การพัฒนาเทคโนโลยีเพาะเลี้ยงแบบจุ่มแช่ชั่วคราวเพื่อการขยายพันธุ์พืชที่สำคัญบางชนิด

Abstract

Temporary immersion system, one of the effective culture systems in plant tissue culture technology has been successfully used in different purpose. Based on a principle of plant bioreactor, the general operation of this system allowed intermittent contact between the explants and liquid media. Although, various designs of TIS have been distributed on market. Amount of them are still expensive and non-flexible modification to use. Therefore, the completely twin-bottles TIS was successfully established in the final development version for further comfortable and flexible utilization. So, the efficient function of versatile TIS had been accurately investigated by comparative culture systems for mass propagation of some valuable plant species. Regarding with plant conservation, Epipactis flava as an endangered rheophytic orchid of Thailand was successful for large scale multiplication using TIS in term of a number of new shoots, shoot buds, shoot height and leaf per explant. After acclimatization, the highest survival percentage of plantlet was observed in TIS. Furthermore, 76.7 and 60% of plantlets could survive after 8 weeks of transplantation to cultivate in an artificial stream. For comparative systems of Calanthe rubens cultivation, the significant highest plant survival rate could obtain from SSS and TIS, whereas the good growth parameter including the highest number of new shoots, roots, leaf and pseudo-bulblet diameter could obtain from CIS. However, in transplantation step, the highest percentage of survival was found in plantlets derived from SSS. In case of Drosera communis, TIS was offered the most effective system for mass production. Growth response of D. communis explants was significantly influenced by TIS more than conventional culture techniques. The highest number of proliferated shoots and biomass production, as well as yield of plumbagin, was displayed in TIS. For the cultivation of Bacopa monnieri, using TIS with different immersion time of frequency and duration, the results revealed that 3 times per day of medium feeding at 10 min per time was the best immersion condition for promoting growth, biomass and bacoside yield production of B. monnieri. Furthermore, 20 explants of B. monnieri per vessel offered the most suitable density of inoculum for large-scale biomass and bacoside yield production. In order to investigated propagation efficiency of B. monnieri. The different culture systems including TIS, CIS and SSS were performed. The highest of shoot numbers per explant, shoot height, node number per shoot and biomass production was exhibited in TIS. Although, bacoside content was found in SSS and CIS higher than TIS, significantly. But the highest of bacoside yield was obviously observed from TIS. So, the development of simplified temporary immersion system in this research provided flexible operation, easy to handle and convenient modification for further exploration.

ระบบจุ่มแช่ชั่วคราว เป็นระบบเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืชอย่างหนึ่งที่มีประสิทธิภาพและสามารถประยุกต์ใช้ได้กับจุดประสงค์ที่หลากหลาย โดยระบบดังกล่าวมีหลักการพื้นฐานมาจากระบบปฏิกรณ์ชีวภาพพืชที่กำหนดให้เนื้อเยื่อพืชเพาะเลี้ยงสัมผัสกับอาหารเหลวเป็นครั้งคราว อย่างไรก็ตาม ถึงแม้ว่าปัจจุบันระบบดังกล่าวจะมีรูปแบบที่หลากหลายและแตกต่างกันรวมถึงมีจำหน่ายทั่วไป แต่มักมีราคาแพงและไม่สามารถประยุกต์ใช้กับการเพาะเลี้ยงที่หลากหลาย ดัวยเหตุนี้ระบบจุ่มแช่ชั่วคราวแบบขวดคู่จึงถูกพัฒนาเพื่อให้สามารถใช้งานได้ง่ายขึ้นและประยุกต์ใช้กับงานวิจัยที่หลากหลายมากขึ้น ดังนั้นประสิทธิภาพการทำงานของระบบเพาะเลี้ยงดังกล่าวที่ถูกสร้างขึ้นจึงถูกตรวจสอบ ด้วยการเปรียบเทียบการขยายพันธุ์จำนวนมากของพืชที่สำคัญบางชนิด อาทิ กล้วยไม้น้ำ (Epipactis flava) ที่จัดเป็นกล้วยไม้หายากและใกล้สูญพันธุ์ ซึ่งระบบจุ่มแช่ชั่วคราวสามารถชักนำให้ต้นอ่อนกล้วยไม้น้ำเพิ่มจำนวนยอดใหม่ จำนวนหน่อ ความสูงยอด และจำนวนใบต่อยอดได้สูงที่สุด นอกจากนี้หลังจากอนุบาลและย้ายออกปลูกในน้ำตกจำลอง พบว่า ต้นกล้วยไม้น้ำจากระบบจุ่มแช่ชั่วคราวมีอัตราการรอดชีวิตสูงที่สุด (76.7% และ 60% ตามลำดับ) สำหรับการขยายพันธุ์กล้วยไม้อั้วพวงมณี (Calanthe rubens) พบว่า อัตราการรอดชีวิตของอั้วพวงมณีสูงที่สุดในระบบจุ่มแช่ชั่วคราวและระบบอาหารกึ่งแข็ง ขณะที่ระบบจุ่มแช่ตลอดเวลาสามารถชักนำให้จำนวนยอดใหม่ ราก ใบ และขนาดหัว เพิ่มขึ้นมากที่สุด แต่อย่างไรก็ตาม เมื่อย้ายออกปลูกในเรือนเพาะชำ พบว่า ต้นอ่อนที่เพาะเลี้ยงด้วยระบบอาหารกึ่งแข็งสามารถปรับตัวและมีอัตราการรอดชีวิตที่สูงที่สุด ในการผลิตหยาดน้ำค้าง (Drosera communis) พบว่า ระบบจุ่มแช่ชั่วคราวเป็นระบบเพาะเลี้ยงที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดสำหรับการผลิตต้นหยาดน้ำค้าง โดยสามารถชักนำให้จำนวนยอดใหม่ น้ำหนักมวลชีวภาพ รวมทั้งผลผลิตสาร Plumbagin เพิ่มขึ้นสูงที่สุด ในขณะที่การเพาะเลี้ยงพืชพรมมิ (Bacopa monnieri) ด้วยความถี่และระยะเวลาในการจุ่มแช่ที่แตกต่างกัน พบว่า การสัมผัสอาหารเพาะเลี้ยงเป็นเวลา 3 ครั้งต่อวัน นาน 10 นาทีต่อครั้ง สามารถส่งเสริมการเจริญเติบโต การเพิ่มน้ำหนักชีวมวล รวมถึงการผลิตสาร Bacosides เพิ่มขึ้นมากที่สุด อีกทั้งยังพบว่าจำนวนชิ้นส่วนเริ่มต้นเพาะเลี้ยงที่ 20 ชิ้นส่วนต่อขวด เป็นจำนวนที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการผลิตชีวมวล และการผลผลิตสาร Bacosides นอกจากนี้ ระบบเพาะเลี้ยงแบบจุ่มแช่ชั่วคราว แบบจุ่มแช่ตลอดเวลา และแบบกึ่งแข็ง ถูกตรวจสอบเพื่อเปรียบเทียบประสิทธิภาพการผลิตพรมมิ พบว่า จำนวนยอดต่อชิ้นส่วน ความสูงยอดและจำนวนข้อ รวมไปถึงน้ำหนักชีวมวล เพิ่มขึ้นสูงที่สุดเมื่อเพาะเลี้ยงด้วยระบบจุ่มแช่ชั่วคราว ถึงแม้ว่าปริมาณสาร Bacosides ที่ได้รับจากพรมมิสูงที่สุด เมื่อเพาะเลี้ยงด้วยระบบกึ่งแข็งและระบบจุ่มแช่ในอาหารเหลวตลอดเวลา แต่ปริมาณผลผลิตสาร Bacosides ต่อขวดเพาะเลี้ยง ได้รับมากที่สุดจากระบบจุ่มแช่ชั่วคราว ดังนั้นจากงานวิจัยครั้งนี้ การสร้างและพัฒนาระบบจุ่มแช่ชั่วคราวดังกล่าวสามารถอำนวยความสะดวกในการดำเนินงานและการจัดการ รวมไปถึงสามารถนำไปประยุกต์ใช้กับงานวิจัยอื่น ๆ ได้อย่างเหมาะสมและมีประสิทธิภาพ