การใช้แบคทีเรียกลุ่มสนับสนุนการเจริญเติบโตของพืชในสภาวะแล้งและเค็ม

การใช้แบคทีเรียกลุ่มสนับสนุนการเจริญเติบโตของพืชในสภาวะแล้งและเค็ม”

สังเคราะห์และถอดบทเรียนจากงานวิจัย เรื่อง การกระตุ้นการเจริญเติบโตของพืชเศรษฐกิจโดย Streptomyces sp. ภายใต้ความเครียดจากความแล้งและความเค็ม
ชื่อทุน  ทุนอุดหนุนการวิจัยเพื่อเสริมสร้างงานวิจัย งบประมาณเงินรายได้ คณะวิทยาศาสตร์ ปีงบประมาณ 2564
ผู้เรียบเรียง ขนิษฐา สมตระกูล1 และ วราภรณ์ ฉุยฉาย2
ที่อยู่
1 ภาควิชาชีววิทยา คณะวิทยาศาสตร์  มหาวิทยาลัยมหาสารคาม
2 สาขาวิชาชีววิทยา คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยราชภัฏนครสวรรค์
เบอร์โทรศัพท์ 080-755-7771 E-mail [email protected]

จังหวัดมหาสารคามเป็นจังหวัดที่ประสบปัญหาดินเค็ม ซึ่งกระจายทั่วไปทางตอนกลางและตอนล่างของจังหวัด พื้นที่ดินเค็มในจังหวัดมหาสารคามแบ่งได้เป็น ดินเค็มน้อย พบคราบเกลือในปริมาณน้อยกว่าร้อยละ 1 ของพื้นที่ มีพื้นที่รวมกันประมาณ 1 ล้านไร่ ดินเค็มปานกลาง คือพื้นที่บริเวณที่พบคราบเกลือในปริมาณร้อยละ 1-10 ของพื้นที่ มีพื้นที่รวมกันประมาณ 1.7 แสนไร่ และดินเค็มมาก คือบริเวณที่พบคราบเกลือที่ผิวดินมากกว่าร้อยละ 10 ของพื้นที่ มีพื้นที่รวมกันประมาณ 1.7 แสนไร่ (กลุ่มงานยุทธศาสตร์และข้อมูลเพื่อการพัฒนาจังหวัด สำนักงานจังหวัดมหาสารคาม; ม.ป.ป.) นอกจากนั้น ปัจจัยด้านการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศของโลกเป็นปัจจัยร่วมสำคัญที่ทำให้ดินเค็มแพร่กระจายมากขึ้น ภาวะแล้งจากฝนทิ้งช่วงทำให้เกษตรกรขุดเจาะบ่อบาดาลที่ลึกเกินกำหนดทำให้เกิดการแพร่กระจายของดินเค็ม ในขณะที่อุณหภูมิของโลกเพิ่มขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศและการแปรปรวนของปริมาณน้ำฝนทำให้น้ำระเหยออกจากผิวหน้าดิน อีกทั้งปริมาณน้ำฝนที่ต่ำไม่เพียงพอต่อการชะคราบเกลือลงสู่ชั้นดินที่อยู่ลึกจึงทำให้เกลือสะสมในดินชั้นบนและดินรอบรากพืชมากขึ้น (Leogrande and Vitti, 2019)  พื้นที่ดินเค็มเป็นบริเวณที่มีปัญหาในการทำเกษตรกรรม โดยดินที่มีปริมาณเกลือสูงเป็นดินที่เสื่อมสภาพ อุ้มน้ำได้ต่ำ และมีปริมาณสารอินทรีย์ต่ำ พืชที่เจริญในพื้นที่ดินเค็มและแห้งแล้งจะเจริญ มีพัฒนาการ และสืบพันธุ์ได้ตามปกติได้ยาก (Hussian et al., 2018; Shankar and Evelin, 2019) โดยพื้นที่ดินเค็มนำมาใช้ประโยชน์ทางการเกษตรได้บ้าง เช่น การปลูกข้าวและการพัฒนาเป็นทุ่งหญ้าเลี้ยงสัตว์ พืชที่ปลูกเป็นพืชที่เจริญเติบโตได้ในสภาวะที่มีความเค็ม แต่พืชที่ปลูกในพื้นที่ดินเค็มจะให้ผลผลิตต่ำหรือมีคุณภาพไม่เป็นไปตามความต้องการของตลาด ในกรณีที่ประสบปัญหาภัยแล้งร่วมด้วยอาจทำให้พืชตายจากความเค็มของดินได้ (Shankar and Evelin, 2019)

การใช้แบคทีเรียกลุ่มสนับสนุนการเจริญเติบโตของพืชจึงเป็นทางเลือกหนึ่งที่สามารถส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืชที่ปลูกในสภาะเครียดจากทั้งความแล้งและความเค็มได้ กลไกที่แบคทีเรียใช้สนับสนุนการเจริญเติบโตของพืชในสภาวะที่แล้งและเค็มเป็นกลไกที่มีลักษณะคล้ายกัน เช่น การผลิตเอนไซม์ เอซีซีดีอะมิเนสช่วยลดระดับเอทิลีนที่กระตุ้นให้เกิดความเครียดในพืช การผลิตกรดอินโดล-3-แอซิติกช่วยให้พืชสามารถดูดซึมน้ำและแร่ธาตุได้ดีขึ้น การผลิตเอ็กโซพอลิแซ็กคาร์ไรด์ช่วยให้ดินอุ้มน้ำได้ดีขึ้น และการละลายฟอสเฟตได้ช่วยให้พืชนำธาตุอาหารไปใช้ได้มากขึ้น เป็นต้น (IIangumaran et al., 2017) อย่างไรก็ตาม การตอบสนองต่อความแล้งของพืชมียีนที่เกี่ยวข้องเป็นจำนวนมาก และกลไกการเปิดยีนเหล่านั้นขึ้นกับสารส่งสัญญาณในพืชหลายชนิด เช่น แคลเซียมไอออน กรดซาลิไซลิก และอื่นๆ การกระตุ้นพืชด้วยสารส่งสัญญาณเหล่านี้ทำให้พืชเจริญเติบโตในสภาวะที่มีน้ำจำกัดได้ดีขึ้น (Saruhan et al., 2012; Hu et al., 2018)

การศึกษาผลของปัจจัยต่างๆต่อการใช้แบคทีเรียส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืชในสภาวะที่มีความแล้งและความเค็มและทดสอบผลของสารส่งสัญญาณที่เหมาะสมต่อการใช้งานในสภาวะแล้ง ซึ่งผลการวิจัยที่ได้มี 2 ส่วนคือ ศึกษาผลของความแล้งและความเค็มต่อการใช้ Streptomyces sp. St1 และ Streptomyces sp. St8 ส่งเสริมการเจริญเติบโตของผักกวางตุ้งและมันแกวที่ปลูกในสภาวะเครียดจากความแล้งและความเค็ม โดยแบคทีเรียทั้งสองมีคุณสมบัติส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืช เช่น ผลิตกรดอินโดกรดอินโดล-3-แอซิติกและละลายฟอสเฟตได้ เป็นต้น (ขนิษฐา สมตระกูล, 2562) แต่ไม่มีรายงานความทนทานต่อความแล้งและความเค็มมาก่อน ซึ่งพบว่าความเค็มมีผลต่อการเจริญเติบโตของพืชมากกว่าความแล้ง โดยลดน้ำหนักแห้งของรากของผักบุ้ง และลดน้ำหนักแห้งของยอดและรากของมันแกว และยังลดการเกิดหัวและประสิทธิภาพการทำงานของรากมันแกวด้วย ความแล้งและชนิดของแบคทีเรียที่เติมไม่มีผลต่อการเจริญเติบโตของพืชทั้งสองชนิด ปริมาณคลอโรฟิลล์ในใบของพืชทั้งสองชนิดลดลงเมื่อเติมแบคทีเรีย  ความเค็มเป็นปัจจัยที่ส่งผลมากที่สุด และความแล้งเป็นปัจจัยที่ส่งผลน้อยที่สุดต่อการเจริญเติบโตของพืชทั้งสองชนิด ความเค็มของดินจึงเป็นปัจจัยที่สำคัญที่ต้องพิจารณาก่อนในการเลือกใช้แบคทีเรียส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืชในสภาวะที่มีทั้งความแล้งความเค็ม สายพันธุ์ที่ทนทานต่อความเค็มเป็นตัวเลือกที่ดีในการใช้ในดินที่มีทั้งความแล้งความเค็ม ศึกษาผลของการใช้กรดซาลิไซลิกและและแคลเซียมไอออนในรูปของแคลเซียมคลอไรด์เพื่อส่งเสริมการเจริญเติบโตของข้าวโพดในสภาวะแล้ง พบว่า ทั้งกรดซาลิไซลิก และกรดซาลิไซลิกร่วมกับแคลเซียมคลอไรด์ ไม่มีผลต่อการเจริญเติบโตของข้าวโพด แต่มีผลต่อผลผลิต โดยในสภาวะให้น้ำปกติ การให้กรดซาลิไซลิกเพิ่มน้ำหนักและความกว้างของฝักข้าวโพดได้ ส่วนในสภาวะแล้ง การใช้กรดซาลิไซลิกร่วมกับแคลเซียมคลอไรด์เพิ่มความกว้างของฝักได้ดีที่สุด และนำมาใช้ร่วมกับจุลินทรีย์กลุ่มส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืชคาดว่าจะเป็นแนวทางที่เหมาะสมในการทำการเกษตรในสภาวะที่มีน้ำจำกัด

เอกสารอ้างอิง

กลุ่มงานยุทธศาสตร์และข้อมูลเพื่อการพัฒนาจังหวัด สำนักงานจังหวัดมหาสารคาม. (ม.ป.ป.).

แผนพัฒนาจังหวัดมหาสารคาม. สืบค้นวันที่ 24 ตุลาคม 2563 จาก,

http://www.mahasarakham.go.th/mkweb/index.php/new-data/238.

ขนิษฐา สมตระกูล, อภิเดช แสงดี และวราภรณ์ ฉุยฉาย. บทบาทของแบคทีเรียกลุ่มสนับสนุนการเจริญของพืชต่อการเจริญของต้นกล้าไม้ประดับที่ปลูกในดินปนเปื้อนแอนทราซีน. วารสารวิจัยและส่งเสริมวิชาการเกษตร. 36(2): 11-22, 2562.

Hu, W., Tian, S.B., Di, Q., Duan, S.H. and Dai, K. 2018. Effects of exogenous calcium on mesophyll cell altrastructure, gas exchange, and photosystem II in tobacco (Nicotiana tabacum Linn.) under drought stress. Photosynthetica. 56, 1204-1211.

Hussian H., Hussain S., Khaliq A., Ashraf U., Anjum S.A., Men S. and Wang L. (2018).

Chilling and drought stresses in crop plants: implications, cross talk, and

potential management opportunities. Frontiers in Plant Science. 9: 393.

IIangumaran G. and Smith D.L. 2017. Plant growth promoting rhizobacteria  in

amelioration of salinity stress: A systems biology perspective. Frontiers in

Plant Science. 8: 1768.

Leogrande R. and Vitti C. (2019).  Use of organic amendments to reclaim saline and

sodic soils: a review. Arid Land Research and Management. 33(1): 1-21.

Saruhan N., Saglam A. and Kadioglu A. (2012). Salicylic pretreatment induces drought tolerance and delays leaf rolling by inducing antioxidant systems in maize genotype. Acta Physiology Plant. 34: 97-106.

Shankar V. and Evelin H. (2019). Strategies for reclamation of saline soils. In: Giri B.

and Varma A. (editors), Microorganisms in Saline Environments: Strategies and

Functions, Soil Biology 56 (p. 439-449). Switzerland. Springer Nature.