โดย…ดร.นิพนธ์ เอี่ยมสุภาษิต
เป็นครั้งแรกที่นักวิจัยจากโครงการวิจัย Realizing Increased Photosynthetic Efficiency (RIPE) ได้พิสูจน์ในการทดลองภาคสนามว่า การดัดแปลงพันธุกรรมแบบหลายยีนเพื่อการสังเคราะห์แสงช่วยเพิ่มผลผลิตถั่วเหลือง มากกว่าทศวรรษที่ผ่านมา
ความร่วมมือของนักวิจัยที่นำโดยมหาวิทยาลัยอิลลินอยส์ (University of Illinois) สหรัฐอเมริกาและนักวิทยาศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยแลงคาสเตอร์(Lancaster University) แห่งสหราชอาณาจักร หรืออังกฤษ ได้ดัดแปลงพันธุกรรมถั่วเหลืองเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการสังเคราะห์แสง ส่งผลให้ได้ผลผลิตมากขึ้นโดยไม่สูญเสียคุณภาพ
นักวิจัยที่ RIPE กำลังทำงานเพื่อปรับปรุงกระบวนการสังเคราะห์แสงมากกว่า 100 ขั้นตอนมานานกว่าทศวรรษ ในงานชิ้นแรกนี้ นักวิจัยของ RIPE ได้ปรับปรุงโครงสร้าง VPZ (violaxanthin de-epoxidase,photosystern II subunit S และ zeaxanthin epoxidase)ของต้นถั่วเหลืองเพื่อปรับปรุงการสังเคราะห์แสง
จากนั้นจึงทำการทดลองภาคสนามเพื่อดูว่าผลผลิตจะดีขึ้นหรือไม่ โครงสร้าง PVZ มียีน3 ตัวที่กำหนดรหัสโปรตีนของวัฏจักรแซนโทฟิลล์ (xanthophyll cycle)ซึ่งเป็นวัฏจักรของเม็ดสีที่ช่วยในการปกป้องแสงของพืชในแสงแดดจัด วัฏจักรแซนโทฟิลล์จะถูกกระตุ้นในใบเพื่อปกป้องพืชจากความเสียหายและเพื่อกระจายพลังงานส่วนเกิน เมื่อใบถูกปกคลุม การปกป้องนี้จะหยุดทำงานเพื่อให้ใบสามารถดำเนินกระบวนการสังเคราะห์แสงต่อไปได้ ซึ่งต้องใช้เวลาหลายนาทีในการหยุดกลไกป้องกัน ซึ่งทำให้พืชเสียเวลาอันมีค่าที่อาจนำไปใช้ในการสังเคราะห์แสงได้
ต่อมาทีมวิจัยได้ค้นพบว่าการแสดงออกที่มากเกินไปของยีนทั้ง3จากโครงสร้าง VPZ เร่งการสังเคราะห์แสง ดังนั้นทุกครั้งที่ใบเปลี่ยนจากได้รับแสงโดยตรงเป็นอยู่ในร่มเงา การปกป้องแสงจะหยุดทำงานเร็วขึ้น ใบก็จะมีเวลาเพิ่มขึ้นในการสังเคราะห์แสง ซึ่งเมื่อรวมกันตลอดฤดูปลูก จะเพิ่มอัตราการสังเคราะห์แสงทั้งหมด การวิจัย RIPE นี้แสดงให้เห็นว่าแม้จะได้ผลผลิตเพิ่มขึ้นมากกว่าร้อยละ 20 แต่คุณภาพของเมล็ดพันธุ์ก็ไม่ได้รับผลกระทบ
ครับ รายละเอียดค่อนข้างลึก เอาเป็นที่เข้าใจว่ามีความเป็นไปได้อย่างมากในการดัดแปลงพันธุกรรมถั่วเหลืองเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการสังเคราะห์แสง ที่นำไปสู่การเพิ่มผลผลิต
อ่านเพิ่มเติมได้ที่ https://www.lancaster.ac.uk/news/researchers-prove-bioengineering-better-photosynthesis-increases-yields-in-food-crops-for-the-first-time-ever