วันข้าวและชาวนา 2565 (ข้าวไร่)

ชื่อเรื่อง “การพัฒนาการผลิตและการใช้ประโยชน์พันธุ์ข้าวพื้นที่สูง”

1.2 ชื่อคณะผู้วิจัย 

ดร.สุรพล   ใจวงศ์ษา มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลล้านนา

ดร.กัญญณัช   ศิริธัญญา มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลล้านนา

ผศ.ดร.ณัฐชัย เที่ยงบูรณธรรม มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลล้านนา

ผศ.พรนิภา   เลิศศิลป์มงคล มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลล้านนา

ดร.เนตรนภา   อินสลุด มหาวิทยาลัยแม่โจ้

นาย นิพนธ์   บุญมี ศูนย์วิจัยข้าวสะเมิง

ผศ.ดร.จตุพล   คำปวนสาย มหาวิทยาลัยเชียงใหม่

ดร.ภัทรพล ลีธนัชอุดม  มหาวิทยาลัยเชียงใหม่

Dr.Luksana   Chaiswing University of Wisconsin-Madison

นาย ทองมา มานะกุล ศูนย์วิจัยข้าวเชียงใหม่

1.3 งบประมาณและระยะเวลาการวิจัย

ได้รับงบประมาณ ประจำปีงบประมาณ พ.ศ. 2557 งบประมาณที่ได้รับ 2,928,870.00 บาท 

ระยะเวลา ตั้งแต่ กันยายน 2558 ถึง กันยายน 2560

2. สรุปแผนกิจกรรม

2.1 ความสำคัญและที่มาของปัญหาในการทำกิจกรรมส่งเสริมและสนับสนุนวิจัย

ในระยะเวลา 3 ปีทีผ่านมานั้น ทีมวิจัยได้รับการสนับสนุนการดำเนินงานวิจัยภายใต้โครงการ “การการคัดเลือกและการพัฒนาพันธุ์ข้าวที่สูงที่มีคุณภาพและคุณค่าทางโภชนาการสูง” จากสำนักงานพัฒนาการวิจัยเกษตร (องค์กรมหาชน) หรือ สวก. ซึ่งได้ทำการศึกษาความหลากหลายทางพันธุกรรมและทางชีวภาพของข้าวพื้นที่สูงในประเทศไทย เพื่อทำการคัดเลือกพันธุ์ข้าวที่สูงด้านคุณภาพและคุณค่าทางโภชนาการ โดยใน ปีที่ 1 นั้นได้ทำการศึกษาบทบาทของข้าวในการออกฤทธิ์ทางชีวภาพ (ประสิทธิภาพการเป็น prebiotics, ต้านการก่อกลายพันธุ์ และ ต้านภาวะพันธุพิษ) เพื่อเป็นการเพิ่มคุณค่าทางโภชนาการของข้าว และทำการศึกษาลักษณะทางการเกษตร ผลผลิต องค์ประกอบผลผลิตในสภาพน้ำท่วมขังและสภาพน้ำไม่ท่วมขัง และ ลักษณะทางพันธุกรรมที่ดี (คุณภาพหุงต้ม, biotic stress tolerance, abiotic stress tolerance) ด้วย DNA markers ซึ่งผลจากการดำเนินงานวิจัยที่ผ่านมาสามารถคัดเลือกข้าวที่มีคุณสมบัติที่ดีดังที่กล่าวข้างต้นได้หลายพันธุ์ และในปีที่ 2 ได้มีการยืนยันลักษณะของพันธุ์ข้าวที่ได้จากการตรวจสอบด้วย DNA markers ว่ามีลักษณะคุณภาพหุงต้ม, biotic stress tolerance และ abiotic stress tolerance ตรงตามลักษณะทางพันธุกรรมหรือไม่ นอกจากนั้นได้ทำการยืนยันคุณสมบัติในการเป็น prebiotics ต่อเชื้อ probiotics ทั่วไป (broad spectrum) และ ในการลดความเสียหายของ DNA damage และกระตุ้น DNA repair ใน human white blood cell ส่วนใน ปีที่ 3 นั้น มุ่งเน้นในการศึกษาเชิงลึกถึงสารออกฤทธิ์และการเตรียมความพร้อมในการนำเอาพันธุ์ข้าวที่ผ่านการคัดเลือกสู่การใช้ประโยชน์ โดยทำการขอขึ้นทะเบียนพันธุ์ข้าว และ ทดสอบผลผลิตและการตอบสนองต่อธาตุอาหารในแปลงทดสอบ พร้อมทั้งการขยายเมล็ดพันธุ์ 

ดังนั้นโครงการนี้จึงต้องการนำเอาพันธุ์ข้าวที่สูงที่ผ่านการคัดเลือกมาใช้ในการบรรเทาปัญหาดังต่อไปนี้ 

1) ปัญหาการขาดแคลนข้าวบนพื้นที่สูง

พื้นที่ภาคเหนือตอนบนส่วนใหญ่ประมาณ 70 เปอร์เซ็นต์ เป็นเทือกเขาสูงและมีพื้นที่ราบและที่ราบเชิงเขาสำหรับการเกษตรประมาณ 30 เปอร์เซ็นต์ ของพื้นที่ทั้งหมดประมาณ 52 ล้านไร่ โดยเป็นพื้นที่สูง ตั้งแต่ 700 เมตร เหนือระดับน้ำทะเลปานกลาง ขึ้นไป ประมาณ 86 เปอร์เซ็นต์ เป็นพื้นที่ป่า หรือประมาณ 44,607,530 ไร่ ซึ่งเป็นแหล่งพันธุกรรมที่สำคัญ และเป็นแหล่งต้นน้ำสายสำคัญต่าง ๆ เช่น ปิง วัง ยม น่าน กก (กรมพัฒนาที่ดิน, 2540) จากสภาพพื้นที่เป็นภูเขามีความลาดชันตามบริเวณไหล่เขาและมีที่ราบปะปนอยู่บ้าง สภาพนาเป็นนาขั้นบันได ซึ่งมีอยู่ประมาณ 94,725 ไร่ จากพื้นที่ปลูกข้าว ทั้งข้าวไร่และข้าวนาประมาณ 200,000 ไร่ ถึงแม้ข้าวที่สูงจะไม่มีความสำคัญทางด้านเศรษฐกิจของประเทศ แต่เกษตรกรกลุ่มชาติพันธุ์ต่างๆ ที่อาศัยอยู่บนที่สูง ยังคงมีความจำเป็นในการปลูกข้าวไว้บริโภคทั้งข้าวไร่และข้าวนา เพราะข้าวเป็นพืชอาหารหลักที่สำคัญของกลุ่มชาติพันธุ์ต่าง ๆ 

ระบบผลิตข้าวของชุมชนพื้นที่สูงส่วนใหญ่ยังประสบปัญหาผลผลิตตกต่ำ โดยเฉพาะชุมชนที่ทำการผลิตข้าวไร่ทำให้มีข้าวไม่เพียงพอต่อการบริโภคครบตลอดทั้งปี ต้องไปซื้อข้าวจากแหล่งอื่นในราคาที่สูง ด้วยสาเหตุนี้เองจึงเป็นส่วนหนึ่งของการเกิดปัญหาต่างๆตามมาในชุมชนพื้นที่สูง เช่น ประชากรบนพื้นที่สูงทั่วไปมีสภาพยากจน มีระบบการผลิตที่ใช้สารเคมีเกษตรอย่างไม่เหมาะสม ปัญหาการบุกรุกเพื่อหาพื้นที่ทำกินใหม่ ความขัดแย้งในการใช้ทรัพยากรธรรมชาติ และ ปัญหาด้านสังคมในอนาคต (สถาบันวิจัยและพัฒนาพื้นที่สูง, 2557) ดังนั้นโครงการวิจัยนี้มุ่งเน้นในการใช้ “ข้าว” เป็นกลไกในการแก้ไขสภาพปัญหาบางส่วนในชุมชนพื้นที่สูง โดยการใช้ข้าวพื้นที่สูงที่ถูกคัดเลือกแล้วว่าให้ผลผลิตสูงทั้งในสภาพน้ำท่วมขังและน้ำไม่ท่วมขัง และทนต่อโรคและแมลง มาทดลองให้ชุมชนบนพื้นที่สูงทำการทดลองปลูกเพื่อบรรเทาปัญหาการขาดแคลนข้าวเพื่อการบริโภค

2) ปัญหาขาดแคลนเมล็ดพันธุ์ข้าวคุณภาพดี

เนื่องจากพันธุ์ข้าวบนพื้นที่สูงส่วนใหญ่นั้นเป็นพันธุ์พื้นเมือง ซึ่งพันธุ์ข้าวพื้นเมืองเหล่านี้ทางหน่วยงานรัฐไม่มีการผลิตเมล็ดพันธุ์ไว้ให้ ชุมชนจึงต้องเก็บเมล็ดพันธุ์ไว้ใช้เอง ซึ่งเป็นเมล็ดพันธุ์ไม่มีคุณภาพ มีข้าวดีด ข้าวเด้งปนมาจํานวนมาก ทําให้ผลผลิตต่อไร่ต่ำ และมี สิ่งเจือปนสูง ไม่ต้านทานต่อโรคแมลง ดังนั้นชุมชนบนพื้นที่สูง ต้องเรียนรู้การพึ่งพาตนเอง ด้วยการพัฒนาองค์ความรู้ด้านการขยายเมล็ดพันธุ์ข้าวที่ดีมีคุณภาพไว้ใช้เองในชุมชน

การที่จะปลูกข้าวให้ได้ผลดีมีปัจจัยหลายอย่าง ทั้งคุณภาพของดิน ปริมาณน้ำ และเทคโนโลยีแต่สิ่งที่ สำคัญที่สุดก็คือ พันธุ์ดีที่เหมาะสมกับสภาพพื้นที่ให้ผลผลิตเฉลี่ยสูง ต้านทานต่อโรค แมลงศัตรูพืช และได้เมล็ดข้าว ที่มีคุณภาพดีตรงกับความต้องการของตลาด แต่ปัญหาที่พบในปัจจุบันก็คือ ชาวนาขาดแคลนเมล็ดพันธุ์ (seed) คุณภาพดี แม้ว่าจะมีชนิดพันธุ์ (variety) ที่ดีใช้แล้วก็ตามเพราะชาวนามักจะใช้เมล็ดพันธุ์ที่เก็บไว้ใช้เอง ต่อเนื่องกันหลายปี ทำให้เมล็ดพันธุ์ไม่บริสุทธิ์ โดยเฉพาะชาวนาที่ไม่ทราบวิธีการคัดเลือก และเก็บรักษาเมล็ดพันธุ์ อย่างไม่ถูกวิธี ในขณะที่ชาวนาบางรายซื้อเมล็ดพันธุ์จากภาคเอกชน ซึ่งก็ยังไม่สามารถจะวางใจได้ว่าเป็นเมล็ดพันธุ์ คุณภาพดีหรือไม่ รวมทั้งการใช้เมล็ดพันธุ์ไม่มีคุณภาพ มีข้าวดีด ข้าวเด้งปนมาจํานวนมาก ทําให้ผลผลิตต่อไร่ต่ำ และมี สิ่งเจือปนสูง ไม่ต้านทานต่อโรคแมลง ซึ่งอาจเกิดจากการเก็บเมล็ดพันธุ์ไว้ใช้เอง หรือซื้อพันธุ์ที่ไม่มีคุณภาพ ประกอบกับการผลิตเมล็ดพันธุ์ข้าวของทางราชการผลิตได้ไม่เพียงพอกับความต้องการของเกษตรกร และส่วนใหญ่ เกษตรกรจะทํานาหว่านซึ่งใช้เมล็ดพันธุ์ต่อไร่สูงเกินความจําเป็น ใช้ถึง 25- 30 กก./ไร่ เพราะกลัวไม่งอก และ ต้องการได้ต้นข้าวมาก ๆ จะได้มีรวงมาก ๆ ทําให้ต้นทุนสูง ต้องใช้ปุ๋ยมากขึ้น

ดังนั้น การปรับเปลี่ยนวิถีการผลิต ต้องเริ่มจากการใช้เมล็ดพันธุ์ที่มีคุณภาพสูง มีอัตราการงอกได้ มาตรฐาน มีความต้านทานโรคแมลง เหมาะสมกับสภาพแวดล้อม เป็นพันธุ์ที่มีความบริสุทธิ์สูง ไม่มีข้าวดีดข้าวเด้ง โรคแมลงเจือปน นอกจากจะทําให้ลดต้นทุนการผลิตแล้ว ยังทําให้ผลิตภัณฑ์ข้าวมีคุณภาพ ซึ่งเพื่อการแก้ปัญหาดังกล่าว จึงได้ทำการถ่ายทอดเทคโนโลยีการผลิตเมล็ดพันธุ์ข้าวพันธุ์ดีให้แก่ชุมชน เริ่มตั้งแต่การได้มาของเมล็ดพันธุ์ที่มีคุณภาพ การตรวจตัดข้าวปน การเก็บเกี่ยวและการทำความสะอาด รวมทั้งการเก็บรักษา เพื่อให้ชุมชนรวมกลุ่มกันและสามารถพัฒนาเป็น “ศูนย์ข้าวชุมชน”เพื่อผลิตเมล็ดพันธุ์จำหน่ายในชุมชน หรือจำหน่ายทั่วไป ซึ่งการดำเนินงานตามแนวทางนี้ นอกจากจะเป็นการแก้ไขปัญหาขาดแคลนเมล็ดพันธุ์ดีแล้ว ชาวนาผู้ผลิตเมล็ดพันธุ์ยังจะมีรายได้เพิ่มขึ้นจากการ จำหน่ายเมล็ดพันธุ์ดี แทนการจำหน่ายในรูปแบบของข้าวเปลือกตามปกติขณะที่ชาวนาบริเวณข้างเคียงก็จะได้ เมล็ดพันธุ์ดีในราคาถูกลง ช่วยสร้างเสริมความเข้มแข็งและขีดความสามารถในการพึ่งพาตนเองของเกษตรกร

3) การเพิ่มผลผลิตและมูลค่าให้กับข้าวพื้นเมือง

นอกจากนั้นศูนย์ปฏิบัติการและเก็บเมล็ดเชื้อพันธุ์ข้าวแห่งชาติได้รายงานว่า จำนวนเชื้อพันธุ์ข้าว (ข้าวไร่) ที่รวบรวมจากภาคเหนือมีมากถึง 2,328 เชื้อพันธุ์ ในขณะที่ภาคกลางมี 1,050 เชื้อพันธุ์ ซึ่งในจำนวน 2,328 เชื้อพันธุ์นี้ ส่วนใหญ่เป็นพันธุ์พื้นเมืองดั้งเดิม โดยเฉพาะจากพื้นที่สูง อย่างไรก็ตามแม้ศูนย์ปฏิบัติการและเก็บเมล็ดเชื้อพันธุ์ข้าวแห่งชาติรายงานว่า มีจำนวนเชื้อพันธุ์ข้าว (ข้าวไร่) ที่รวบรวมจากภาคเหนือมีมากถึง 2,328 เชื้อพันธุ์ แต่มีเพียง 10 % ที่ยังคงปลูกขยายพันธุ์อยู่ตามศูนย์วิจัยข้าวต่าง ๆ และอาจจะมีเพียง 15-20 % ที่เกษตรกรยังคงปลูกอยู่ และมีแนวโน้มว่าในอนาคตจำนวนเชื้อพันธุ์ข้าวที่ปลูกจะลดลงและสูญหายไปได้ ข้าวพันธุ์พื้นเมืองที่เป็นพันธุ์ข้าวเหนียวหรือข้าวเจ้า ที่ถูกนำมาใช้บริโภคเป็นอาหาร และบางส่วนถูกนำไปใช้ในวัตถุประสงค์อื่น แต่ผลผลิตที่เหลือยังขาดการนำเข้าสู่ระบบตลาด เพราะว่าเป็นพันธุ์ข้าวเหนียวหรือข้าวเจ้า ที่มีความหลากหลายพันธุ์ ทำให้ยากแก่การรวมกลุ่มกันเพื่อจำหน่ายหรือนำเข้าในนโยบายช่วยเหลือจากรัฐบาล ทำให้ผลผลิตที่เหลือยังขาดการนำไปใช้ประโยชน์ในด้านการสร้างรายได้ให้แก่ชุมชน 

ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงต้องการนำเอาพันธุ์ข้าวที่ผ่านการคัดเลือกแล้วว่ามีคุณค่าทางโภชนาการที่สูงในด้านการต้านทานการทำลาย DNA อันเนื่องมาจาก oxidative stress (antigenotoxicity) และ มีฤทธิ์ในการเป็น prebiotics นำมาพัฒนาเป็นผลิตภัณฑ์เพื่อสุขภาพในรูปแบบต่าง ๆ เพื่อเพิ่มความ หลากหลายของการบริโภคข้าว และการใช้ประโยชน์จากข้าวดังกล่าว ในรูปแบบที่ช่วยอำนวยความสะดวกในการบริโภค และเพิ่มอรรถประโยชน์แก่ผู้บริโภคในปัจจุบัน และเพื่อเพิ่มทางเลือกแก่ผู้บริโภคโดยเฉพาะกลุ่มที่มีความต้องการและสนใจในคุณค่าทางโภชนาการที่พิเศษดังกล่าว รวมทั้งยังเป็นแนวทางในการเพิ่มมูลค่าผลิตภัณฑ์จากข้าวพื้นที่สูง

2.2 วัตถุประสงค์ของการวิจัย

1) ทดสอบผลผลิต ความเสถียรภาพ และการตอบสนองต่อธาตุอาหารของพันธุ์ข้าวที่ผ่านการคัดเลือก แล้วว่ามีลักษณะทางการเกษตรที่ดีและมีคุณค่าทางโภชนาการ 

2) ศึกษาส่วนประกอบของสารชีวโมเลกุลในส่วนคาร์โบไฮเดรตในเมล็ดข้าวที่ทำหน้าที่ออกฤทธิ์เป็น prebiotics  

3) ศึกษาผลของการใช้สารสกัดข้าวที่มีฤทธิ์ antigenotoxicity ต่อการแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้องกับ DNA repair mechanism ในเซลล์มนุษย์รวมถึงผลต่อ telomere length และ telomerase activity

4) ศึกษาการเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตข้าวในพื้นที่สูง

2.3 วิธีการวิจัย

แผนการดำเนินงานในโครงการนี้แบ่งออกเป็น 5 กิจกรรมหลัก ได้แก่   

- กิจกรรมที่ 1: การทดสอบผลผลิต 

จากการรวบรวมและศึกษาพันธุ์ข้าวที่สูงจำนวน 200 พันธุ์/สายพันธุ์ ในปีที่ 1 และทำการคัดเลือกมา จำนวน 20 พันธุ์/สายพันธุ์ในแต่ละลักษณะเด่น และทำการยืนยันลักษณะดังกล่าว (Phenotypic confirmation) ในปีที่ 2 และในปีที่ 3 นั้นจะเป็นการคัดเลือกจากพันธุ์ข้าวดังกล่าวอย่างน้อย 4 พันธุ์จากพันธุ์เหล่านี้บือขอแผ่ (SPTC01002), ขาหนี่ (SPTC04005), ข้าวแดง (SPTC01004), เฟืองคำ (MHSC09016), และ เบี้ยวเบน (MHSC12002) เพื่อทำการการเปรียบเทียบผลผลิตระหว่างสถานี (Inter-station yield trials) 

- กิจกรรมที่ 2: การขยายเมล็ดพันธุ์และการขอขึ้นทะเบียนพันธุ์ข้าว 

คัดเลือกจากพันธุ์ข้าวดังกล่าว บือขอแผ่ (SPTC01002), ขาหนี่ (SPTC04005), ข้าวแดง (SPTC01004) และ เฟืองคำ (MHSC09016) เพื่อทำการปลูกขยายเมล็ดพันธุ์ดัก ตามกระบวนการของกรมการข้าวของพันธุ์ข้าว ดังกล่าวเพื่อรองรับการนำไปใช้ประโยชน์ในชุมชน 

- กิจกรรมที่ 3: การศึกษาองค์ประกอบทางด้านคาร์โบไฮเดรตของข้าวที่มีฤทธิ์เป็น prebiotics  

ทำการวิเคราะห์ปริมาณ resistant starch และวิเคราะห์ปริมาณ dietary fibre ในพันธุ์ข้าวที่ยืนยันแล้ว ว่ามีฤทธิ์ prebiotics ในปีที่ 1 และ 2 เพื่อยืนยันถึงฤทธิ์การเป็น prebiotic ของข้าวอันเนื่องมาจากมีปริมาณ resistant starch ที่สูงกว่าข้าวทั่วไป 

- กิจกรรมที่ 4: การศึกษาผลของพันธุ์ข้าวที่มีฤทธิ์ในการลด DNA damage ในการออกฤทธิ์เป็น anti-aging  

เป็นการศึกษาเพิ่มเติมของพันธุ์ข้าวที่ยืนยันแล้วว่ามีฤทธิ์ anti-DNA damage ในปีที่ 1 และ 2 ถึงฤทธิ์ทาง ชีวภาพในการเป็น Anti-aging โดยทำการศึกษาผลของสารสกัดข้าวต่อการแสดงออกของ gene ที่เกี่ยวข้องกับ DNA repair และ gene ที่เกี่ยวข้องกับ Aging และศึกษาผลของสารสกัดข้าวต่อ telomere length และ telomerase activity รวมทั้งศึกษาปริมาณ total phenolic concentration และฤทธิ์ในการต้านอนุมูลอิสระ (DPPH และ ABTS)

- กิจกรรมที่ 5 การทดสอบผลผลิตของข้าวพื้นที่สูงในสภาพนาพื้นที่สูง

เป็นการทดสอบพันธุ์ข้าวที่ถูกคัดเลือกแล้วว่ามีคุณภาพและคุณค่าทางโภชนาการจากงานวิจัยที่ผ่านมา โดยพันธุ์ข้าวที่ใช้ในการวิจัยได้แก่ บือขอแผ่ (SPTC01002), ขาหนี่ (SPTC04005), ข้าวแดง (SPTC01004) และ เฟืองคำ (MHSC09016) และพื้นที่ในการวิจัยได้แก่ 1) กลุ่มชุมชนลุ่มน้ำแม่ลอบ อำเภออมก๋อย จังหวัดเชียงใหม่, 2) บ้านอาโจ้ หมู่ที่ 3 ตำบลนาปู่ป้อม อ.ปางมะผ้า จ.แม่ฮ่องสอน, 3) บ้านทุ่งจำเริง หมู่ที่ 3 ตำบลอมก๋อย อำเภออมก๋อย จังหวัดเชียงใหม่ และ 4) บ้านยางเปา หมู่ที่ 2 ตำบลอมก๋อย อำเภออมก๋อย จังหวัดเชียงใหม่

- กิจกรรมที่ 6 การทดสอบเทคโนโลยีในการเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตข้าวนาพื้นที่สูง

กิจกรรมนี้ประกอบด้วย 3 กิจกรรมย่อย ที่มีความต่อเนื่องตั้งแต่การปลูกจนถึงการจัดการหลังการเก็บเกี่ยว โดยเทคโนโลยีที่ใช้ทดสอบนั้นเป็นเทคโนโลยีที่ถูกพัฒนาโดยศูนย์วิจัยข้าวเชียงใหม่ และ ศูนย์วิจัยข้าวแม่ฮ่องสอน ซึ่งมีความเชี่ยวชาญในการทำงานร่วมกับเกษตรกรพื้นที่สูงในเขตภาคเหนือตอนบน ซึ่งทั้ง 4 กิจกรรมย่อยดังนี้ 1) การจัดการเขตกรรมที่เหมาะสมในการผลิตข้าวนาพื้นที่สูง และ 2) การถ่ายทอดเทคโนโลยีการผลิตเมล็ดพันธุ์ข้าวพันธุ์ดี โดยพันธุ์ข้าวที่ใช้ในการวิจัยได้แก่ บือขอแผ่ (SPTC01002), ขาหนี่ (SPTC04005) และ ข้าวแดง (SPTC01004) และพื้นที่ในการวิจัยได้แก่ 1) กลุ่มชุมชนลุ่มน้ำแม่ลอบ อำเภออมก๋อย จังหวัดเชียงใหม่, 2) บ้านทุ่งจำเริง หมู่ที่ 3 ตำบลอมก๋อย อำเภออมก๋อย จังหวัดเชียงใหม่ และ 3) บ้านยางเปา หมู่ที่ 2 ตำบลอมก๋อย อำเภออมก๋อย จังหวัดเชียงใหม่

2.4 ผลการวิจัย

งานวิจัยนี้จึงมุ่งเน้นในการใช้ประโยชน์ของความหลากหลายทางพันธุกรรมและทางชีวภาพของข้าวที่สูงใน ประเทศไทย เพื่อทำการคัดเลือกพันธุ์ข้าวที่สูงด้านคุณภาพและคุณค่าทางโภชนาการ โดยมุ่งเน้นในการศึกษา บทบาทของข้าวในการออกฤทธิ์ทางชีวภาพ นั้นคือประสิทธิภาพการเป็น prebiotic และ การต้าน DNA damage อันเนื่องมาจาก Oxidative stress เพื่อเป็นการเพิ่มคุณค่าทางโภชนาการของข้าว และทำการศึกษาลักษณะ ทางการเกษตร, ผลผลิต, องค์ประกอบผลผลิต, ประสิทธิภาพการดูดใช้ธาตุอาหาร, คุณภาพหุงต้ม, ความทนต่อ ภาวะเครียดจากสิ่งมีชีวิตและจากสิ่งไม่มีชีวิต เพื่อนำไปพัฒนาพันธุ์ข้าวให้เป็นพันธุ์ข้าวที่มีคุณภาพและมีคุณค่าทาง โภชนาการเพื่อรองรับสภาวะวิกฤติทางด้านสุขภาพและสิ่งแวดล้อมในอนาคต จากงานวิจัยที่ผ่านมา ในปีที่ 1 นั้น คณะวิจัยได้รวบรวมเมล็ดพันธุ์ข้าวจากพื้นที่สูงในสภาพไร่และสภาพนา ทั้งจากแปลงเกษตรกรในพื้นที่สูงเขตภาคเหนือตอนบน และแปลงทดลองของศูนย์วิจัยข้าวเชียงใหม่ และ ศูนย์วิจัยข้าวแม่ฮ่องสอน ทั้งหมด 251 พันธุ์/สายพันธุ์ และทำการคัดเลือกเบื้องต้น โดยศึกษาศักยภาพการให้ผล ผลิตของข้าวพื้นที่สูงในสภาพน้ำขังและน้ำไม่ขัง รวมทั้งความสามารถในการดูดใช้อาหาร และการศึกษาฤทธิ์ทาง ชีวภาพของข้าวพื้นที่สูงในด้านการเป็น prebiotics จากการส่งเสริมการเติบโตของ Lactobacillus plantarum 1465 และ Lactobacillus balgaricus 1339 ฤทธิ์ทางชีวภาพของข้าวพื้นที่สูงในด้านการต้านพันธุพิษ (antigenotoxicity) จากการต้านทานการก่อการกลายพันธุ์ใน bacteria model จาก mutagen จากการต้าน การทำลาย DNA integrity จาก oxidative stress และ จากการต้านความเสียหายของ Chromosome จาก colchicine รวมทั้งการศึกษาลักษณะทางพันธุกรรมด้วย DNA marker ที่บ่งชี้ถึงคุณภาพการหุงต้ม การต้านทาน biotic และ abiotic stress ทำให้สามารถคัดเลือกพันธ์ข้าวที่สูงที่มีคุณภาพและคุณค่าทางโภชนาการสูงจำนวน 20 พันธุ์ หลังจากนั้นในปีที่ 2 นั้นข้าวที่ถูกคัดเลือกจำนวน 20 พันธุ์นั้นถูกนำมาศึกษา 1) คุณภาพหุงต้ม (ความ หอม. ความคงตัวของแป้งสุก) 2) ความทนต่อความเครียดจากสิ่งมีชีวิต (โรคใบไหม้, โรคขอบใบแห้ง, เพลี้ย กระโดดสีน้ำตาล) และสิ่งไม่มีชีวิต (น้ำท่วมฉับพลัน) 3) การดูดใช้ธาตุอาหาร 4) การออกฤทธิ์ prebiotic ต่อ broad spectrum probiotics (Lactobacillus bulgaricus 1 3 3 9 , Lactobacillus casei 1 4 6 3 , Lactobacillus fermentum 947 และ Lactobacillus plantarum 863) และ 5) การลดความเสียหายของเม็ด เลือดขาวชนิดโมโนนิวเคลียสอันเนื่องมาจาก oxidative stress เมื่อทดสอบด้วย Comet assay  

ในโครงการนี้ (ปีที่ 3) คณะวิจัยได้ทำการคัดเลือกจาก 20 พันธุ์ เหลือเพียง 5 พันธุ์ ได้แก่ บือขอแผ่ (SPTC01002), ขาหนี่ (SPTC04005), ข้าวแดง (SPTC01004), เฟืองคำ (MHSC09016) และ เบี้ยวเบน (MHSC12002) โดย 5 พันธุ์ที่ถูกคัดเลือกมีรายละเอียดดังนี้ 

- บือขอแผ่ (SPTC01002)

 

 

 เป็นข้าวเหนียว ที่รวบรวมมาจากสภาพนา จาก ต.แม่ตื่น อ.อมก๋อย จ.เชียงใหม่ ให้ผลผลิตประมาณ 480 กิโลกรัม/ ไร่ สามารถให้ผลผลิตได้ดีเมื่อทดสอบในสภาพน้ำขังและ สภาพน้ำไม่ขัง ทนโรคขอบใบแห้ง คุณภาพหุงต้มค่อนข้างดี และมีลักษณะการเป็น antigenotoxcity ที่ดีมาก  

 

- ขาหนี่ (SPTC04005)

 

เป็นข้าวเจ้า ที่รวบรวมมาจากสภาพนา จาก ต.ป่าไหน่ อ. พร้าว จ.เชียงใหม่ ให้ผลผลิตประมาณ 480 กิโลกรัม/ไร่ และให้ผลผลิตที่สูงมากเมื่อทดสอบในสภาพน้ำขังและ สภาพน้ำไม่ขัง ทนต่อโรคใบไหม้ และโรคขอบใบแห้ง คุณภาพหุงต้มค่อนข้างดี มีลักษณะการเป็น prebiotic ที่ ค่อนข้างดี มีลักษณะ antigenotoxcity ที่ดีมาก  

- ข้าวแดง (SPTC01004)

 

 

เป็นข้าวเหนียวที่รวบรวมมาจากสภาพนา จาก ต.แม่วิน อ.แม่วาง จ.เชียงใหม่ ให้ผลผลิตประมาณ 460 กิโลกรัม/ ไร่ มีกลิ่นหอม และคุณภาพหุงต้มที่ดี มีลักษณะการเป็น prebiotic ที่ดี และมีลักษณะ antigenotoxcity ที่ดีมาก  

- เฟืองคำ (MHSC09016)

 

เป็นข้าวเจ้า ที่รวบรวมมาจากสภาพนา จาก ต.นาปู่ป้อม อ.ปางมะผ้า จ.แม่ฮ่องสอน ให้ผลผลิตประมาณ 470 กิโลกรัม/ไร่ ต้านทานต่อโรคใบไหม้ คุณสมบัติหุงต้ม ค่อนข้างดี มีลักษณะ antigenotoxcity ที่ดีมาก  

นอกจากนั้นคณะทำงานยังได้ทำการขยายเมล็ดพันธุ์เพื่อไว้ใช้ในการถ่ายทอดสู่ชุมชนต่อไป โดยสามารถผลิต บือขอแผ่ (SPTC01002-110) จำนวน 120 กิโลกรัม ขาหนี่ (SPTC04005-MLN-117-1) จำนวน 200 กิโลกรัม ข้าวแดง (SPTC01004-34) จำนวน 100 กิโลกรัม และเฟืองคำ (MHSC09016-14) จำนวน 100 กิโลกรัม 

เมื่อทำการศึกษาถึงปัจจัยที่ท าให้ข้าวมีฤทธิ์เป็น prebiotics คณะวิจัยได้ท าการศึกษาปริมาณ resistant starch ของข้าวที่สูงจำนวน 20 พันธุ์ พบว่ามีปริมาณ อยู่ในช่วง 0.08 % – 6.11 % ซึ่งโดยทั่วไปในข้าวมีปริมาณ resistant starch อยู่ประมาณ 0.2 – 3.0 % ดังนั้นจะเห็นได้ว่าข้าวที่สูงที่ทำการศึกษาหลายพันธุ์นั้นมีปริมาณ resistant starch ที่สูงกว่าข้าวทั่วไป เช่น เบี้ยวเบน (6.11 %) ลายนกคุ่ม (5.08 %) และ ข้าวก่ำดอยดำ (4.52 %) ซึ่งล้วนแต่เป็นพันธุ์ข้าวที่มีฤทธิ์การเป็น prebiotic ที่ดี ดังนั้นฤทธิ์เป็น prebiotics ของข้าวที่สูงนั้นน่าจะเกิดจาก ปริมาณ resistant starch ในข้าวนั้นเอง 

เมื่อทำการศึกษาเพิ่มเติมถึงฤทธิ์ในการเป็น anti-aging ได้ทำการศึกษาถึงฤทธิ์ของสารสกัดข้าวที่สูงดังนี้  

1) ผลของสารสกัดข้าวที่สูงต่อการแสดงออกของ DNA repair related genes ใน human fibroblast cell ซึ่งได้ท าการศึกษาจ านวน 79 genes และตัวอย่าง genes ที่ถูกกระตุ้นการแสดงออก เช่น APEX1 ( Apurinic/Apyrimidinic Endodeoxyribonuclease 1), PRKDC (Protein kinase, DNA-activated, catalytic polypeptide), XRCC3 (X-ray repair complementing defective repair in Chinese hamster cells 3) และ DDB1 (Damage-specific DNA binding protein 1)  

2) ผลของสารสกัดข้าวที่สูงต่อการแสดงออกของ Aging related genes ใน human fibroblast cell ซึ่ง ได้ทำการศึกษาจำนวน 84 genes และตัวอย่าง genes ที่ถูกกระตุ้นการแสดงออก เช่น C1QA (Complement component 1, q subcomponent, A chain), CASP1 (Caspase 1), COL1A1 (Collagen, type I, alpha 1), FOXO1 (Forkhead box O1), HSF1 (Heat shock transcription factor 1) และ SIRT1 (Sirtuin 1) 

3) ผลของสารสกัดข้าวที่สูงต่อความยาวของ telomere โดยประเมิน relative telomere length score (T/S) ด้วยการใช้ qPCR เพื่อท าการประเมินสัดส่วนของ telomeric signal ต่อ single copy gene signal (reference gene) จากการศึกษาพบว่าสารสกัดจากข้าวพื้นที่สูงจ านวน 4 พันธุ์ ได้แก่ บือขอแผ่ (SPTC01002), ขาหนี่ (SPTC04005), เฟืองคำ (MHSC09016) และ ข้าวแดง (SPTC01004) นั้นสามารส่งผลให้ cell มี T/S ratio ที่สูงกว่าชุดควบคุม (control) อย่างมีนัยสำคัญ (P < 0.05) โดยข้าวแดง (SPTC01004) นั้นส่งผลให้ cell มีค่า T/S ratio สูงที่สุดอยู่ที่ 1.79 ในขณะที่ชุดควบคุม (control) มีค่า T/S ratio อยู่ที่ 1.49 

4) ผลของสารสกัดข้าวที่สูงต่อ telomerase activity ใน human fibroblast cell ด้วยการนำสารสกัด ข้าวไป treat กับ cells แล้วทำการสกัดโปรตีนจากเซลล์และนำไปทำปฏิกิริยา telomerase-synthesis DNA (TRAP) ด้วยการใช้ real-time PCR ผลการศึกษาสอดคล้องกับผลการทดสอบความยาวของ telomere นั้นคือใน ชุดทดลองที่มีสารสกัดข้าวพื้นที่สูงจำนวน 4 พันธุ์ ได้แก่ บือขอแผ่ (SPTC01002) (115 %), ขาหนี่ (SPTC04005) (113 %), เฟืองคำ (MHSC09016) (109 %) และ ข้าวแดง (SPTC01004) (117 %) นั้นสามารถเพิ่ม telomerase activity ได้ที่อย่างมีนัยสำคัญ (P < 0.05) และพันธุ์ข้าวที่ไม่มีฤทธิ์ในการเป็น anti-DNA damage เช่น KDML105 ก็ไม่มีฤทธิ์ในการรักษาความยาวของ telomere และกระตุ้น telomerase activities เมื่อเทียบกับ cells ที่ถูก treat ด้วย ddH2O 

จากการศึกษา total phenolic ของสารสกัดข้าวที่สูง พบว่ามีปริมาณตั้งแต่ 1.98 + 0.27 ถึง 3.55 + 0.06 mgGAE/gDW ซึ่งพันธุ์ข้าวที่มี total phenolic สูงสุดได้แก่ เบี้ยวเบน (MHSC12002) และพันธุ์บือขอแผ่ (SPTC01002) มีปริมาณ total phenolic ต่ำที่สุด และ total flavonoid ของสารสกัดข้าวที่สูง พบว่ามีปริมาณ ตั้งแต่ 3.02 + 0.16 ถึง 5.94 + 0.07 mgQE/gDW จากการศึกษา antioxidant activity ของสารสกัดข้าวที่สูงนั้น เมื่อทดสอบด้วยวิธี DPPH พบว่าสารสกัด ของข้าวนั้นมีค่าต้านอนุมูลอิสระอยู่ระหว่าง 15.26 + 8.25 ถึง 122.93 + 18.50 TE/gDW โดยพันธุ์ที่มีค่าต้าน อนุมูลอิสระ (DPPH) สูงได้แก่ บือขอแผ่ (SPTC01002) และ ขาหนี่ (SPTC04005) ซึ่งมีค่ามากกว่า KDML 105 ถึง 6 เท่า ในขณะที่เมื่อทดสอบด้วยวิธี ABTS พบว่าสารสกัดของข้าวนั้นมีค่าต้านอนุมูลอิสระอยู่ระหว่าง 18.99 + 4.33 ถึง 41.63 + 6.25 TE/gDW โดยพันธุ์ที่มีค่าต้านอนุมูลอิสระ (ABTS) สูงได้แก่ เฟืองคำ (MHSC09016) ซึ่ง แสดงให้เห็นว่า active compounds ในสารสกัดข้าวที่ทำการศึกษานั้นมีโหมดหรือ mechanism ในการต้าน อนุมูลอิสระที่แตกต่างกัน คณะวิจัยได้คาดการว่า bioactive compounds ที่มีฤทธิ์ดังกล่าวน่าจะเป็นสารในกลุ่ม carbohydrate โดยเฉพาะพวก polysaccharides ที่สามารถละลายในน้ำได้ เนื่องจากเป็นสารที่ค่อนข้างเสถียรเมื่อโดนความร้อน และมีหลายงานวิจัยได้รายงานถึงฤทธิ์ของ polysaccharide ที่คล้ายคลึงกับงานวิจัยนี้ว่าเป็นทั้ง prebiotics และ ต้านการทำลาย DNA damage ดังนั้นในอนาคตควรทำการศึกษาลงลึกถึงชนิดของ polysaccharide ในข้าวที่สูง 

นอกจากนั้นโดยการนำพันธุ์ข้าวดังกล่าวจำนวน 4 พันธุ์ ไปให้ชุมชนจำนวน 4 ชุมชนได้แก่ กลุ่มชุมชนลุ่มน้ำแม่ลอบ, บ้านทุ่งจำเริง ต.อมก๋อย, บ้านยางเปา ต.อมก๋อย อ.อมก๋อย จ.เชียงใหม่ และ บ้านอาโจ้ ต.นาปู่ป้อม อ.ปางมะผ้า จ.แม่ฮ่องสอน ทดสอบพันธุ์และถ่ายทอดเทคโนโลยีในการเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตข้าวนาพื้นที่สูง ซึ่งประกอบด้วย การจัดการความอุดมสมบูรณ์ดิน การจัดการเขตกรรมที่เหมาะสมในการผลิตข้าวนาพื้นที่สูง และ การถ่ายทอดเทคโนโลยีการผลิตเมล็ดพันธุ์ข้าวพันธุ์ดี ผลปรากฏว่าชุมชนทั้งหมดมีความพึงพอใจในพันธุ์ข้าวดังกล่าว และเทคโนโลยีที่ถ่ายทอดสามารถเพิ่มผลผลิตข้าวได้มากกว่าวิถีการปลูกทั่วไปของชุมชนโดยเฉลี่ย 23% ดังนั้นชุมชนจึงยอมรับในการนำพันธุ์และเทคโนโลยีดังกล่าวไปใช้ในฤดูกาลต่อไป นอกจากนั้นงานวิจัยนี้กำลังศึกษาแนวทางในการใช้ประโยชน์ข้าวที่สูง โดยการศึกษาความเสถียรภาพและการถนอมฤทธิ์ทางชีวภาพของข้าวพื้นที่สูงที่ถูกคัดเลือกแล้วว่ามีคุณภาพและคุณค่าทางโภชนาการสู่การนำไปใช้ประโยชน์ในอนาคตอีกด้วย

2.5 ผลสำเร็จและความคุ้มค่า

- องค์ความรู้ของพันธุ์ข้าวที่สูงด้านคุณภาพและคุณค่าทางโภชนาการ ซึ่งประกอบด้วย  

- ความหลากหลายของพันธุ์ข้าวที่สามารถนำมาประยุกต์ใช้ในการปรับปรุงพันธุ์ข้าว เช่น ข้าวใช้น้ำน้อย หรือ ข้าวทนโรคและแมลง  

- พันธุ์ข้าวที่สูงที่มีประสิทธิภาพในการเป็น prebiotics เพื่อ broad spectrum probiotics และเป็นพันธุ์ ที่มี resistant starch สูง 

- พันธุ์ข้าวที่สูงที่มีฤทธิ์ในการลดการทำลาย DNA damage ใน human cell line และสามารถกระตุ้น การแสดงออกของ DNA-repair related genes และ Aging-related genes รวมทั้งรักษาความเสถียรภาพของ telomere    

- พันธุ์ข้าวที่สูงทีมีลักษณะดีสำหรับการเพาะปลูกและคุณค่าทางโภชนาการที่เหมาะสมต่อการถ่ายทอดและนำไปใช้ประโยชน์เพื่อารพัฒนาชุมชนบนพื้นที่สูง

2.6 กลุ่มเป้าหมายและประโยชน์ที่ได้รับจากโครงการ 

กรมการข้าว : สามารถนำฐานข้อมูลและพันธุ์ข้าวที่ถูกคัดเลือกและทดสอบไปใช้ต่อยอดในด้านงานวิจัยและส่งเสริมขององค์กร รวมทั้งการนำไปประชาสัมพันธ์เผยแผ่ให้แก่เกษตรกรและผู้เกี่ยวข้อง รวมถึง บุคคลทั่วไป

กลุ่มนักวิชาการทั่วไป : จะได้ข้อมูลจากการศึกษานี้ จากเอกสารที่จะตีพิมพ์เผยแพร่ หรือการนำเสนอผลงานทางวิชาการในการประชุมต่างๆ เพื่อการนำไปใช้ประโยชน์ต่อยอดต่อไปในการนำไปใช้ประโยชน์โดยตรง หรือนำวิธีการข้อมูลไปปรับใช้ในงานการศึกษาวิจัยต่อไปได้ 

กลุ่มวิจัยทางด้านเภสัชศาสตร์และการแพทย์ : สามารถนำฐานข้อมูลไปใช้ต่อยอดในด้านงานวิจัย เพื่อพัฒนาอาหารและยาเพื่อสุขภาพ 

กลุ่มเกษตรกร : สามารถนำข้อมูลหรือพันธุ์ข้าวที่ได้รับจากการศึกษานี้ ไปใช้ในการเพิ่มมูลค่าของการผลิตข้าวเพื่อเพิ่มรายได้และลดต้นทุนการผลิต 

2.7 การนำไปใช้ประโยชน์ 

นำฐานข้อมูล (database) และพันธุ์ข้าวที่มีลักษณะเด่น ทางด้านคุณค่าทางโภชนาการ ปริมาณสารที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพ และ ศักยภาพในการต้านการกลายพันธุ์และภาวะพันธุพิษของข้าวที่สูงนำมาเผยแผ่แก่หน่วยงานที่เกี่ยวข้อง เช่น กรมการข้าว กรมส่งเสริมการเกษตร หน่วยงานการศึกษา เป็นต้น ที่จะสามารถนำข้อมูลไปใช้ในการต่อยอดการศึกษา หรือการอบรมให้ความรู้กับเกษตรกรหรือนักวิจัย เพื่อการนำไปใช้ในการส่งเสริมปลูกพันธุ์ข้าวที่มีคุณค่าทางโภชนาการสูงและพัฒนาเป็นข้าวเพื่อสุขภาพ 

2.8 ข้อเสนอแนะเชิงวิชาการ 

จากการศึกษาฤทธิ์ทางชีวภาพของข้าวที่สูง งานวิจัยครั้งนี้มุ่งเน้นในการศึกษา function ก่อนที่จะหาชนิด phytochemicals โดยเน้นการสกัดสารจากข้าวที่สูงด้วยการใช้น้ำเป็นสารละลายและผ่านความร้อนและกรดสูง ซึ่งเป็นการ pre-screen แล้วว่าสารสกัดที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพนั้นยังคงฤทธิ์ทางชีวภาพภายหลังการผ่านระบบย่อย อาหารของคน เพราะคณะผู้วิจัยคาดหวังในอนาคตให้บริโภคข้าวให้เป็นยา หรือการแปรรูปเป็นผลิตภัณฑ์เพื่อ สุขภาพอื่น ๆ โดยใช้ฤทธิ์ทางชีวภาพเป็นจุดเด่น เช่น ฤทธิ์ prebiotic activity หรือ antigenotoxic activity (ต้าน DNA damage จาก oxidative stress, กระตุ้นการแสดงออกของ DNA-repair related genes และ Aging-related genes รวมทั้งรักษาความเสถียรภาพของ telomere) อย่างไรก็ตามควรทำการศึกษาเพิ่มเติมว่า องค์ประกอบทางเคมีใดในข้าวที่ส่งผลต่อฤทธิ์ทางชีวภาพของพันธุ์ข้าว และควรทำการศึกษาถึงแนวทางในการนำพันธุ์ข้าวเหล่านี้ไปใช้ประโยชน์ที่มีผลกระทบเชิงกว้างต่อไป

คลังรูปภาพ : ข้าวไร ข้าวขาหนี่