ระบบประเมินสรีระวิทยาและรูปลักษณ์ขั้นสูงของพืช (Plant Phenomics)

ภาคการเกษตรกำลังเผชิญหน้ากับความท้าทายครั้งสำคัญในการที่จะตอบสนองต่อปริมาณความต้องการอาหารที่เพิ่มสูงเนื่องจากการเติบโตของประชากรโลก ในขณะที่พื้นที่เพาะปลูกมีจํากัด อัตราความต้องการอาหารเพื่อการบริโภคทั่วโลกนั้นเพิ่มขึ้นถึง 2.4% ต่อปี แต่ภาคการเกษตรสามารถตอบสนองได้เพียง 1.3% เท่านั้น ทั้งยังมีปัญหาอันเนื่องมากจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและการระบาดของโรค ยังไม่พูดถึงการขาดแคลนแรงงานภาคการเกษตร และกระแสของผู้บริโภคในเรื่องของการเรียกร้องให้มีการทำการเกษตรแบบยั่งยืน

ความต้องการที่มากมายและซับซ้อนเหล่านี้ ผลักดันให้เกิดการพัฒนาเทคโนโลยีการเกษตรขั้นสูงเพื่อนำมาใช้ ตั้งแต่การคัดเลือกพันธุ์ การตรวจสอบสถานะของพืช รวมไปถึงการกําหนดปริมาณปุ๋ยหรือน้ำที่จะใช้เพื่อให้ได้ผลผลิตที่ดีที่สุด และยังขยายผลไปถึงกระบวนการเพื่อเพิ่มความแม่นยำและลดระยะเวลาการทดลองปรับปรุงพันธุ์พืชให้มีศักยภาพสูงเพื่อตอบสนองความต้องการของผู้บริโภคได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ในปัจจุบันการคัดเลือกพันธุ์พืชที่มีศักยภาพนั้นมีความจำเป็นที่จะต้องศึกษาลักษณะสรีระวิทยาและรูปลักษณ์ขั้นสูงหรือฟีโนไทป์ (Phenotypic Characterization) ของพืชในเชิงลึก เช่น ลักษณะทางการเกษตรของ ต้น ดอก ราก เมล็ด คุณสมบัติทางเคมีของผลผลิต ความต้านทานโรค และการตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของสภาวะแวดล้อม แต่การคัดเลือกดังกล่าวยังใช้วิธีการปลูกประเมินในแปลงเป็นหลัก ซึ่งมีข้อจำกัดที่ต้องใช้พื้นที่ขนาดใหญ่ และใช้เวลาในการปลูกประเมินค่อนข้างนาน รวมถึงความแปรปรวนสูงของสภาวะแวดล้อม (Environment; E) ที่จะส่งผลต่อพืชแต่ละชนิดว่าต้องการปริมาณธาตุอาหาร น้ำ แสง ความชื้นในดิน/อากาศ อุณหภูมิ เพื่อการเติบโตและให้ผลผลิตที่แตกต่างกันไป และยังไม่สามารถควบคุมปัจจัยที่เป็น Biotic factors เช่น โรค แมลงได้อีกด้วย ส่งผลให้ความแม่นยำในผลของการคัดเลือกพันธุ์ที่มีศักยภาพมีประสิทธิภาพลดลง จึงมีความจำเป็นที่จะต้องพัฒนาโครงสร้างพื้นฐานในการศึกษาลักษณะการแสดงออก ทั้งทางด้านสรีรวิทยาและการสร้างผลผลิตที่ตอบสนองต่อสภาวะแวดล้อมต่างๆ แบบรวดเร็วและมีความแม่นยำมากขึ้น

ด้วยเหตุผลดังกล่าว จึงเป็นที่มาของศูนย์ประเมินสรีระวิทยาและรูปลักษณ์ขั้นสูงของพืช (Plant Phenomics Center) ณ เขตนวัตกรรมระเบียงเศรษฐกิจพิเศษภาคตะวันออก หรือ Eastern Economic Corridor of Innovation (EECi) ที่จะเป็นโครงสร้างพื้นฐานที่จำเป็นในศึกษาลักษณะการแสดงออกของพืช ทั้งทางด้านสรีรวิทยาและการสร้างผลผลิตที่ตอบสนองต่อสภาวะแวดล้อมต่างๆ จากการประยุกต์ใช้ระบบประเมินสรีระวิทยาและรูปลักษณ์ขั้นสูงของพืชอย่างรวดเร็วและแม่นยำ (High throughput Phenotyping) และ ระบบ Image Analysis ที่ประกอบไปด้วย Chlorophyll Fluorescence Units, Thermal Imaging Unit และ Hyperspectral Imaging Unit และรองรับการประมวลผลในรูปแบบ 3D imaging (3D Laser Scanning) ที่จะสามารถถ่ายภาพสรีระวิทยาและรูปลักษณ์ขั้นสูงของพืชได้ทั้งต้นพืชส่วนเหนือดินและส่วนรากและหัวใต้ดินของพืช ภายใต้การควบคุมด้วยระบบสายพานลำเลียงอัตโนมัติ มีระบบรดน้ำและชั่งน้ำหนัก ที่สามารถควบคุมสภาพแวดล้อมต่างๆได้นั้น ศูนย์แห่งนี้สามารถตรวจวัดต้นพืชที่มีขนาดความสูงได้ถึง 2.5 เมตร และมีความกว้างทรงพุ่มที่ 1.5 เมตร ในแบบไม่ทำลายต้น ที่สามารถตรวจวัดได้อย่างรวดเร็ว แม่นยำ ด้วยระบบควบคุมอัตโนมัติ และมีโปรแกรมการวิเคราะห์ข้อมูลที่สอดคล้องกับ parameter ต่างๆ

ความรู้ด้านสรีรวิทยาและชีววิทยาที่ได้มานี้จะช่วยในการคัดเลือกพันธุ์ที่มีศักยภาพ รวมถึงการจัดการและการควบคุมการเติบโตของพืชได้อย่างมีประสิทธิภาพ การนำทางเทคโนโลยี High throughput Phenotyping และ Image Analysis มาช่วยในการคัดเลือกจะทำให้สามารถคัดเลือกได้พันธุ์พืชที่ให้ผลผลิตเชิงปริมาณที่สูงควบคู่กับมีคุณสมบัติที่ดี ทนต่อสภาวะแวดล้อมที่จำกัด เช่น ทนแล้ง ทนน้ำท่วม ต้านทานต่อการระบาดของโรคและแมลง และยังรวมไปถึงการคัดเลือกพันธุ์ที่มีคุณสมบัติ เชิงคุณภาพ เช่น มีปริมาณธาตุอาหารสูง มีคุณสมบัติตอบโจทย์ความต้องการของตลาด เพื่อสร้างมูลค่าเพิ่มและจุดขายให้กับพืช และยังสามารถพัฒนาไปสู่การเกษตรแม่นยำที่สามารถติดตามและคาดการณ์สภาวะแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงไปสำหรับการให้ปุ๋ยและน้ำในปริมาณที่เหมาะสม จากองค์ความรู้ดังกล่าวจะนำไปสู่การขยายผลใช้ประโยชน์ (Translational Research) ที่เชื่อมโยงกับแนวโน้มการเปลี่ยนแปลงของบริบทโลกและการเปลี่ยนแปลงของตลาดในอนาคต เพื่อรองรับการพัฒนาอุตสาหกรรมเกษตรต่อไปได้อย่างยั่งยืน

กดติดตาม EECi เพื่อรับข่าวสารด้านนวัตกรรมที่น่าสนใจได้ที่ https://www.facebook.com/EECiThailand

ต้องการสอบถามข้อมูลเพิ่มเติม โทร 0-2564-8000  email: info@eeci.or.th