การศึกษาการสร้างรากสะสมอาหารในมันสำปะหลังสายพันธุ์สำหรับบริโภคเพื่อหาแนวทางในการเพิ่มผลผลิตโดยการวิเคราะห์การแสดงออกของยีน

มันสำปะหลัง เป็นพืชเศรษฐกิจที่มีความสำคัญเป็นอันดับต้นๆ ของประเทศไทย ร่วมกับ ข้าว ยางพารา อ้อย และปาล์มน้ำมัน ในจำนวนพืชเศรษฐกิจเหล่านี้ มันสำปะหลังเป็นพืชเศรษฐกิจที่มีศักยภาพสูงของไทย เนื่องจากประเทศไทยเป็นผู้ผลิตมันสำปะหลังรายใหญ่เป็นอันดับ 2 ของโลกรองจากไนจีเรีย ด้วยกำลังการผลิตหัวมันสดภายในประเทศเฉลี่ย 30 ล้านตันต่อปี และเป็นผู้ส่งออกผลิตภัณฑ์มันสำปะหลังเป็นอันดับ 1 ของโลก ทั้งในรูปของแป้งฟลาวมันสำปะหลัง มันสำปะหลังเส้น และสตาร์ชจากมันสำปะหลัง โดยผลิตภัณฑ์มันสำปะหลังสามารถนำมาใช้สำหรับการบริโภคเป็นพืชอาหาร ใช้เป็นอาหารในการเลี้ยงสัตว์ และเป็นวัตถุดิบในอุตสาหกรรมหลายประเภท เช่น เครื่องสำอาง ยา เส้นใย และผลิตพลังงานทดแทน เป็นต้น ซึ่งสามารถนำรายได้เข้าสู่ประเทศได้ปีละมากกว่าแปดหมื่นล้านบาท
โดยเฉพาะฟลาวมันสำปะหลังสายพันธุ์บริโภค ปัจจุบันเป็นที่ต้องการของตลาดในต่างประเทศเป็นอย่างมาก เนื่องจากปราศจากกลูเตนซึ่งมีประชากรโลกจำนวนมากที่แพ้กลูเตน ทำให้ฟลาวมันสำปะหลังสายพันธุ์บริโภคเป็น ฟลาวทางเลือก ทำให้เกิดความต้องการโดยใช้เป็นวัตถุดิบในอุตสาหรรมแปรรูปอาหารเป็นจำนวนมาก เช่น สำหรับทำเมนูเบเกอรี โดยสามารถนำมาใช้ทดแทนแป้งสาลี โดยมีคุณสมบัติพิเศษกว่าแป้งทางเลือกชนิดอื่นๆ เพราะมีสี กลิ่น รสชาติ และเนื้อสัมผัสที่เป็นธรรมชาติใกล้เคียงกับแป้งสาลีมากที่สุด จึงสามารถนำมาทำเมนูเบเกอรีที่ไม่ต้องการความขึ้นฟูมาก และไม่ต้องผสมกับแป้งชนิดอื่นๆ ได้ ทั้งนี้อาหารในกลุ่มกลูเตนฟรีมีสัดส่วนการบริโภคกว่า 29% ของตลาดอาหารฟรีฟอร์มโลกหรืออาหารที่ปราศจากสารปรุงแต่ง และมีอัตราการเติบโตเฉลี่ยสูงกว่า 9.6% ต่อปี นับเป็นอัตราสูงที่สุดของประเภทอาหารในกลุ่มฟรีฟอร์ม และตลาดกลุ่มผู้บริโภคหลักของอาหารกลูเตนฟรีส่วนใหญ่จะอยู่ในสหภาพยุโรปมากถึง 52% และสหรัฐอเมริกา 20% โดยมูลค่าตลาดแป้งกลูเตนฟรีในสหภาพยุโรปและสหรัฐอเมริการวมกันในปี 2562 อยู่ที่ 6.8 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ ซึ่งคาดว่าในปี 2567 จะเพิ่มขึ้นเป็น 12.5 พันล้านดอลลาร์สหรัฐ หรือเติบโตเฉลี่ย 10% ต่อปี ศูนย์วิจัยกสิกรไทยถือได้ว่านี่คือโอกาสของมันสำปะหลังไทยที่น่าสนับสนุนให้เป็น ‘โปรดักต์แชมเปียนส์ตัวใหม่’
แต่ทว่าในปัจจุบันผลผลิตมันสำปะหลังของประเทศมีแนวโน้มที่ลดลง และไม่เพียงพอต่อความต้องการของอุตสาหกรรมในห่วงโซ่การผลิตและแปรรูปผลิตภัณฑ์มันสำปะหลัง แม้ว่าจะมีการปรับปรุงพันธุ์มันสำปะหลังอย่างต่อเนื่อง เช่น พันธุ์พิรุณ พันธุ์เกษตรศาสร์ 72 แต่ความหลากหลายของมันสำปะหลังสายพันธุ์บริโภคมีค่อนข้างน้อยและการปรับปรุงพันธุ์มันสำปะหลังต้องใช้เวลานานมากกว่า 10 ปี เนื่องจากมันสำปะหลังเป็นพืชที่มีวงจรชีวิตยาว ดังนั้นเพื่อที่จะให้ได้สายพันธุ์มันสำปะหลังสำหรับรับประทานที่มีผลผลิตหัวมันสดสูงในระยะเก็บเกี่ยว และลดระยะเวลาในการปรับปรุงสายพันธุ์ Marker-assisted plant breeding จึงเป็นเทคโนโลยีที่นำสมัยในการปรับปรุงสายพันธุ์ที่มีความแม่นยำสูง ช่วยให้การปรับปรุงสายพันธุ์ประสบความสำเร็จในเวลาสั้นลง แต่อย่างไรก็ตามการได้มาซึ่งยีนเป้าหมายเพื่อที่ใช้เป็นเครื่องหมายโมเลกุลเพื่อการปรับปรุงสายพันธุ์ที่แม่นยำนั้น องค์ความรู้เกี่ยวกับ
4
กลไกการสร้างรากสะสมอาหารในระยะเริ่มต้นซึ่งเกี่ยวข้องกับการแสดงออกของยีนและกลไกการควบคุมในระดับ ทรานสคริปชันเป็นสิ่งที่สำคัญ ทั้งนี้มีรายงานว่ามันสำปะหลังสายพันธุ์ที่ให้ผลผลิตสูงจะมีการลงหัวเร็ว เกิดรากสะสมอาหารในระยะเริ่มต้นมากกว่าสายพันธุ์ที่ให้ผลผลิตต่ำ
ดังนั้นในงานวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์ที่จะศึกษาเชิงลึกเกี่ยวกับยีนหรือกลไกลการทำงานของยีนที่เกี่ยวข้องกับการสร้างรากสะสมอาหารในมันสำปะหลังสายพันธุ์ที่มีปริมาณไซยาไนด์ต่ำ และให้ผลผลิตน้อย (สายพันธุ์มันสำปะหลังที่ใช้สำหรับบริโภค) โดยการศึกษาการแสดงออกของยีนในระดับทรานสคริปชันของรากสะสมอาหารในระยะเริ่มต้นในมันสำปะหลังพันธุ์ที่มีปริมาณไซยาไนด์ต่ำ โดยเปรียบเทียบกับพันธุ์ที่ให้ผลผลิตสูง แต่มีปริมาณไซยาไนด์มาก (พันธุ์มันสำปะหลังที่ให้ผลผลิตสูง และมักใช้สำหรับอุตสาหกรรม) ผลของการศึกษาจากโครงการวิจัยนี้ คาดว่าจะได้กลุ่มยีนเป้าหมายที่เกี่ยวข้องกับการสร้างรากสะสมอาหารในระยะเริ่มต้นของมันสำปะหลังที่ส่งผลให้เกิดการพัฒนารากสะสมอาหารน้อยในพันธุ์ที่มีปริมาณไซยาไนด์ต่ำ องค์ความรู้นี้จะนำไปสู่การปรับปรุงพันธุ์มันสำปะหลังสำหรับบริโภคให้มีผลผลิตเพิ่มสูงขึ้นได้อย่างแม่นยำ