การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีทาง DNA ในเชิงการเกษตร

งานนำเสนอเรื่อง: "การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีทาง DNA ในเชิงการเกษตร"— ใบสำเนางานนำเสนอ:

1 การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีทาง DNA ในเชิงการเกษตร

2 การทำฟาร์มสัตว์เพื่อสุขภาพมนุษย์
การสร้างพืชดัดแปลงพันธุกรรม - พืชดัดแปลงพันธุกรรมที่มีความสามารถในการต้านทานแมลง - พืชต้านทานต่อโรค - พืชดัดแปลงพันธุกรรมที่สามารถต้านทานสารปราบวัชพืช - พืชดัดแปลงพันธุกรรมที่มีคุณค่าทางอาหารเพิ่มขึ้น - พืชดัดแปลงพันธุกรรมเพื่อให้ยืดอายุของผลิตได้ยาวนานขึ้น วิธีการทำ GMOs ข้อดี GMOs ข้อเสีย GMOs 

3 การทำฟาร์มสัตว์เพื่อสุขภาพมนุษย์
ในการใช้เทคโนโลยี DNA เพื่อการปรับปรุงพันธุ์สัตว์ให้มีลักษณะที่ดีขึ้น เช่นเดียวกับเป้าหมายในการปรับปรุงพันธุ์สัตว์ที่อาศัยการผสมพันธุ์ และคัดเลือกพันธุ์แบบดั้งเดิม แต่ด้วยเทคโนโลยี DNA ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถหาได้ว่ายีนที่จะทำให้สัตว์มีลักษณะตามต้องการ เช่น หมูมีไขมันต่ำ วัวให้นมเร็วขึ้นและมากขึ้น เมื่อทราบว่ายีนที่ควบคุมลักษณะนั้นคือยีนใดแล้วจึงย้ายยีนดังกล่าวเข้าสู่สัตว์ที่ต้องการ

4 การทำฟาร์มสัตว์เพื่อสุขภาพมนุษย์
อีกรูปแบบหนึ่งของการทำฟาร์มในอนาคต คือ การสร้างฟาร์มสัตว์ที่เสมือนเป็น โรงงานผลิตยาเพื่อสกัดนำไปใช้ในการแพทย์ ตัวอย่างเช่น การสร้างแกะที่ได้รับการถ่ายยีนเพื่อให้สร้างโปรตีนที่มีอยู่ในเลือดของคน และให้แกะผลิตน้ำนมที่มีโปรตีนนี้ โปรตีนชนิดนี้จะยับยั้งเอนไซม์ที่ก่อให้เกิดการทำลายเซลล์ปอดในผู้ป่วยที่เป็นโรคซิสติกไฟโบรซิส (Cystic fibrosis) และโรคระบบทางเดินหายใจที่เรื้อรังชนิดอื่นๆ

5 การสร้างพืชดัดแปลงพันธุกรรม
การสร้างพืชดัดแปลงพันธุกรรม เพื่อให้มียีนเวลาดารเก็บรักษาผลผลิต มีความต้านทานโรคและแมลง มีความต้านทานต่อสารฆ่าแมลงมีคุณค่าทางอาหารมากขึ้น เป็นต้น ในพืชสามารถทำได้ง่ายกว่าในสัตว์เนื่องจากมีการศึกษาเทคโนโลยีการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อในหลอดทดลองซึ่งสามารถสร้างต้นพืชขึ้นใหม่จากเซลล์ เนื้อเยื่อ หรือส่วนต่างๆ ของพืชได้เป็นเวลาหลายสิบปีแล้ว ดังนั้นถ้าสามารถถ่ายยีนเข้าสู่เซลล์พืชได้ และพืชนั้นมีเทคโนโลยีการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืชรองรับอยู่แล้ว ก็สามารถสร้างพืชดัดแปลงพันธุกรรมได้

6 การสร้างพืชดัดแปลงพันธุกรรม
ตัวอย่างการสร้างพืชดัดแปลงพันธุกรรมได้แก่ - พืชดัดแปลงพันธุกรรมที่มีความสามารถในการต้านทานแมลง โดยการถ่ายยีนบีที่สร้างสารพิษจากแบคทีเรีย (Bacillus thuringiensis BT) สารพิษนี้สามารถทำลายตัวอ่อนของแมลงบางประเภทอย่างเฉพาะเจาะจง โดยไม่เป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตอื่นเมื่อนำยีนที่สร้างสารพิษไปใส่ในเซลล์ของพืช เช่น ฝ้าย ข้าวโพดมันฝรั่ง ยาสูบ มะเขือเทศ พืชเหล่านี้สามารถผลิตสารทำลายตัวหนอนที่มากัดกิน ทำให้ผลผลิตของพืชเหล่านี้เพิ่มขึ้น ลดการใช้สารเคมีหรือไม่ต้องใช้เลย

7 การสร้างพืชดัดแปลงพันธุกรรม
ภาพ ก.ฝ้ายที่มีมียีนบีที (ซ้าย) และฝ้ายธรรมดา (ขวา) ข.แผนภูมิเปรียบเทียบปริมาณการใช้สารฆ่าแมลงของฝ้ายบีทีกับฝ้ายธรรมดา

8 มะละกอที่มียีนต้านทานต่อโรค
การสร้างพืชดัดแปลงพันธุกรรม  - พืชต้านทานต่อโรค นักวิจัยไทยสามารถดัดแปลงพันธุกรรมของมะละกอให้ต้านทานต่อโรคใบด่างจุดวงแหวน ซึ่งเกิดจากไวรัสชนิดหนึ่ง โดยนำยีนที่สร้างโปรตีนเปลือกไวรัส (coat protein gene) ถ่ายฝากเข้าไปในเซลล์มะละกอ แล้วชักนำให้เป็นต้นมะละกอสร้างโปรตีนดังกล่าว ทำให้สามารถต้านทานต่อเชื้อไวรัสได้ นอกจากนี้ยังนี้การดัดแปลงพันธุกรรมของฝรั่ง ยาสูบ ให้มีความต้านทานต่อไวรัสที่มาทำลายได้ มะละกอที่มียีนต้านทานต่อโรค

9 การสร้างพืชดัดแปลงพันธุกรรม
- พืชดัดแปลงพันธุกรรมที่สามารถต้านทานสารปราบวัชพืช เช่น นำยีนที่ต้านทางสารปราบวัชพืช ใส่เข้าไปในเข้าไปในพืช เช่น ถั่วเหลืองข้าวโพด ฝ้าย ทำให้สามารถต้านทานสารปราบวัชพืชทำให้สารเคมีที่ใช้ปราบ วัชพืช ไม่มีผลต่อพืชดังกล่าว และสามารถใช้ประโยชน์จากดินและปุ๋ย อย่างมีประสิทธิภาพ การปลูกพืชหมุนเวียนยังทำให้ง่ายขึ้นผลผลิตก็มีมากขึ้นด้วย

10 การสร้างพืชดัดแปลงพันธุกรรม
- พืชดัดแปลงพันธุกรรมที่มีคุณค่าทางอาหารเพิ่มขึ้น เช่นในกรณีของข้าวที่เป็นธัญพืชที่เป็นอาหารหลักของโลกได้มีนักวิทยาศาสตร์ นำยีนจากแดฟโฟดิล (Daffodils) และยีนจากแบคทีเรีย Erwinia dreteria ถ่ายฝากให้ข้าว ทำให้ข้าวสามารถสร้างวิตามินเอในเมล็ดได้ เรียกว่า ข้าวสีทอง (golden rice) โดยหวังว่าการสร้างข้าวสีทอง จะมีส่วนช่วยในการลดภาวการณ์ขาดวิตามินในประเทศที่ขาดแคลนอาหารในโลกได้ ข้าวสีทอง

11 การสร้างพืชดัดแปลงพันธุกรรม
- พืชดัดแปลงพันธุกรรมเพื่อให้ยืดอายุของผลิตได้ยาวนานขึ้น โดยนำยีนที่มีผลต่อเอนไซม์ที่สังเคราะห์เอทิลีนใส่เข้าไปในผลไม้ เช่น มะเขือเทศ ทำให้มะเขือเทศสุกช้าลง เนื่องจากไม่มีการสร้างเอทิลีน ลดความเน่าเสียของมะเขือเทศ สามารถเก็บรักษาได้นานขึ้นและขนส่งได้เป็นระยะทางไกลขึ้น นอกจากนี้ยังมีความพยายามที่จะดัดแปลงพันธุกรรมพืชให้สามารถทนทานต่อสภาพแวดล้อมที่ไม่เอื้ออำนวย เช่น ความแห้งแล้งดินเค็ม น้ำท่วม และยังมีความพยายามที่จะดัดแปลงพันธุกรรมของไม้ประดับ พัฒนาให้มีสีสันแปลกตา เช่น การนำยีนที่สร้างสีน้ำเงินของดอกอัญชัน ถ่ายลงไปในยีนของดอกกล้วยไม้สีขาวเพื่อให้ได้กล้วยไม้สีน้ำเงิน ซึ่งเป็นงานวิจัยของ ดร.พัฒนา (ศรีฟ้า) ฮุนเนอร์จากมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์

12 วิธีการทำ GMO  ปัจจุบันนักเทคโนโลยีชีวภาพได้ทำการศึกษาวิจัยด้าน GENE หรือ GENOME ทำให้สามารถวิเคราะห์โครงสร้างในสิ่งที่มีชีวิตและยีน เพื่อปรับปรุงคุณลักษณะให้ดีกว่าเดิม คือ การทำ GMO นั่นเอง  GENETIC ENGINEERING หรือพันธุวิศวกรรมนั้น เป็นวิธีการที่เรียกว่า Biotechnology หรือเทคโนโลยีทางชีวภาพ เป็นวิธีการที่คัดเลือกสายพันธุ์โดยทำลงไปที่ยีนที่ต้องการโดยตรง แทนวิธีการผสมพันธุ์แบบเก่า แล้วคัดเลือกลูกสายพันธุ์ผสมที่มีลักษณะตามความต้องการ ถึงแม้ว่าจะใช้เวลานานก็ตาม  วิธีการทำ GMO มี 2 ขั้นตอนดังนี้  1. เจาะจงโดยการค้นหายีนตัวใหม่หรือจะใช้ยีนที่เป็น TRAITS (มีคุณลักษณะแฝง) ก็ได้ ตามที่เราต้องการ ยีนตัวนี้อาจจะมาจากพืช สัตว์ หรือจุลินทรีย์ก็ได้  2. นำเอายีนจากข้อที่ 1 ถ่ายทอดเข้าไปอยู่ในโครโมโซมของเซลล์ใหม่ ซึ่งทำได้หลายวิธี 

13 วิธีการทำ GMOs วิธีหลักที่ใช้กันในปัจจุบัน มี 2 วิธีคือ  2.1 ใช้จุลินทรีย์ เรียกว่า Agro-Bacterium เป็นพาหะช่วยพายีนเข้าไป ซึ่งคล้ายกับการใช้รถลำเลียงสัมภาระเข้าไปไว้ในที่ที่ต้องการ  2.2 ใช้ปืนยีน (GENE GUN) ยิงยีนที่เกาะอยู่บนผิวอนุภาคของทอง ให้เข้าไปในโครโมโซมเซลล์พืช กระสุนที่ยิงเข้าไปเป็นทองและนำ DNA ติดกับผิวของกระสุนที่เป็นอนุภาคของทอง และยิงเข้าไปในโครโมโซมด้วยแรงเฉื่อย จะทำให้ DNA หลุดจากผิวของอนุภาคของทอง เข้าไปอยู่ในโครโมโซม ส่วนทองก็จะอยู่ภายในเนื้อเยื่อโดยไม่มีปฏิกิริยาใดๆ  เมื่อเข้าไปที่ใหม่ จะโดยวิธี 2.1 หรือ 2.2 ก็ตาม ยีนจะแทรกตัวรวมอยู่กับโครโมโซมของพืช จนกลายเป็นส่วนหนึ่งของโครโมโซมพืช

14 วิธีการทำ GMOs  การถ่ายทอดยีนเข้าสู่พืชนั้นมิได้เป็นการถ่ายทอดเฉพาะยีนที่ต้องการเท่านั้น แต่เป็นการถ่ายทอดชุดของยีนเรียกว่า GENE CASSETTE โดยนักวิทยาศาสตร์ที่นำเอายีนที่ต้องการนั้น ไปผ่านขบวนการเสริมแต่ง เพื่อเพิ่มตัวช่วย ได้แก่ ตัวควบคุมการทำงานของยีนให้เริ่มต้นและยุติ และตัวบ่งชี้ปรากฏการณ์ของยีน ซึ่งตัวช่วยทั้งสองเป็นสารพันธุกรรมหรือยีนเช่นกัน ทั้งหมดจะถูกนำมาเชื่อมต่อเข้าด้วยกันเป็นชุดของยีนก่อนจะนำชุดของยีนนั้นไปฝากไว้กับเชื้ออะโกรแบคทีเรียม หรือนำไปเคลือบลงบนผิวอนุภาคของทองอีกทีหนึ่ง นักวิทยาศาสตร์จำเป็นต้องพ่วงตัวช่วยเหล่านั้นกับยีนที่ต้องการเพื่อใส่ยีนเข้าไปในเซลล์พืช ให้สามารถทำงานได้ หรือสามารถควบคุมให้มีการสร้างโปรตีนได้ นอกจากนี้ยังต้องมีวิธีการติดตามหรือสะกดรอยชุดยีนที่ใส่เข้าไปโดยตรวจหาสัญญาณตัวบ่งชี้การปรากฏของยีน ซึ่งตัวบ่งชี้นี้ช่วยให้สามารถคัดแยกเซลล์พืชหรือต้นพืชที่ได้รับการใส่ชุดยีนได้

15 ข้อดีของ GMOs - ประโยชน์ต่อเกษตรกร 1. ทำให้เกิดพืชสายพันธุ์ใหม่ที่มีความทนทานต่อสภาพแวดล้อม เช่น ทนต่อศัตรูพืช หรือมีความสามารถในการ ป้องกันตนเองจากศัตรูพืช เช่น เชื้อไวรัส เชื้อรา แบคทีเรีย แมลงศัตรูพืช หรือแม้แต่ยาฆ่าแมลง และยาปราบวัชพืช 2. ทำให้เกิดพืชสายพันธุ์ใหม่ที่มีคุณสมบัติเหมาะแก่การเก็บรักษาเป็นเวลานาน ทำให้สามารถอยู่ได้นานวัน และขนส่งได้เป็นระยะทางไกลโดยไม่เน่าเสีย เช่น มะเขือเทศที่สุก

16 ข้อดีของ GMOs - ประโยชน์ต่อผู้บริโภค 1. ทำให้เกิดธัญพืช ผัก หรือผลไม้ที่มีคุณสมบัติเพิ่มขึ้นในทางโภชนาการ เช่น ส้มหรือมะนาวที่มีวิตามินซีเพิ่ม มากขึ้น หรือผลไม้ที่มีขนาดใหญ่ขึ้นกว่าเดิม 2. ทำให้เกิดพันธุ์พืชใหม่ๆ ที่มีคุณค่าในเชิงพาณิชย์ เช่น ดอกไม้หรือพืชจำพวกไม้ประดับสายพันธุ์ใหม่ที่มี รูปร่างแปลกกว่าเดิม ขนาดใหญ่กว่าเดิม สีสันแปลกไปจากเดิม หรือมีความคงทนกว่าเดิม

17 ข้อดีของ GMOs - ประโยชน์ต่ออุตสาหกรรม 1. คุณสมบัติของพืชที่ทำให้ลดการใช้สารเคมี และช่วยให้ได้พืชผลมากขึ้นกว่าเดิมมีผลทำให้ต้นทุนการผลิตต่ำลง  2. นอกจากพืชแล้ว ยังมี GMOs หลายชนิดที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบันนี้ในอุตสาหกรรมอาหาร เช่น เอ็นไซม์ที่ใช้ ในการผลิตน้ำผักและน้ำผลไม้ หรือเอ็นไซม์ ไคโมซิน ที่ใช้ในการผลิตเนยแข็ง 3. การผลิตวัคซีน หรือยาชนิดอื่นๆ ในอุตสาหกรรมยาปัจจุบันนี้ล้วนแล้วแต่ใช้ GMOs แทบทั้งสิ้น

18 ข้อดีของ GMOs - ประโยชน์ต่อสิ่งแวดล้อม 1.ประโยชน์ที่มีต่อสิ่งแวดล้อมคือ เมื่อพืชมีคุณสมบัติสามารถป้องกันศัตรูพืชได้เอง อัตราการใช้สารเคมีเพื่อ ปราบศัตรูพืชก็จะลดน้อยลงจนถึงไม่ต้องใช้เลย 2. หากยอมรับว่าการปรับปรุงพันธุ์ และการคัดเลือกพันธุ์พืชเป็นการเพิ่มความหลากหลายของสายพันธุ์ให้มากขึ้นแล้ว การพัฒนา GMOs ก็ย่อมมีผลทำให้เพิ่มความหลากหลายทางชีวภาพขึ้นเช่นกัน

19 ข้อเสียของ GMOs - ความเสี่ยงต่อผู้บริโภค 1. สารอาหารจาก GMOs อาจมีสิ่งปนเปื้อนที่เป็นอันตรายซึ่งเป็นผลมาจากความบกพร่องในขั้นตอนการควบคุมคุณภาพ (quality control) ทำให้มีสิ่งปนเปื้อนหลงเหลืออยู่ 2.สารอาหารจาก GMOs อาจมีคุณค่าทางโภชนาการไม่เท่าอาหารปกติในธรรมชาติ เช่น รายงานที่ว่าถั่วเหลืองที่ ตัดแต่งพันธุกรรมมี isoflavone มากกว่าถั่วเหลืองธรรมดาเล็กน้อย 3.การตบแต่งพันธุกรรมในสัตว์ปลอดภัยต่อผู้บริโภคหรือไม่? ในบางกรณี วัว หมู รวมทั้งสัตว์ชนิดอื่นที่ได้รับ recombinant growth hormone อาจมีคุณภาพที่แตกต่างไปจากธรรมชาติ และ/หรือมีสารตกค้างหรือไม่ ขณะนี้ยัง ไม่มีข้อยืนยันชัดเจนในเรื่องนี้ อย่างไรก็ตาม สัตว์มีระบบสรีระวิทยาที่ซับซ้อนมากกว่าพืช และเชื้อจุลินทรีย์ ทำให้การตบแต่งพันธุกรรมในสัตว์ อาจทำให้เกิดผลกระทบอื่นๆ ที่ไม่คาดคิดได้

20 ข้อเสียของ GMOs - ความเสี่ยงต่อสิ่งแวดล้อม 1. มีความกังวลว่า สารพิษบางชนิดที่ใช้ปราบแมลงศัตรูพืช เช่น Bt toxin ที่มีอยู่ใน GMOs บางชนิดอาจมีผล กระทบต่อแมลงที่มีประโยชน์ชนิดอื่นๆ 2. ความกังวลต่อการถ่ายเทยีนออกสู่สิ่งแวดล้อม ทำให้เกิดผลกระทบต่อความหลากหลายทางชีวภาพเนื่องจาก มีสายพันธุ์ใหม่ที่เหนือกว่าสายพันธุ์ดั้งเดิมในธรรมชาติ หรือลักษณะสำคัญบางอย่างถูกถ่ายทอดไปยังสายพันธุ์ ที่ไม่พึงประสงค์ หรือแม้กระทั่งการทำให้เกิดการดื้อต่อยาปราบวัชพืช

21 ข้อเสียของ GMOs - ความกังวลในด้านเศรษฐกิจ - สังคม 1. ความกังวลอื่นๆ นั้นมักเป็นเรื่องนอกเหนือวิทยาศาสตร์ เช่น ในเรื่องการครอบงำโดยบรรษัทข้ามชาติที่มีสิทธิ บัตร ถือครองสิทธิ์ในทรัพย์สินทางปัญญาที่เกี่ยวข้องกับ GMOs ทำให้เกิดความกังวลเกี่ยวกับความมั่นคงทาง อาหาร ตลอดจนปัญหาความสามารถในการพึ่งตนเองของประเทศในอนาคต ที่มักถูกหยิบยกขึ้นมากล่าวถึงโดย NGOs และปัญหาในเรื่องการกีดกันสินค้า GMOs ในเวทีการค้า ระหว่างประเทศ ซึ่งเป็นประเด็นปัญหาของ ประเทศไทยอยู่ในปัจจุบัน

22 เอกสารอ้างอิง http://www.vcharkarn.com/lesson/1314

23 รายชื่อสมาชิก กลุ่มที่ 6
1.นางสาวมนัสวีร์ ดิษฐาพร ม.5/1 เลขที่ 13ก 2.นางสาวลานนา ติลังการณ์ ม.5/1 เลขที่ 14ก 3.นางสาวธนวรรณ ศักดิ์ศรีวัฒนา ม.5/1 เลขที่ 15ข