โดย…ดร.นิพนธ์ เอี่ยมสุภาษิต

การเพาะเมล็ด Arabidopsis (พืชต้นแบบ) และอัลฟัลฟ่า (พืชอาหารสัตว์) กับจุลินทรีย์ที่นำมาจากรากของพืชทะเลทรายทั่วไป แสดงให้เห็นว่าช่วยให้พืชทั้ง 2 ชนิดเจริญเติบโตได้ภายใต้สภาวะแห้งแล้ง

Heribert Hirt จาก KAUST (King Abdullah University of Science and Technology) ผู้ซึ่งทำงานในโครงการนี้ร่วมกับเพื่อนร่วมงานจากเยอรมนีและซาอุดีอาระเบีย รวมถึง Khairiah Alwutayd ผู้ช่วยศาสตราจารย์ จากมหาวิทยาลัย Princess Nourah bint Abdulrahman กล่าว่า “การบรรเทาผลกระทบจากภัยแล้งต่อพืชปลูกเป็นเป้าหมายเร่งด่วนสำหรับกลุ่มนักวิจัยที่ทำงานด้านเทคโนโลยีชีวภาพทางการเกษตร”

“โครงการริเริ่มในทะเลทราย DARWIN21 เปิดตัวเมื่อ 10 ปีที่แล้ว ที่ KAUST เพื่อจำแนกและวิเคราะห์จุลินทรีย์ในทะเลทราย โดยหวังว่า จุลินทรีย์ดังกล่าวจะสามารถถ่ายโอนลักษณะเดียวกันให้กับพืชปลูกได้เช่นเดียวกับที่ถ่ายโอนให้กับพืชทะเลทราย ที่ทำให้พืชทะเลทรายทนความร้อน เกลือ และ/หรือทนแล้งได้” และ “สิ่งนี้อาจมีส่วนช่วยอย่างมากต่อความมั่นคงทางอาหารของโลก”

ส่วนหนึ่งของโครงการ DARWIN21, Hirt และทีมงานได้จำแนกสายพันธุ์จุลินทรีย์ในทะเลทรายซึ่งมีมากกว่า 10,000 สายพันธุ์จากดินในทะเลทรายและรากพืชทะเลทราย และคัดเลือกสายพันธุ์จุลินทรีย์เหล่านี้จากการงอกของต้น Arabidopsis จากนั้นทำการค้นหาสายพันธุ์จุลินทรีย์ที่ช่วยเพิ่มความทนทานต่อความแห้งแล้งของพืชได้อย่างมีนัยสำคัญ รวมทั้งมีจุดมุ่งหมายเพื่อสำรวจกลไกระดับโมเลกุลที่อยู่เบื้องหลังการทนทานภัยแล้งที่เพิ่มขึ้น

นักวิจัยได้เลือกสายพันธุ์แบคทีเรียจากเชื้อ Pseudomonas argentinensis ที่เรียกว่า SA190, SA190 มีต้นกำเนิดมาจากรากของ Indigofera argentea ซึ่งเป็นพืชคล้ายไม้พุ่มขนาดเล็กที่พบในทะเลทรายและทุ่งหญ้าแห้งตั้งแต่ทะเลทรายซาฮาราไปจนถึงอินเดีย

Alwutayd กล่าวว่า “เนื่องจากความรู้ที่มากพอเกี่ยวกับ Arabidopsis ซึ่งเป็นพืชต้นแบบทางพันธุกรรมในชีววิทยาของพืช ทำให้สามารถวิเคราะห์กลไกระดับโมเลกุลและการเปลี่ยนแปลงที่แม่นยำ ซึ่ง SA190 จะถูกกระตุ้นในพืชเพื่อตอบสนองต่อภัยแล้ง”

ทีมงานพบว่า SA190 ปรับเปลี่ยนสถานะ epigenetic (การเปลี่ยนแปลงของการแสดงออกของยีนที่เกิดจากกระบวนการอื่นนอกเหนือจากการเปลี่ยนแปลงลำดับดีเอ็นเอ) ของยีนความเครียดจากภัยแล้ง ยีนเหล่านี้ไม่แสดงออกภายใต้สภาพการเจริญเติบโตที่ดี แต่จะแสดงออกเฉพาะเมื่อพืชเผชิญกับความแห้งแล้ง

Alwutayd กล่าวว่า “ยีน SA190 จะถูกกระตุ้นเมื่อจำเป็นเท่านั้น โดยผลผลิตพืชจะไม่ได้รับผลกระทบ แต่อาจเป็นผลข้างเคียงของความพยายามในการบรรเทาภัยแล้ง” และ “SA190 เปลี่ยนแปลงโครงสร้างรากพืชอย่างแข็งขัน และด้วยเหตุนี้จึงช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้น้ำของพืช”

จากนั้น ทีมงานได้ทดลอง SA190 กับอัลฟัลฟ่าด้วย และพืชได้แสดงให้เห็นถึงความยืดหยุ่นต่อสภาพแล้งที่เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเปรียบเทียบกับสิ่งเปรียบเทียบ

Hirt กล่าวว่า “SA190 สามารถผลิตในปริมาณมากได้ง่ายในถังหมัก และเมล็ดพืชจำเป็นต้องเคลือบด้วยจุลินทรีย์เท่านั้น” และ “เมื่อเมล็ดพืชถูกนำไปปลูก SA190 จะเชื่อมโยงโดยตรงกับกล้าพืช จึงหลีกเลี่ยงการแข่งขันกับจุลินทรีย์อื่น ๆ ในดิน นี่อาจเป็นเครื่องมือที่ทรงพลังมากในการช่วยให้พืชต้านทานภัยแล้งได้”

ครับ น่าจะเป็นวิธีหนึ่งที่จะช่วยให้พืชปลูกมีความยืดหยุ่นต่อสภาพแล้งที่เพิ่มขึ้น

อ่านเพิ่มเติมได้ที่ https://discovery.kaust.edu.sa/en/article/21423/desert-microbes-boost-drought-tolerance-when-needed/