ข้าวเป็นธัญพืชที่ใช้เป็นแหล่งอาหารหลักที่สำคัญ การผลิตข้าวทั่วโลกมีข้อจำกัดจากผลกระทบของโรคต่างๆ หนึ่งในนั้นคือ “โรคไหม้” ซึ่งจัดเป็นโรคที่รุนแรงและมีการระบาดไปมากกว่า 85 ประเทศทั่วโลก ทำให้เกิดการสูญเสียผลผลิตได้ถึง 70% โดยปัจจัยหลักที่ทำให้เกิดโรคนี้มาจากเชื้อรา P. oryzae pv. oryzae ซึ่งทำให้เกิดอาการของโรคภายใต้สภาวะแวดล้อมที่เอื้ออำนวย ซึ่งการควบคุมโรคมีความรวดเร็วและได้ผลคือการใช้สารเคมี แต่ก็ทำให้เพิ่มต้นทุนการผลิตและเกิดการปนเปื้อนในสิ่งแวดล้อม และการปนเปื้อนในเมล็ดข้าวได้

หากเลือกปลูกข้าวสายพันธุ์ที่มีความต้านทานต่อการเกิดโรคจะเป็นวิธีที่ประหยัดและเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม โดยข้าวสายพันธุ์ที่ต้านทานต่อโรคจะมียีนในการตอบสนองต่อการเกิดโรค โดยมีบทบาททางชีวเคมีและในเชิงโครงสร้างของเซลล์ต่อการต้านทานโรค

 

เพื่อศึกษาและประเมินส่วนประกอบทางชีวเคมีในการจำแนกและคัดเลือกข้าวพันธุ์ต้านทาน ดร.ปิยะพร พันธุ์ศักดิ์ จากมหาวิทยาลัยนครพนม ร่วมกับ ดร.กาญจนา ธรรมนู และ ดร.สุพัชรี ศิริวงศ์ จากสถาบันวิจัยแสงซินโครตรอนได้ใช้แสงอินฟราเรดจากซินโครตรอน วิเคราะห์ด้วยเทคนิค Synchrotron FTIR micro spectroscopy ในการจำแนกข้าวทั้งหมด 80 สายพันธุ์ โดยจัดกลุ่มตามอาการของโรค และหลังได้ปลูกเชื้อที่เป็นสาเหตุโรคไหม้ พบว่าสามารถจัดจำแนกข้าวออกเป็น 3 กลุ่ม ประกอบด้วย กลุ่มที่ไวต่อการเกิดโรคสูง กลุ่มที่ไวต่อการเกิดโรคปานกลาง และกลุ่มที่ทนต่อการเกิดโรค

 

ผลจากการวิเคราะห์ด้วยแสงซินโครตรอนในย่านอินฟราเรด โดยตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงสารชีวโมเลกุลของตัวอย่างใบข้าวทั้งสามกลุ่ม พบว่า กลุ่มที่ทนต่อการเกิดโรคมีปริมาณเพคตินและลิกนินสูง ซึ่งเป็นกลไกทั่วไปที่พบในพืชพันธุ์ต้านทาน นอกจากนี้ยังพบว่าข้าวกลุ่มที่ทนต่อการเกิดโรคแสดงปริมาณโปรตีนสูงที่สุด โดยการสร้างโปรตีนนี้เกี่ยวข้องกับกลไกการตอบสนองต่อเชื้อซึ่งมีผลต่อความแข็งแรงของโครงสร้างพืช

ข้อมูลที่ได้ช่วยให้นักวิจัยสามารถจัดกลุ่มและอธิบายโครงสร้างทางชีวเคมี ที่ส่งผลต่อความไวหรือความต้านทานต่อการเกิดโรคในข้าวได้ รวมถึงช่วยเรื่องการปรับปรุงพันธุ์ในการคัดเลือกข้าวพันธุ์ต้านทานโรคไหม้ เพื่อนำมาใช้ในการเพาะปลูกต่อไป

 

(A) การเกิดโรคในข้าวสายพันธุ์ต้านทาน (B) การเกิดโรคในข้าวสายพันธุ์อ่อนแอ

 

บทความโดย
ดร.ปิยะพร พันธุ์ศักดิ์ มหาวิทยาลัยนครพนม
ดร.กาญจนา ธรรมนู และ ดร.สุพัชรี ศิริวงศ์ สถาบันวิจัยแสงซินโครตรอน

เรียบเรียงโดย ส่วนสื่อสารองค์กร

 

 

 

เอกสารอ้างอิง
Piyaporn Phansak, Supatcharee Siriwong, Rungthip Sangpueak, Nantawan Kanawapee, Kanjana Thumanu, Natthiya Buensanteai. Screening rice blast-resistant cultivars via synchrotron fourier transform infrared (SR-FTIR) microspectroscopyEmirates Journal of Food and Agriculture. 2021. 33(9): 726-741 doi: 10.9755/ejfa.2021.v33.i9.2758