เทคโนโลยีชีวภาพเป็นเครื่องมือสำคัญในการปรับปรุงพันธุ์พืชและสัตว์เพื่อเพิ่มผลผลิตและพัฒนาลักษณะที่ต้องการ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเทคโนโลยีสมัยใหม่ได้เข้ามาปฏิวัติวงการนี้อย่างมาก เทคโนโลยีชีวภาพสมัยใหม่นำเสนอวิธีการใหม่ๆปรับปรุงพันธุ์พืชสมัยใหม่ใช้เทคโนโลยีชีวภาพเพื่อพัฒนาพืชผลที่มีผลผลิตมากขึ้น ทนทานต่อแมลงและโรคและทนทานต่อความเครียดจากสิ่งแวดล้อม
การใช้เทคโนโลยีชีวภาพในการปรับปรุงพันธุ์พืชและสัตว์
เทคโนโลยีชีวภาพได้ถูกนำมาประยุกต์ใช้ในการปรับปรุงพันธุ์พืชและสัตว์อย่างหลากหลาย เพื่อให้ได้ผลผลิตที่เพิ่มขึ้น มีคุณภาพดีขึ้น ทนทานต่อโรคและแมลง รวมถึงสภาพแวดล้อมที่ไม่เหมาะสม ตัวอย่างการใช้งานที่สำคัญ ได้แก่:
การคัดเลือกพันธุ์ (Selection): แม้จะไม่ใช่เทคโนโลยีใหม่ล่าสุด แต่ความเข้าใจในระดับโมเลกุลช่วยให้การคัดเลือกพันธุ์มีประสิทธิภาพและแม่นยำมากขึ้น เช่น การใช้เครื่องหมายดีเอ็นเอ (DNA markers) เพื่อระบุลักษณะที่ต้องการในระยะต้นกล้า ทำให้ลดระยะเวลาในการคัดเลือก
การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ (Tissue Culture): เป็นเทคนิคที่ช่วยในการขยายพันธุ์พืชจำนวนมากในเวลาอันรวดเร็วภายใต้สภาพปลอดเชื้อ และยังสามารถใช้ในการอนุรักษ์พันธุ์พืชหายาก หรือสร้างพืชที่ปราศจากโรค
การดัดแปลงพันธุกรรม (Genetic Modification – GM): เป็นเทคโนโลยีที่นำยีนจากสิ่งมีชีวิตหนึ่งไปใส่ในอีกสิ่งมีชีวิตหนึ่ง เพื่อให้ได้ลักษณะที่ต้องการ เช่น พืชจีเอ็มโอที่ทนทานต่อสารกำจัดวัชพืชหรือแมลง
การปรับปรุงพันธุ์ด้วยเครื่องหมายโมเลกุล (Marker-Assisted Selection – MAS): เป็นการใช้เครื่องหมายดีเอ็นเอที่สัมพันธ์กับลักษณะที่ต้องการ เพื่อคัดเลือกต้นกล้าหรือสัตว์ที่มีโอกาสแสดงลักษณะนั้นๆ ได้แม่นยำขึ้น
การปรับปรุงพันธุ์โดยใช้เทคนิคการตัดต่อยีน (Genome Editing): เทคโนโลยีใหม่ล่าสุด เช่น CRISPR-Cas9 ช่วยให้สามารถแก้ไขหรือปรับเปลี่ยนยีนเป้าหมายในสิ่งมีชีวิตได้อย่างแม่นยำและรวดเร็ว ทำให้สามารถพัฒนาพันธุ์พืชและสัตว์ที่มีลักษณะพิเศษได้ตามต้องการ เช่น เพิ่มผลผลิต ต้านทานโรค หรือมีคุณค่าทางโภชนาการสูงขึ้น
เทคโนโลยีชีวภาพในการสืบพันธุ์สัตว์: เช่น การผสมเทียม (Artificial Insemination – AI) การคัดแยกเพศของตัวอสุจิ (Sperm Sexing) และการย้ายฝากตัวอ่อน (Embryo Transfer) ช่วยให้สามารถปรับปรุงพันธุ์สัตว์ได้อย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพ
เทคโนโลยีสมัยใหม่ที่เกี่ยวข้อง
เทคโนโลยีสมัยใหม่ได้เข้ามาเสริมศักยภาพของการใช้เทคโนโลยีชีวภาพในการปรับปรุงพันธุ์พืชและสัตว์อย่างมาก เช่น:
เทคโนโลยีจีโนมิกส์ (Genomics): การศึกษาจีโนมทั้งหมดของสิ่งมีชีวิต ทำให้เข้าใจถึงยีนที่ควบคุมลักษณะต่างๆ และสามารถนำข้อมูลนี้ไปใช้ในการปรับปรุงพันธุ์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ
เทคโนโลยีชีวสารสนเทศ (Bioinformatics): การใช้คอมพิวเตอร์และซอฟต์แวร์ในการวิเคราะห์ข้อมูลทางชีวภาพจำนวนมาก เช่น ข้อมูลจีโนม ทำให้สามารถระบุยีนที่เกี่ยวข้องกับลักษณะที่ต้องการได้อย่างรวดเร็ว
เทคโนโลยีการถ่ายภาพขั้นสูง (Advanced Imaging): ช่วยในการวิเคราะห์ลักษณะทางสรีรวิทยาและ phenotype ของพืชและสัตว์ได้อย่างละเอียดและแม่นยำ
ระบบอัตโนมัติและหุ่นยนต์ (Automation and Robotics): นำมาใช้ในกระบวนการต่างๆ เช่น การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ การคัดเลือกต้นกล้า ทำให้เพิ่มประสิทธิภาพและลดต้นทุน
ตัวอย่างการประยุกต์ใช้
พืช: การพัฒนาข้าวพันธุ์ที่ให้ผลผลิตสูง ทนทานต่อโรคและแมลง หรือมีคุณค่าทางโภชนาการสูงขึ้น เช่น ข้าวที่มีวิตามินเอสูง (Golden Rice) หรือข้าวที่ทนทานต่อน้ำท่วม
สัตว์: การพัฒนาพันธุ์สัตว์เศรษฐกิจที่ให้ผลผลิตเนื้อ นม หรือไข่มากขึ้น มีอัตราการเจริญเติบโตเร็วขึ้น หรือมีความต้านทานต่อโรคสูงขึ้น เช่น วัวที่ให้น้ำนมมากขึ้น หรือสุกรที่ต้านทานโรคบางชนิด
เทคโนโลยีชีวภาพสมัยใหม่จึงเป็นเครื่องมือที่มีศักยภาพอย่างยิ่งในการเพิ่มผลผลิตและพัฒนาคุณภาพของพืชและสัตว์ ซึ่งมีบทบาทสำคัญในการตอบสนองความต้องการอาหารที่เพิ่มขึ้นของประชากรโลกและการพัฒนาการเกษตรอย่างยั่งยืน