โครงการวิจัยนวัตกรรมและเทคโนโลยีการผลิตสารชีวภาพจากจุลินทรีย์และสาหร่ายเพื่อผลิตพืชปลอดภัย

บทคัดย่อ

โครงการวิจัยนวัตกรรมและเทคโนโลยีการผลิตสารชีวภาพจากจุลินทรีย์และสาหร่ายเพื่อผลิตพืชปลอดภัย มุ่งเน้นการวิจัยและพัฒนานวัตกรรมผลิตภัณฑ์สารชีวภาพจากจุลินทรีย์และสาหร่ายที่มีประสิทธิภาพในการกระตุ้นและส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืช ควบคุมศัตรูพืช เป็นสารทางเลือกทดแทนการใช้สารเคมีซึ่งส่วนใหญ่นำเข้าจากต่างประเทศและมีราคาแพง เป็นแนวทางในการพัฒนาปัจจัยการผลิตซึ่งช่วยเพิ่มศักยภาพในการผลิตพืชปลอดภัยแบบครบวงจรต่อไป ได้ดำเนินการภายใต้โครงการวิจัยย่อย ดังนี้ 1) การวิจัยและพัฒนาผลิตภัณฑ์ฮอร์โมนพืชจากจุลินทรีย์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตพืชในสภาพแวดล้อมที่ไม่เหมาะสม ได้แก่ กรดแอบไซซิก (Abscisic acid; ABA) ผลการวิจัยพบว่า สามารถเก็บรวบรวมเชื้อราสีเทา Botrytis spp. และจำแนกลักษณะทางสัณฐานวิทยา ชีวโมเลกุล และการทำปฏิกิริยา Tannic acid oxidation ได้เชื้อรา Botrytis ทั้งสิ้น 35 ไอโซเลท พบว่า ไอโซเลท BRDO-23 มีศักยภาพในการผลิตกรดแอบไซซิกสูงสุด ผลการทดสอบประสิทธิภาพการยับยั้งการงอกของเมล็ดผักกาด พบว่าสารสกัดแบบหยาบจากอาหารเลี้ยงของ BRDO-23 มีประสิทธิภาพเช่นเดียวกับกรดแอบไซซิกบริสุทธิ์ ปัจจัยการเลี้ยงที่เหมาะสม พบว่าอุณหภูมิ 24 องศาเซลเซียส เหมาะสมต่อการเจริญเติบโตของเชื้อรา แสงสีฟ้า (Blue light) สามารถกระตุ้นการผลิตกรดแอบไซซิกได้ปริมาณมากกว่าเลี้ยงในที่มืดประมาณ 2 เท่า และน้ำมะเขือเทศผสมน้ำผลไม้ 25% สามารถกระตุ้นการผลิตกรดแอบไซซิกได้ดีกว่า PDB ประมาณ 5 เท่า ส่วนการศึกษาฮอร์โมนพืชกลุ่มออกซิน กรดอินโดลแอซีติก (Indole acetic acid; IAA) ซึ่งมีหน้าที่ในการควบคุมการเจริญเติบโตของพืช ได้รวบรวมเชื้อแบคทีเรียที่มีความสามารถในการสังเคราะห์กรดอินโดลแอซีติกจากแหล่งต่างๆ ได้ทั้งสิ้น 42 ไอโซเลท สามารถคัดเลือกไอโซเลทที่ผลิตกรดอินโดลแอซีติกได้ในปริมาณสูงที่สุด 5 ไอโซเลท ได้แก่ ไอโซเลท IAA-32, IAA-17, IAA-25, IAA-16 และ IAA-00 เมื่อจำแนกชนิดโดยใช้เทคนิคชีวโมเลกุล สามารถจำแนกได้เชื้อ Bacillus megaterium, Bacillus sp., Lysinibacillus macrolides, Enterobacter sp. และ Bacillus sp. ตามลำดับ กรรมวิธีการผลิตกรดอินโดลแอซีติกได้สูตรอาหารที่เหมาะสม พบว่า การเติม 5mM tryptophan และ 2.5mM tryptophan + ผงกล้วยน้ำว้า สามารถเพิ่มประสิทธิภาพการสังเคราะห์กรดอินโดลแอซีติกได้ในปริมาณสูงกว่า 400 ug/ml และสามารถสกัดแยกกรดอินโดลแอซีติกออกจากอาหารเพื่อให้มีความบริสุทธ์ยิ่งขึ้นด้วยวิธีการปรับค่าความเป็นกรด - ด่าง และใช้สารละลาย Ethyl acetate การศึกษาอุณหภูมิที่เหมาะสมในการผลิต พบว่า ที่อุณหภูมิ 35 - 40 องศาเซลเซียส เชื้อแบคทีเรียสามารถเจริญเติบโตได้ดี และสามารถผลิตกรดอินโดลแอซีติกได้ในปริมาณสูง 2) การพัฒนาผลิตภัณฑ์สารกระตุ้นชีวภาพจากสาหร่ายเพื่อส่งเสริมการเจริญเติบโตและความแข็งแรงในพืช โดยการสกัดแยกอัลจีเนตจากสาหร่ายทุ่น (Sagassum polycystum) และคาราจีแนนจากสาหร่ายมงกุฏหนาม (Acanthophora spicifera) มาใช้ในการทดสอบ พบว่า สารอัลจีเนต และคาราจีแนนมีค่าร้อยละการสกัด (%Yields) เท่ากับ 44.8?6.75 และ 13.75?2.65 % ตามลำดับ การทดสอบผลการกระตุ้นกระบวนการทางสรีรวิทยาพบว่า อัลจีเนตและ คาราจีแนนความเข้มข้น 1 มิลลิกรัมต่อมิลลิลิตร สามารถกระตุ้นการการทำงานของเอนไซม์ฟินิลอะลานีนแอมโมเนียไลเอสได้ภายใน 12 ชั่วโมง โดยมีค่าความว่องไวเท่ากับ 3,147.07?752.74 และ 4,390.34?837.11 ไมโครโมลของกรดทรานส์ชินนามิกต่อชั่วโมงต่อกรัมน้ำหนักสดตามลำดับ โดยมีความแตกต่างจากชุดควบคุมน้ำกลั่นอย่างมีนัยสำคัญ การทดสอบใช้สารทั้ง 2 ชนิดฉีดพ่นต้นพริกในโรงเรือนทุกๆ 7 วัน เป็นเวลา 2 เดือน พบว่าที่ความเข้มข้นตั้งแต่ 0.25 มิลลิกรัมต่อมิลลิลิตร สามารถช่วยเพิ่มความสูงและความกว้างทรงพุ่มพริกได้ทั้ง 2 ชนิดสาร ผลการใช้สารอัลจีเนตและคาราจีแนนกระตุ้นพริกก่อน 24 ชั่วโมงก่อนได้ฉีดพ่นด้วยสารละลายสปอร์แขวนลอยของเชื้อรา Colletotrichum gloeosporioides ที่ระดับความเข้มข้น 1x106 สปอร์ต่อมิลลิลิตร พบว่าที่ความเข้มข้น 0.5 มิลลิกรัมต่อมิลลิลิตร สามารถลดระดับความรุนแรงของการเกิดโรคได้ 46.25 และ 23.77% ตามลำดับ 3) การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีอาร์เอ็นเออินเตอร์เฟอเรนซ์เพื่อพัฒนาผลิตภัณฑ์ชีวภาพทางการเกษตร โรคแอนแทรคโนสหรือโรคกุ้งแห้งในพริกเป็นโรคที่สำคัญ สามารถทำความเสียหายต่อผลผลิตพริกที่จำหน่ายทั้งตลาดภายในและต่างประเทศ ได้ทำการศึกษาการสังเคราะห์ dsRNA ของเชื้อรา C. gloeosporioides สาเหตุโรคแอนแทรคโนสหรือโรคกุ้งแห้งในพริก จำนวน 3 ยีน ในรูปแบบ hairpin loop ด้วยวิธี In vitro transcription จากยีนของรา C. gloeosporioides 3 ยีน ได้แก่ Ceramide glucosyltransferase, putative oligopeptide transporter และ Dicer-like protein 1 ซึ่งพบว่า dsRNA-Cg มีประสิทธิภาพการยับยั้งการเจริญของรา C. gloeosporioides บนอาหารเลี้ยงเชื้อได้ดีที่สุด สามารถควบคุม การเจริญของราได้ถึง 51.67% อย่างไรก็ตามเมื่อนำ dsRNA ไปทดสอบประสิทธิภาพการยับยั้งการเจริญรา C. gloeosporioides บนผลพริกที่ปลูกเชื้อด้วยสปอร์ปริมาณ 1?106 spore/ml โดยใช้ dsRNA-Cg, dsRNA-Pot และ dsRNA-Dcl1 ที่ระดับความเข้มข้นต่างๆ คือ 300 ng/?l, 500 ng/?l และ 1000 ng/?l พบว่า dsRNA-Cg 1,000 ng/?l สามารถยับยั้งความรุนแรงของโรคได้ดีที่สุด ส่งผลให้พริกมีระดับการเกิดโรคเท่ากับ 14.44% รองลงมาคือ dsRNA-Pot 1,000 ng/?l และ dsRNA-Cg 500 ng/?l โดยพริกมีระดับการเกิดโรค (% DI) เท่ากับ 28.89% และ 38.89% ตามลำดับ 4) การพัฒนาผลิตภัณฑ์เอนไซม์และไมโครแคปซูลจากจุลินทรีย์เพื่อควบคุมศัตรูพืช ได้ศึกษาเชื้อแบคทีเรียบีที โดยทำการคัดเลือกได้เชื้อ Bacillus thurigiensis ไอโซเลท BT99(21) ซึ่งมีประสิทธิภาพสูงสุด เมื่อนำไปเพาะเลี้ยงด้วยอาหารเลี้ยงเพิ่มปริมาณผลึกโปรตีนและห่อหุ้มอนุภาคด้วยสารชีวภาพต่างๆ ได้แก่ สารละลายอัลจีเนต แป้งมันสำปะหลัง แป้งข้าวเจ้า แป้งข้าวโพด และ ไคโตซาน พบว่าในการควบคุมหนอนกระทู้ผัก โดยใช้น้ำกลั่นเป็นชุดควบคุม พบว่า การใช้ผลึกโปรตีนของบีที มีอัตราการตายของหนอนกระทู้ผักเฉลี่ยสูงที่สุด 93.34% และการใช้ผลิตภัณฑ์ไมโครแคปซูลสูตรไคโตซาน มีอัตราการตายของหนอนกระทู้ผักเฉลี่ย 80% การศึกษาการผลิตเอนไซม์ไคติเนสจากเชื้อราเมทาไรเซียม ในอาหารเหลว PDB ที่มีส่วนผสมของไคติน ทำเอนไซม์ให้แห้งแล้ววัด activity ของไคติเนส แล้วนำไปทดสอบประสิทธิภาพกับหนอนกระทู้ผัก พบว่าหนอนที่ได้รับเอนไซม์ไคติเนสจะมีขนาดเล็กกว่าวิธีควบคุม มีน้ำหนักตัวน้อยกว่า และไคติเนสมีผลทำให้หนอนตายถึง 40% ในขณะที่วิธีควบคุมไม่มีหนอนตาย การผลิตเอนแคปซูเลตไคติเนสได้ทำแอนแคปซูเลชั่นที่มีส่วนผสมของเอนไซม์ ไคติเนสกับแป้งข้าวเจ้า แป้งข้าวโพด แป้งมันสำปะหลัง maltodextrin เกาลีน Aluminium silicate เมื่อนำไปทดสอบประสิทธิภาพกับหนอนกระทู้ผักพบว่าเอนแคปซูเลตไคติเนสที่มีผลทำให้หนอนกระทู้ผักตายสูงสุด คือ เกาลีน Aluminium silicate รองลงมาคือ ไคติเนสผสมกับแป้งข้าวโพด และแป้งมันสำปะหลัง ในด้านการควบคุมโรคพืช ได้มีการศึกษาการผลิตเอนไซม์เพคติเนสจากเชื้อราไตรโครเดอร์มาที่มีประสิทธิภาพเพื่อยับยั้งการเกิดโรคเน่าดำ จากเชื้อราไตรโคเดอร์มาทั้งหมด 29 ไอโซเลท พบว่า Trichoderma asperellum-TC1 สามารถสร้างเอนไซม์ เพคติเนสได้สูงสุด การศึกษาประสิทธิภาพของเอนไซม์เพคติเนสด้วยวิธีการฉีดพ่นเอนไซม์ 7 วัน ก่อนการปลูกเชื้อ เปรียบเทียบกับการปลูกเชื้อราสาเหตุโรค พบว่า เอนไซม์เพคติเนสมีผลในการลดการเกิดรอยแผลโรคเน่าดำ โดยกรรมวิธีพ่นด้วยเอนไซม์ 5 10 และ 15 กรัมต่อลิตร และใบกล้วยไม้ปลูกเชื้อ (วิธีควบคุม) มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของแผลเฉลี่ยเท่ากับ 0.95 0.36 0.35 และ 1.23 เซนติเมตร ตามลำดับ

คำสำคัญ