โครงการวิจัยและพัฒนาการป้องกันกำจัดโรคใบขาวอ้อย

บทคัดย่อ

โรคใบขาวของอ้อยเป็นโรคที่สร้างความเสียหายมากที่สุดในอุตสาหกรรมอ้อยของไทย มีการระบาดเป็นเวลายาวนานต่อเนื่องจนถึงปัจจุบัน การใช้ท่อนพันธุ์ปลอดเชื้อร่วมกับการจัดการในสภาพไร่ เป็นแนวทางในการจัดการโรคใบขาวได้อย่างยั่งยืน งานวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อวิจัยและพัฒนาในหัวข้อดังกล่าว เพื่อใช้เป็นข้อมูลในการจัดทำคำแนะนำการใช้เทคโนโลยีที่เหมาะสมในการป้องกันกำจัดโรคใบขาวเฉพาะพื้นที่ และเพื่อให้ได้เทคโนโลยีในการกำจัดเชื้อในสภาพเนื้อเยื่อ ในการจัดการในสภาพไร่ ผลจากการศึกษาปริมาณธาตุอาหารรองในอ้อยที่เป็นโรคใบขาวในระดับต่างๆ ร่วมกับการตรวจปริมาณเชื้อไฟโตพลาสมา พบว่าสัดส่วนธาตุอาหารในอ้อยที่เหมาะสมที่ทำให้อ้อยไม่เป็นโรคใบขาว ในอ้อยปลูก พบว่ามีธาตุไนโตรเจน ฟอสฟอรัส โพแทสเซียม แคลเซียม แมกนีเซียม เหล็ก และสังกะสีร้อยละ 0.83, 0.45, 1.136, 0.094, 0.093, 0.0077 และ 0.0009 ตามลำดับ และอ้อยตอ ร้อยละ 1.42 0.48 1.73 0.19 0.09 0.011 และ 0.00096 มีสมดุลของธาตุไนโตรเจนและแมกนีเซียมระหว่าง 8.81-8.96 และมีสมดุลของธาตุโพแทสเซียมและฟอสฟอรัสระหว่าง 2.50-2.79 ในลดการแสดงอาการโรคใบขาวของท่อนพันธุ์ พบว่าการแช่สารละลาย ZnSO4 ที่เข้มข้น 1% ที่ระยะเวลา 15 และ 20 นาทีทำให้เชื้อไฟโตพลาสมาลดลง จากการศึกษาการจัดการธาตุอาหารเพื่อลดความรุนแรงของโรคใบขาว ใน 9 จังหวัด พบว่าการใส่ปุ๋ยตามค่าวิเคราะห์ดินช่วยลดความรุนแรงของการแสดงอาการใบขาวได้ การปลูกอ้อยในพื้นที่ที่มีการระบาดของโรคใบขาวสร้างความสูญเสียต่อผลผลิต จากการจัดทำแผนที่ความเสี่ยงการระบาดของโรคใบขาวอ้อยเพื่อใช้สำหรับวางแผนการปลูก โดยใช้ข้อมูลชนิดของเนื้อดิน ความลึกของชั้นดินบน ความแน่นของดิน จากชุดดิน 294 ชุดดิน นำมาวิเคราะห์ข้อมูลโดยใช้สมการ ความรุนแรงใบขาวของอ้อย ร่วมกับปริมาณน้ำฝน แล้ววิเคราะห์ข้อมูลเป็นเชิงพื้นที่และเชิงเวลา พบว่าแผนที่ที่ได้มีความแม่นยำแต่ละระดับความเสี่ยง (น้อยไปมาก :1-5) ตั้งแต่ 50% ถึง 100% ในพื้นที่เสี่ยง นอกจากการจัดการธาตุอาหาร พบว่าการปลูกอ้อยตามถั่วลิสง และ ถั่วมะแฮะ เพื่อหมุนเวียนจะสามารถตัดวงจรการระบาดของโรคใบขาวลงได้ ในการจัดทำแปลงพันธุ์อ้อยสะอาดในพื้นที่ที่มีการระบาดของโรคใบขาวน้อย จากการทดลองโดยใช้อ้อยที่ผ่านการตรวจคัดกรองเชื้อสาเหตุโรคใบขาว มีเชื้อในระดับสีฟ้าและสีเขียว (0-1 copy/ul in 25 ng plant DNA) ร่วมกับการจัดการแปลงพันธุ์แบบมี border area พบว่าไม่พบเชื้อโรคใบขาวในระดับไม่ปลอดภัยต่อการเกิดโรคใบขาว การขยายผลจากการนำท่อนพันธุ์อ้อยตอ 1 ไปในไร่เกษตรกร ที่อำเภอน้ำพองยังไม่พบโรคใบขาว ในการจัดการควบคุมกำจัดเชื้อในระดับเนื้อเยื่อพืช ผลจากการศึกษาผลของปริมาณเชื้อและสภาวะแวดล้อมต่อการแสดงอาการใบขาวในอ้อยที่ติดเชื้อไฟโตพลาสมาโรคใบขาวระดับต่างๆ พบว่าปริมาณเชื้อไฟโตพลาสมาตั้งแต่ 100 copy/ul สามารถชักนำอาการใบขาวในอ้อยได้ ที่ 10 copy/ul หรือน้อยกว่า ไม่แสดงอาการใบขาว ส่วนเชื้อน้อยกว่า 1 copy/ul พบว่าหน่อใหม่ที่งอกมีสีเขียว จากการทดสอบอ้อยพันธุ์ขอนแก่น 3 ที่มีเชื้อในระดับต่ำกว่า 10 copy/ul ในสภาพไร่ในสภาพแวดล้อมต่างๆ ใน 5 จังหวัด พบว่าไม่แสดงอาการใบขาวในอ้อยปลูก ดังนั้นระดับปริมาณเชื้อที่ควรใช้ในการคัดกรองต้นแม่พันธุ์ควรอยู่ที่ระดับต่ำกว่า 1 copy/ul ส่วนในการควบคุมการแพร่ระบาดและลดความรุนแรงในสภาพไร่ ควรมีระดับเชื้อไม่เกิน 10 copy/ul ในการศึกษาถึงการเพิ่มของปริมาณเชื้อใบขาวในอ้อยที่ปลูกในแปลง และแสดงภาวะเครียดจากการขาดน้ำ พบว่าเชื้อมีการเพิ่มปริมาณสูงขึ้นภายในต้นเมื่อเข้าสู่หน้าแล้งและเพิ่มปริมาณมากขึ้นเมื่อเข้าสู่หน้าฝน แสดงให้เห็นว่าในสภาวะเครียดเชื้อใบขาวมีการเพิ่มปริมาณภายในต้นตามการเจริญเติบโตของพืช ส่วนในการขยายพันธุ์ด้วยการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ พบว่าเชื้อไฟโตพลาสมามีการเพิ่มปริมาณมากขึ้นตามจำนวนรุ่นที่ขยาย และเชื้อมีการกระจายตัวที่ไม่สม่ำเสมอ ดังนั้นในการขยายพันธุ์อ้อยปลอดเชื้อด้วยการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อจำเป็นต้องมีการตรวจเชื้อเพื่อคัดเลือกต้นแม่พันธุ์ที่ปลอดเชื้อสำหรับการขยายในรุ่นต่อมาโดยเฉพาะอย่างยิ่งในรุ่นที่ 2 และไม่ควรขยายพันธุ์เกิน 3 -4 รุ่น อาการเส้นกลางใบเหลืองในอ้อยมักถูกมองว่าเกิดจากการขาดธาตุ ผลจากการศึกษาปริมาณธาตุอาหารในใบอ้อยที่มีอาการเส้นกลางใบเหลืองร่วมกับอาการคล้ายเป็นโรคสำรวจในแหล่งปลูกอ้อย 7 จังหวัดพบว่าปริมาณธาตุอาหารในใบอ้อยของแต่ละจังหวัดอยู่ที่ระดับปกติ จากการวิเคราะห์ลำดับนิวคลีโอไทด์ พบว่าทั้งหมดเป็นเชื้อไฟโตพลาสมาสาเหตุโรคในอ้อยทั้ง 3 ชนิด ได้แก่ Sugarcane green grassy shoot (SCGGS), Sugarcane grassy shoot (SCGS) และ Sugarcane white leaf (SCWL) ดังนั้นเพื่อการควบคุมการแพร่ระบาดมีประสิทธิภาพ อาการเส้นกลางใบเหลืองนี้จึงเป็นอาการหนึ่งของโรคอ้อยที่เกิดจากเชื้อไฟโตพลาสมา ซึ่งไม่ควรนำไปขยายพันธุ์ ในการหาแนวทางกำจัดเชื้อไฟโตพลาสมาในเนื้อเยื่ออ้อยโดยหาเชื้อปฏิปักษ์ต่อเชื้อใบขาว ด้วยการปลูกเชื้อในอ้อยที่ติดเชื้อโรคใบขาว พบว่าเชื้อกลุ่ม Xanthomonas มีแนวโน้มของเชื้อใบขาวลดลงหรือคงตัว ซึ่งอาจนำไปพัฒนาต่อเป็นสารกำจัดเชื้อไฟโตพลาสมาในเนื้อเยื่อได้ ส่วนการฉายรังสีแกมม่าแบบเฉียบพลัน เพื่อแนวทางในการกำจัดเชื้อในเนื้อเยื่ออ้ย พบว่ากลุ่มควบคุมที่ไม่ฉายรังสีมีการแสดงอาการใบขาวมากกว่ากลุ่มฉายรังสี โดยพบว่าระดับปริมาณเชื้อในเนื้อเยื่ออาจมีผลต่อประสิทธิภาพของการใช้รังสี รังสีที่ระดับ 20-60 Gy อาจสามารถกำจัดเชื้อไฟโตพลาสมาที่มีปริมาณในระดับ 1 copy/ul ในดีเอ็นเอพืช 25 ng หรือน้อยกว่าได้ การตรวจคัดกรองเชื้อนับเป็นหัวใจสำคัญในการควบคุมโรคใบขาว แต่วิธีการตรวจเชื้อใบขาวในปัจจุบันยังมัปัญหาความล่าช้า ความไว ความแม่นยำของวิธีการและราคาแพง ในงานวิจัยนี้ได้พัฒนาวิธีการใหม่ 4 วิธีการ ได้แก่ (1) เทคนิค M13-tagged two-steps-PCR เพื่อทดแทนวิธี nested-PCR ที่ใช้เวลานานและราคาสูง (2) พัฒนาเครื่องหมายโมเลกุลใหม่ในการตรวจยีน Immunodominant protein (IMP) สำหรับการตรวจระดับปริมาณเชื้อใบขาวด้วย qPCR เพื่อทดแทนเครื่องหมายโมเลกุลเดิมที่มีปัญหาความไม่แม่นยำ (3) พัฒนาเทคนิค Loop-mediated Isothermal Amplification (LAMP) ที่ตรวจโรคใบขาวที่ง่าย รวดเร็ว และประหยัด สามารถนำไปใช้ในการตรวจโรคใบขาวได้ในห้องปฏิบัติทั่วไป (4) เทคนิค High-Resolution Melting (HRM) เพื่อแยกชนิดแบคทีเรียอย่างรวดเร็วที่รบกวนการตรวจหาเชื้อโรคใบขาวในตัวอย่างอ้อย จากผลการทดลองดังกล่าวข้างต้นทำให้ได้ข้อมูลที่สามารถนำมาจัดทำเป็นคำแนะนำการใช้เทคโนโลยีที่เหมาะสมในการป้องกันกำจัดโรคใบขาวเฉพาะพื้นที่ที่ผสมผสานข้อมูลการจัดการในสภาพไร่ การใช้ท่อนพันธุ์สะอาด ที่ใช้เทคโนโลยีด้านการตรวจคัดกรองโรค ร่วมกับองค์ความรู้ด้านการลดความเสี่ยงในการขยายพันธุ์อ้อยปลอดโรคใบขาวด้วยการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ ซึ่งจะนำไปสู่การลดความเสียหายจากโรคใบขาวและการจัดการควบคุมการระบาดของโรคได้อย่างยั่งยืน ?

คำสำคัญ