นักวิจัยจากสถาบันวิจัยชั้นนำของอินเดีย ได้แก่ NIPGR, ICAR, NRRI และศูนย์เทคโนโลยีชีวภาพระดับภูมิภาค ได้เปิดเผยความก้าวหน้าครั้งสำคัญในการปรับปรุงพันธุ์ข้าวให้ทนแล้ง ด้วยการค้นพบบทบาทสำคัญของยีน OsDUF2488 ซึ่งเมื่อกระตุ้นให้แสดงออกมากขึ้น (Overexpression) จะช่วยให้ต้นข้าวสามารถทนต่อภาวะขาดน้ำและความเครียดออกซิเดชันได้อย่างมีประสิทธิภาพ

การศึกษาวิจัยที่ดำเนินการโดยนักวิจัยจากสถาบันวิจัยจีโนมพืชแห่งชาติ (National Insitute of Plant Genome Research - NIPGR) สภาวิจัยการเกษตรอินเดีย (Indian Council of Agricultural Research - ICAR) สถาบันวิจัยข้าวแห่งชาติ (National Rice Research Insitute - NRRI) และศูนย์เทคโนโลยีชีวภาพระดับภูมิภาค (Regional Centre for Biotechnology) ในอินเดีย แสดงให้เห็นว่าการแสดงออกที่เพิ่มมากขึ้น (Overexpression) ของ OsDUF2488 ช่วยให้ข้าวทนต่อภาวะข้าวขาดน้ำและภาวะเครียดออกซิเดชัน (Oxidative stress เป็นภาวะที่เกิดจากความไม่สมดุลระหว่างอนุมูลอิสระกับระบบต้านออกซิเดชั่น ส่งผลให้ดีเอ็นเอ โปรตีน ไขมัน ถูกทำลายโดยปฏิกิริยาออกซิเดชั่น) ได้ดีขึ้น ผลการศึกษานี้ตีพิมพ์ในวารสาร Plant Biotechnology Journal

การขาดน้ำเป็นภัยคุกคามร้ายแรงต่อการเจริญเติบโตของพืชโดยขัดขวางการทำงานที่สำคัญของเซลล์ โดยเฉพาะการหายใจของไมโตคอนเดรีย (Mitochondrial respiration) ซึ่งมีความสำคัญต่อการผลิตพลังงาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งข้าวนั้นมีความอ่อนไหวต่อภาวะขาดน้ำสูงเนื่องจากข้าวมีความต้องการน้ำสูงและมีผิวชั้นนอกสุดที่น้ำซึมผ่านได้สูง ทำให้การให้น้ำอย่างสม่ำเสมอมีความสำคัญต่อการอยู่รอดของข้าว ดังนั้น การขาดน้ำจึงสามารถลดผลผลิตข้าวได้อย่างมาก ในการศึกษานี้ นักวิจัยได้ใช้เทคโนโลยีการแก้ไขยีน CRISPR-Cas9 เพื่อตรวจสอบบทบาทของยีนที่ตอบสนองต่อภาวะเครียด OsDUF2488 ในการเพิ่มความทนทานต่อการขาดน้ำของข้าว

ผลการศึกษาแสดงให้เห็นว่าการแสดงออกที่เพิ่มมากขึ้นของ OsDUF2488 ส่งผลให้ทนทานต่อภาวะขาดน้ำได้ดีขึ้น ในขณะที่สายพันธุ์กลาย (mutants) ที่ถูกทำให้หยุดการแสดงออก (knockout) แสดงให้เห็นถึงความไวเกิน (hypersensitivity) ต่อภาวะขาดน้ำ นักวิจัยพบว่า OsDUF2488 ช่วยให้ต้นข้าวสามารถอยู่รอดจากภาวะขาดน้ำได้โดยปกป้องไมโตคอนเดรีย (mitochondria) หากใช้ร่วมกับ OsPrx1.1 ทั้งสองอย่างสามารถทำงานร่วมกันเพื่อสลายโมเลกุลอันตรายที่เกิดจากความเครียด ผลการศึกษานี้ถือเป็นโอกาสดีในการปรับปรุงความทนทานต่อภาวะแล้งของข้าวภายใต้สภาวะขาดน้ำ

📌 ตีพิมพ์ในวารสาร Plant Biotechnology Journal

ปัญหาหลัก
ข้าวเป็นพืชที่ต้องการน้ำมาก แต่ในหลายพื้นที่ทั่วโลก โดยเฉพาะในเขตร้อนกลับต้องเผชิญกับภัยแล้งที่รุนแรง ทำให้ผลผลิตข้าวลดลงอย่างน่าเป็นห่วง

แนวทางแก้ไข
นักวิจัยใช้เทคโนโลยีแก้ไขยีน CRISPR-Cas9 เพื่อศึกษาบทบาทของ OsDUF2488 และพบว่า ข้าวที่ถูกกระตุ้นให้แสดงยีนนี้มากขึ้นสามารถ ปกป้องไมโตคอนเดรีย ซึ่งเป็นแหล่งพลังงานของเซลล์จากความเสียหาย ข้าวสายพันธุ์ที่ยีนนี้ถูกปิด (Knockout mutants) แสดงอาการไวต่อความแห้งแล้งอย่างมาก และเมื่อนำ OsDUF2488 ทำงานร่วมกับ OsPrx1.1 ซึ่งเป็นยีนที่เกี่ยวข้องกับการจัดการอนุมูลอิสระ (ROS) จะยิ่งเพิ่มประสิทธิภาพในการต้านทานความเครียดจากสิ่งแวดล้อม

💡 ความสำคัญของผลวิจัยนี้ถือเป็นการพิสูจน์ว่า ยีนลึกลับ (DUF - Domain of Unknown Function) บางชนิดอาจเป็นกุญแจสำคัญของการพัฒนาข้าวทนแล้ง ซึ่งช่วยลดการพึ่งพาน้ำในพื้นที่เพาะปลูก และเป็นแนวทางการปรับปรุงพันธุ์ข้าวให้ตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศได้อย่างมีประสิทธิภาพ

🔗 อ่านงานวิจัยฉบับเต็ม ได้ที่ https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.70182