคุณสมบัติเป็นข้าวหอมไม่ไวแสง ผลผลิตสูง ต้านทานต่อโรคไหม้ ขอบใบแห้ง เพลี้ยกระโดดสีน้ำตาล ทนน้ำท่วมและมีดัชนีน้ำตาลต่ำ  โดยการรวบยอดยีนต้านทานและคุณภาพหุงต้ม เข้าไว้ด้วยกันภายในต้นเดียวกันให้สำเร็จภายใน 4 ปี

ทีมนักปรับปรุงพันธุ์

ศูนย์วิทยาศาสตร์ข้าวและ หน่วยปฏิบัติการค้นหาและใช้ประโยชน์ยีนข้าว ม.เกษตรศาสตร์ กำแพงแสน จ.นครปฐม

รศ.ดร.อภิชาติวรรณวิจิตร                  ดร.ธีรยุทธ   ตู้จินดา            ดร.มีชัย เซี่ยงหลิว              Dr. Jonaliza L. Siangliw

ดร.วินิตชาญ รื่นใจชน                      ดร.วินธัย กมลสุขยืนยง        ดร.ศิริพัฒน์ เรืองพยัคฆ์        ดร.ศิวเรศ อารีกิจ

นายเอกวัฒน์ ไชยชุมภู                     นายอนุชา พลับพลา            นายเอกพล ภูวนารถนฤบาล  นายเกียรติพงศ์ คัมภีรศาสตร์

นางสาวสุภาพร พรหมพันธุ์                นายวิศรุต สุขะเกตุ