เล่มที่ 28
เทคโนโลยีชีวภาพทางการเกษตร
สามารถแชร์ได้ผ่าน :
การถ่ายทอดยีน
เทคนิคการถ่ายทอดยีนเข้าสู่พืช เป็นวิธีการสำคัญในการเปลี่ยนแปลงลักษณะทางพันธุกรรมของพืช ให้แสดงออก ในลักษณะทางพันธุกรรม ตามที่ต้องการ โดยวิธีส่งถ่ายสารพันธุกรรมจากภายนอกเข้าสู่เซลล์เป้าหมาย สารพันธุกรรมที่ทำการส่งถ่าย เกิดการแทรกเข้าเชื่อมต่อกับโครโมโซมของเซลล์หรือเนื้อเยื่อเป้าหมาย และเกิดการแสดงออก ในลักษณะทางพันธุกรรม ที่สารพันธุกรรมเหล่านั้นควบคุม รวมทั้งมีความสามารถในการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมนั้นต่อไปยังรุ่นลูกเหมือนในพืชปกติได้ พืชที่ได้รับยีนจากแหล่งอื่นเข้าไปในส่วนของจีโนม และสามารถแสดงลักษณะทางพันธุกรรมที่ยีนนั้นควบคุม เรียกว่า พืชแปลงพันธุ์ (transgenic plants)
พืชแปลงพันธุ์ได้เริ่มเข้ามามีบทบาทสำคัญ ในการผลิตพืชปลูกหลายชนิดให้มีคุณลักษณะที่ดีขึ้น รวมทั้งการลดข้อจำกัดของวิธีการปรับปรุงพันธุ์แบบดั้งเดิม เช่น การผสมพันธุ์พืช (hybridization) และการชักนำให้เกิดการกลายพันธุ์ (mutation) ซึ่งต้องใช้ระยะเวลายาวนานในการปฏิบัติ และลักษณะที่แสดงออกภายนอกเป็นการแสดง ออกของยีนจากภายใน จึงมักพบอิทธิพลจากการข่มการแสดงออกของยีนในลักษณะต่างๆ ทำให้เกิดปัญหาในการปรับปรุงพันธุ์ รวมถึงมีโอกาสที่จะได้ลักษณะทางพันธุกรรม ที่ไม่ต้องการร่วมเข้ามาด้วย จากความหลากหลายทางพันธุกรรมที่ลดลง ก่อให้เกิดปัญหา ที่ไม่สามารถหาพืชตระกูลใกล้เคียงกับพืชปลูกมาใช้ เพื่อการผสม ในระบบการปรับปรุงพันธุ์ นอกจากนี้ ลักษณะทางการเกษตรบางประการ เช่น ความต้านทานต่อโรคและแมลง ความต้านทานต่อสภาวะแวดล้อมที่ไม่เหมาะสม ปรากฏอยู่ในพันธุ์พืชป่า หรือในสิ่งมีชีวิตชนิดอื่น ที่มีลักษณะทางพันธุกรรม ห่างจากพันธุ์พืชที่นำมาปรับปรุง จึงไม่สามารถใช้วิธีการผสมพันธุ์พืช เพื่อผลิตพืช ให้มีลักษณะที่ตรงตามความต้องการได้ พืชดัดแปลงพันธุกรรม จึงได้รับการพัฒนาขึ้น เพื่อจุดมุ่งหมายในการเปลี่ยนแปลง เพิ่มเติม หรือตัดทอนลักษณะบางประการของต้นพืช โดยการแทนที่ด้วยยีนควบคุมลักษณะทางพันธุกรรมที่ต้องการ ทั้งที่ได้จากพืชในตระกูลเดียวกัน หรือพืชต่างตระกูล กับพืชปลูกที่ต้องการดัดแปลงพันธุกรรม รวมทั้งยีนจากสิ่งมีชีวิตอื่น ทำให้ได้พืชปลูกที่มีลักษณะตามต้องการในเวลาอันรวดเร็ว และไม่มีผลกระทบจากยีนที่ไม่ต้องการ เหมือนกับการใช้วิธีการปรับปรุงพันธุ์แบบเดิม
ยีนควบคุมลักษณะทางพันธุกรรมที่นำมาใช้ในกระบวนการส่งถ่ายยีน สามารถแบ่งออกเป็น ๒ กลุ่ม กลุ่มแรกคือ ยีนเพื่อการเพิ่มผลผลิต ซึ่งเป็นยีนในกลุ่มที่ช่วยส่งผลต่อการเพิ่มปริมาณของผลผลิต เช่น ยีนต้านทานการเข้าทำลายของโรคและแมลง และยีนสร้างความทนทานต่อสภาพแวดล้อม บางชนิด กลุ่มที่ ๒ คือ ยีนเพื่อการปรับปรุงคุณภาพของผลผลิต ซึ่งเป็นยีนในกลุ่มที่ช่วยปรับปรุงคุณภาพของผลผลิต เช่น ยีนชะลอการสุกแก่ของผลไม้ และยีนเพิ่มปริมาณแป้งและน้ำตาล
การส่งถ่ายยีนเข้าสู่พืชสามารถปฏิบัติได้หลายวิธี ขึ้นอยู่กับชนิด และเนื้อเยื่อของพืช ที่นำมาใช้ ในการส่งถ่ายยีน อาจแบ่งออกเป็น ๒ วิธีการใหญ่ๆ คือ
การส่งถ่ายยีน
ก. การส่งถ่ายยีนโดยตรง
เป็นวิธีการส่งถ่ายยีนที่ต้องการเข้าสู่เนื้อเยื่อพืชเป้าหมายโดยตรง เช่น การส่งถ่ายยีนโดยใช้กระแสไฟฟ้า (electroporation) การส่งถ่ายยีนโดยใช้เข็มฉีด (microinjection) การส่งถ่ายยีนโดยใช้เครื่องยิงอนุภาค (biolistic technique)
ข. การส่งถ่ายยีนโดยใช้พาหะ
เป็นวิธีการส่งถ่ายยีนที่ต้องการ โดยส่งถ่ายเข้าไป ในพาหะ เช่น แบคทีเรีย หรือไวรัส ก่อนอาศัยกลไกของพาหะ นำพายีนที่ต้องการเข้าสู่เนื้อเยื่อพืชเป้าหมาย เช่น การส่งถ่ายยีนโดยใช้แบคทีเรีย Agrobacterium (Agrobacterium mediated gene transfer)
วิธีการส่งถ่ายยีนเข้าสู่พืชที่นิยมปฏิบัติในปัจจุบัน และประสบความสำเร็จ ในการถ่ายทอดยีนควบคุมลักษณะทางพันธุกรรมต่างๆ เข้าสู่พืชปลูกหลายชนิด ได้แก่ การส่งถ่ายยีน โดยใช้แบคทีเรีย และการส่งถ่ายยีนโดยใช้เครื่องยิงอนุภาค
๑. การส่งถ่ายยีนโดยใช้แบคทีเรีย Agrobacterium
การส่งถ่ายยีนโดยใช้แบคทีเรีย เป็นวิธีการนำยีนที่ต้องการเข้าสู่เซลล์พืช และเกิดกระบวนการเชื่อมต่อ ระหว่างสารพันธุกรรมที่ทำการส่งถ่ายกับจีโนมของพืช โดยอาศัยกลไกการเข้าทำลายพืชของแบคทีเรียในดิน ที่ชื่อว่า Agrobacterium tumefaciens ซึ่งเป็นแบคทีเรียที่เข้าบุกรุก และเข้าทำลายพืชทางบาดแผล เป็นเชื้อสาเหตุของอาการปุ่มปม (crown gall) บริเวณลำต้นของพืชใบเลี้ยงคู่หลายชนิด จากความสามารถ ในการส่งถ่ายชิ้นส่วนดีเอ็นเอ ที่ทำให้เกิดโรคที่อยู่บนดีเอ็นเอพิเศษ มีลักษณะเป็นวงแหวนขนาดเล็กภายในเซลล์ที่เรียกว่า Ti พลาสมิด (Tumour inducing plasmid) เข้าสู่เซลล์พืชบริเวณบาดแผล ชิ้นดีเอ็นเอจะเข้าเชื่อมต่อกับดีเอ็นเอบนโครโมโซมพืช ทำให้เซลล์พืช เกิดการเจริญเติบโตที่ผิดปกติ การส่งถ่ายยีนเข้าสู่พืชโดยใช้แบคทีเรีย Agrobacterium ทำโดยการแทนที่ยีนที่ก่อโรค ด้วยยีนควบคุมลักษณะที่ต้องการ แล้วให้แบคทีเรีย Agrobacterium ทำการส่งถ่ายเข้าสู่พืช เพื่อให้เกิดการแสดงออกในลักษณะตามที่ต้องการ
๒. การส่งถ่ายยีนโดยการใช้เครื่องยิงอนุภาค
การส่งถ่ายยีนโดยการใช้เครื่องยิงอนุภาคเป็นวิธีการส่งถ่ายยีนเข้าสู่พืช ด้วยวิธียิงยีนเข้าสู่เซลล์ ยีนที่ใช้จะนำมาเคลือบไว้บนอนุภาคโลหะขนาดเล็ก เช่น อนุภาคทองคำ หรืออนุภาคทังสเตน ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวนำยีนเข้าสู่เซลล์ โดยใช้แรงผลักดันจากแหล่งต่างๆ เช่น แรงขับจากดินปืน แรงขับจากกระแสไฟฟ้า หรือแรงดันของก๊าซ ซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวผลักดันอนุภาคโลหะ เข้าสู่เนื้อเยื่อเป้าหมาย ผ่านผนังเยื่อหุ้มเซลล์ ภายใต้สภาวะสุญญากาศ และเกิดการเชื่อมต่อ ระหว่างยีนที่ต้องการ กับโครโมโซมของเซลล์เป้าหมาย วิธีการส่งถ่ายยีน โดยการใช้เครื่องยิงอนุภาค เป็นวิธีที่พัฒนาขึ้น เพื่อใช้ในการส่งถ่ายยีนเข้าสู่พืชสำคัญบางชนิด เช่น กลุ่มพืชใบเลี้ยงเดี่ยวที่ไม่ตอบสนองต่อการส่งถ่าย ยีนด้วยแบคทีเรีย Agrobacterium
หัวข้อก่อนหน้า
