อาหารสังเคราะห์สำหรับการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืช - สารานุกรมไทยสำหรับเยาวชนฯ
 
สารานุกรมไทย
สำหรับเยาวชน  เมนู ๓๑
เล่มที่ ๓๑
เรื่องที่ ๑ ตู้พระธรรม
เรื่องที่ ๒ วัดญวนในประเทศไทย
เรื่องที่ ๓ วรรณคดีท้องถิ่น
เรื่องที่ ๔ พรรคการเมืองไทย
เรื่องที่ ๕ การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืช
เรื่องที่ ๖ ซากดึกดำบรรพ์ในประเทศไทย
เรื่องที่ ๗ ดาวหาง
เรื่องที่ ๘ ระบบสุริยะ
เรื่องที่ ๙ อัลไซเมอร์
รายชื่อผู้เขียน

สารานุกรมไทยสำหรับเยาวชนฯ / เล่มที่ ๓๑ / เรื่องที่ ๕ การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืช / อาหารสังเคราะห์สำหรับการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืช

 อาหารสังเคราะห์สำหรับการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืช
อาหารสังเคราะห์สำหรับการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืช

ปัจจัยที่มีผลต่อความสำเร็จในการเลี้ยงเนื้อเยื่อพืชที่สำคัญยิ่งประการหนึ่ง ได้แก่ อาหารสังเคราะห์ที่เตรียมขึ้น เพื่อเลี้ยงเนื้อเยื่อพืช ซึ่งต้องมีความเหมาะสม สามารถส่งเสริมการเจริญของเซลล์และเนื้อเยื่อพืชได้ จากการศึกษาทดลอง ของนักพฤกษศาสตร์อย่างต่อเนื่อง ตลอดระยะเวลาหลายสิบปีที่ผ่านมา ทำให้ค้นพบสูตรอาหารที่เหมาะสม สำหรับการเลี้ยงส่วนต่างๆ ของพืชหลากหลายชนิดตามวัตถุประสงค์ ของการทดลอง

การชั่งตวงสารอย่างละเอียดถูกต้อง เพื่อเตรียมอาหารสังเคราะห์ การชั่งตวงสารอย่างละเอียดถูกต้อง เพื่อเตรียมอาหารสังเคราะห์

อย่างไรก็ดี องค์ประกอบหลักของ อาหารสังเคราะห์สูตรต่างๆ โดยทั่วไป มีดังต่อไปนี้

๑. เกลืออนินทรีย์

ให้แร่ธาตุที่จำเป็นต่อการเจริญเติบโตของพืชทั่วๆไป ได้แก่ ไนโตรเจน (N) ฟอสฟอรัส (P) โพแทสเซียม (K) แคลเซียม (Ca) ซัลเฟอร์ (S) แมกนีเซียม (Mg) เหล็ก (Fe) แมงกานีส (Mn) สังกะสี (Zn) โบรอน (B) ทองแดง (Cu) โคบอลต์ (Co) และโมลิบดีนัม (Mo) บางสูตรเติมไอโอดีน (I) ด้วย ซึ่งพบว่าให้ผลดีสำหรับการเจริญของรากและแคลลัส ชนิดและปริมาณ ของเกลือที่มีแร่ธาตุเหล่านี้ มีความสำคัญต่อการเจริญเติบโตของเนื้อเยื่อและเซลล์พืชมาก เช่น ธาตุไนโตรเจน (N) โดยทั่วไป มักให้อย่างน้อย ๒๕ - ๖๐ มิลลิโมลาร์ ในรูปเกลือไนเทรต แต่ก็พบว่า การใช้เกลือแอมโมเนียม ๒ - ๒๐ มิลลิโมลาร์ด้วย ก็จะให้ผลดียิ่งขึ้น สำหรับการเลี้ยงแคลลัสของยาสูบ และการเพาะเมล็ดกล้วยไม้บางชนิด นอกจากนั้น เกลือแอมโมเนียม ยังมีส่วนช่วยรักษาสมดุลของค่า pH หรือระดับความเป็นกรดด่าง ของอาหารเลี้ยงเนื้อเยื่อพืชด้วย เช่นเดียวกับการใช้สารอินทรีย์ แต่บางครั้งพบว่า เกลือแอมโมเนียม อาจมีผลยับยั้งการเจริญ ของเนื้อเยื่อพืชบางชนิดได้ ส่วนธาตุเหล็กมักเตรียมให้อยู่ในรูปที่ละลายน้ำได้ดี โดยรวมกับ ไดโซเดียมอีดีทีเอ เก็บในที่ที่ไม่ถูกแสง ทั้งนี้ เพื่อให้เหล็กอยู่ในรูปที่พืชใช้ได้นาน และทำให้พืช ไม่มีภาวะขาดธาตุเหล็ก

การชั่งตวงสารอย่างละเอียดถูกต้อง เพื่อเตรียมอาหารสังเคราะห์ การชั่งตวงสารอย่างละเอียดถูกต้อง เพื่อเตรียมอาหารสังเคราะห์

๒. คาร์โบไฮเดรต

ได้แก่ น้ำตาลซึ่งจะให้พลังงานแก่เนื้อเยื่อพืช เพื่อใช้ในการเจริญเติบโตในหลอดทดลอง นิยมใช้ ซูโครส (sucrose) เป็นส่วนใหญ่ ประมาณร้อยละ ๒ - ๕ โดยน้ำหนัก
สารเคมีที่ใช้ในการเตรียมอาหารสังเคราะห์
สารเคมีที่ใช้ในการเตรียมอาหารสังเคราะห์
๓. วิตามิน

ช่วยให้การทำงานของเอนไซม์ต่างๆ เป็นไปได้อย่างดี ปกติพืชสามารถสังเคราะห์วิตามินได้เอง แต่ในหลอดทดลอง อาจสร้างได้ไม่เพียงพอ จึงมักต้องเติม ให้เสมอๆ คือ ไทอามีน (Thiamine) ๐.๑ - ๑.๐ มิลลิกรัมต่อลิตร นอกจากนี้ การให้วิตามินเสริมจำพวกนิโคทินิกแอซิด (Nicotinic acid), ไพริดอกซินไฮโดรคลอไรด์ (Pyridoxine hydrochloride) ไมโออินอซิทอส (myoinositol) โฟลิกแอซิด (folic acid) และแคลเซียมดีเพนโททิเนต (Ca D-pentothenate) เสริมด้วย ยังช่วยกระตุ้นการเจริญของเนื้อเยื่อพืชบางชนิดอีกด้วย
๔. กรดแอมิโน

กรดแอมิโนเป็นแหล่งให้ไนโตรเจนที่พืชจะได้รับเร็วกว่าจากเกลืออนินทรีย์ แต่ไม่สามารถใช้แทนกันได้ทั้งหมด แม้ว่า กรดแอมิโนจะไม่ใช่สารประกอบที่จำเป็นต้องเติมในอาหารเลี้ยงเนื้อเยื่อพืช แต่มีการทดลองที่แสดงว่า การเติมเคซีน-ไฮโดรไลเซต (casein hydrolysate) ร้อยละ ๐.๐๒  -  ๑ ซึ่งประกอบด้วยกรดแอมิโนหลายชนิด ช่วยให้มีการพัฒนาของเนื้อเยื่อเป็นอวัยวะได้ดีขึ้น และมีรายงานการใช้กรดแอมิโน เช่น แอล-ไทโรซีน (L - tyrosine) แอล-อาร์จินีน (L - argenine) แอล-เซอรีน (L - serine) และเอไมด์บางชนิด เช่น แอล-กลูทามีน (L - glutamine) แอล-แอสพาราจีน (L - asparagine) ในการเลี้ยงเนื้อเยื่อพืช พบว่า มีผลช่วยชักนำให้เกิดยอด ราก และเอ็มบริโอ จากเซลล์ที่ไม่เกี่ยวกับเพศด้วย
๕. กรดอินทรีย์

การเติมกรดอินทรีย์บางตัว โดยเฉพาะที่เซลล์พืชใช้ในวัฏจักร ไทรคาบอกซิเลต Tricarboxylic acid (TCA) ของปฏิกิริยาหายใจ เช่น ซิเทรต (citrate) มาเลต (malate) ซักซิเนต (succinate) หรือ ฟูมาเรต (fumarate) ช่วยให้เซลล์ และโพรโทพลาสต์ของพืชเจริญได้ และยังบรรเทาผลเสีย จากการใช้แอมโมเนียม เป็นแหล่งไนโตรเจนเพียงอย่างเดียว pyruvate มีผลช่วยส่งเสริมการเจริญของเซลล์ที่เลี้ยงในปริมาณน้อยๆ ได้ ส่วน ascorbic acid ช่วยลดการเกิดสีน้ำตาล ของสารประกอบ phenolic ที่เนื้อเยื่อพืชบางชนิดสร้างขึ้น และมีผลยับยั้งการเจริญได้ นอกจากนี้ กรดอินทรีย์บางชนิด เช่น เมส (MES หรือ 2 (N-morpholino) ethane sulphonic acid) ยังช่วยรักษาสมดุล ของความเป็นกรดด่าง ของอาหารสังเคราะห์อีกด้วย
สารเคมีที่ใช้ในการเตรียมอาหารสังเคราะห์
สารเคมีที่ใช้ในการเตรียมอาหารสังเคราะห์
๖. สารประกอบจากธรรมชาติที่นิยมใช้

เช่น น้ำมะพร้าว กล้วยบด มันฝรั่ง สารสกัดจากมอลต์ สารสกัดจากยีสต์ อิมัลชันปลา ถ่านกัมมันต์ (activated charcoal) สารประกอบจากธรรมชาติเหล่านี้ ในบางครั้ง ไม่สามารถทดแทนกันได้ ด้วยสารอื่นใด ในอาหารเลี้ยงเนื้อเยื่อพืช แต่พบว่า ให้ผลดีต่อการเจริญ ของเนื้อเยื่อพืชในหลอดทดลอง บางชนิดยังช่วยทำหน้าที่รักษาสมดุลของความเป็นกรดด่าง และบางชนิด ช่วยดูดซับสารที่เป็นพิษ เนื่องจากมีมากเกินไปด้วย

๗. สารควบคุมการเจริญของพืช

ซึ่งหมายรวมถึงฮอร์โมนพืชด้วย ที่นิยมใช้ ได้แก่ ออกซิน และไซโทไคนิน เนื่องจากจะช่วยกระตุ้นการแบ่งเซลล์ การเจริญเติบโต และการเกิดเป็นโครงสร้างต่างๆ ของเนื้อเยื่อพืชในหลอดทดลอง โดยที่ออกซิน และไซโทไคนิน ที่ใส่ในอาหารสังเคราะห์ จะช่วยเสริมฮอร์โมน ที่เซลล์พืชสร้างขึ้นเอง จากการทดลองเลี้ยงเนื้อเยื่อยาสูบ และพืชอีกหลายชนิด พบว่า ออกซินชักนำให้เกิดแคลลัส และในพืชใบเลี้ยงคู่หลายชนิดพบว่า หากใช้ออกซินร่วมกับไซโทไคนิน จะช่วยให้แคลลัส เพิ่มปริมาณได้ดีขึ้น นอกจากนี้ จากการทดลองศึกษาการสร้างยอดและรากในยาสูบ พบว่า หากได้รับสัดส่วนของปริมาณออกซิน : ไซโทไคนินต่ำ เนื้อเยื่อที่เลี้ยงในหลอดทดลอง จะมีการพัฒนาเป็นยอด และจะพัฒนาเป็นราก เมื่อได้รับสัดส่วน ของปริมาณ ออกซิน : ไซโทไคนินสูง ส่วนการเกิดโซมาติกเอ็มบริโอ เช่น ในการเลี้ยงเนื้อเยื่อรากแครอตนั้น มักต้องถูกกระตุ้นด้วยออกซิน เช่น ทูโฟร์-ดี (2, 4-D  หรือ 2, 4-dichlorophenoxyacetic acid) ในปริมาณสูงก่อน แล้วจึงลด หรืองดการให้ออกซิน เพื่อให้เซลล์ของแคลลัสพัฒนา เป็นโซมาติกเอ็มบริโอ การตอบสนองต่อฮอร์โมนในพืชแต่ละชนิด อาจต่างกันได้ ทั้งนี้ ขึ้นอยู่กับชนิดของเนื้อเยื่อ และชนิดของพืช ซึ่งมีระดับฮอร์โมนภายใน ที่แตกต่างกัน ส่วนฮอร์โมน เช่น จิบเบอเรลลินส์ (gibberellins) นำมาใช้เพื่อช่วยให้ยอดเจริญยืดตัวขึ้นได้ แต่มักมีผลยับยั้งการเกิดยอด ราก และโซมาติกเอ็มบริโอ เมื่อใช้ในปริมาณมาก สำหรับสารยับยั้งการเจริญ เช่น แอบซิสซิกแอซิด (abscissic acid) นิยมใช้ในการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อค่อนข้างน้อย ส่วนสารชะลอการเจริญ เช่น แพกโคลบิวทราโซล (paclobutrazol) อาลาร์ (alar) ฯลฯ ใช้อยู่บ้าง ในกรณีที่ต้องการชะลอการเจริญเติบโตของยอด เพื่ออนุรักษ์พันธุ์พืช ในหลอดทดลอง


การเลี้ยงเนื้อเยื่อรากสะสมอาหารแครอต โดยการชักนำให้เกิดแคลลัสในอาหารที่เติมออกซินทูโฟร์-ดี (2, 4-D) (ขั้นตอนที่ ๑ และ ๒) และเพิ่มจำนวนเซลล์ที่สามารถเจริญเป็นโซมาติกเอ็มบริโอได้ (ขั้นตอนที่ ๓ และ ๔) แล้วย้ายมาเลี้ยงในอาหารที่งดออกซิน (ขั้นตอนที่ ๕ - ๗) เพื่อให้เซลล์พัฒนาเป็นโซมาติกเอ็มบริโอ หรือเอ็มบริออยด์ ซึ่งเจริญต่อไปเป็นต้นแครอตได้

๘. สารที่ทำให้อาหารแข็งตัวและวัสดุ พยุงเนื้อเยื่อพืช

โดยทั่วไปมักใช้วุ้น (agar) และเจลาตินผสมลงในอาหารเพื่อทำให้แข็งตัว คุณภาพ และราคา ของสารที่ใช้ทำให้อาหารเลี้ยงเนื้อเยื่อพืชแข็งตัวมีหลายระดับ ควรระมัดระวังการใช้สารคุณภาพต่ำ เนื่องจากไอออน แป้ง และไขมัน ที่ปะปนอยู่จะไปทำปฏิกิริยากับองค์ประกอบอื่นๆ ของอาหาร และมีผลยับยั้ง การเจริญของเนื้อเยื่อพืช นอกจากนี้ วัสดุพยุงเนื้อเยื่อ ในกรณีเลี้ยงในอาหารเหลว อาจใช้กระดาษกรอง ที่พับเป็นสะพาน เพื่อวางเนื้อเยื่อพืชไม่ให้จมลงไปใต้อาหารเหลว สำลี และใยสังเคราะห์ ก็สามารถช่วยพยุงเนื้อเยื่อพืชในอาหารเหลวได้
หัวข้อก่อนหน้า หัวข้อถัดไป