Charpa HomeCharpa band

เทคโนโลยีชีวภาพพืช   ตอน 2


โดย รศ. ดร. วิเชียร ลีลาวัชรมาศ

ตอน  [ 1 ]  [ 2 ]  [ 3 ]

Protoplast Fusion (ต่อ)

พืชสามารถให้สารทรงคุณค่า (secondary metabolstes) ต่อมนุษย์ได้หลายชนิด ดังสรุปในตารางที่ 2

ตารางที่ 2 สารทรงคุณค่าจากพืช

ผลิตภัณฑ์ยาและสารเคมี

ประโยชน์

จากพืช

Anthraquinones

Laxative, dye

Morinda citrifolia

Ajmalicine

Tranquilizer

Catharanthus roseus

Camptothecin

Antitumor agent

Camptotheca acuminata

Cephalotoxine

Antitumor agent

Cephalotaxus harringtonia

Digitoxin

Cardiac drug

Digitalis lanata

Diosgenin

Hormone

Dioscorea deltoidea

Ginseng saponins

Herbal drug

Panax ginseng

Thebaine

Codeine

Nicotiana tabacum

Ubiquinone-10

Cardiac drug

Catharanthus roseus

Vinblastine

Antitumor agent

Catharanthus roseus

     

สารให้กลิ่น/น้ำหอม 

Vanilla

Flavoring

Vanilla planifolia

Cocoa

Flavoring

Theobroma cacao

Rose oil

Flavoring

Rosa damascena

Menthol

Flavoring

Mentha piperita

Jasmine

Flavoring

Jasmin grandiflorum

     

สี/สารให้ความหวาน 

Anthocyanin

Color

Vitis vinifera

Peruvian annatto

Color

Bixa orellana

Saffron

Color/spice

Crocus satives

Shikonin

Dye

Lithospermum erythrorhizon

Rosmaric acid

Spice, antioxidant

Coleus blumei

Stevioside

Nonnutritive sweetener

Stevia rebaudiana

Thaumatin

Nonnutritive sweetener

Thaumatococcus daniell

จาก Lee, 1996 p.368

 

3.6 การคัดเลือกโคลน โดยมากจะมียีนส์สัญญลักษณ์ สำหรับช่วยในการคัดเลือก ซึ่งแบ่งออกเป็น 2 กลุ่มดังนี้

1. การคัดเลือกแบบบวก (Positive selection) โดยเซลล์สามารถเจริญได้ทั้งในสารพิษ และสามารถใช้สารที่ปกติไม่มีในอาหารเลี้ยงเซลล์พืช ในกรณีสารพิษประกอบด้วยยาปฏิชีวนะ/เอนไซม์ย่อยสลาย ยาปราบวัชพืช ได้แก่ นีโอไมซินฟอสโฟทรานสเฟอเรส (neomycin phospho-transferase (NTPII) หรือร่วมกับคานาไมซิน (kanamycin) พาโรโมไมซิน (paromomycin) หรือยาปฏิชีวนะอื่น หรือ ฟอสฟิโนทริซิน อะซิติลทรานสเฟอเรส (phosphinothricin acetyltransferase) ในกรณีที่สองยีนส์ที่ควบคุมเอนไซม์ที่ ทนต่อไกลโฟเสท (glyphosate) ที่เรียกว่า 5-อีโนอิลไพรูวิล ชิคิเมททรีฟอสเฟท ซินเทส (5-enoylpyruvylshikimate 3-phosphate synthase), หรือฟอสโฟแมนโนไอโซเมอเรส (phosphomannoisomerase, PMI), ฟอสโฟไซโลไอโซเมอเรส (phosphoxyloisomerase, PXI) ซึ่งสามารถเจริญได้บนแมนโนสหรือไซโลส ซึ่งเป็นสารเร่งการเจริญเติบโตในอาหารเลี้ยงเซลล์

2. การคัดเลือกแบบลบ (Negative selection) ผลผลิตยีนส์ที่ได้ไปกระตุ้นโปรทอกซิน (protoxin) ให้เป็นสารพิษ และทำให้เกิดปฏิกิริยารุนแรง เช่น

protoxin equation

 

3.7 การแสดงออก เพื่อให้ได้ดีเอนเอที่ต้องการ สามารถใช้ promoter sequerces, translation leaders, introns และ polyadenylation signals ในพืชใบเลี้ยงเดี่ยวและคู่ นิยมใช้ cauliflower mosaic virus (CaMV) 35S promoter กันมากจัดเป็น constitutive promoter นอกจากนี้ยังมี CaMV 19S, 35S ของ Figwott Mosaic, Carnation Etch, และ Peanut Mottle viruses การแสดงออกทางฟิสิกส์และเคมีก็สามารถนำมาใช้ได้เช่น ทางฟิสิกส์ใช้แสงและอุณหภูมิเป็นตัวกระตุ้น ด้านเคมีใช้สารประเภท “safeners” คอยป้องกันพืชไม่ให้ได้รับอันตรายจากสารฆ่าแมลงทั้งประเภท herbicide หรือ fungicide ซึ่งสารประเภท safener ที่ใช้กระตุ้น promoters ได้จากยีนส์ที่ควบคุมเอนไซม์ที่ลดความเป็นพิษ เช่น glutathione-S-transferase (GSTs) หรือ cytochrome P-450 อย่างไรก็ตามยังต้องค้นคว้าและวิจัยหาตัวกระตุ้นที่น่าเชื่อถือได้รวดเร็วให้ได้ในอนาคต นอกจาก promoter แล้ว ยังมีรายงานหลายฉบับได้กล่าวถึงยีนส์ translation leaders, introns และ 3¢ ends โดยเฉพาะในพืชใบเลี้ยงเดี่ยว introns ของ ubiquitin, เอนไซม์ alcohol dehydrogenase และ hsp 70 ส่วน polyadenylation signal และ 3¢ end ของเอนไซม์ nopaline synthase (NOS) จากแบคทีเรีย Agrobacterium ก็นิยมใช้ สำหรับ 3¢ ends อื่นๆ ได้แก่ เอนไซม์ RUPB Carboxylase small subunit, ubiqnifin ของข้าวโพด และ actin ของข้าว เป็นต้น

จากการรวบรวมข้อมูลดังกล่าวข้างต้น จะเห็นได้ว่ายีนส์สำหรับ transcriptional regulation ควรจะมีการศึกษาและปรับปรุงให้ดีขึ้นในอนาคต เนื่องจากปัจจัย transcription ล้วนต้องใช้ความรู้ด้านชีวเคมีมาผสมและจับคู่ regulatory elements เพื่อให้ได้ promoters ที่เหมาะสมต่อไป ซึ่งจัดเป็นงานที่นักเทคโนโลยีชีวภาพพืชควรกระทำเป็นอย่างยิ่ง

4. เทคโนโลยีชีวภาพพืชที่ประสบความสำเร็จสู่ระดับการค้า

ผลผลิตจากเทคโนโลยีชีวภาพพืชที่ออกสู่การค้าได้แล้ว สรุปให้เห็นดังตารางที่ 3

ตารางที่ 3 พืชที่นักเทคโนโลยีชีวภาพพืชได้ผลิตเป็นการค้า ณ ปี คศ. 1995

Company

Test

Status

Agracetus, Inc.

(Middletown, WI)

rDNA cotton: herbicide resistant

Application approved

Agritope, Inc.

(Beaverton, OR)

rDNA fruits and vegetable: reduce ripening agent ethylene

On the market*

Calgene

(Davis, CA)

rDNA Flavr SavrTM tomato: antisense polygalacturonase gene:

rDNA BXNTM cotton: herbicide-resistant

rDNA oils, high laurate, stearate, and myristate

On the market (1994)

 

On the market

On the market

Ciba Seeds (Greensboro, NC)

CIBA ECB cornR, corn borer resistant

On the market*

Ciba Geigy Ag Group

(Research Triungle Park, NC)

rDNA corn, soybean: AgrceR Bt-based inseeticide

On the market*

DNA Plant Technology

(Oakland, CA)

FWF tomato; improved by somaclonal variation and rDNA:

VegiSnaxR carrot and FWF carrot;

rDNA FWF cherry tomato; antisense polygalacturonase gene

On the market

 

On the market

On the market

DeKalb (DeKalb, IL)

rDNA corn: insecticidal Bt gene

On the market (1996)

Eeogen (Langhome, PA)

rDNA FolinR potato, CondoR cotton, or soybean; inseeticidal Bt gene

On the market

Monsanto

(St. Louis, MO)

rDNA BollgardTM cotton; insecticidal Bt gene

rDNA NewLeatTM potato; inseeticidal Btgene;

rDNA soybean, canola corn; RoundupR herbicide resistant rDNA BollgardTM cotton; herbicide resistant

On the market*

On the market*

On the market*

On the market*

Mycogen

(San Diego, CA)

rDNA corn and cotton; insecticidal Bt gene;

rDNA alfalfa, canola, sunflower, Bt gene

On the market (1995)

On the market (1996)

* Expected on the market within 5 years
Source:
Author’s compiled data; Genetic Engineering News, July 1995.จาก Lee, 1996 p.365

 

จากตารางที่ 3 พอสรุปเป็นหัวข้อต่าง ๆ ได้เพื่อให้เห็นภาพได้ชัดเจนดังนี้ :

การควบคุมวัชพืช

การปลูกพืชโดยทั่ว ๆ ไปในโลกมนุษย์ ล้วนพบปัญหาการเกิดของวัชพืชในพืชที่เราต้องการปลูกเช่นเดียวกัน การปราบวัชพืชกระทำได้ 2 วิธี คือการใช้เครื่องมือ และการใช้สารเคมี แต่การใช้สารเคมีจะได้รับความนิยมมากกว่าเมื่อเปรียบเทียบประสิทธิภาพและราคา ทว่าสารเคมีที่ใช้ปราบวัชพืชไม่สามารถแยกวัชพืชออกจากพืชที่เราปลูกจะทำลายหมดทุกอย่าง ด้วยเหตุนี้นักเทคโนโลยีชีวภาพพืชจึงได้ค้นคว้าและวิจัยยาปราบวัชพืช โดยอาศัยเทคนิคทางวิศวกรรมพันธุ-ศาสตร์ผลิตสารปราบวัชพืชได้สำเร็จ 2 ชนิดคือไกลโฟเสท (glyphosate) และ กลูโฟซิเนท (glufosinate) มีชื่อทางการคำว่า ราวอัพ (RoundupÒ ) และบาสต้า (BastaÒ ) ตามลำดับ นอกจากนี้ยังมีสารปราบวัชพืชอื่น ๆ ที่พืชสามารถทนต่อ bromoxynil, sulfonylureas และ imidazolinones.

การควบคุมแมลง

นอกจากวัชพืชจะเป็นปัจจัยสำคัญต่อการปลูกพืชแล้ว ยังมีแมลงเป็นปัจจัยที่สำคัญรองลงมา การใช้ยาฆ่าแมลง แม้ว่าจะได้ผล แต่ก่อให้เกิดผลเสียที่ติดตามมาทั้งต่อผู้ใช้และสิ่งแวดล้อม และยาฆ่าแมลงทั่ว ๆ ไป ไม่สามารถให้ผลต่อแมลงชนิดใดชนิดหนึ่งที่เราต้องการ อาจทำให้คุณภาพของพืชที่เราปลูกลดลงด้วย เนื่องจากยาฆ่าแมลงมีผลกระทบต่อจุลินทรีย์ อันได้แก่ แบคทีเรีย เชื้อรา และไวรัส จุลินทรีย์บางชนิดสามารถผลิตสารพิษ เช่น อัฟสาท๊อกซิน (aflatoxin) และฟูมิโนซิน (fuminosin) ซึ่งมีอันตรายต่อมนุษย์และสัตว์

พืชที่สามารถต้านทานต่อแมลงได้ในรุ่นแรกใช้ยีนส์ บีที (Bt) จากแบคทีเรียที่มีชื่อว่า บาซิลลัส ธูเรนเจียนซิส (Bacillus thurengiensis) (ดูรายละเอียดจาก Kishore, 1997 หน้า 792-794)

 

 ตอน 1

ตอน 2

 ตอน 3

 


โปรดสนับสนุนวารสารจาร์พาโดยการสมัครเป็นสมาชิกเสียแต่วันนี้
วารสารจาร์พา - สื่อความรู้จากผู้อื่นมายังท่านและจากท่านไปยังผู้อื่น