การศึกษาการใช้คาร์บอนในเมตาโบลิซึมของรากมันสำปะหลังเพื่อพัฒนาแบบจำลองการประเมินผลผลิตภายใต้อิทธิพลของสายพันธุ์และสภาพการปลูก

มันสำปะหลังเป็นพืชหลักที่สำคัญของประชากรทั่วโลกและเป็นพืชเศรษฐกิจที่สำคัญของเกษตรกรไทย ภายใต้การเปลี่ยนแปลงของสภาพภูมิอากาศในปัจจุบัน ทำให้เกิดความเสี่ยงต่อการผลิตมันสำปะหลังให้เพียงพอกับความต้องการโดยรวม ดังนั้น การปรับปรุงผลผลิตของมันสำปะหลังต่อหน่วยพื้นที่การเพาะปลูกทั้งด้านปริมาณและเสถียรภาพจึงเป็นสิ่งที่ท้าทายอย่างมากที่ต้องทำให้ประสบผลสำเร็จเพื่อสร้างความมั่นคงทางด้านอาหาร โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาวะที่พื้นที่ของการเกษตรเริ่มถูกจำกัดเนื่องมาจากการขยายตัวของชุมชนเมือง งานทางด้านปรับปรุงพันธุ์มันสำปะหลังจึงได้เข้ามามีส่วนช่วยในการปรับปรุงลักษณะพันธุกรรมเพื่อพัฒนาสายพันธุ์ที่ดีเด่นและหลากหลาย แต่อย่างไรก็ตาม กระบวนการของการปรับปรุงพันธุ์ต้องใช้ระยะเวลาที่นาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในขั้นตอนของการคัดเลือกสายพันธุ์ที่ต้องปลูกทดสอบพันธุ์ปรับปรุงเป็นจำนวนมากเพื่อค้นหาคุณลักษณะของพืชที่ต้องการ และในขั้นตอนนี้พบว่ามีสายพันธุ์ปรับปรุงที่มีศักยภาพจำนวนมากต้องถูกคัดทิ้งไปเนื่องจากความแปรปรวนของลักษณะปรากฏ (phenotype) ภายใต้สภาพแวดล้อมที่เปลี่ยนไปในการทดลอง จากปัญหาดังกล่าวทำให้เห็นถึงความจำเป็นที่ต้องหาแนวทางในการประมาณผลผลิตมันสำปะหลังที่พิจารณาทั้งปัจจัยภายในสิ่งมีชีวิตควบคู่กับสิ่งแวดล้อม ด้วยเหตุนี้ โครงงานวิจัยนี้จึงนำเสนอการศึกษาการใช้รูปแบบของการแบ่งส่วนการใช้คาร์บอน (carbon flux pattern) ที่ได้จากการทำนายผ่านแบบจำลองแบบมีเงื่อนไข (constraint-based model) ซึ่งแสดงถึงการใช้คาร์บอนในเมตาบอลิซึมของการสร้างสารชีวมวลรากมันสำปะหลังภายใต้สภาวะที่ทำการศึกษามาใช้ในการประเมินผลผลิตของมันสำปะหลัง โดยรูปแบบของการแบ่งส่วนการใช้คาร์บอนที่ได้จากแบบจำลองนั้น คำนวณมาจากการเจริญเติบโตของพืชภายใต้สภาวะปลูกจึงสามารถแสดงผลรวมของอิทธิพลของปัจจัยภายในและภายนอกได้ ซึ่งในงานวิจัยนี้ ผลของการทำนายการแบ่งส่วนการใช้คาร์บอนในรากสะสมอาหารของมันสำปะหลังภายใต้พันธุกรรม (พันธุ์เกษตรศาสตร์ 50 พันธุ์ระยอง 9 พันธุ์ระยอง 11 และพันธุ์ CMR38-125-77) และสิ่งแวดล้อม (สภาวะควบคุมที่มีการให้น้ำแบบชลประทาน สภาวะกระทบสภาพแล้งช่วงต้นของการเจริญเติบโต และสภาวะกระทบสภาพแล้งช่วงปลายของการเจริญเติบโต) ที่ต่างกันจะถูกนำมาใช้เพื่อศึกษารูปแบบของการใช้คาร์บอนในเมตาบอลิซึมของรากสะสมมันสำปะหลัง แล้วนำรูปแบบของการแบ่งส่วนการใช้คาร์บอนเหล่านี้ไปสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ด้วยหลักการทำเหมืองข้อมูล (Data mining) เพื่อใช้ประเมินผลผลิตรากมันสำปะหลังเชิงสัมพัทธ์จากปัจจัยทางพันธุกรรมและสิ่งแวดล้อม ประกอบด้วย สายพันธุ์ อายุ และสภาพการปลูก โดยคาดหวังว่าแบบจำลองทางคณิตศาสตร์นี้จะช่วยอำนวยความสะดวกแก่นักปรับปรุงพันธุ์พืขในขั้นตอนของการคัดเลือกสายพันธุ์ โดยจะช่วยลดระยะเวลาในการปลูกทดลองพันธุ์ปรับปรุง และยังสามารถพัฒนาต่อยอดสู่การประยุกต์ใช้เพื่อคาดการณ์ผลผลิตในอนาคต