โดย…ดร.นิพนธ์ เอี่ยมสุภาษิต

นักวิจัยจาก สถาบันบัณฑิตวิทยาศาสตร์จีน (Chinese Academy of Sciences) และ มหาวิทยาลัยเกษตรหนานจิง (Nanjing Agricultural University) ค้นพบยีนสำคัญที่อาจช่วยเพิ่มคุณค่าทางโภชนาการของ ข้าวฟ่าง (Sorghum) ได้ โดยผลการศึกษาที่ตีพิมพ์ในวารสาร The Plant Cell เสนอแนวทางการปรับปรุงพันธุ์ที่ช่วยเพิ่มปริมาณโปรตีนและแร่ธาตุจำเป็นในเมล็ด โดยยังคงขนาดและน้ำหนักเมล็ดไว้ได้

งานวิจัยนี้มุ่งศึกษายีน SbSTP20 ซึ่งทำหน้าที่สร้างโปรตีนขนส่งน้ำตาล ช่วยลำเลียงน้ำตาลโมเลกุลเดี่ยวเข้าสู่เมล็ดข้าวฟ่างที่กำลังพัฒนา นักวิจัยพบว่ายีนนี้มีผลต่อความหนาของชั้น Sub-aleurone ซึ่งเป็นบริเวณของเมล็ดที่มีความเกี่ยวข้องกับการสะสมสารอาหารสำคัญ

เพื่อศึกษาหน้าที่ของยีนดังกล่าว นักวิจัยได้ใช้เทคโนโลยี CRISPR Gene Editing ปรับแต่งยีน SbSTP20 และติดตามผลต่อการพัฒนาเมล็ดและการสะสมสารอาหาร

ผลการทดลองพบว่า ข้าวฟ่างที่ผ่านการตัดแต่งยีนมีชั้น Sub-aleurone หนาขึ้น ส่งผลให้ปริมาณโปรตีนในเมล็ดเพิ่มขึ้น ร้อยละ 6.6 – 7.5 และยังมีปริมาณ ธาตุเหล็ก (Fe) และ สังกะสี (Zn) สูงขึ้นด้วย นอกจากนี้ นักวิจัยยังพบรูปแบบยีนตามธรรมชาติชนิดหนึ่งชื่อ SbSTP20ᵗʰⁱᶜᵏ ซึ่งสามารถเพิ่มคุณค่าทางโภชนาการของเมล็ดได้เช่นกัน โดย ไม่ส่งผลกระทบต่อขนาด หรือ น้ำหนักเมล็ด อย่างไรก็ตาม รูปแบบยีนนี้กลับหายไปจากสายพันธุ์ข้าวฟ่างปรับปรุงสมัยใหม่ถึง ร้อยละ 93 และ ที่น่าสนใจคือ ข้าวฟ่างที่มียีน SbSTP20ᵗʰⁱᶜᵏ ให้พลังงานที่สัตว์สามารถนำไปใช้ประโยชน์ได้ (metabolizable energy) สูงกว่ามาตรฐานข้าวโพดเชิงการค้าถึง ร้อยละ 6 ในการทดสอบการเลี้ยงสุกร

ผลการศึกษานี้ชี้ให้เห็นว่า การนำรูปแบบยีนดังกล่าวกลับมาใช้ในการปรับปรุงพันธุ์ อาจเป็นแนวทางในการพัฒนาข้าวฟ่างพันธุ์ใหม่ที่มี โปรตีน ธาตุเหล็ก และสังกะสีสูงขึ้น โดย ไม่ลดผลผลิตหรือคุณภาพเมล็ด ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อทั้งเกษตรกร ผู้ผลิตอาหารสัตว์ และผู้บริโภคในอนาคต

สรุปสั้น ๆ

• ปรับแต่งยีน SbSTP20 ทำให้เมล็ดข้าวฟ่างมีคุณค่าทางอาหารสูงขึ้น
• โปรตีนเพิ่มขึ้น ร้อยละ 6.6 – 7.5
• ธาตุเหล็กและสังกะสีเพิ่มขึ้น
• ไม่ทำให้เมล็ดเล็กลงหรือมีน้ำหนักลดลง
• มีศักยภาพนำไปพัฒนาข้าวฟ่างโภชนาการสูงสำหรับอาหารและอาหารสัตว์ในอนาคต

อ่านเพิ่มเติมได้ที่ https://academic.oup.com/plcell/advance-article-abstract/doi/10.1093/plcell/koag331/9005236?login=false