เล่มที่ 17
การปรับปรุงพันธุ์พืช
สามารถแชร์ได้ผ่าน :
พื้นฐานของพันธุศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับ การปรับปรุงพันธุ์
๑. ความปรวนแปรของพันธุ์หรือการกลายพันธุ์ของพืช
การปรับปรุงพันธุ์พืช คือ การผสมและคัดเลือกพันธุ์พืชเพื่อให้ได้พืชที่ลักษณะที่ดี ตามที่นักปรับปรุงพันธุ์พืชต้องการ หรือดีกว่าพันธุ์ที่มีอยู่เดิมและสามารถนำพันธุ์ไปขายพันธุ์ต่อไปได้ อย่างต่อเนื่อง เช่น ได้พันธุ์ที่ผลได้ต่อไร่สูง รสชาติอร่อย และผลใหญ่ เป็นต้น ดังนั้นการคัดเลือกจึงทำได้จากการคัดเลือกพันธุ์พืชที่มีอยู่ตามธรรมชาติ หรือทำให้พืชมีความปรวนแปรหรือกลายพันธุ์มากๆ ด้วยการผสมพันธุ์หรือวิธีการอื่นๆ การคัดเลือกพันธุ์บางลักษณะก็ทำได้ง่าย เช่น จากสีหรือลักษณะของเมล็ดเป็นต้น แต่บางลักษณะก็ทำได้อยาก เช่น ผลได้ต่อไร่ปริมาณน้ำมันในเมล็ด หรือน้ำตาลในอ้อยเป็นต้น การที่พืชในชั่วลูกชั่วหลานมีลักษณะถ่านทอดเหมือนพ่อแม่ค่อนข้างมากนั้น เราเรียกว่า "กรรมพันธุ์" (Herdity) ของพืชนั้น แต่ถ้ามีความแตกต่างจากพ่อแม่มากเราเรียกความแตกต่างนั้นว่า "ความปรวนแปร" หรือ "การ กลายพันธุ์" (Variation) ความปรวนแปรอาจแบ่งออกได้เป็น ๒ ประเภท คือ
พันธุกรรม (genetic)
เป็นปัจจัยที่ควบคุมลักษณะของสิ่งมีชีวิตต่างๆ และมี "หน่วย กรรมพันธุ์" เป็นหน่วยคุมลักษณะเล็กสุดเรียกว่า "ยีน" (Gene) ที่ตั้งอยู่ใน "โครโมโซม" (chromosome) ซึ่งอยู่ในเซลล์ของพืช พืชจะมีลักษณะ ดี เลว เล็ก ใหญ่ หรือสีแดง ขาว จะขึ้นอยู่กับพันธุกรรมของพืชนั้น ลักษณะพันธุกรรมสามารถถ่ายทอดไปสู่ลูกหลานได้
ไม้ดอกที่ผ่านการปรับปรุงพันธุ์แล้ว ให้มีลักษณะของสีและรูปร่างตามที่นักปรับปรุงพันธุ์ต้องการ
สิ่งแวดล้อม
เป็นปัจจัยที่ทำให้ลักษณะภายนอกพืชต่างๆ เปลี่ยนแปลงไปจากลักษณะที่ควบคุมโดยพันธุกรรม ปัจจัยเหล่านี้ได้แก่ สิ่งที่อยู่แวดล้อมพืช เช่น ความอุดมสมบูรณ์ของดิน ความชุ่มชื้นในดิน อุณหภูมิของบรรยากาศ โรคและศัตรูพืช ปัจจัยเหล่านี้อาจทำให้ พืชมีขนาดใหญ่ โตเร็ว หรือมีรสชาติดีเลวกว่าลักษณะที่แท้จริงได้ แต่เป็นลักษณะที่ไม่ถ่ายทอดไปสู่ชั่วลูกหลาน
การคัดเลือกพืช จึงจำเป็นต้องมีวิธีการเลือกพืชให้ได้พืชลักษณะดี ที่เกิดจากการควบคุมทางพันธุกรรมอย่างแท้จริง เพื่อให้ลักษณะดีเหล่านั้น สามารถถ่ายทอดไปปรากฏแก่พืชในชั่วลูกหลานได้อย่างแน่นอน และคงอยู่ตลอดไป
กุหลาบ
๒. กลไกควบคุมลักษณะทางพันธุกรรม
ลักษณะทางพันธุกรรมของพืชถูกควบคุมด้วยพฤติกรรมของ "โครโมโซม" และ "ยีน" ซึ่งอยู่ใน "นิวเคลียส" หรือศูนย์ชีวิตของเซลล์ทุกเซลล์ที่ประกอบกันขึ้นเป็นส่วนต่างๆ ของต้นพืช
พืชแต่ละชนิดจะมีจำนวนโครโมโซมในเซลล์เจริญเติบโตจำนวนคงที่เท่ากันทุก เซลล์เป็น ๒ เท่า (๒n) ของจำนวนโครโมโซมในเซลล์สืบพันธุ์ (n) เช่น ข้าว มีจำนวนโครโมโซม (๒n) = ๒๔ และข้าวโพดมีจำนวนโครโมโซม = ๒๐ เป็นต้น
"ยีน" เป็น "หน่วย กรรมพันธุ์" ซึ่งควบคุมลักษณะ ต่ละลักษณะของพืช และอยู่ในโครโมโซมในตำแหน่งที่แน่นอน ลักษณะทั้งภายนอก และภายในของพืชแต่ละต้น จะแตกต่างกันไป หรือคล้ายคลึงกัน ขึ้นอยู่กับชนิดและจำนวนของ "ยีน" ในโครโมโซมของพืชนั้นๆ
เมื่อพืชมีอายุถึงระยะสืบพันธุ์ เซลล์เชื้อตัวผู้ที่เกสรตัวผู้ และเซลล์ไข่ที่เกสรตัวเมีย ซึ่งเป็นเซลล์สืบพันธุ์ จะแบ่งตัวเอง และลดจำนวนโครโมโซมเหลือเพียงครึ่งเดียวของเซลล์เจริญเติบโตตามปกติ ดังนั้น เมื่อต้นพืชผสมพันธุ์กัน เซลล์เชื้อตัวผู้และเซลล์ไข่จะผสมกันจนเกิดเป็น เซลล์ของพืชชั่วลูกที่มีจำนวนโครโมโซมเท่ากับ จำนวนโครโมโซมของพืชชนิดนั้นเหมือนเดิม และจะเจริญพัฒนาต่อไปเป็นเมล็ดพืชและเจริญ เติบโตเป็นต้นพืชชนิดนั้นในที่สุด
โดยที่พืชชั่วลูกได้รับ "ยีน" จากเซลล์พ่อ และเซลล์แม่ ดังนั้น ลักษณะของลูกจะมีลักษณะกึ่งกลางระหว่างพ่อกับแม่ แต่พืชในชั่วหลานจะกลายพันธุ์ไปอีกหลายพันธุ์ แต่ละพันธุ์ จะมีลักษณะพันธุกรรมแตกต่างกันออกไป บาง ต้นอาจจะเหมือนพ่อ บางต้นอาจจะเหมือนแม่ บางต้นจะคล้ายพ่อกับแม่ปนกัน บางต้นก็เป็น พันธุ์แท้ บางต้นก็เป็นพันธุ์ลูกผสม ตามกลไก ควบคุมลักษณะทางพันธุกรรมของพืชนั้นๆ นักปรับปรุงพันธุ์จะอาศัยความปรวนแปร และกลายพันธุ์ดังกล่าวมาใช้ให้เป็นประโยชน์ โดยจะพยายามเลือกพืชชั่วหลาน เหลน หรือชั่วหลังๆ ที่มีลักษณะดีที่ต้องการเอาไว้ เพื่อนำเมล็ดพันธุ์ไปปลูกใช้ประโยชน์ต่อไป
ต้นถั่ว
๓. การเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมหลังการผสมพันธุ์
หลักการผสมพันธุ์ดังกล่าว นักปรับปรุงพันธุ์สามารถผสมพันธุ์ และคัดเลือกพันธุ์พืชใหม่ หรือปรับปรุงพันธุ์ให้ดีกว่าพันธุ์เดิมได้ โดยการนำลักษณะที่ดีที่อยู่ในพืชต่างพันธุ์กัน มาผสมรวมกัน แล้วพยายามคัดเลือกให้ได้พันธุ์ที่มีลักษณะดังกล่าว แต่การสืบทอดลักษณะทางพันธุกรรม หรือที่เรียกว่า "กรรมพันธุ์" ของพืชนั้น จะเป็นตามกฎของกรรมพันธุ์ ซึ่งค้นพบ เมื่อ พ.ศ. ๒๔๐๙ (๑๓๖๖) โดยนักบวชชาวออสเตรียชื่อ เกรกรอร์ เมนเดล ซึ่งเป็นหลักวิชาพันธุศาสตร์ในการปรับปรุงพันธุ์พืชในระยะต่อมาจนถึง ปัจจุบัน แต่หลักเกณฑ์ที่เมนเดลค้นพบนั้นเป็นกรรมพันธุ์ง่ายๆ เพราะลักษณะที่ศึกษามีเพียง ๑-๒ ลักษณะ และควบคุมด้วย "ยีน" เพียง ๑-๒ คู่เท่านั้น ซึ่งเรียกว่า "ลักษณะ ทางคุณภาพ" ที่มองเห็นได้ง่ายๆ ภายนอก เช่น ความสูงต่ำของต้น สีของดอกและเมล็ด เป็นต้น เมื่อผสมพันธุ์กันแล้วลูกหลานก็จะกระจายกลายพันธุ์ออกเป็นต้นพืชชนิด ต่างๆ ไม่กี่ชนิด
ในกรณีที่ลักษณะบางอย่างควบคุมด้วย "ยีน" หลายคู่ และส่วนมากเป็นลักษณะที่ไม่สามารถมองเห็นจากภายนอก เช่น ผลิตผลต่อไร่ ปริมาณน้ำมันในเมล็ด เป็นต้น ลักษณะที่ปรากฏ ในชั่วหลังๆ ก็จะไม่ค่อยเด่นชัดเหมือนพ่อหรือ แม่ แต่มักจะค่อยๆ กลมกลืนระหว่างพ่อแม่ นอกจากนี้จำนวนต้นพืชในชั่วหลัง ก็จะมีการกระจายกลายพันธุ์หลากหลายออกไปเป็นพันธุ์ต่างๆ เป็นจำนวนมาก ลักษณะดังกล่าวนี้นัก ปรับปรุงพันธุ์พืชเรียกว่า "ลักษณะทางปริมาณ" การคัดเลือก และปรับปรุงพันธุ์ จะค่อนข้างยาก และใช้เวลานานกว่าการคัดเลือก "ลักษณะทางคุณภาพ" ซึ่งควบคุม โดย "ยีน" น้อยตัว และจะต้องใช้วิธีการที่แตกต่างกันเป็นพิเศษ
๔. การเพิ่มความปรวนแปรทางพันธุกรรม
ความปรวนแปรทางพันธุกรรมถือว่า เป็นวัตถุดิบในการปรับปรุงพันธ์ ยิ่งกลุ่มพืชมีความปรวนแปรสูงเพียงใด โอกาสที่จะปรับปรุงให้ได้พันธุ์ดีมากขึ้นเพียงนั้น นักปรับปรุงพันธุ์จึงพยายามเพิ่มความปรวนแปรของพันธุ์ให้มากขึ้น ด้วยวิธีการต่างๆ ดังนี้
ก. การผสมพันธุ์ระหว่างพืชพันธุ์ต่างๆ ภายในพืชชนิดเดียว และรวมทั้งการพยายามที่จะผสมกับพืชต่างชนิด และต่างสกุลกัน
ข. การเกิดการผ่าเหล่า หรือการเปลี่ยนแปลงโครโมโซม ซึ่งอาจจะเกิดเองตามธรรมชาติ หรือเกิดโดยการกระทำของมนุษย์ใช้สารเคมีหรือรังสีต่างๆ บังคับ
ค. การเพิ่มจำนวนโครโมโซม คล้ายคลึงกับการผ่าเหล่า ส่วนใหญ่เป็นการกระทำของมนุษย์ ให้จำนวนโครโมโซมในพืชเพิ่มขึ้น โดยใช้สารเคมีบังคับ
หัวข้อก่อนหน้า
