ต้นพืช มีความเครียดไหม ?

ต้นพืช มีความเครียดไหม ?

          ถ้าถามว่า คนมีความเครียด ไหม ? ตอบได้ทันทีว่า มีแน่นอน เครียดแล้ว เป็นอย่างไร ? ไม่สบาย อ่อนเพลียร่างกายไม่แข็งแรง เบื่ออาหาร แล้วพืช ล่ะ ? คนจำนวนไม่น้อย อาจคิดว่า พืชไม่มีความเครียด แต่ในความเป็นจริง นักวิทยาศาสตร์ด้านชีววิทยา ค้นพบว่า พืช ก็มีความเครียดจากผลกระทบรอบข้าง อยู่ตลอดเวลา สิ่งที่มากระทบ แบ่งออกได้เป็น 2 ลักษณะ คือ (1) จากสิ่งที่ไม่มีชีวิต และ (2) จากสิ่งมีชีวิต

          ในบทความนี้ จึงอยากจะพูดถึง ความเครียดในพืช โดยเฉพาะความเครียดที่เกิดจาก สิ่งไม่มีชีวิต พร้อมกับให้คำอธิบาย อย่างง่ายๆ ในหัวข้อ ต่อไปนี้ คือ ความหมายของคำว่า ความเครียด ปัจจัยที่ทำให้เกิดความเครียด ผลกระทบของความเครียดที่มีต่อต้นพืช และแนวทางการแก้ไข หรือวิธีการช่วยให้พืชมีความต้านทานต่อความเครียด โดยยกตัวอย่างของต้นข้าว ซึ่งฝ่ายวิชาการของกลุ่มบริษัท ลัดดากรุ๊ป ได้เคยทำการทดสอบไว้เมื่อประมาณ 4 ปีที่แล้ว 

ความเครียด คือ อะไร ?

          ด้วยธรรมชาติของพืช เป็นสิ่งมีชีวิตที่ไม่เคลื่อนย้าย ยึดตรึงอยู่กับที่ จึงไม่สามารถหลีกหนีสภาพแวดล้อมที่ไม่เหมาะสม และเป็นการยากที่จะวัดความเครียดได้ชัดเจน ภายใต้สภาวะหนึ่งๆ ซึ่งอาจจะทำให้พืชชนิดหนึ่ง เกิดความเครียด แต่อาจจะเหมาะสมกับพืชอีกชนิดหนึ่ง ดังนั้น การให้ความหมายในทางชีววิทยา ที่ง่ายที่สุดในทางปฏิบัติ คือ แรงกดดันภายใต้สภาวะหนึ่งๆ ที่มีผลกระทบเป็นอันตรายไปยับยั้งการทำงานภายในต้นพืช หรือ ทำให้พืชสูญเสียความสมบรูณ์ในระบบชีวิต โดยเซลล์ของพืชจะมีตัวรับสัญญาณกระตุ้นจากภายนอก ซึ่งเป็นทั้ง สิ่งมีชีวิต (ศัตรูพืช) และไม่มีชีวิต (สภาพแวดล้อม)

ความเครียดจากสิ่งมีชีวิต

          สิ่งมีชีวิต ที่ทำให้พืชเกิดความเครียด คือ ศัตรูพืช ซึ่งมีทั้ง แมลงศัตรูพืช เชื้อโรค(เชื้อรา แบคทีเรีย ไวรัส)และสัตว์กินพืชต่างๆ ปัจจัยจากสิ่งมีชีวิต เป็นสิ่งที่เห็นได้ง่าย ชัดเจน ด้วยตาเปล่า พืชเสียหาย หรือไม่ได้ผลผลิต หรือคุณภาพผลผลิตเสียหาย ซึ่งความเสียหายของพืชจากสิ่งมีชีวิต (ศัตรูพืช) เรามีวิธีป้องกันกำจัด หรือควบคุมความเสียหาย ที่เกษตรกรปฏิบัติอยู่แล้วเป็นปกติ 

ความเครียดจากสิ่งไม่มีชีวิต

          พืชต้องตกอยู่ภายใต้สภาวะแวดล้อมที่หลายหลากและซับซ้อน อย่างต่อเนื่องตลอดเวลา ปัจจัยจากสิ่งไม่มีชีวิตเป็นสิ่งสำคัญต่อการเจริญเติบของพืชและนำไปสู่การสูญเสียผลผลิต จากงานวิจัย พบว่า การสูญเสียผลผลิตอาจมีมากกว่า 50% ความเครียดต่อสิ่งไม่มีชีวิตในธรรมชาติ ส่วนมากเกิดจาก ดินเค็ม ความแล้ง อุณหภูมิ ที่สูงเกินไป หรือต่ำเกินไป ในบรรดาปัจจัยที่ทำให้พืชเกิดความเครียด อุณหภูมิต่ำหรือสูงเกินไป เป็นปัจจัยที่มีความสำคัญมากที่สุดต่อการผลิตพืชทางการเกษตร เพราะพันธุ์พืชปลูกมักมีความอ่อนไหวต่อสภาพแวดล้อม อุณหภูมิที่ไม่เหมาะสมจะมีผลกระทบต่อการเจริญเติบโตของพืช ความเครียดที่เกิดจากอากาศเย็นเกินไป หรืออากาศร้อนเกินไป เป็นสิ่งที่เกิดได้ทั่วไป

          จะขอยกตัวอย่างให้เห็นเป็นรูปธรรมว่า พืชมีความเครียดต่อสิ่งแวดล้อมอย่างไร โดยเอาต้นข้าว เป็นกรณีศึกษา เพราะข้าวเป็นพืชเศรษฐกิจที่ใหญ่ที่สุดในประเทศไทย และข้าวมีความอ่อนไหวมากต่อ ความร้อน-หนาว หรืออุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงมากระหว่างการเจริญเติบโต จากต้นกล้า จนถึงการออกรวง

ความเครียดจากอุณหภูมิต่ำ (ความหนาว)

          ข้าว มีต้นกำเนิดเป็นพืชเมืองร้อน ดังนั้น ข้าวจึงอ่อนไหวและอ่อนแอต่ออากาศหนาวมากกว่าข้าวสาลีและข้าวบาร์เล่ย์ ภายใต้สภาวะอุณหภูมิต่ำ จะมีผลกระทบต่อทุกระยะการเจริญเติบโตของต้นข้าว ตั้งแต่ ระยะกล้า ระยะแตกกอ โดยเฉพาะระยะตั้งท้องและระยะออกดอก เพราะอากาศที่เย็น คือ ต่ำกว่า 20 องศาเซลเซียส จะทำให้เกสรตัวผู้เป็นหมัน ส่งผลให้ข้าวไม่ติดเมล็ด

          อาการของต้นกล้าข้าวที่ได้รับผลกระทบต่ออุณหภูมิต่ำ ต้นข้าวชะงักการเจริญเติบโต ใบข้าวจะซีดเหลือง ไปจนถึงกลายเป็นสี้น้ำตาลไหม้

ความเครียดจากอุณหภูมิสูง (อากาศร้อน)

          แม้ว่าข้าวจะเป็นพืชเมืองร้อน แต่อุณหภูมิที่สูงเกินไป ก็มีผลกระทบต่อการเจริญเติบโตของต้นข้าวเช่นกัน ดังนั้น ภายใต้สภาวะที่ไม่เหมาะสม เช่น อุณหภูมิสูง เกินไป ล้วนมีผลกระทบต่อการเจริญเติบโตของต้นพืช ทั้งสิ้น มีรายงานวิจัยเกี่ยวกับความเครียดของต้นข้าวต่อระดับอุณหภูมิสูง มากมายในต่างประเทศ รวมทั้งจากนักวิชาการไทย

          อุณหภูมิสูง จะมีผลกระทบต่อการเจริญเติบโตของต้นข้าว ทั้งในระยะแตกกอและระยะออกดอก การผสมเกสรของดอกข้าว เช่นเดียวกับผลกระทบจากอากาศหนาว โดยเฉพาะข้าวที่ออกดอกในช่วงอากาศร้อน อุณหภูมิที่สูงมากๆ จะทำให้ เกสรเพศผู้ไม่มีชีวิต หรือ กลายเป็นหมัน ไม่สามารถผสมเกสรให้เกิดการพัฒนาเมล็ดได้ ซึ่งก็คือ ข้าวเมล็ดลีบ นั่งเอง รายงานวิจัยจากประเทศญี่ปุ่น พบว่า ช่อดอกข้าวภายที่อยู่ภายใต้อุณหภูมิที่สูงกว่า 35 องศาเซลเซียส นาน 5 วัน ละอองเกสรเพศผู้ จะฝ่อเป็นหมัน ไม่สามารถทำให้ข้าวติดเมล็ดได้

          มีรายงานวิจัยที่สนใจจากมหาวิทยาลัยเชียงใหม่เกี่ยวกับผลกระทบของอุณหภูมิต่อการ มีชีวิตของเกสรเพศผู้ในดอกข้าวและการติดเมล็ดของข้าว โดยทำการศึกษากับพันธุ์ข้าว 3 พันธุ์ คือ พันธุ์ชัยนาท 1 พันธุ์สุพรรณบุรี 1 และพันธุ์สันป่าตอง 1 ภายใต้อุณหภูมิที่แตกต่างกัน ตามช่วงเวลาการปลูกที่แตกต่างกัน ระหว่างเดือน พฤศจิกายน 2551 – มกราคม 2552 พบว่า อุณหภูมิที่สูงกว่า 34 องศาเซลเซียส มีผลกระทบต่อ การมีชีวิตของละอองเรณู 40-50% ซึ่งมีทำให้รวงข้าวไม่ติดเมล็ด(เมล็ดลีบ) 50-60% แม้ว่าจะมีผลกระทบจะมีระดับแตกต่างกันในแต่ละพันธุ์ก็ตาม

กรณีตัวอย่างความเครียดของต้นข้าวในแปลงนาเกษตรกร

          ข้อมูลจากงานวิจัย ดังกล่าวข้างต้น มีกรณีตัวอย่างที่ต้นข้าวได้รับผลกระทบ ทั้งต่อสภาพอากาศหนาวและสภาพอากาศร้อน โดยฝ่ายวิชาการของบริษัท ลัดดากรุ๊ป ได้พบ คือ สภาพอากาศหนาว ในปลายปี 2556 ต่อต้นปี 2557 มีอากาศหนาวเย็นผิดปรกติในภาคกลางของประเทศไทย อุณหภูมิช่วงเช้า ลดต่ำลง ระหว่าง 15-18 องศาเซลเซียส ต้นข้าวเติบโตช้า ออกดอกน้อยและรวงมีเมล็ดลีบมาก แสดงให้เห็นว่า ต้นข้าวมีความเครียดต่ออากาศหนาวเย็นผิดปรกติ จึงทำการทดสอบใช้สารกรดอะมิโน (Amino acids) เพื่อช่วยให้ต้นข้าวมีความต้านทาน พบว่า เห็นผลอย่างชัดเจน แปลงนาที่ฉีดพ่นด้วย กรดอะมิโน (ชื่อการค้า ไฮโดรไลซ์) ให้รวงข้าวที่มีเมล็ดลีบ น้อยกว่า แปลงนาที่ไม่ได้ใช้ ดังรูปเปรียบเทียบ

สภาพอากาศร้อน ในระหว่างฤดูแล้ง (มีนาคม-เมษายน) ปี 2554 ทดลองการใช้สาร กรดอะมิโน ของฝ่ายวิชาการ บริษัท ลัดดากรุ๊ป พบว่า แปลงนาที่ฉีดพ่น กรดอะมิโน (ชื่อการค้า ไฮโดรไลซ์) ต้นข้าวมีการแตกกอ จำนวนรวง และให้ผลผลิตข้าว ดีกว่า ลดข้าวเมล็ดลีบได้มากกว่าแปลงที่ไม่ได้ใช้  อย่างชัดเจน

ข้อคิดเห็นท้ายเรื่อง

ความเครียดของต้นพืช เป็นปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ ที่เกิดจากสภาพแวล้อมที่ไม่เหมาะสม เช่น ความแล้ง ดินเค็ม อากาศร้อน อากาศหนาว ที่ล้วนไม่เหมาะสมต่อการเจริญเติบโตตามปรกติของต้นพืช พืชจะต้องปรับตัวให้ดำรงอยู่ได้ ภายใต้สภาวะที่ไม่เหมาะสมเหล่านี้ และในธรรมชาติ พืชแต่ละชนิด ก็จะมีสายพันธุ์ที่ทนหรือต้านทานต่อสภาพเหล่านี้ได้ โดยสามารถถ่ายทอดทางพันธุกรรม ทำให้มีคุณสมบัติพิเศษเฉพาะตัว  นักวิทยาศาสตร์ ด้านผสมพันธุ์พืช จึงมักใช้คุณสมบัติทางพรรธุกรรม มาเป็นเครืองมือในการเลือกพันธุ์ ผสมพันธุ์ เพื่อให้ได้พันธุ์ที่เราต้องการ มีความทนทานต่อความเครียด ซึ่งมักเกิดขึ้นได้ตลอดเวลาที่ทำการเพาะปลูก แต่วิธีการ คัดเลือกพันธุ์ ผสมพันธุ์ อาจใช้เวลานานหลายปี

อีกวิธีการหนึ่ง ซึ่งกำลังได้รับความสนใจในวงการวิทยาศาสตร์เกษตร ทั่วโลก คือ การใช้สารที่กระตุ้นให้ต้นพืช ทนต่อความเครียด ได้ สารกลุ่มนี้ เรียกว่า Plant Biostimulants ซึ่งยังไม่มีชื่อเรียกในภาษาไทย อย่างเป็นทางการ  สารกลุ่มนี้ได้มีการนำมาใช้ในการเกษตรอย่างแพร่หลาย เช่น สารกรดอะมิโน ดังได้กล่าวมาข้างต้น สารกลุ่ม biostimulants  มีรายละเอียดมากมายที่น่าสนใจสำหรับเกษตรกร จะนำเสนอเป็นบทความ เป็นการเฉพาะ ในโอกาส ต่อไป

เรียบเรียงโดย  สุจินต์ จันทรสอาด ที่ปรึกษาศูนย์แนะนำแก้ปัญหาการปลูกพืช VANIDA KASET (www.vanidakaset.com)

เอกสารที่ใช้อ้างอิงข้อมูล

1. Cold, salinity and drought stresses: An overview, Shilpi Mahajan, Narendra Tuteja, Archives of Biochemistry and Biophysics 444 (2005) 139–158
2. Plant Responses to Simultaneous Biotic and Abiotic Stress: Molecular Mechanisms Ines Ben Rejeb, Victoria Pastor and Brigitte Mauch-ManiPlants 2014, 3, 458-475
3. Plant responses to drought, salinity and extreme temperatures: towards genetic engineering for stress tolerance Wangxia Wang Æ Basia Vinocur Æ Arie AltmanPlanta (2003) 218: 1–14
4. Plant response to abiotic stress in their natural habitats, BOSCAIU M. et al,Bulletin UASVM, Horticulture 65(1)/2008
5. Cold stress tolerance mechanisms in plants. A review, Sudesh Kumar YadavAgron. Sustain. Dev. 30 (2010) 515–527
6. Two Novel Mitogen-Activated Protein Signaling Components, OsMEK and OsMAP1, Are Involved in a Moderate Low-Temperature Signaling Pathway in Rice, Jiang-Qi et al, Plant Physiology, August 2002, Vol. 129, pp. 1880–1891
7. Heat Stress in Rice – Physiological Mechanisms and Adaptation Strategies, Kondamudi et al. In B. Venkateswarlu et al. (eds.), Crop Stress and its Management: 193 Perspectives and Strategies, © Springer Science+Business Media B.V. 2012
8. Rice and cold stress: methods for its evaluation and summary of cold tolerance-related quantitative trait loci Qi Zhang1,2, Qiuhong Chen1, Shaoling Wang1, Yahui Hong1* and Zhilong Wang http://www.thericejournal.com/content/7/1/24
9. ผลของอุณหภูมิสูงต่อความมีชีวิตของละอองเรณูและการปฏิสนธิในพันธุ์ข้าวไทย เจษฎา จงใจดี และคณะ วารสารเกษตร 26 (ฉบับพิเศษ) : 29-35(2553)

***************************