การคัดเลือกสายพันธุ์ด้วยเครื่องหมายโมเลกุลเป็นเทคโนโลยีชีวภาพที่สำคัญและได้รับการนำมาประยุกต์ใช้อย่างแพร่หลายในภาคเกษตรกรรม เพื่อการปรับปรุงพันธุ์พืชและสัตว์ให้มีลักษณะที่ดีขึ้นอย่างมีประสิทธิภาพและรวดเร็ว การคัดเลือกด้วยความช่วยเหลือของมาร์กเกอร์เป็นเทคนิคที่ใช้มาร์กเกอร์ระดับโมเลกุลเพื่อชี้นำการคัดเลือกลักษณะที่ต้องการ
หลักการของ MAS:
เครื่องหมายโมเลกุล คือ DNA หรือชิ้นส่วนของ DNA ที่มีความแตกต่างกันในสิ่งมีชีวิต ซึ่งสามารถถ่ายทอดทางพันธุกรรมได้ และมีความสัมพันธ์กับลักษณะที่ต้องการปรับปรุง เช่น ยีนที่ควบคุมความต้านทานโรค ผลผลิตสูง หรือคุณภาพของผลผลิต นักปรับปรุงพันธุ์จะใช้เครื่องหมายเหล่านี้ในการ “คัดเลือก” ต้นหรือสัตว์ที่มีลักษณะพันธุกรรมที่ต้องการ โดยไม่จำเป็นต้องรอให้ลักษณะปรากฏออกมาให้เห็นทางกายภาพ ซึ่งจะช่วยลดเวลาและทรัพยากรในการคัดเลือก
ประโยชน์ของ MAS ในภาคเกษตรกรรม:
เพิ่มประสิทธิภาพและความแม่นยำในการปรับปรุงพันธุ์:
ลดระยะเวลา: สามารถคัดเลือกสายพันธุ์ได้ตั้งแต่ระยะต้นกล้า หรือระยะแรกของการเจริญเติบโต โดยไม่ต้องรอให้พืชโตเต็มที่หรือแสดงลักษณะที่ต้องการออกมา ซึ่งช่วยลดระยะเวลาในการปรับปรุงพันธุ์ได้อย่างมาก (เช่น ลดได้ถึง 10 เท่าในมันสำปะหลัง เมื่อเทียบกับการคัดเลือกแบบเดิม)
ความแม่นยำสูง: เครื่องหมายโมเลกุลบ่งชี้ถึงยีนที่ควบคุมลักษณะที่ต้องการโดยตรง ทำให้การคัดเลือกมีความแม่นยำสูง ไม่ถูกกระทบจากปัจจัยสิ่งแวดล้อม
คัดเลือกได้หลายลักษณะพร้อมกัน: สามารถตรวจคัดเลือกยีนที่ควบคุมหลายลักษณะพร้อมกันได้ในครั้งเดียว เช่น ยีนต้านทานโรคหลายชนิด หรือยีนที่ควบคุมทั้งผลผลิตและคุณภาพ
ประหยัดพื้นที่และค่าใช้จ่าย: การคัดเลือกในระยะต้นกล้าช่วยลดจำนวนต้นที่ต้องปลูกในแปลง ลดพื้นที่ แรงงาน และค่าใช้จ่ายในการดูแล
พัฒนาสายพันธุ์ให้มีลักษณะตามต้องการ:
ต้านทานโรคและแมลง: คัดเลือกสายพันธุ์ที่มีความต้านทานต่อโรคและแมลงสำคัญ เช่น โรคไหม้ในข้าว, โรคใบด่างในมันสำปะหลัง
ทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่ไม่เหมาะสม: พัฒนาสายพันธุ์ที่ทนทานต่อภาวะแล้ง ดินเค็ม ดินเปรี้ยว หรือน้ำท่วมฉับพลัน
เพิ่มผลผลิตและคุณภาพ: เลือกสายพันธุ์ที่มีศักยภาพในการให้ผลผลิตสูง มีคุณภาพผลผลิตที่ดีขึ้น เช่น ข้าวหอม กลิ่นดี เมล็ดเรียวยาว ปริมาณแป้งอะไมโลสที่เหมาะสม
ลักษณะเฉพาะทางเศรษฐกิจ: เช่น มันสำปะหลังที่มีปริมาณไซยาไนด์ต่ำ หรือมีความต้านทานโรครากปม
การจำแนกและตรวจสอบพันธุ์:
สามารถใช้เครื่องหมายดีเอ็นเอในการจำแนกและตรวจสอบความตรงต่อพันธุ์ หรือสายพันธุ์ได้อย่างถูกต้องแม่นยำ โดยเฉพาะพันธุ์ที่มีลักษณะทางสัณฐานวิทยาคล้ายคลึงกัน
เป็นประโยชน์ในการจดสิทธิบัตรพันธุ์พืช หรือการรับรองพันธุ์
ช่วยป้องกันการปลอมปนต้นกล้าหรือเมล็ดพันธุ์
ตัวอย่างการประยุกต์ใช้ในพืชเศรษฐกิจ:
ข้าว:
คัดเลือกพันธุ์ข้าวที่มีความต้านทานต่อโรคไหม้ โรคขอบใบแห้ง หรือเพลี้ยกระโดดสีน้ำตาล
พัฒนาพันธุ์ข้าวที่มีคุณภาพเมล็ดดีขึ้น เช่น ข้าวหอมมะลิที่มีความหอมและนุ่ม หรือข้าวที่มีเมล็ดเรียวยาวคล้ายข้าวบาสมาติ
ปรับปรุงพันธุ์ข้าวให้ทนทานต่อภาวะแล้งหรือน้ำท่วม
มันสำปะหลัง:
ค้นพบเครื่องหมายโมเลกุลที่สัมพันธ์กับยีนต้านทานโรคใบด่างมันสำปะหลัง ซึ่งช่วยให้สามารถคัดเลือกพันธุ์ที่ต้านทานโรคนี้ได้อย่างรวดเร็ว
พัฒนาพันธุ์มันสำปะหลังที่มีปริมาณไซยาไนด์ต่ำ และต้านทานโรครากปม
ยางพารา:
ใช้เครื่องหมายโมเลกุลในการคัดเลือกพันธุ์ยางพาราที่มีการเจริญเติบโตดีและให้ผลผลิตน้ำยางสูง ซึ่งช่วยลดระยะเวลาในการปรับปรุงพันธุ์ที่ยาวนาน (ปกติ 25-30 ปี)
การจำแนกและตรวจสอบความบริสุทธิ์ของพันธุ์ยางพาราและยางพาราลูกผสม
หม่อนผลสด:
พัฒนาเครื่องหมายโมเลกุลสำหรับจำแนกเพศของต้นหม่อนผลสดตั้งแต่ระยะต้นกล้า ซึ่งช่วยลดเวลา แรงงาน พื้นที่ และค่าใช้จ่ายในการคัดเลือก
สละ:
พัฒนาเครื่องหมายโมเลกุลสำหรับจำแนกพันธุ์สละเศรษฐกิจ เช่น สละสุมาลี สละเนินวง และสละหม้อ เพื่อป้องกันการปลอมปนต้นกล้า
สรุป:
การคัดเลือกสายพันธุ์ด้วยเครื่องหมายโมเลกุลเป็นเทคโนโลยีชีวภาพที่ปฏิวัติวงการเกษตรกรรม ช่วยให้นักปรับปรุงพันธุ์สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ แม่นยำ และรวดเร็วยิ่งขึ้น นำไปสู่การพัฒนาสายพันธุ์พืชและสัตว์ที่มีลักษณะดีตามที่ตลาดและเกษตรกรต้องการ ช่วยเพิ่มผลผลิต ลดต้นทุน และสร้างความมั่นคงทางอาหารในระยะยาว โดยเฉพาะอย่างยิ่งในบริบทของการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศที่ท้าทายในปัจจุบัน