พฤติกรรมการเจริญของเนื้อเยื่อพืชที่เลี้ยงในสภาพปลอดเชื้อ - 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 / พฤติกรรมการเจริญของเนื้อเยื่อพืชที่เลี้ยงในสภาพปลอดเชื้อ

 พฤติกรรมการเจริญของเนื้อเยื่อพืชที่เลี้ยงในสภาพปลอดเชื้อ
พฤติกรรมการเจริญของเนื้อเยื่อพืชที่เลี้ยงในสภาพปลอดเชื้อ

ส่วนต่างๆ ของพืชที่มีการนำมาเลี้ยงในหลอดทดลอง โดยทั่วไปแบ่งออกได้เป็น ๒ ลักษณะ คือ ส่วนที่มีตายอดหรือตาข้าง เช่น ปลายยอด ข้อ เอ็มบริโอ และส่วนที่ไม่มีตายอดหรือตาข้าง เช่น ปล้อง แผ่นใบ ส่วนต่างๆ ของดอก ผล ราก เมื่อนำส่วนที่มีตายอดหรือตาข้างมาเลี้ยง ตามักเจริญเป็นยอดและลำต้น ซึ่งตามปกติ ตา ๑ ตามักเจริญเป็น ๑ ยอด แต่หากมีการใช้สารควบคุมการเจริญในกลุ่มไซโทไคนิน ในอาหารสังเคราะห์ด้วย อาจพบว่า เนื้อเยื่อเจริญสามารถเจริญจาก ๑ ตาเป็นหลายๆ ยอดพร้อมกันได้ ยอดที่เจริญขึ้นมาเหล่านี้ อาจนำมาตัดแบ่ง เป็นข้อเดี่ยวๆ เพื่อเลี้ยงต่อไปให้มีจำนวนยอดเพิ่มขึ้นอีกได้เท่าที่ต้องการ และเมื่อต้องการเตรียมพืชเพื่อย้ายออกปลูก ก็สามารถนำยอดมาเลี้ยงในอาหารสังเคราะห์ ที่ไม่เติมสารควบคุมการเจริญ หรือเติมออกซิน ในกรณีของพืช ที่เกิดรากยาก เพื่อให้ยอดเหล่านั้น มีราก หลังจากนั้นจึงนำไปเลี้ยงในสภาพแวดล้อมที่ทำให้พืชค่อยๆ เพิ่มความแกร่งขึ้น เพื่อให้พร้อม สำหรับการย้ายออกปลูกต่อไป



การเจริญของเนื้อเยื่อส่วนต่างๆ ของพืชที่พบได้เมื่อนำมาเลี้ยงในสภาพปลอดเชื้อ

เนื้อเยื่อพืชส่วนอื่นๆ ที่ไม่ใช่ตา โดยเฉพาะอย่างยิ่ง บริเวณที่มีบาดแผลและรอยตัดมักพบการเจริญของแคลลัส และจะพบการเจริญของแคลลัสมากยิ่งขึ้น ที่บริเวณบาดแผล และผิวทั่วไป เมื่อมีการใช้สารควบคุมการเจริญในกลุ่มออกซิน และ/หรือไซโทไคนินในอาหารสังเคราะห์ เนื่องจากสารทั้ง ๒ กลุ่มนี้มีผลกระตุ้นการแบ่งเซลล์ซึ่งใช้มากในการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืช แคลลัสอาจมีลักษณะที่แตกต่างกันได้ขึ้นอยู่กับชนิดของพืช ชนิดของเนื้อเยื่อที่เป็นต้นกำเนิดของแคลลัส อาหารสังเคราะห์ สารควบคุมการเจริญ รวมทั้ง สภาพแวดล้อม เช่น แสง ความชื้น แคลลัสบางชนิดอาจประกอบด้วยเซลล์ที่เกาะกันแน่น บางชนิดมีลักษณะเป็นกลุ่มเซลล์ที่อยู่กันอย่างหลวมๆ บางชนิดดูอวบน้ำ บางชนิดดูแห้ง สีของแคลลัสมีตั้งแต่ขาว ครีม เหลือง เขียว แดง ม่วง น้ำตาล และน้ำตาลเข้มเกือบดำ ทั้งนี้ แคลลัสสามารถแบ่งเซลล์เพิ่มปริมาณได้เรื่อยไปบนอาหารเลี้ยงแคลลัส ซึ่งมักเป็นอาหารสังเคราะห์ ที่เติมวุ้น และเปลี่ยนอาหารใหม่ให้เป็นระยะๆ หรือย้ายแคลลัสที่เซลล์อยู่กันอย่างหลวมๆ ไปเลี้ยงในอาหารเหลวที่วางบนเครื่องเขย่า ๓๐ -  ๕๐ รอบต่อนาที เพื่อให้ออกซิเจนแก่เซลล์ ขณะเดียวกันการเขย่าจะช่วยให้เซลล์กระจายตัวสัมผัสอาหารได้ทั่วถึง และไม่สะสมสารพิษ มีผลให้เซลล์มีอัตราการเพิ่มจำนวนได้อย่างรวดเร็วขึ้น การเลี้ยงเซลล์แขวนลอย (cell suspension culture) ในอาหารเหลวนี้ รวมถึงการเลี้ยงเซลล์ในอาหารเหลวที่ตรึงเซลล์ไว้ (immobilized cell culture) สามารถเหนี่ยวนำเซลล์ให้สังเคราะห์สารบางชนิดที่เป็นประโยชน์ได้ ซึ่งวิธีนี้มีการนำไปใช้ในการผลิตสารทุติยภูมิจากเซลล์พืช เพื่ออุตสาหกรรมและเภสัชกรรมได้
การเลี้ยงเซลล์แขวนลอยในอาหารเหลว
การเลี้ยงเซลล์แขวนลอยในอาหารเหลว
พฤติกรรมการเจริญอีกแบบหนึ่งของเนื้อเยื่อพืชที่เลี้ยงในสภาพปลอดเชื้อ ได้แก่ การเกิดสัณฐาน (morphogenesis) หมายถึง การพัฒนาของเซลล์และเนื้อเยื่อ ไปเป็นรูปร่างอย่างใดอย่างหนึ่งขึ้นใหม่ ทั้งนี้ ในการเลี้ยงเนื้อเยื่อพืช อาจพบการเปลี่ยนแปลงได้ ๓ ลักษณะ กล่าวคือ ลักษณะที่ ๑ การเปลี่ยนแปลงรูปร่างลักษณะของเซลล์ จากรูปร่างค่อนข้างกลม ผนังบาง (parenchyma) เป็นเซลล์ที่มีผนังหนาขึ้นเห็นเป็นลวดลาย และมีลักษณะเป็นเซลล์ท่อลำเลียงน้ำ (tracheary element) เรียกการเปลี่ยนแปลงนี้ว่า ไซโลเยเนซิส (xylogenesis) มักจะเกิดขึ้น เมื่อมีการใช้ออกซิน และน้ำตาลซูโครส ในอาหารเลี้ยงเนื้อเยื่อ การเปลี่ยนแปลงลักษณะที่ ๒ ได้แก่ การเจริญของเนื้อเยื่อพืช ไปเป็นอวัยวะ (organogenesis) ซึ่งเป็นพฤติกรรมที่พบได้ในหลอดทดลอง อวัยวะที่เกิดขึ้นใหม่นี้ โดยทั่วไป ได้แก่ ยอดและราก บางครั้งพบการสร้างดอกได้บ้าง แต่ในการเลี้ยงเนื้อเยื่อพืชส่วนใหญ่ จะสนใจประโยชน์ของการเกิดเป็นยอด และรากมากกว่า ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อการเกิดอวัยวะนี้ ได้แก่ ชนิดของเนื้อเยื่อ ที่นำมาเลี้ยง องค์ประกอบของอาหารสังเคราะห์ และสัดส่วนของสารควบคุมการเจริญ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ออกซินและไซโทไคนิน ในภาวะที่ไซโทไคนินสูง มักมีผลชักนำให้เกิดยอด ส่วนในภาวะที่ออกซินสูงมักมีผลชักนำให้เกิดราก วิธีการเพิ่มจำนวนพืชในหลอดทดลอง โดยผ่านขั้นตอนการเจริญของเนื้อเยื่อพืช ไปเป็นอวัยวะนั้น มักชักนำเนื้อเยื่อ ให้สร้างยอดจำนวนมากจนเพียงพอเสียก่อน แล้วจึงนำยอดเหล่านั้น มาชักนำให้เกิดราก ส่วนการเจริญเปลี่ยนแปลงลักษณะที่ ๓ ที่พบได้ในการเลี้ยงเนื้อเยื่อพืช คือ การเจริญของเซลล์ ซึ่งไม่เกี่ยวกับเพศ ไปเป็นโครงสร้างแบบเดียวกับเอ็มบริโอ หรือที่เรียกกันทั่วไปว่า เอ็มบริออยด์ (embryoid) พฤติกรรมเช่นนี้ เรียกว่า โซมาติกเอ็มบริโอเยเนซิส (somatic embryogenesis) มักเกิดในเนื้อเยื่อพืชบางชนิด ที่นำมาเลี้ยงให้ได้รับออกซิน ในปริมาณค่อนข้างสูง พืชบางชนิดต้องการไซโทไคนินด้วย สภาพดังกล่าว จะมีผลชักนำเซลล์ที่ถูกกระตุ้น ให้พร้อมที่จะเจริญเปลี่ยนแปลงต่อไป เป็นเอ็มบริออยด์ และการเจริญเปลี่ยนแปลงของเซลล์ไปเป็นเอ็มบริออยด์นี้ จะเกิดขึ้นได้ เมื่อลดปริมาณออกซินลง ลักษณะการเจริญของเซลล์ไปเป็นเอ็มบริออยด์นั้นพบว่า เกิดจากเซลล์เดี่ยว แบ่งเซลล์เจริญเป็นกลุ่มเซลล์รูปร่างค่อนข้างกลม และแบ่งเซลล์เติบโตต่อไป โดยรูปร่างเปลี่ยนไป คล้ายรูปหัวใจ จากนั้นก็เติบโต มีรูปร่างเปลี่ยนไปคล้ายทอร์ปิโดตามลำดับ ซึ่งเมื่อเอ็มบริออยด์เจริญเต็มที่ จะเป็นโครงสร้างที่เจริญได้ ๒ ด้าน คือ ด้านหนึ่งเจริญเป็นยอด ส่วนด้านตรงข้าม จะเจริญไปเป็นราก คล้ายการงอกของเอ็มบริโอในเมล็ด การเกิดสัณฐาน ทั้งแบบที่เกิดเป็นอวัยวะ และแบบที่เกิดเป็นเอ็มบริออยด์นี้ อาจเกิดโดยตรงจากเซลล์พืช ที่นำมาเลี้ยง เมื่อได้รับสภาวะที่เหมาะสม หรืออาจเกิดจากแคลลัส ที่เจริญมาจากส่วนของพืช ที่นำมาเลี้ยงก็ได้
ส่วนการเลี้ยงโพรโทพลาสต์ โดยทั่วไปมีวัตถุประสงค์เพื่อการรวมโพรโทพลาสต์ ของพืชชนิดเดียวกันเข้าด้วยกัน สำหรับสร้างพืช ที่มีจำนวนโครโมโซมเพิ่มขึ้นเป็นเท่าตัว หรือพอลิพลอยด์ (polyploid) และวัตถุประสงค์อีกอย่างหนึ่ง คือ ต้องการรวมโพรโทพลาสต์ ของพืชต่างชนิดเข้าด้วยกัน เพื่อสร้างพืชลูกผสม ที่อาจทำได้ยาก ด้วยการผสมพันธุ์ โดยวิธีผสมเกสรธรรมดา หรือมีวัตถุประสงค์ ในการถ่ายโอนยีนเป้าหมาย เพื่อเพิ่มบางลักษณะเข้าไปในโพรโทพลาสต์ เช่น ยีนควบคุมลักษณะต้านทานโรค ยีนควบคุมการสร้างสารบางชนิด

โพรโทพลาสต์ที่สกัดได้ด้วยเอนไซม์ย่อยผนังเซลล์
โพรโทพลาสต์ที่สกัดได้ด้วยเอนไซม์ย่อยผนังเซลล์

ในการนำโพรโทพลาสต์มาเลี้ยงรวมกัน หรือใส่ยีนเป้าหมายลงไปรวมกับโพรโทพลาสต์ การรวมกันของโพรโทพลาสต์ และการถ่ายโอนยีนมีโอกาสจะเกิดขึ้นได้เองอยู่บ้าง การใช้สารเคมี เช่น polyethylene glycol ร่วมกับการใช้กระแสไฟฟ้า จะช่วยเพิ่มโอกาส การเกิดการรวมกัน ของโพรโทพลาสต์ และการถ่ายโอนยีนเข้าสู่โพรโทพลาสต์ได้ ปกติ โพรโทพลาสต์จะคงสภาพเป็นโพรโทพลาสต์เพียงระยะหนึ่งเท่านั้น หากสภาพการเลี้ยงเหมาะสม โพรโทพลาสต์ที่รอดชีวิต จะเริ่มสร้างผนังเซลล์ขึ้นใหม่และแบ่งเซลล์ ต่อจากนั้น จึงมีการเจริญ เช่นเดียวกับการเลี้ยงเซลล์ที่ได้กล่าวไปแล้ว
หัวข้อก่อนหน้า หัวข้อถัดไป