การประยุกต์ใช้เทคโนโลยี ทาง DNA ในเชิงการเกษตร

งานนำเสนอเรื่อง: "การประยุกต์ใช้เทคโนโลยี ทาง DNA ในเชิงการเกษตร"— ใบสำเนางานนำเสนอ:

1 การประยุกต์ใช้เทคโนโลยี ทาง DNA ในเชิงการเกษตร

2 การทำฟาร์มสัตว์เพื่อสุขภาพของมนุษย์
ในการใช้เทคโนโลยี DNA เพื่อปรับปรุงพันธุ์สัตว์ในมีลักษณะที่ดีขึ้น เช่นเดียวกับ เป้าหมายหนึ่งคือการในการปรับปรุงพันธุ์สัตว์ที่อาศัยการผสมพันธุ์ และคัดเลือก พันธุ์ดั้งเดิม แต่ด้วยเทคโนโลยี DNA ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถหาได้ว่ายีนที่จะ ทำให้สัตว์มีลักษณะตามต้องการ เช่น หมูมีไขมันต่ำ วัวให้นมเร็วขึ้นและมากขึ้น เมื่อ ทราบว่ายีนควบคุมลักษณะนั้นคือยีนใดแล้วจึงย้ายยีนดังกล่าวเข้าสู่สัตว์ที่ต้องการ

3 การทำฟาร์มสัตว์เพื่อสุขภาพของมนุษย์
อีกรูปแบบหนึ่งของการทำฟาร์มในอนาคต คือ การสร้างฟาร์มสัตว์ ที่เสมือนเป็น โรงงานผลิตยาเพื่อสกัดนำไปใช้ในการแพทย์ ตัวอย่างเช่น การสร้างแกะที่ได้รับการถ่ายยีนเพื่อให้สร้างโปรตีนที่มีอยู่ในเลือดของ คน และให้แกะผลิตน้ำนมที่มีโปรตีนนี้ โปรตีนชนิดนี้จะยับยั้งเอนไซม์ที่ ก่อให้เกิดการทำลายเซลล์ปอดในผู้ป่วยที่เป็นโรคซิสติกไฟโปรซิส (cystic fibrosis) และโรคระบบทางเดินหายใจที่เรื้อรังชนิดอื่นๆ

4 การทำฟาร์มสัตว์เพื่อสุขภาพของมนุษย์
ในการสร้างสัตว์ดัดแปลงพันธุกรรม (transgenic animal) จะเริ่ม จากการแยกเซลล์ไข่ออกจากเพศเมียและฉีดยีนที่ต้องการเข้าไปใน นิวเคลียสของเซลล์ไข่ (microinjection) ซึ่งจะมีเซลล์ไข่บางเซลล์ยอม ให้ยีนดังกล่าวแทรกเข้าในจีโนมของนิวเคลียสและแสดงออกได้ จากนั้น ทำการผสมพันธุ์ในหลอดทดลอง (in vitro fertilization) และถ่าย ฝากเข้าในตัวแม่ผู้รับ เพื่อให้เจริญเป็นตัวใหม่ซึ่งจะมียีนที่ต้องการอยู่ โดยไม่จำเป็นต้องมาจากสปีชี

5 การสร้างพืชดัดแปลงพันธุกรรม(trensgenic plant)
 การสร้างพืชดัดแปลงพันธุกรรมเพื่อให้มียีนของลักษณะตามที่ต้องการ เช่น การชะลอการสุกของผลไม้ หรือเพื่อยืดเวลาการเก็บรักษาผลผลิต มี ความต้านทานโรคและแมลง มีความต้านทานต่อสารฆ่าแมลงมีคุณค่าด้าน อาหารมากขึ้น เป็นต้น ในพืชสามารถทำได้ง่ายกว่าในสัตว์ เนื่องจากมี การศึกษาเทคโนโลยีในการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อในหลอดทดลอง ซึ่งสามารถ สร้างต้นพืชขึ้นใหม่จากเซลล์เนื้อเยื่อ หรือส่วนต่างๆ ของพืชได้เป็นเวลา หลายสิบปีมาแล้ว  ดังนั้นถ้าสามารถถ่ายยีนเข้าสู่เซลล์พืชได้ และพืชนั้นมี เทคโนโลยีการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืชรองรับอยู่แล้ว ก็สามารถสร้างพืช ดัดแปลงทางพันธุกรรมได้

6 ตัวอย่างการสร้างพืชดัดแปลงพันธุกรรม(trensgenic plant)
พืชดัดแปลงทางพันธุกรรมที่มีความสามารถในการต้านทานแมลง โดยการถ่ายยีนบีทีที่สร้างสารพิษจากแบคทีเรีย(Bacillua Thuringiensis;BT) สารพิษนี้สามารถทำลายตัวอ่อนของแมลงบางประเภทอย่างเฉพาะเจาะจง โดยไม่เป็น อันตรายต่อสิ่งมีชีวิตชนิดอื่น เมื่อนำยีนที่สร้างสารพิษไปใส่ในเซลล์ของพืช เช่น ฝ้าย ข้าวโพด มันฝรั่ง ยาสูบ มะเขือเทศ พืชเหล่านี้สามารถผลิตสารทำลายตัว หนอนที่มากัดกิน ทำให้ผลผลิตของพืชเหล่านี้เพิ่มขึ้น ลดการใช้สารเคมีหรือไม่ต้อง ใช้เลย

7 ตัวอย่างการสร้างพืชดัดแปลงพันธุกรรม(trensgenic plant)
การเปรียบเทียบระหว่างฝ้ายที่มียีนบีที (ซ้าย) และ ฝ้ายธรรมดา (ขวา)

8 ตัวอย่างการสร้างพืชดัดแปลงพันธุกรรม(trensgenic plant)
พืชต้านทานต่อโรค  นักวิจัยไทยสามารถดัดแปลงพันธุกรรมของมะละกอให้ต้านทานต่อโรคใบด่างจุดวง แหวน ซึ่งเกิดจากไวรัสชนิดหนึ่ง โดยนำยีนที่สร้างโปรตีนเปลือกไวรัส (coat protein gene) ถ่ายฝากเข้าไปในเซลล์มะละกอ แล้วชักนำให้เป็นมะละกอสร้าง โปรตีนดังกล่าว ทำให้สามารถต้านทานต่อเชื้อไวรัสได้ นอกจากนี้ยังมีการดัดแปลง พันธุกรรมของมันฝรั่ง ยาสูบ ให้มีความต้านทานต่อไวรัสที่มาทำลายได้

9 ตัวอย่างการสร้างพืชดัดแปลงพันธุกรรม(trensgenic plant)
พืชดัดแปลงทางพันธุกรรมที่สามารถต้านสารปราบวัชพืช  เช่น  นำเอายีนที่ต้านทานสารปราบวัชพืชใส่เข้าไปในพืช  เช่น  ถั่ว เหลือง ข้าวโพด ฝ้าย ทำให้สามารถต้านทานสารปราบวัชพืช ทำให้สารเคมีที่ปราบ วัชพืชไม่มีผลต่อพืชดังกล่าวและสามารถใช้ประโยชน์จากดินและปุ๋ยอย่างมี ประสิทธิภาพ การปลูกพืชหมุนเวียนยังทำได้ง่ายขึ้น ผลผลิตก็เพิ่มมากขึ้นด้วย 

10 ตัวอย่างการสร้างพืชดัดแปลงพันธุกรรม(trensgenic plant)
พืชดัดแปลงทางพันธุกรรมที่มีคุณค่าทางอาหารเพิ่มขึ้น เช่น ในกรณีของข้าวที่เป็นธัญพืชที่เป็นอาหารหลักของโลก ได้มีนักวิทยาศาสตร์ นำยีน จากแดฟโฟดิลและยีนจากแบคทีเรีย Erwinia bretaria ถ่ายฝากให้ข้าว ทำให้ข้าว สร้างวิตามินเอในเมล็ดได้ เรียกว่า ข้าวสีทอง(golden rice)โดยหวังว่าการสร้างข้าวสี ทอง จะมีส่วนช่วยในการลดภาวะการขาดวิตามินในประเทศที่ขาดแคลนอาหารในโลกได้ พืชดัดแปลงทางพันธุกรรมเพื่อให้ยืดอายุของผลผลิตได้ยาวนานขึ้น โดยนำยีนที่มีผลต่อเอนไซม์ที่สังเคราะห์เอทิลีนใส่เข้าไปในผลไม้ เช่น มะเขือเทศ ทำให้มะเขือ เทศสุกช้าลงเนื่องจากไม่มีการสร้างเอทิลีนลดความเน่าเสียของมะเขือเทศ สามารถเก็บ รักษาได้นานขึ้นและขนส่งได้เป็นระยะทางไกลขึ้น

11 ตัวอย่างการสร้างพืชดัดแปลงพันธุกรรม(trensgenic plant)
พืชดัดแปลงพันธุกรรมอื่นๆ เช่น ทำให้พืชต้านทานความแห้งแล้ง ต้านทานดินเค็ม ดัดแปลงพืชให้แปลกและ แตกต่างไปจากเดิมเพื่อให้เหมาะสมกับตลาดและความต้องการของมนุษย์มากขึ้น แต่อย่างไรก็ตามพืชดัดแปลงพันธุกรรม (Genetically Modified Organism : GMOs) ถึงจะมีประโยชน์มากมายแต่ก็ยังมีข้อโต้แย้งทางสังคมเป็นอย่างมากว่า อาจจะไม่ปลอดภัยกับผู้บริโภคและอาจก่อให้เกิดปัญหาทางด้านพันธุ์พืช พันธุ์สัตว์ ความหลากหลายทางชีวภาพ การมิวเทชันและอาจเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมใน อนาคตได้

12 การปรับปรุงพันธุ์โดยอาศัยวิธีการของ molecolar breeding
ด้วยเทคโนโลยี DNAนำมาสู่การสร้างแบคทีเรีย และแผนที่ เครื่องหมายทางพันธุกรรมต่างๆ ทำให้นักปรับปรุงพันธุ์สามารถนำ องค์ความรู้ดังกล่าวมาใช้ในการปรับปรุงพันธุ์ โดยอาศัยการ คัดเลือกจากการตรวจหาจากเครื่องหมายทางพันธุกรรมระดับ โมเลกุลทดแทนการคัดเลือกจากลักษณะฟีโนไทป์เพียงอย่างเดียว ซึ่ง ทำให้การปรับปรุงพันธุ์ต่างๆทำได้รวดเร็วขึ้นและมีความเป็นไปได้ที่จะ ได้พืชหรือสัตว์พันธุ์ใหม่ที่มีลักษณะต่างๆร่วมกันในเวลาที่เร็วขึ้น

13 การปรับปรุงพันธุ์โดยอาศัยวิธีการของ molecolar breeding
ตัวอย่างการคัดเลือกสายพันธุ์ โดยอาศัยเครื่องหมายทาง พันธุกรรมระดับโมเลกุลที่สามารถเห็นได้ชัดเจน เช่น การปรับปรุง พันธุ์ข้าวได้มีการศึกษาว่ายีนที่ควบคุมความทนเค็มนั้น ถูกควบคุม ด้วยยีนหลายตำแหน่งและพบว่ายีนเหล่านั้นอยู่บนโครโมโซมแท่งต่างๆ ซึ่งมีลิงค์เกจกับเครื่องหมายทางพันธุกรรมในระดับโมเลกุล เมื่อทำ การผสมพันธุ์เพื่อถ่ายทอดลักษณะความทนเค็ม ก็สามารถใช้ เครื่องหมายทางพันธุกรรมเป็นตัวคัดเลือกต้นข้าวในรุ่นลูก

14 วิธีการทำGMO ปัจจุบันนักเทคโนโลยีชีวภาพได้ทำการศึกษาวิจัยด้าน GENE หรือ GENOME ทำให้สามารถวิเคราะห์โครงสร้างในสิ่งที่มีชีวิตและยีน เพื่อ ปรับปรุงคุณลักษณะให้ดีกว่าเดิม คือ การทำ GMO นั่นเอง GENETIC ENGINEERING หรือพันธุวิศวกรรมนั้น เป็นวิธีการที่ เรียกว่า Biotechnology หรือเทคโนโลยีทางชีวภาพ เป็นวิธีการที่ คัดเลือกสายพันธุ์โดยทำลงไปที่ยีนที่ต้องการโดยตรง แทนวิธีการผสม พันธุ์แบบเก่า แล้วคัดเลือกลูกสายพันธุ์ผสมที่มีลักษณะตามความ ต้องการ ถึงแม้ว่าจะใช้เวลานานก็ตาม

15 วิธีการทำGMO เจาะจงโดยการค้นหายีนตัวใหม่หรือจะใช้ยีนที่เป็น TRAITS (มีคุณลักษณะแฝง) ก็ได้ ตามที่เราต้องการ ยีนตัวนี้อาจจะมาจากพืช สัตว์ หรือจุลินทรีย์ก็ได้ นำเอายีนจากข้อที่ 1. ถ่ายทอดเข้าไปอยู่ในโครโมโซมของเซลล์ใหม่ ซึ่งทำได้หลายวิธี วิธีหลักที่ใช้กันในปัจจุบัน มี 2 วิธีคือ 2.1 ใช้จุลินทรีย์ เรียกว่า Agro-Bacterium เป็นพาหะช่วยพายีนเข้าไป ซึ่งคล้ายกับ การใช้รถลำเลียงสัมภาระเข้าไปไว้ในที่ที่ต้องการ 2.2 ใช้ปืนยีน (GENE GUN) ยิงยีนที่เกาะอยู่บนผิวอนุภาคของทอง ให้เข้าไปในโครโมโซม เซลล์พืช กระสุนที่ยิงเข้าไปเป็นทองและนำ DNA ติดกับผิวของกระสุนที่เป็นอนุภาคของ ทอง และยิงเข้าไปในโครโมโซมด้วยแรงเฉื่อย จะทำให้ DNA หลุดจากผิวของอนุภาคของ ทอง เข้าไปอยู่ในโครโมโซม ส่วนทองก็จะอยู่ภายในเนื้อเยื่อโดยไม่มีปฏิกิริยาใดๆ

16 วิธีการทำGMO โดยนักวิทยาศาสตร์ที่นำเอายีนที่ต้องการนั้น ไปผ่านขบวนการเสริมแต่ง เพื่อเพิ่มตัวช่วย ได้แก่ ตัว ควบคุมการทำงานของยีนให้เริ่มต้นและยุติ และตัวบ่งชี้ปรากฏการณ์ของยีน ซึ่งตัวช่วยทั้งสองเป็น สารพันธุกรรมหรือยีนเช่นกัน ทั้งหมดจะถูกนำมาเชื่อมต่อเข้าด้วยกันเป็นชุดของยีนก่อนจะนำชุดของ ยีนนั้น ไปฝากไว้กับเชื้ออะโกรแบคทีเรียม หรือนำไปเคลือบลงบนผิวอนุภาคของทองอีกทีหนึ่ง นักวิทยาศาสตร์จำเป็นต้องพ่วงตัวช่วยเหล่านั้นกับยีนที่ต้องการเพื่อใส่ยีนเข้าไปในเซลล์พืช ให้ สามารถทำงานได้ หรือสามารถควบคุมให้มีการสร้างโปรตีนได้ เมื่อมีตัวควบคุมการทำงานของยีน ให้เริ่มต้นหรือให้ยุติ ก็เปรียบเหมือนกับสวิตช์ที่เปิดปิดได้นั่นเอง นอกจากนี้ยังต้องมีวิธีการติดตาม หรือสะกดรอยชุดยีนที่ใส่เข้าไป โดยตรวจหาสัญญาณตัวบ่งชี้การปรากฏของยีน ซึ่งตัวบ่งชี้นี้ช่วยให้ สามารถคัดแยกเซลล์พืชหรือต้นพืชที่ได้รับการใส่ชุดยีนได้

17 ข้อดีของGMO ประโยชน์ทางด้านการเกษตร
ทำให้เกิดพืชที่ให้ผลผลิตมากขึ้น ตัวอย่างเช่น ผลมีขนาดใหญ่ขึ้น (เช่น มะเขือเทศมี ผลขนาดใหญ่ขึ้น), ผลมีปริมาณมากขึ้น (เช่น ปริมาณเมล็ดข้าวต่อต้นมากขึ้น), ผลมีน้ำหนักมากขึ้น (เช่น มะละกอที่มีน้ำหนักมากกว่ามะละกอปกติทั่วไป) ทำให้เกิดพืชที่มีความทนทานต่อสภาพแวดล้อม โดย ทนต่อสภาพดินฟ้าอากาศที่ ไม่เอื้ออำนวยต่อการเพาะปลูกหรือเจริญเติบโตของพืช ตัวอย่างเช่น พืชที่ทนแล้ง (เช่น ข้าวทนแล้ง), พืชที่ทนต่อดินเค็ม (เช่น ข้าวทนดินเค็ม), พืชที่ทนต่อดิน เปรี้ยว เป็นต้น

18 ข้อดีของGMO ประโยชน์ทางด้านการเกษตร
ทำให้เกิดพืชที่ทนต่อศัตรูพืช เช่น พืชที่ทนต่อเชื้อไวรัสที่ก่อให้เกิดโรค พืช พืชที่ทนต่อเชื้อราที่ก่อให้เกิดโรคพืช พืชที่ทนต่อแบคทีเรียที่ ก่อให้เกิดโรคพืช ทนต่อแมลงศัตรูพืช หรือแม้แต่ทนต่อยาฆ่าแมลง และ ทนต่อยาปราบวัชพืช เมื่อทำให้พืชลดการใช้สารเคมี พิษจากสารเคมีที่ก่อให้เกิดอันตรายต่อ เกษตรกรก็ลดลง ทำให้เกิดพืชที่มีผลผลิตที่สามารถเก็บรักษาเป็นเวลานาน และอยู่ได้นาน ทำให้ขั้นตอนในการขนส่งสามารถขนส่งในระยะไกลโดยไม่เน่าหรือเสีย เช่น มะเขือเทศที่ถูกทำให้สุกช้า หรือถึงแม้จะสุกแต่ก็ไม่งอม เนื้อยังแข็งและ กรอบ ไม่เละเมื่อไปถึงมือผู้บริโภค

19 ข้อเสียของGMO ปัญหาด้านของความเสี่ยงต่อผู้บริโภค
ปัญหาเรื่อง อาจมีสิ่งอื่นเจือปนที่ทำให้เกิดอันตรายจากสารอาหารที่ได้จากจีเอ็มโอ (GMOs) ได้ ปัญหาเรื่อง จีเอ็มโอ(GMOs)อาจเป็นพาหะของสารที่เป็นอันตรายได้ ปัญหาเรื่อง อาจมีสารบางอย่างจากจีเอ็มโอ(GMOs) มีไม่เท่ากับปริมาณสารปกติใน ธรรมชาติ (สารที่ไม่ได้เกิดจากการตัดต่อพันธุกรรมแล้วใส่ยีน(gene)ที่จะผลิตสาร นั้นโดยตรงลงไป) ปัญหาเรื่อง อาจการเกิดสารภูมิแพ้(allergen)ซึ่งอาจได้มาจากสิ่งมีชีวิตที่เป็นแหล่ง เดิมของยีน(gene)ที่นำมาใช้ทำจีเอ็มโอ(GMOs)นั้น

20 ข้อเสียของGMO ปัญหาด้านของความเสี่ยงต่อผู้บริโภค
ปัญหาเรื่อง ความปลอดภัยต่อผู้บริโภคในการตัดต่อพันธุกรรมในสัตว์ อย่างใน วัว หมู ไก่ รวมถึงสัตว์ชนิดอื่นที่จะได้รับ recombinant growth hormone ทำให้อาจมี คุณภาพที่ไม่เหมือนจากในธรรมชาติ และอาจมีสารตกค้าง ปัญหาเรื่อง ความเสี่ยงต่อความปลอดภัยของผู้บริโภคในการตัดต่อพันธุกรรมในพืช ทำ ให้พืช GMOs อาจมีการผลิตสารบางอย่างหรือโปรตีนบางชนิดที่ไม่พึงประสงค์ที่ไม่ เหมือนจากในธรรมชาติที่พืชปกติชนิดนั้นผลิตออกมา ปัญหาเรื่อง การดื้อยาในการทำจีเอ็มโอ(GMOs)จะใช้ selectable marker ที่มักเป็นยีน (gene)ที่สร้างสารต้านยาปฏิชีวนะ (antibiotic resistance) ในจีเอ็มโอ(GMOs)อาจมี สารต้านยาปฏิชีวนะอยู่ ซึ่งถ้าผู้บริโภคจีเอ็มโอ(GMOs)กำลังอยู่ระหว่างการใช้ยาปฏิชีวนะ อาจทำให้การรักษาไม่ได้ผล

21 ข้อเสียของGMO ปัญหาด้านของความเสี่ยงต่อผู้บริโภค
ปัญหาเรื่อง อาจมีส่วนของยีน(gene)จำพวก 35S promoter และ NOS terminator ที่อาจมีอยู่ในเซลล์ของจีเอ็มโอ(GMOs)ซึ่งอาจจะไม่ถูก ย่อยในส่วนของกระเพาะอาหารและส่วนของลำไส้ แล้วเข้าสู่เซลล์ปกติของคน ที่รับประทานจีเอ็มโอ(GMOs)เข้าไป แล้วอาจทำให้มีการ active ของสิ่ง เหล่านี้เกิดขึ้น มีผลอาจทำให้ยีน(gene)ของคนที่รับประทานเข้าไปเกิดการ เปลี่ยนแปลงได้ แต่จากผลการทดลองที่ผ่านๆมาได้มีการยืนยันว่า มี โอกาสเป็นไปได้น้อยมาก

22 ข้อเสียของGMO ปัญหาด้านของความเสี่ยงต่อสิ่งแวดล้อม
ปัญหาเรื่อง สารพิษบางชนิดที่ใช้ปราบแมลงศัตรูพืช อาจกระทบถึงแมลงและ สิ่งมีชีวิตชนิดอื่นๆที่มีประโยชน์ต่อพืช เช่น Bt toxin ที่มักใส่ในจีเอ็มโอ(GMOs) ปัญหาเรื่องสารเคมีปนเปื้อน ปัญหาในเรื่อง การนำจีเอ็มโอ(GMOs)ออกสู่สิ่งแวดล้อมทั่วไป โดยอาจมีผลกระทบ ต่อความหลากหลายทางชีวภาพ ซึ่งอาจทำให้เกิดสิ่งมีชีวิตสายพันธุ์ใหม่ที่มีลักษณะ เด่นเหนือกว่าสายพันธุ์ดั้งเดิมในธรรมชาติมากจนกลืนสายพันธุ์ดั้งเดิมในธรรมชาติ ให้หายไปหรือสูญพันธุ์ไป

23 ข้อเสียของGMO ปัญหาด้านของเศรษฐกิจและสังคม
ปัญหาในเรื่องอื่น ที่ไม่ใช่เรื่องวิทยาศาสตร์ เช่น การผูกขาดทาง สินค้าจีเอ็มโอ(GMOs)ของบริษัทเอกชนที่จดสิทธิบัตรเกี่ยวกับ จีเอ็มโอ(GMOs)นั้น ทำให้ในอนาคตอาจเกิดความไม่มั่นคง ทางด้านอาหารได้และไม่สามารถพึ่งพาตนเองได้ต่อไป รวมถึง ปัญหาในเวทีการค้าระหว่างประเทศที่กีดกันสินค้าจีเอ็มโอ (GMOs)

24 อ้างอิง แคทลียา ขัดทองงาม และคณะ. 24 มกราคม การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีของ DNA (ออนไลน์). เข้าถึงจาก: technology/dna-technology4 ครูพูนศักดิ์ สักกทัตติยกุล. 24 มกราคม การสร้างพืชดัดแปลงพันธุกรรม(ออนไลน์). เข้าถึงจาก : ThaiBiotech.info. 24 มกราคม ข้อดี หรือ ประโยชน์ ของ GMOs (Advantages of GMOs)(ออนไลน์). เข้าถึงจาก : ThaiBiotech.info. 24 มกราคม ข้อเสีย หรือ ผลเสีย ของ GMOs (Disadvantages of GMOs)(ออนไลน์). เข้าถึงจาก : gmos.php