‘Shortcut’ การดัดแปลงพันธุกรรมที่สามารถเพิ่มการเจริญเติบโตของพืช 40%

นักวิทยาศาสตร์ในสหรัฐอเมริกาได้ดัดแปลงพันธุกรรมต้นยาสูบที่สามารถเติบโตได้สูงกว่าปกติถึง 40%  นักวิจัยกล่าวว่า พวกเขาได้พบวิธีเอาชนะข้อจำกัดตามธรรมชาติซึ่งก็คือ กระบวนการสังเคราะห์แสงซึ่งเป็นสิ่งที่จำกัดผลผลิตของพืช นักวิจัยเชื่อว่าวิธีนี้ใช้เพิ่มผลผลิตจากพืชที่สำคัญอย่างข้าว และข้าวสาลีได้

งานวิจัยนี้สืบเนื่องมาจาก ความกังวลเกี่ยวกับทรัพยากรของโลกไม่เพียงพอต่อการเลี้ยงประชากรที่เพิ่มขึ้นในช่วงเวลาที่สภาพอากาศเปลี่ยนแปลงอย่างรุนแรง ซึ่งคาดว่าความต้องการผลผลิตทางการเกษตรจะเพิ่มขึ้นทั่วโลกประมาณ 60-120% เมื่อเทียบอดีตที่ผ่านมากับปี 2548 มีการเพิ่มขึ้นของผลผลิตพืชผลก็จริง แต่เพิ่มขึ้นน้อยกว่า 2% ต่อปี ในขณะที่ประชากรกลับเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ดังนั้นจึงมีแนวโน้มที่จะขาดแคลนในปี ค.ศ. 2050 ในขณะที่การใช้ปุ๋ย สารกำจัดศัตรูพืช และเครื่องจักรกลได้เพิ่มผลผลิตในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมา แต่ประสิทธิภาพ และการเพิ่มผลผลิตในอนาคตกลับมีจำกัด นักวิทยาศาสตร์จึงมองหาวิธีการปรับปรุงกระบวนการสังเคราะห์แสงเพื่อเพิ่มผลผลิตทางการเกษตร

ในขณะที่พืชใช้พลังงานจากแสงอาทิตย์ในการเปลี่ยนคาร์บอนไดออกไซด์ และน้ำให้กลายเป็นน้ำตาลซึ่งเป็นพลังงานในการเจริญเติบโตของพืช ภายในขั้นตอนทางเคมีนั้นมีส่วนเกี่ยวข้องกับการผลิตสารพิษบางอย่างที่จำกัดศักยภาพของพืช ซึ่งสารพิษเหล่านี้ได้ถูกพืชนำกลับมารีไซเคิลในกระบวนการที่เรียกว่า photorespiration  กระบวนการนี้คือกระบวนการล้ำค่าของพืชในการเพิ่มผลผลิตซึ่งถือว่าเป็นกุญแจสู่ประตูแห่งความสำเร็จนั้น

ดังนั้นในการวิจัยนี้นักวิจัยจึงพัฒนาวิธีการแก้ไขปัญหาโดยการดัดแปลงพันธุกรรมที่การสังเคราะห์แสงของพืช  Dr. Paul South ผู้นำฝ่ายบริการวิจัยด้านการเกษตรของสหรัฐฯกล่าวว่า “เราได้ลองออกแบบพันธุกรรมทางชีวเคมี 3 รูปแบบที่แตกต่างกัน เพื่อดัดแปลงกระบวนการให้ผลลัพธ์ออกมามีค่ามากที่สุด”

“มีการประเมินว่าในพืช เช่น ถั่วเหลือง ข้าว ผลไม้ และผักนั้น สามารถให้ผลผลิตได้สูงถึง 36% เราจึงพยายามพัฒนาประสิทธิภาพผลลัพธ์ให้มากขึ้น ซึ่งในการทดลองภาคสนามนั้น ชีวมวลของพืชเพิ่มขึ้นถึง 40%” แต่สิ่งสำคัญอย่างหนึ่งของปัญหาก็คือ อุณหภูมิที่สูงขึ้นขยายวงกว้าง และสภาวะภัยแล้งในแต่ละพื้นที่

“เป้าหมายของเราคือการสร้างพืชที่ดี สามารถทนกับความร้อนในปัจจุบัน และอนาคตได้ ทั้งนี้เพื่อช่วยให้เกษตรกรมีเทคโนโลยีที่พวกเขาต้องการในการผลิตพืชผลทางการเกษตรสำหรับเลี้ยงประชากรโลก” Amanda Cavanagh ผู้ร่วมงานวิจัย นักวิจัยปริญญาเอกของมหาวิทยาลัยอิลลินอยส์กล่าว

นักวิจัยจึงเลือกพืชต้นแบบอย่าง ยาสูบ เพราะสามารถดัดแปลงพันธุกรรมง่าย และรวดเร็ว พวกเขายังสร้างหลังคาทรงพุ่มที่ปิดสนิทในพื้นที่เพื่อให้มีสภาพแวดล้อมคล้ายคลึงกับการปลูกพืชอาหาร

ตอนนี้ทีมนักวิจัยหวังที่จะใช้สิ่งที่ค้นพบเหล่านี้เพื่อเพิ่มผลผลิตของถั่วเหลือง ข้าว มันฝรั่ง และมะเขือเทศ

“เราหวังเป็นอย่างยิ่งว่านี่จะเป็นเทคโนโลยีที่ทำให้การเกษตรดียิ่งขึ้นเพื่อที่เราจะเพิ่มปริมาณอาหารบนพื้นที่ทางการเกษตรที่ลดน้อยลง” อย่างไรก็ตามผู้เขียนยอมรับว่าการดัดแปลงทางพันธุกรรมนั้นเป็นที่ถกเถียงกันในหลายส่วนของโลก

พวกเขาให้เหตุผลว่ากระบวนการตรวจสอบคุณภาพ และความปลอดภัยในระยะเวลาที่ยาวนานจะทำให้เป็นที่ยอมรับทั้งจากเกษตรกร และผู้บริโภค

“การวิจัยนี้จำเป็นต้องพิสูจน์ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม และความปลอดภัยสำหรับการบริโภคซึ่งใช้เวลาอย่างน้อยสิบปี และอีกหลายดอลลาร์ในกองทุนวิจัยเพื่อให้แน่ใจว่านี่จะเป็นผลิตภัณฑ์ที่ดี และปลอดภัยอย่างแท้จริง” Dr. South กล่าว
เทคโนโลยีดังกล่าวกำลังได้รับการพัฒนา ถูกจำหน่ายโดยปราศจากค่าลิขสิทธิ์ให้แก่เกษตรกรในแอฟริกา ซาฮารา และในเอเชียตะวันออกเฉียงใต้

โครงการวิจัยนี้ได้รับทุนจากมูลนิธิ Bill & Melinda Gates มูลนิธิเพื่อการวิจัยด้านอาหาร และการเกษตร กรมการพัฒนาระหว่างประเทศของสหราชอาณาจักร

ที่มา bbc,  RIPE
Photo : Credit: Claire Benjamin/RIPE Project

(99)