ความหลากหลายทางพันธุกรรมและการคัดเลือกพันธุ์ทนเค็มและทนแล้งของข้าวพื้นเมืองของจังหวัดเพชรบุรี (ปีที่ 3)

บทคัดย่อ

ความเครียดเค็มและความเครียดแล้งส่งผลให้การเจริญเติบโตและผลผลิตของข้าวลดลง งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อประเมินความทนเค็มและทนแล้งของข้าวพื้นเมืองจังหวัดเพชรบุรีในระยะสืบพันธุ์ และการคัดเลือกพันธุ์ข้าวพื้นเมืองโดยเกษตรกรมีส่วนร่วม รวมถึงวิเคราะห์ความสัมพันธ์ทางพันธุกรรมของข้าวโดยใช้เครื่องหมาย RAPD, SSR และ SNP marker โดยแบ่งออกเป็น 4 การทดลอง ดังนี้ การทดลองที่ 1 ทำการคัดเลือกพันธุ์ข้าวพื้นเมืองจังหวัดเพชรบุรีจำนวน 9 พันธุ์ ในระยะสืบพันธุ์ โดยเปรียบเทียบกับพันธุ์มาตรฐานทั้งทนเค็มและทนแล้ง (Pokkali สำหรับเครียดเค็ม และ DH103 สำหรับเครียดแล้ง) และใช้ข้าวพันธุ์ KDML105 เป็นพันธุ์มาตรฐานอ่อนแอทั้งเค็มและแล้ง ในระบบบ่อิฐ โดยข้าวให้ได้รับความเครียดจากความเค็ม (NaCl 150 มิลลิโมลาร์) และความเครียดแล้ง (งดให้น้ำ) ในระยะที่ข้าวกำลังตั้งท้องจนกระทั่งเก็บเกี่ยวผลผลิต บันทึกการเจริญเติบโตและประกอบผลผลิตของข้าว พบว่าเมื่อข้าวได้รับความเครียดเค็มและความเครียดแล้งส่งผลต่อผลผลิตและองค์ประกอบของผลผลิตข้าวอย่างมาก โดยเฉพาะข้าวพันธุ์เหลืองตาปลื้ม และ พันธุ์ขาวกระดูกช้าง ซึ่งมีจำนวนเมล็ดลีบต่อรวงเพิ่มมากที่สุดเมื่อเทียบกับชุดควบคุม อย่างไรก็ตามเมื่อพิจารณาจากจำนวนเมล็ดดีต่อรวงและน้ำหนัก 100 เมล็ด พบว่าข้าวพันธุ์ ไร่มะขาม เหลืองชะออม และเหลืองแตงโม มีแนวโน้มทนเค็มและทนแล้งมากถึงปานกลางซึ่งค่าส่วนใหญ่เป็นไปในทางเดียวกับข้าวพันธุ์ Pokkali และ DH103 ซึ่งเป็นพันธุ์ทนเค็ม และทนแล้งมาตรฐาน การทดลองที่ 2 เพื่อศึกษาผลของความเครียดเค็มและแล้งต่อปริมาณธาตุอาหาร ปริมาณโพรลีน รวมถึงคุณภาพการหุงต้มของข้าวพื้นเมืองจังหวัดเพชรบุรี โดยใช้เมล็ดข้าวจากการทดลองที่ 1 ผลการทดลองพบว่าความเครียดเค็มและแล้งส่งผลต่อปริมาณธาตุอาหารของข้าวแต่ละพันธุ์แตกต่างกัน ความเครียดเค็มและส่งผลให้ปริมาณธาตุสังกะสี และทองแดงเพิ่มมากขึ้นในข้าวพันธุ์นาสาว ส่วนธาตุแคลเซียมเพิ่มขึ้นเมื่อได้รับความเครียดเค็ม และลดลงเมื่อได้รับความเครียดแล้ง นอกจากนี้ความเครียดเค็มและความเครียดแล้งยังส่งผลต่อการสะสมปริมาณโพรลีนในเมล็ดเพิ่มมากขึ้นโดยเฉพาะในข้าวพันธุ์เหลืองแตงโม พบว่ามีการสะสมโพรลีนมากที่สุดเมื่อเทียบกับชุดควบคุม (14 เท่า) นอกจากนี้ปริมาณน้ำตาลรวมในเมล็ดก็มีแนวโน้มเพิ่มมากเมื่ออยู่ในสภาวะเครียดเค็มและเครียดแล้ง ในขณะที่ปริมาณอมิโลสมีแนวโน้มลดลงเมื่อข้าวได้รับความเครียดจากทั้งสองสภาวะดังกล่าว จากการศึกษานี้แสดงให้เห็นว่าความเครียดเค็มและความเครียดแล้งส่งผลต่อปริมาณธาตุอาหาร การสะสมสารต่าง ๆ รวมถึงคุณค่าทางโภชนาการของข้าว อย่างไรก็ตามก็ขึ้นอยู่กับพันธุ์ข้าวและความสามารถในการทนต่อสภาพเค็มและแล้งอีกด้วย การทดลองที่ 3 มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาการประเมินพันธุ์ข้าวพื้นเมืองจังหวัดเพชรบุรีโดยให้เกษตรกรมีส่วนร่วมในระยะก่อนและหลังเก็บเกี่ยวผลผลิต โดยปลูกข้าวทั้งหมดจำนวน 12 พันธุ์ ในแปลงปลูกของเกษตรกร จากนั้นประเมินพันธุ์ข้าวโดยให้เกษตรกรมีส่วนร่วมในระยะก่อนและหลังเก็บเกี่ยว จากการศึกษานี้พบว่า การประเมินข้าวในระยะก่อนเก็บเกี่ยวผลผลิตเกษตรกรให้คะแนนความชอบข้าวพันธุ์เหลืองแตงโม มากที่สุดรองลงมาคือ พันธุ์ขาวกระดูกช้าง และเข็มทอง ตามลำดับ ซึ่งเหตุผลที่เกษตรกรเลือกข้าวพันธุ์เหล่านี้โดยพิจารณาจากลักษณะข้าวที่มีลำต้นแข็งแรง แตกกอดี ทรงกอตั้ง รวงยาว และเมล็ดเรียว ส่วนการประเมินพันธุ์ข้าวในระยะหลังเก็บเกี่ยวกลับพบว่า ข้าวพันธุ์หอมช่องสะแก ได้รับคะแนนการประเมินความชอบมากที่สุด รองลงมาคือข้าวพันธุ์เข็มทอง และบึงบ่าง ตามลำดับ ทั้งในรูปแบบของข้าวเปลือก ข้าวกล้อง ข้าวสาร และข้าวสุกโดยการหุงให้ชิม แสดงให้เห็นว่าเกษตรกรส่วนใหญ่ชอบทานข้าวที่มีลักษณะเมล็ดเรียวยาว และยังชอบข้าวที่นุ่ม และมีกลิ่นหอมอีกด้วย จากการศึกษานี้ช่วยให้ได้ข้าวพื้นเมืองที่ตรงกับความต้องการของเกษตรกร อีกทั้งยังประโยชน์ในการปรับปรุงและพัฒนาพันธุ์ข้าวพื้นเมืองต่อไป การทดลองที่ 4 มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาลายพิมพ์ดีเอ็นเอของข้าวพันธุ์พื้นเมืองจำนวน 12 พันธุ์ โดยใช้เครื่องหมาย RAPD, SSR และ SNP marker พบว่าการใช้เครื่องหมาย RAPD จำนวน 20 ไพรเมอร์ วิเคราะห์ด้วยโปรแกรม NTTSYS-pc version 2.1 ในข้าวพื้นเมืองทั้ง 12 พันธุ์ สามารถจัดกลุ่มเดนโดรแกรมได้ 4 กลุ่มโดยข้าว 3 พันธุ์ คือ เข็มทอง นาสาว และหอมใบเตย ซึ่งเป็นกลุ่มข้าวที่ไม่ไวแสง และมีความหอม ถูกจัดแยกออกจากข้าวกลุ่มอื่นอย่างชัดเจน ส่วนเครื่องหมายชนิด SSR จำนวน 20 ไพรเมอร์ ก็สามารถจัดกลุ่มข้าวออกเป็น 4 กลุ่ม เช่นเดียวกัน จากการศึกษาครั้งนี้ยังพบว่าการจัดกลุ่มเดนโดรแกรมจากการใช้เครื่องหมาย RAPD และ SSR ในข้าวพื้นเมืองทั้ง 12 พันธุ์ แสดงความแตกต่างเล็กน้อยในการจำแนกกลุ่ม แต่ไม่ได้ทำให้การจัดกลุ่มใหญ่ต่างกัน ซึ่งเครื่องหมาย SSR มีความเหมาะสมในการระบุจีโนไทป์ ในขณะที่เครื่องหมาย RAPD เหมาะสมในการจัดกลุ่มแสดงความเหมือนมากกว่า ส่วนการใช้เครื่องหมายโมเลกุลชนิด SNP marker วิเคราะห์ความสัมพันธ์ของข้าวทั้ง 12 พันธุ์โดยใช้ไพรเมอร์ Os2AP, OsRR22 และ OsHKT14 แล้วนำไปตรวจสอบลำดับนิวคลีโอไทด์ ด้วยโปรแกรม MEGA 7 และวิเคราะห์ความสัมพันธ์ของข้าวพื้นเมืองโดยสร้างแผนภูมิความสัมพันธ์ทางพันธุกรรม ด้วยโปรแกรม MrBayes พบว่า ยีน Os2AP, OsRR22 และ OsHKT14 มีขนาด 1,500, 650 และ 320 คู่เบส ตามลำดับ ซึ่งยีน Os2AP สามารถจัดกลุ่มข้าวได้ 3 กลุ่ม และจำแนกข้าวหอมออกจากข้าวไม่หอมได้ ซึ่งเกิดการขาดหายไปของนิวคลีโอไทด์จำนวน 8 นิวคลีโอไทด์บริเวณเอก ซอน 7 ส่วนยีน OsRR22 และ OsHKT14 มีเปอร์เซ็นต์ความเหมือนมีค่าอยู่ที่ระดับ 91.13-100% และ 92.58-100% ตามลำดับ ซึ่งทั้งสองยีนนี้สามารถจัดกลุ่มได้ 4 กลุ่ม เช่นเดียวกัน โดยข้าวพันธุ์ที่อ่อนแอต่อความเค็มและความแล้งคือข้าวพันธุ์ เข็มทอง นาสาว หอมใบเตย ถูกจัดกลุ่มแยกออกจากข้าวพันธุ์อื่น ๆ อย่างชัดเจน จากข้อมลูในการศึกษาครั้งนี้สามารถนำผลการวิจัยไปใช้ประโยชน์ในออกแบบไพร์เมอร์ที่มีจำเพาะต่อพันธุ์ข้าวเพื่อประโยชน์ในการจำแนกพันธุ์ข้าวและการปรับปรุงและพัฒนาพันธุ์ข้าวต่อไป

คำสำคัญ