F1 hybrids - เมล็ดพันธ์ุลูกผสมคืออะไร?
{หัวข้อของบทความนี้ถูกเสนอมาจากผู้อ่านนะครับ ใครอยากรู้เรื่องอะไรเกี่ยวกับสิ่งมีชีวิต สามารถเสนอได้ทางคอมเมนท์ครับ}
บางครั้งที่เราซื้อเมล็ดพันธุ์มาจากร้านขาย เราพบว่าบนซองของเมล็ดตัวหนังสือเขียนเหมือนรูปข้างบนว่า F1 Hybrid หรือพันธ์ุลูกผสม
F1 คืออะไร? ทำไมต้องลูกผสม? แล้วมันจะเกี่ยวข้องกับประเด็นของการเก็บเมล็ดพันธุ์มาปลูกต่ออย่างไร?
ก่อนที่เราจะเข้าใจประเด็นข้างต้น เราอาจจะต้องเริ่มจากการเข้าใจประเด็นเกี่ยวกับพันธุศาสตร์พื้นฐานก่อน โดยผมจะเล่าให้ฟังเกี่ยวกับการทดลองของบิดาแห่งพันธุศาสตร์ นั่นคือ Gregor Mendel แบบง่ายๆ ครับ
Gregor Mendel (1822-1884) (ที่มา https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/b/ba/Gregor_Mendel_2.jpg)
เกรเกอร์ เมนเดล (1822-1884) เป็นพระในศาสนาคริสต์ที่ได้ทำการทดลองแสดงให้เห็นภาพของการถ่ายทอดทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิต โดยทำการทดลองในถั่วลันเตา และทำให้เราเข้าใจถึงกระบวนการการถ่ายทอดลักษณะต่างๆ จากรุ่นพ่อแม่ ไปสู่รุ่นลูกนั้นเกิดขึ้นได้อย่างไร
โดยเมนเดลเลือกเอาลักษณะของถั่วลันเตามา 7 ลักษณะมาทำการทดลอง ทั้งเมล็ด (ผิวเรียบ หรือผิวขรุขระ) สีของเมล็ดหรือใบเลี้ยง (สีเหลืองหรือสีเขียว) สีของดอก (ขาวหรือม่วง) สีและรูปร่างของฝัก (สีเหลืองหรือสีเขียว และเรียบหรือหยัก) ตำแหน่งของดอก (อยู่ตรงกลางต้น หรืออยู่ตรงปลายยอด) ขนาดของต้น (ต้นสูงหรือต้นเตี้ย) แต่ผมจะเขียนถึงแค่ลักษณะเดียวคือ สีของดอก
ลักษณะของถั่วลันเตา 7 ลักษณะที่เมนเดลเลือกมาทำการทดลอง (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Mendel_seven_characters.svg)
ผลการทดลองของเมนเดลทำให้พบว่า ถ้าเรานำพืชพันธุ์แท้ (พืชที่มีลักษณะแบบเดียวกันมาหลายๆ รุ่นแบบไม่มีความผันแปร) ที่มีลักษณะต่างกัน เช่น ต้นที่มีดอกสีขาว กับต้นที่มีดอกสีม่วง มาผสมพันธุ์กัน ในรุ่นลูกรุ่นที่ 1 ที่เกิดขึ้นทุกต้นจะมีลักษณะเป็นไปตามลักษณะเด่น (Law of dominance) ในที่นี้คือดอกสีม่วง และถ้านำต้นลูกที่มีดอกสีม่วงนี้มาผสมกันเองเป็นรุ่นลูกรุ่นที่ 2 จะได้ลูกในรุ่นที่ 2 ที่มีดอกสีม่วง 3 ส่วน (705 ต้น) และมีลูกที่มีดอกสีขาว 1 ส่วน (224 ต้น)
ผลการทดลองนี้ตรงกับแบบจำลองว่า การถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมนี้จะถูกถ่ายทอดเป็นคู่ โดยตัวหนึ่งจะได้จากพ่อ และอีกตัวหนึ่งจะได้จากแม่ โดยถ้าเรากำหนดให้ A แทนพันธุกรรมที่แสดงลักษณะสีม่วง และ a แทนพันธุกรรมที่แสดงลักษณะสีขาว รุ่นพ่อแม่ที่เป็นสีม่วงจะมีลักษณะพันธุกรรม (Genotype) AA และสีขาวมีลักษณะทางพันธุกรรม aa ในลูกรุ่นแรกที่เกิดขึ้นจะได้ A มาจากต้นพ่อ และ a มาจากต้นแม่ ทำให้ทุกต้นมีลักษณะทางพันธุกรรมเป็น Aa
ในลูกรุ่นที่ 2 ที่ Aa 2 ต้นมาผสมพันธุ์กัน จะได้ลูกเป็น 4 แบบ AA, Aa, aA และ aa เพราะอาจจะได้ A หรือ a จากพ่อหรือแม่ก็ได้ แต่ลักษณะ AA, Aa และ aA (3 ส่วน) แสดงลักษณะภายนอกเดียวกันคือ เป็นดอกสีม่วง ในขณะที่ aa (1 ส่วน) จะแสดงออกเป็นลักษณะสีขาว ทำให้จำนวนต้นที่ดอกสีม่วงต่อจำนวนต้นที่ดอกสีขาวคือ 3:1
รุ่นพ่อแม่ (P generation): AA(สีม่วง) x aa (สีขาว)
รุ่นลูกรุ่นที่ 1 (F1 generation): Aa (สีม่วง) x Aa (สีม่วง)
รุ่นลูกรุ่นที่ 2 (F2 generation): AA (สีม่วง) Aa (สีม่วง) aA (สีม่วง) aa (สีขาว)
ผลการทดลองการผสมพันธุ์ต้นถั่วของเมนเดลในรุ่นพ่อแม่ รุ่นลูกรุ่นแรก และรุ่นลูกรุ่นที่ 2 (ที่มา https://cnx.org/contents/GFy_h8cu)
รุ่นลูกที่เกิดขึ้นเป็นรุ่นแรก โดยทั่วไปจะเรียกว่ารุ่น F1 โดยย่อมาจาก Filial 1 hybrid โดยจะมีลักษณะเป็นลูกผสมของพันธ์ุแท้ 2 ลักษณะ และรุ่นลูกที่เกิดขึ้นรุ่นที่ 2 ก็จะเรียกว่า Filial 2 หรือ F2 และสามารถเรียกรุ่นต่อๆ ไป ว่า F3, F4 ไปได้เรื่อยๆ
แล้วทำไมเมล็ดพืชที่นำมาขายส่วนใหญ่จึงเป็น F1 hybrid?
เมล็ดที่เป็น F1 hybrid เกิดจากการควบคุมการผสมพันธุ์ของพืช โดยการนำพืชพันธุ์หนึ่งไปผสมกับพืชอีกสายพันธุ์หนึ่ง โดยวิธีต่างๆ เช่น การผสมพันธ์ุโดยมนุษย์ หรือที่เรียกว่า การผสมพันธุ์โดยใช้มือช่วย (Hand-pollination) นำละอองเกสรตัวผู้จากพืชต้นหนึ่งไปใส่บนเกสรตัวเมียของพืชอีกต้น
โดยต้นพันธ์ุพ่อแม่จะมีที่มาจากการควบคุมโดยการผสมตัวเอง หรือผสมในหมู่ญาติใกล้ชิด (Inbreeding) อย่างน้อย 10 รุ่น จนเกิดเป็นต้นพันธ์ุแท้ที่มีความหลากหลายทางพันธุกรรมต่ำ (Homozygous) เหมือนตัวอย่างข้างบน ผู้ผสมก็จะผสมจนมั่นใจว่า ต้นที่มีดอกสีม่วงที่มีพันธุกรรมเป็น AA เท่านั้น โดยที่ไม่มี Aa ปน*
จากนั้นเพื่อผลิตรุ่น F1 ผู้พัฒนาสายพันธุ์ก็จะผสมรุ่นพ่อแม่ที่เป็นสายพันธุ์แท้ 2 สายพันธุ์เข้าด้วยกัน เกิดเป็นลูกผสม (Hybrid) ของพืชทั้งสองสายพันธุ์ที่จะได้ข้อดีจากพืชทั้งสองสายพันธุ์มาอยู่ในลูก F1 ที่เกิดขึ้น ซึ่งโดยทั่วไปก็คือ จะมีอัตราการเจริญเติบโตสูง และให้ผลผลิตสูงกว่าพืชสายพันธุ์แท้ ปรากฏการณ์ที่ลูกผสมมีคุณสมบัติที่ดีกว่าสายพันธุ์แท้นี้เรียกว่า Heterosis
ข้อดีอีกอย่างของการใช้ F1 hybrid มาขายก็คือ ลูกที่เกิดขึ้นจะสามารถบอกลักษณะได้แน่นอน โดยจากแผนภาพข้างต้นเราจะเห็นว่า ลูกในรุ่น F1 ที่เกิดขึ้นนั้นจะมีลักษณะทางพันธุกรรมเป็นแบบเดียว (Aa) ทำให้เมล็ดทุกเมล็ดที่นำไปปลูกจะเกิดเป็นต้นที่มีลักษณะเหมือนกัน
ภาพแสดงว่าลูกผสม (F1) มีคุณสมบัติที่ดีกว่ารุ่นพ่อแม่ (P) และดีกว่าลูกผสมรุ่นต่อๆ ไปที่เกิดขึ้น (F2, F3, F4, ...) (ที่มา elementsofgeneti00darl - https://www.flickr.com/photos/internetarchivebookimages/21068003279)
แต่ว่าถ้าเรานำลูกรุ่น F1 ที่เราปลูกมาผลิตเป็นพืชรุ่น F2 จะทำให้เราเจอปรากฏการณ์เดียวกันกับการทดลองของเมนเดลข้างต้น คือ เราจะได้ลูกรุ่น F2 ที่มีลักษณะที่ผันแปร บางต้นอาจจะมีพันธุกรรมเป็น AA, Aa, aA หรือ aa ก็ได้ ทำให้ลูกส่วนใหญ่ที่เกิดขึ้นสูญเสียคุณสมบัติที่ดีของรุ่น F1 แต่ข้อดีของการผลิตลูกรุ่น F2 คือ จะมีค่าใช้จ่ายถูกกว่าลูกรุ่น F1 เนื่องจากไม่ต้องการทำการควบคุมการผสมเกสรเหมือนรุ่น F1
ลักษณะที่ผันแปรในรุ่น F2 จากรุ่น F1 นี้ก็อาจจะเป็นที่พึงพอใจของบริษัทผลิตเมล็ดพันธุ์ เนื่องจากถ้าเกษตรกรจะเก็บเมล็ดพันธ์ุไปปลูกต่อ ลูกที่เกิดขึ้นก็ไม่ได้มีคุณภาพเท่าที่บริษัทขาย และทำให้ผลผลิตลดลง ทำให้เกษตรกรต้องกลับมาซื้อเมล็ดพันธุ์ของบริษัทอีก
ในปัจจุบันเมล็ดพันธุ์พืชหลายกลุ่มที่ถูกนำมาขายเป็นเมล็ด F1 ลูกผสม เช่น ฟักทอง บวบ มะระ แตงกวา แตงโม ข้าวโพด มะเขือเทศ พริก ผักกาดขาว ผักกาดเขียว กะหล่ำปลี คะน้า ทานตะวัน บล็อกโคลี่ ยกเว้นพืชตระกูลถั่วที่มีกระบวนการผสมในดอกตัวเอง (Self-pollination) ที่ทำให้กระบวนการสร้างเมล็ด F1 ทำได้ยาก และต้นทุนสูง
ในอีกทางเลือกคือ เมล็ดแบบ OP หรือ Open pollinated ซึ่งเป็นเมล็ดที่เกิดจากการผสมโดยกระบวนการธรรมชาติ เช่น ผ่านทางลม หรือแมลง ทำให้เมล็ดมีความหลากหลาย ไม่ได้มีพันธุกรรมเหมือนกันทุกเมล็ด และมีราคาถูกกว่าเนื่องจากไม่ต้องมีการควบคุมดูแลการผสมเกสรของพืช
(*ผมพยายามอธิบายให้ง่ายโดยพูดถึงลักษณะเดียวของพืช คือ สีของดอก แต่ในความเป็นจริงพืชอาจมีลักษณะหลายลักษณะ เกี่ยวข้องกับยีนเป็นหมื่นยีน และมีการถ่ายทอดทางพันธุกรรมหลากหลายแบบ แต่หลักการการผลิตเมล็ด F1 hybrid ก็เป็นไปตามที่อธิบายในบทความครับ)
ใครชอบเรื่องการถ่ยทอดทางพันธุกรรมและการผลิตลูกผสมจนเกิดเป็นสายพันธุ์ต่างๆ ผมมีเรื่องสตรอว์เบอร์รี่ให้อ่านอีกครับ
เอกสารอ้างอิง
- 3
ดูเพิ่มเติมในซีรีส์
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
