โดย…ดร.นิพนธ์ เอี่ยมสุภาษิต

นักวิจัยจาก University of California, Davis ในสหรัฐอเมริกา และทีมนักวิทยาศาสตร์นานาชาติ ได้ใช้เครื่องมือแก้ไขจีโนม CRISPR-Cas เพื่อสร้างพันธุ์ข้าวที่ต้านทานโรค ตามผลการศึกษาใหม่ที่ตีพิมพ์ในวารสาร Nature เมื่อวันที่ 14 มิถุนายน 2566 ที่ผ่านมา

การทดสอบภาคสนามขนาดเล็กในจีนแสดงให้เห็นว่า พันธุ์ข้าวที่สร้างขึ้นใหม่ซึ่งพัฒนาโดยการแก้ไขจีโนมของยีนที่เพิ่งค้นพบนั้น ให้ผลผลิตสูงและต้านทานต่อเชื้อราที่ก่อให้เกิดโรคร้ายแรงที่เรียกว่าโรคไหม้ (rice blast) และข้าวเป็นพืชสำคัญที่เลี้ยงประชากรครึ่งหนึ่งของโลก

Guotian Li ได้ค้นพบการกลายพันธุ์ที่เรียกว่า lesion mimic mutant (การกลายที่แสดงออกโดยการตายของเซลล์ที่เป็นส่วนประกอบหรือที่ไม่มีการควบคุมซึ่งคล้ายกับ hypersensitive response (ความไวในการตอบสนอง) หลังจากการติดเชื้อของเชื้อโรค) ขณะทำงานเป็นนักวิจัยหลังปริญญาเอกในห้องทดลองของ Pamela Ronald ที่ UC Davis,  Ronald ศาสตราจารย์เกียรติคุณในภาควิชาโรคพืชและศูนย์จีโนม กล่าวว่า “ทีมของเขาสามารถแก้ไขยีนนี้ได้ ซึ่งทำให้ยีนดังกล่าวมีประโยชน์สำหรับเกษตรกร”

การค้นพบนี้เริ่มต้นขึ้นในห้องทดลองของโรนัลด์ (Ronald’s lab) ซึ่งได้สร้างและจัดลำดับสายพันธุ์ข้าวที่แตกต่างกันถึง 3,200 สายพันธุ์ โดยแต่ละสายพันธุ์มีการกลายพันธุ์ที่หลากหลาย ในบรรดาสายพันธุ์เหล่านี้ Guotian พบว่ามีรอยดำเกิดขึ้นบนใบ Ronald กล่าวว่า “สายพันธุ์นี้ยังสามารถต้านทานต่อการติดเชื้อแบคทีเรียได้ แต่มีต้นขนาดเล็กมากและให้ผลผลิตต่ำ” และ “lesion mimic mutant นี้เคยมีการค้นพบมาก่อน แต่มีเพียงไม่กี่กรณีเท่านั้นที่จะมีประโยชน์ต่อเกษตรกร เนื่องจากให้ผลผลิตต่ำ”

Guotian จึงทำการวิจัยต่อไปเมื่อได้เข้าร่วมงานกับ Huazhong Agricultural University ในเมืองหวู่ฮั่น ประเทศจีน โดยใช้การจัดลำดับและวิธีการอื่น ๆ เพื่อแยกยีนที่เกี่ยวข้องกับการกลายพันธุ์ และใช้ CRISPR-CAS9 ในการแก้ไขจีโนม เพื่อสร้างลักษณะที่ต้านทาน ในที่สุดก็ระบุสายพันธุ์ที่ให้ผลผลิตดีและต้านทานต่อเชื้อโรคที่แตกต่างกัน 3 ชนิด รวมทั้งเชื้อราที่ทำให้เกิดโรคไหม้

Ronald กล่าวว่า ในการทดสอบภาคสนามขนาดเล็กที่ปลูกในแปลงที่มีโรคระบาดหนัก ข้าวพันธุ์ใหม่ให้ผลผลิตมากกว่าข้าวพันธุ์เดิมที่ใช้เปรียบเทียบถึง 5 เท่า ซึ่งพันธุ์เดิมได้รับความเสียหายจากเชื้อรา และ “โรคไหม้ซึ่งเป็นโรคพืชที่ร้ายแรงที่สุดในโลก เพราะส่งผลกระทบต่อพื้นที่ปลูกข้าวแทบทุกแห่ง”

นักวิจัยหวังว่าจะสร้างการกลายพันธุ์นี้ขึ้นใหม่ในพันธุ์ข้าวที่ปลูกทั่วไป ซึ่งขณะนี้ได้แก้ไขยีนนี้ในสายพันธุ์ที่เรียกว่า “Kitaake” ซึ่งไม่ได้ปลูกกันอย่างแพร่หลาย และยังหวังที่จะกำหนดเป้าหมายยีนเดียวกันในข้าวสาลีเพื่อสร้างข้าวสาลีที่ต้านทานโรค Ronald กล่าวว่า “มีการค้นพบ lesion mimic mutants จำนวนมากและถูกคัดทิ้งเพราะให้ผลผลิตต่ำ ก็หวังว่าผู้คนจะสามารถเข้าไปศึกษาสิ่งเหล่านี้และดูว่าพวกเขาจะสามารถแก้ไขเพื่อสร้างสมดุลที่ดีระหว่างความต้านทานและผลผลิตสูงได้หรือไม่”

รับ การแก้ไขยีนเป็นวิธีที่น่าสนใจจริง ๆ

อ่านเพิ่มเติมได้ที่ https://www.ucdavis.edu/blog/genome-editing-used-create-disease-resistant-rice