การชักนำรากพิเศษโดยใช้สารสังเคราะห์ที่มีสมบัติคล้ายออกซิน

เขียนโดย biology เมื่อ . หัวข้อ ครู, ชีววิทยา, นักเรียน, บทความปี 2558, บุคคลทั่วไป, มัธยมศึกษาปีที่5, วิทยาศาสตร์, เทคโนโลยีการเกษตร (Agriculture technology)

การชักนำรากพิเศษโดยใช้สารสังเคราะห์ที่มีสมบัติคล้ายออกซิน

ดร.ภัณฑิลา อุดร

นักวิชาการสาขาวิทยาศาสตร์มัธยมศึกษาตอนปลาย

         

          การขยายพันธุ์พืชแบบไม่อาศัยเพศ (vegetative propagation) มักนิยมใช้ในด้านวนศาสตร์และการเกษตร โดยเฉพาะงานด้านพืชสวน เช่น การปักชำกิ่งหรือใบ การตอนกิ่ง เพื่อเพิ่มจำนวนพืชสายพันธุ์ดีที่คัดเลือกมาจากประชากรในธรรมชาติ หรือสายพันธุ์ที่ได้จากการปรับปรุงพันธุ์พืช ซึ่งแต่ละวิธีก็เหมาะกับการขยายพันธุ์แต่ละประเภทที่แตกต่างกัน เช่น การแยกหน่อเหมาะกับพืชที่ไม่ค่อยมีเมล็ด  สำหรับการปักชำกิ่งพันธุ์ดีโดยชักนำให้เกิดรากพิเศษ (adventitious root) เป็นวิธีการหนึ่งที่นิยมใช้มากในกลุ่มไม้ดอกที่มีเนื้อไม้แข็ง

          รากพิเศษ เป็นรากที่เกิดหลังจากเอ็มบริโอพัฒนาเต็มที่ และไม่ใช่รากแขนง โดยเกิดได้หลายบริเวณ เช่น บริเวณลำต้น ใบ และราก มักเกิดภายใต้สภาวะเครียด (stress) ของสภาพแวดล้อม และอาจเกิดหลังจากเกิดความเสียหายเชิงกล เช่น การตัดกิ่ง ใบ และราก หรือเกิดตามหลังการชักนำยอดในการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ การเกิดรากพิเศษเป็นกระบวนการที่ถูกชักนำและควบคุมด้วยปัจจัยภายนอกที่เป็นสภาพแวดล้อม เช่น อุณหภูมิ แสง และปัจจัยภายในของพืชเองซึ่งเป็นสารต่างๆ ที่พืชสร้างขึ้น เช่น น้ำตาล แร่ธาตุ โมเลกุลสารต่างๆ และฮอร์โมนพืช เป็นที่ทราบโดยทั่วไปว่า ฮอร์โมนพืชแบ่งออกได้อย่างน้อยเป็น 5 กลุ่ม ได้แก่ ออกซิน ไซโทไคนิน จิบเบอเรลลิน กรดแอบไซซิก และเอทิลีน สำหรับการชักนำให้เกิดรากพิเศษในกิ่งชำนี้ สารที่มีบทบาทสำคัญในการชักนำให้เกิดรากพิเศษ คือ ออกซิน หรือสารสังเคราะห์ที่มีสมบัติคล้ายออกซิน

          ออกซินเป็นกลุ่มสารอนุพันธ์ของทริปโทเฟน (tryptophan-derived signals) เป็นฮอร์โมนพืชที่สร้างจากกลุ่มเซลล์เนื้อเยื่อเจริญ โดมมีการสร้างมากที่เนื้อเยื่อเจริญปลายยอด ออกซินมีหน้าที่หลักสำคัญในการควบคุมการเจริญเติบโตของต้นพืช การพัฒนาของเอ็มบริโอในระยะแรกของกระบวนการเกิดเอ็มบริโอ (embryogenesis) การจัดรูปแบบของเนื้อเยื่อเจริญปลายยอด (phyllotaxy) การแตกกิ่งของลำต้นเหนือดิน (apical dominance) การสร้างรากหลัก รากแขนง และการชักนำให้เกิดรากพิเศษ ด้วยเหตุนี้นักวิทยาศาสตร์จึงวิจัยเพื่อชักนำให้เกิดรากพิเศษโดยการแช่กิ่งชำหรือส่วนของพืชที่ใช้ในการปักชำในสารละลายออกซินความเข้มข้นสูงเป็นระยะเวลาสั้นๆ หรือ โดยการจุ่มในผงชักนำรากที่มีออกซินที่สามารถพบได้ในพืช เช่น IAA (indole-3-acetic acid) และ IBA (indole-3-butyric acid) หรือสารสังเคราะห์ที่มีสมบัติคล้ายออกซิน เช่น NAA (1-Naphthalene acetic acid) และ 2,4-D (2,4-dichlorophenoxyacetic acid) โดยส่วนใหญ่ออกซินจะแพร่เข้าสู่กิ่งชำทางรอยหน้าตัดของกิ่ง แล้วถูกลำเลียงเข้าไปในเซลล์ นอกจากนี้การทำรอยแผลให้กิ่งชำยังช่วยกระตุ้นการเกิดรากอีกด้วย ทั้งนี้อาจเป็นเพราะสารประกอบที่สร้างขึ้นหลังจากการเกิดแผล (wounding-related compounds) ทำให้เซลล์ที่เปลี่ยนรูปร่างไปทำหน้าที่เฉพาะแล้วเปลี่ยนกลับมาเป็นเซลล์เจริญอีกครั้ง (dedifferentiation phase) ปัจจัยที่มีผลต่อการชักนำรากในกิ่งปักชำยังขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของออกซินภายใน (endogenous auxin concentration) กิ่งพืชชนิดนั้นอีกด้วย

          แม้ในปัจจุบันการใช้ประโยชน์จากสารสังเคราะห์ที่มีสมบัติคล้ายออกซินจะเป็นที่ทราบกันในวงกว้าง แต่ยังไม่สามารถใช้ชักนำให้เกิดรากในกิ่งชำได้สำเร็จในพืชทุกชนิด นักวิทยาศาสตร์จึงทำวิจัยเพื่อหากลไกการควบคุมการชักนำให้เกิดรากโดยออกซินในทางสรีรวิทยาระดับโมเลกุล ซึ่งกระบวนการเกิดรากพิเศษเป็นกระบวนการที่ซับซ้อน ในปัจจุบันมีการค้นพบกลไกการควบคุมบางส่วนที่เกี่ยวข้องกับยีนที่ถูกเหนี่ยวนำโดยออกซิน (auxin induced genes) แต่ยังไม่สามารถเข้าใจกลไกทั้งหมดได้ ซึ่งนักวิทย์ยังคงต้องมีการศึกษาต่อไป

         

ตัวอย่างการใช้สารสังเคราะห์ที่สมบัติคล้ายออกซินในการปักชำกิ่งโมก

          โมกมีชื่อวิทยาศาสตร์ว่า Wrightia religiosa Benth.ex Kurz. ลักษณะทั่วไปเป็นไม้พุ่มยืนต้น (ภาพที่ 1ก.) ใบเป็นใบเดี่ยว ดอกมีสีขาว 5 กลีบ (ภาพที่ 1ข.) มีกลิ่นหอม มีผลเป็นคู่แต่ละผลเป็นแบบผลแตกแนวเดียว (follicle)

fig-1

ภาพที่ 1 ต้นโมกและดอกโมก
ก. ต้นโมก
  ข. ดอกโมก

 

นิยมขยายพันธุ์ด้วยการปักชำ โดยทั่วไปวิธีการปักชำทำได้โดยเลือกกิ่งที่ไม่อ่อนหรือไม่แก่เกินไป (ภาพที่ 2ก.) นำมาตัดเป็นท่อนให้รอยตัดอยู่ใต้ข้อ (ภาพที่ 2ข.) ตัดใบบริเวณโคนกิ่งออก (ภาพที่ 2ค.) กรีดเปลือกบริเวณโคนกิ่งโดยรอบ (ภาพที่ 2ง.)

fig-2

ภาพที่ 2 ลักษณะของกิ่งชำที่เลือกและการเตรียมกิ่งก่อนปักชำ
                       ก. ลักษณะกิ่งโมกที่ไม่อ่อนหรือไม่แก่เกินไป
        ข. ตัดเป็นท่อนให้รอยต่ออยู่ใต้ข้อ
ค. ตัดใบบริเวณโคนกิ่งออก
              ง. กรีดเปลือกบริเวณโคนกิ่งโดยรอบ

แล้วจุ่มโคนกิ่งชำในสารสังเคราะห์ที่มีสมบัติคล้ายออกซิน (ภาพที่ 3ก.และ ข.) เพื่อช่วยเร่งให้ออกรากเร็วขึ้น แล้วผึ่งลมให้แห้ง (ภาพที่ 3ค.) จากนั้นนำไปชำในน้ำเปล่า

fig-3 ภาพที่ 3 สารสังเคราะห์ที่มีสมบัติคล้ายออกซิน การจุ่มโคนกิ่ง และการผึ่งกิ่งให้แห้ง
                                 ก. สารสังเคราะห์ที่มีสมบัติคล้ายออกซิน
ข. การจุ่มโคนกิ่ง
    ค. การผึ่งกิ่งให้แห้ง

หากทำการทดลองเปรียบเทียบผลของสารสังเคราะห์ที่มีสมบัติคล้ายออกซินกับการชักนำรากพิเศษโดยมีชุดควบคุมที่นำกิ่งโมกจำนวน 3 กิ่ง มาชำในน้ำเปล่า และชุดทดลองที่นำกิ่งโมกจำนวน 3 กิ่ง ไปจุ่มสารสังเคราะห์ที่มีสมบัติคล้ายออกซิน แล้วนำไปชำในน้ำเปล่า เมื่อเวลาผ่านไป 50 วัน พบว่า กิ่งโมกกลุ่มที่ 1 มีเพียง 1 กิ่งที่มีรากงอกใหม่ 1 ราก ในขณะที่กิ่งกลุ่มที่ 2 มี 2 กิ่งมีรากงอกจำนวนมาก (ภาพที่ 4)

fig-4

ภาพที่ 4 รากพิเศษที่เกิดจากการนำกิ่งโมกจุ่มในสารสังเคราะห์ที่มีสมบัติคล้ายออกซินแล้วนำไปชำในน้ำเปล่าเป็นเวลา 50 วัน

ที่เป็นเช่นนี้อาจเป็นเพราะสารสังเคราะห์ที่มีสมบัติคล้ายออกซินมีผลไปกระตุ้นการเกิดรากพิเศษ (adventitious root) ของกิ่งชำ ด้วยเหตุนี้การใช้สารสังเคราะห์ที่มีสมบัติคล้ายออกซิน จึงเป็นวิธีหนึ่งในการกระตุ้นการเกิดรากพิเศษ และถูกนำไปใช้ในการขยายพันธุ์พืชแบบไม่อาศัยเพศ เพื่อช่วยลดเวลาในการเกิดรากพิเศษ และเพิ่มจำนวนรากพิเศษของต้นพืชปักชำ

    

  เอกสารอ้างอิงและเว็บไซต์สำหรับศึกษาเพิ่มเติม

1.  ส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี, สถาบัน. กระทรวงศึกษาธิการ. หนังสือเรียนรายวิชาเพิ่มเติม ชีววิทยา เล่ม 3. พิมพ์ครั้งที่ 2. กรุงเทพฯ: โรงพิมพ์คุรุสภา, 2554.

2.  บทที่ 10 ฮอร์โมนพืช. (online) Available: http://web.agri.cmu.ac.th/hort/course/359311/PPHY10_hormone.htm. (Retrieved 30/08/16)

3.  บทที่ 5 สารควบคุมการเจริญเติบโต. (online) Available: http://mis.agri.cmu.ac.th/course/course_lecture_download.asp?CourseNO=359211&CID=369. (Retrieved 13/09/16)

4.  Pop, I.T., Pamfil, D. and Bellini, C. Auxin control in the formation of adventitious roots. Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj Napoca 39(1): 307-316. 2011.

5.  Taiz, L., Zeiger, E., Moller, I.M. and Murphy, A. Plant Physiology and Development. 6th ed. Sinauer Associates, Inc Publishers. Massachusetts. 2015.

244 total views, 5 views today