โครงการวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีการจัดการโรคที่สำคัญทางเศรษฐกิจในการผลิตเมล็ดพันธุ์ถั่วเหลืองคุณภาพสูง

บทคัดย่อ

การผลิตเมล็ดพันธุ์ถั่วเหลืองมักประสบปัญหาด้านโรคพืช ซึ่งโรคที่สำคัญของการผลิตเมล็ดพันธุ์ ได้แก่ โรคเมล็ดสีม่วงซึ่งเกิดจากเชื้อรา Cercospora kikuchii และโรคเมล็ดเน่าโฟมอบซิสจากเชื้อ Phomopsis sp ทำให้ต้องมีการคัดเมล็ดทิ้งในกระบวนการปรับปรุงสภาพเมล็ดพันธุ์ส่งผลต่อความสูญเสียผลผลิตอย่างน้อย 20 เปอร์เซ็นต์รวมทั้งสิ้นเปลืองแรงงานและเพิ่มต้นทุนในการผลิตเมล็ดพันธุ์ ดังนั้นการใช้หลักการจัดการโรคแบบผสมผสานรวมถึงกลยุทธ์ต่างๆ ในแง่ของการป้องกัน การบุกรุกก่อนที่จะเกิดการเข้าทำลาย และการรักษา หรือกำจัดโรคที่เริ่มปรากฎให้เห็น เพื่อควบคุมไม่ให้มีการแพร่ระบาดจนเกิดความเสียหายได้ จึงเป็นแนวทางที่น่าจะมีประสิทธิภาพสูงสุดในการจัดการโรคงานวิจัยนี้จึงศึกษากรรมวิธีต่างๆเพื่อนำมาใช้ในแต่ละขั้นตอนของการผลิตเมล็ดพันธุ์ไม่ว่าจะเป็นการลดปริมาณเชื้อในแปลงปลูก การจัดการเมล็ดพันธุ์ให้ปราศจากเชื้อ การส่งเสริมการเจริญและชักนำให้ถั่วเหลืองต้านทานโรค เพื่อป้องกัน ลดและกำจัดเชื้อทั้งในแปลงปลูกและระหว่างเก็บรักษาเพื่อให้มีประสิทธิภาพในการจัดการโรคสูงสุด โดยดำเนินการวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีการจัดการโรคที่สำคัญทางเศรษฐกิจในการผลิตเมล็ดพันธุ์ถั่วเหลือง ด้วยวิธีการหลัก 3 วิธีการ ได้แก่ วิธีการใช้สารกำจัดเชื้อรา วิธีทางกายภาพและวิธีทางชีวภาพ ซึ่งจากการศึกษาประสิทธิภาพของสารกำจัดเชื้อราในสภาพเรือนทดลองพบว่าการคลุกเมล็ดก่อนปลูกด้วย Captan 50% WP อัตรา 3 กรัม/เมล็ดพันธุ์ 1 กิโลกรัม และพ่น Propiconazole + Difenoconazole 15%+15% EC อัตรา 10 ซีซีต่อน้ำ 20 ลิตร พบการเกิดโรคเมล็ดสีม่วงต่ำที่สุด คือ 0.33% ส่วนในแปลงทดลองพบว่าพบว่าการพ่น Propiconazole + Difenoconazole 15%+15% EC อัตรา 10 ซีซีต่อน้ำ 20 ลิตร มีการเกิดโรคเมล็ดสีม่วงต่ำที่สุด คือ 4.75% นอกจากนี้สารป้องกันกำจัดเชื้อราที่มีประสิทธิภาพในการยับยั้งการเจริญของเชื้อ Phomopsis sp. ได้ดีที่สุด ได้แก่ Carbendazim, Thiophanate-methyl, Difenoconazole และ Mancozeb สามารถยับยั้งเชื้อได้สูงสุดถึง 100% ในระดับห้องปฎิบัติการแตกต่างทางสถิติอย่างมีนัยสำคัญทุกระดับความเข?มข?นที่กําหนดไว? 4 อัตรา ได้แก่ ต่ำกว?าอัตราแนะนํา อัตราแนะนําตามฉลากและสูงกว่าอัตราแนะนํา การศึกษาวิธีการกำจัดเชื้อราที่ติดมากับเมล็ดพันธุ์ถั่วเหลืองทางกายภาพโดยการใช้แสงยูวีซีที่ระยะเวลา 0, 1, 5, 10, 15, 20, 30, 45 และ 75 นาที เพื่อประเมินการกำจัดเชื้อรา Cercospora kikuchii, Phomopsis sp., Aspergillus niger, Aspergillus flavus และ Cladosporium sp. พบว่าแสงยูวีซีมีประสิทธิภาพสามารถยับยั้งเชื้อรา Aspergillus flavus และ Aspergillus niger ได้ดีเมื่อได้รับแสงยูวีซีเป็นเวลา 10 นาทีขึ้นไป ในขณะที่แสงยูวีซีไม่สามารถยับยั้งเชื้อสาเหตุโรคเมล็ดพันธุ์ Cercospora kikuchii, Phomopsis sp. และ Cladosporium sp. แต่อย่างไรก็ตามแสงยูวีซีไม่มีผลทำให้คุณภาพเมล็ดพันธุ์ลดลง โดยมีความงอกและความแข็งแรงไม่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ โดยมีความงอกมาตรฐาน 65-77 เปอร์เซ็นต์ ส่วนเมล็ดพันธุ์ถั่วเหลืองที่ไม่ได้รับแสงยูวีมีความงอก 71 เปอร์เซ็นต์ ขณะที่ความแข็งแรงมีค่าระหว่าง 50-61 เปอร์เซ็นต์ และเมล็ดพันธุ์ถั่วเหลืองที่ไม่ได้รับแสงยูวีมีความแข็งแรง 60 เปอร์เซ็นต์ การศึกษาการกำจัดเชื้อราโดยวิธีทางชีวภาพ ได้แก่ การใช้สารสกัดจากพืช การใช้จุลินทรีย์ปฎิปักษ์และการใช้สารชีวภาพในการกระตุ้นการต้านทานโรค พบว่าสารออกฤทธิ์ในสารสกัดพืชที่มีศักยภาพในการยับยั้งเชื้อรา Cercospora kikuchii เพื่อพัฒนาผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปจากสารสกัด และสกัดสารกึ่งบริสุทธิ์เพื่อควบคุมคุณภาพในการพัฒนาผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป พบว่า % yield สารสกัดหยาบจากขมิ้น และกานพลูมีค่าสูงที่สุด คือ 25.45 และ 24.38 %w/w ตามลำดับ ทดสอบประสิทธิภาพสารสกัดหยาบในการยับยั้งการเจริญเติบโตของเชื้อรา Cercospora kikuchii บนอาหารเลี้ยงเชื้อ PDA พบว่า สารสกัดหยาบกานพลู และข่า สามารถยับยั้งได้ 100 เปอร์เซ็นต์ เมื่อสกัดให้บริสุทธิ์ขึ้น นำไปทดสอบด้วยวิธี Contact bioautography พบว่าน้ำมันข่า และน้ำมันกานพลูมีฤทธิ์ในการยับยั้งเชื้อรา Cercospora kikuchii บนแผ่น TLC ที่ตำแหน่ง RF 0.17-0.42 ซึ่งตำแหน่งดังกล่าวเป็นสารกลุ่ม terpenoids กานพลูจึงเป็นพืชที่เหมาะสมที่สุดในการยับยั้งเชื้อรา Cercospora kikuchii โดยมี eugenol เป็นสารออกฤทธิ์ จากการเปรียบเทียบวิธีสกัดน้ำมันกานพลู 5 วิธี คือ การแช่ใน hexane, การแช่ใน ethanol, การสั่นสะเทือนด้วยคลื่น ultrasonic ใน hexane, การสั่นสะเทือนด้วยคลื่น ultrasonic ใน ethanol และการกลั่นด้วยน้ำ (hydro-distillation) พบว่า วิธีการสกัดน้ำมันกานพลูที่ดีที่สุด คือ การกลั่นด้วยน้ำ (hydro-distillation) และจากการวิจัยผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปจากน้ำมันกานพลู จำนวน 3 สูตร ได้แก่ สูตร A น้ำมันกานพลู 20% w/w EC, สูตร B น้ำมันกานพลู 40% w/w EC และสูตร C น้ำมันกานพลู 60% w/w EC พบว่า สูตร B น้ำมันกานพลู 40% w/w EC ที่อัตรา 2-2.5 g/kg PDA สามารถยับยั้งการเจริญเจริญเติบโตของเชื้อรา Cercospora kikuchii บนอาหารเลี้ยงเชื้อ PDA ได้ถึง 93.72% เช่นเดียวกับสูตร C (น้ำมันกานพลู 60% w/w EC) ที่อัตรา 1-2.5 g/kg PDA ซึ่งไม่แตกต่างจากคาร์เบนดาซิม ที่ความเข้มข้น 2.0 g/kg ผลการศึกษาการคงสภาพของผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปจากน้ำมันกานพลู พบว่าคงสภาพได้ดีที่สภาวะกรดอ่อน กลาง และเบสอ่อน สำหรับการแยกสารออกฤทธิ์ (eugenol) ในน้ำมันกานพลูพบว่าการแยกด้วยตัวทำละลาย hexane และ 10% EtOAc/hexane ที่อัตราการไหล 35 mL/min ทำให้ได้ eugenol มีความบริสุทธิ์มากกว่า 99% นอกจากนี้ทำการศึกษาสารสกัดจากพืชที่มีฤทธิ์ในการยับยั้งเชื้อรา C. kikuchii โดยการใช้สารสกัดหยาบจากกานพลูพัฒนาเป็นสูตรผลิตภัณฑ์เพื่อให้เหมาะสมต่อการใช้งานในการผลิตเมล็ดพันธุ์ถั่วเหลือง โดยพัฒนาสารสกัดหยาบน้ำมันกานพลูเป็นสูตรผลิตภัณฑ์ชนิดน้ำมันเข้มข้นเป็นของเหลวที่ผสมเป็นเนื้อเดียวกัน (EC: Emulsifiable Concentrate) ที่ระดับความเข้มข้น 40% w/w นำไปทดสอบโดยการคลุกเมล็ดพันธุ์ถั่วเหลือง พบว่าสูตรผลิตภัณฑ์น้ำมันกานพลู 40% w/w EC อัตรา 53.57 กรัมต่อกิโลกรัมเมล็ดสามารถควบคุมการปนเปื้อนของเชื้อราในเมล็ดพันธุ์ถั่วเหลืองได้ดีที่สุดและไม่มีผลต่อความงอกของเมล็ดพันธุ์ เมื่อทดสอบในโรงเรือนทดลองที่มีการปลูกเชื้อรา C. kikuchii พบว่าการฉีดพ่นด้วยสูตรผลิตภัณฑ์น้ำมันกานพลู 40% w/w EC อัตรา 50 มิลลิลิตรต่อน้ำ 10 ลิตร เป็นอัตราที่เหมาะสมที่สุดในการฉีดพ่นเพื่อยับยั้งการเกิดโรคเมล็ดสีม่วงในแปลงผลิตเมล็ดพันธุ์ถั่วเหลืองและไม่มีผลต่อเปอร์เซ็นต์ความงอกและความแข็งแรงของเมล็ดพันธุ์ สำหรับการใช้จุลินทรีย์ปฎิปักษ์ในการควบคุมเชื้อราโดยทดสอบประสิทธิภาพของเชื้อแอคติโนมัยซีสจำนวน 3 สายพันธุ์ได้แก่ Streptomyces aminophillus, Streptomyces alboniger และ Streptomyces avellaneus และเชื้อที่แยกได้ 19 ไอโซเลตจากดินรอบรากถั่วเหลืองต่อการยับยั้งเชื้อรา Cercospora kikuchii สาเหตุโรคเมล็ดสีม่วง และ Phomopsis sp. สาเหตุโรคเมล็ดเน่าโฟมอปซิสซึ่งเป็นโรคที่สำคัญของการผลิตเมล็ดพันธุ์ถั่วเหลือง พบว่าแอคติโนมัยสีททั้ง 3 สายพันธุ์ไม่สามารถยับยั้งการเจริญของเชื้อ C. kikuchii และ Phomopsis sp. แต่เชื้อที่แยกได้มี 1 ไอโซเลตที่มีประสิทธิภาพในการยับยั้งทั้ง C. kikuchii และ Phomopsis sp. ได้แก่ PSL 49 เมื่อนำไปจำแนกสายพันธุ์โดยอาศัยลักษณะทางสัณฐานวิทยา ทดสอบคุณสมบัติทางชีวเคมีและการใช้คาร์โบไฮเดรตด้วยชุดทดสอบสำเร็จรูป API 50 CHB พบว่าเป็นเชื้อ Bacillus subtilis สามารถสร้างเอนโดสปอร์ จึงคัดเลือกสายพันธุ์นี้ไปทำการทดสอบการควบคุมโรคในถั่วเหลืองภายใต้โรงเรือนตามกรรมวิธีต่างๆ ได้แก่ แช่เมล็ดถั่วเหลืองก่อนปลูก ใส่ในดินก่อนปลูก โรยข้างต้น และฉีดพ่นบนใบถั่วเหลือง ผลการทดลองพบว่ากรรมวิธีพ่นเชื้อจุลินทรีย์ปฏิปักษ์ในระยะต้นกล้า V1 พบการติดเชื้อ C. kikuchii น้อยสุดเท่ากับ 41% เมื่อเทียบกับชุดควบคุมที่มีการติดเชื้อ C. kikuchii เท่ากับ 51.5% จึงมีความเหมาะสมที่จะนำไปประยุกต์ใช้ในการฉีดพ่นเพื่อควบคุมเชื้อราในแปลงผลิตเมล็ดพันธุ์ถั่วเหลืองต่อไป การใช้สารชีวภาพเพื่อกระตุ้นการต้านทานโรค โดยศึกษาประสิทธิภาพของสารไบโอแอคทีฟอิลิซิเตอร์ต่อการแสดงออกของ PR ยีนที่สามารถกระตุ้นความต้านทานโรคในถั่วเหลือง ได้แก่ สารเมทิลจัสโมเนตที่ระดับความเข้มข้น 30, 60, 90 และ 120 มก./ลิตร และเอทิลอะซิเตทที่ระดับความเข้มข้น 3,000, 6,000, 9,000, 12,000 และ 15,000 มก./ลิตร โดยฉีดพ่นถั่วเหลืองในระยะเริ่มออกดอกในกระถางและพ่นด้วยน้ำกลั่นเป็นชุดควบคุม พบว่าเมทิลจัสโมเนตที่ความเข้มข้น 90 มก./ลิตร สามารถเพิ่มระดับการแสดงออกของยีน PR4 สูงสุดโดยมีการแสดงออกของยีนเพิ่มขึ้น 3.14 เท่า ในขณะที่เอทิลอะซิเตท ความเข้มข้น 6,000 มก./ลิตร สามารถเพิ่มระดับการแสดงออกของยีน PR10 สูงสุดโดยมากกว่าชุดควบคุมถึง 7.38 เท่า แต่ไม่มีการแสดงออกของยีน PR4 ผลของสารไบโอแอคทีฟอิลิซิเตอร์ต่อการเจริญเติบโต และองค์ประกอบผลผลิตในกระถางสภาพโรงเรือน พบว่า การพ่นสารเมทิลจัสโมเนตและเอทิลอะซีเตทกับต้นถั่วเหลืองทุกระดับความเข้มข้นมีจำนวนข้อต่อต้น จำนวนกิ่งต่อต้นและน้ำหนัก 100 เมล็ดไม่มีความแตกต่างกันทางสถิต แต่ความสูง จำนวนฝักต่อต้น และจำนวนเมล็ดต่อต้น มีความแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ นอกจากนี้การพ่นสารเมทิลจัสโมเนตและเอทิลอะซีเตทไม่ทำให้คุณภาพด้านความงอกและความแข็งแรงแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ โดยมีความงอกมาตรฐานเฉลี่ย 98 เปอร์เซ็นต์ และ ความแข็งแรงเฉลี่ย 98 เปอร์เซ็นต์ ยิ่งไปกว่านั้นการพ่นสารด้วยเมทิลจัสโมเนต ความเข้มข้น 90 มก./ลิตร สามารถลดปริมาณเชื้อ Cercospora kikuchii สาเหตุโรคเมล็ดสีม่วงในถั่วเหลืองได้สูงถึง 80 เปอร์เซ็นต์ ดังนั้นการพ่นสารด้วยเมทิลจัสโมเนตที่ระดับความเข้มข้น 90 มก./ลิตร จึงมีความเหมาะสมที่จะนำไปประยุกต์ใช้ในแปลงผลิตเมล็ดพันธุ์ต่อไป

คำสำคัญ