เพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อกัญชา: คืออะไร?

• 1. ประวัติความเป็นมาของการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ
• 2. พื้นฐานของการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ
• 3. การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืชคืออะไร และทำงานอย่างไร
• 4. การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ vs การโคลนนิ่ง
• 4. a. การโคลนนิ่ง
• 4. b. การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืช
• 5. 5 ขั้นตอนการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ
• 5. a. วิธีเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืชที่บ้าน
• 5. b. แนวทางส่วนประกอบทางเคมี
• 6. สรุป

การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อคือการนำเนื้อเยื่อที่มีชีวิตจากพืชมาปลูกและเพาะเลี้ยงให้เจริญเติบโตจนกลายเป็นต้นพืชสมบูรณ์ในสภาพปลอดเชื้อ กระบวนการนี้มีมาตั้งแต่ปี 1885 และเพิ่งถูกนำมาใช้ไม่นานกับ เมล็ดกัญชา แต่กลับมีประสิทธิภาพสูงและสามารถใช้กับพืชส่วนใหญ่ได้ ผลลัพธ์ของกระบวนการนี้คือการสร้างแหล่งเนื้อเยื่อพืชที่มีความคงตัว ซึ่งนักวิชาการสามารถเก็บรักษาไว้โดยการเพิ่มจำนวนเซลล์พืช ด้วยการรักษาตัวอย่างพันธุกรรมเหล่านี้ในสถานที่ที่สะอาดและปลอดภัย จึงสามารถเก็บรักษาและขยายพันธุ์สายพันธุ์หรือฟีโนไทป์เฉพาะไว้ได้อย่างต่อเนื่อง เทคนิคนี้ช่วยให้รักษาพืชพันธุ์หายาก หรือคงไว้ซึ่งฟีโนไทป์ที่ให้ผลผลิตสูงและฤทธิ์แรงเพื่อใช้ขยายพันธุ์ในอนาคต คุณสามารถมองว่าการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อเป็นเสมือน “ธนาคาร” พันธุกรรมที่ถูกเก็บรักษาไว้ในสภาพแวดล้อมพิเศษ จนถึงเวลาต้องย้ายออกปลูกในภาชนะหรือพื้นที่กลางแจ้ง

1. ประวัติความเป็นมาของการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ

ประวัติศาสตร์ของการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อย้อนกลับไปในปี 1885 เมื่อ นักสัตววิทยาชาวเยอรมัน พยายามเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อจากตัวอ่อนลูกไก่ แต่กว่าจะประสบความสำเร็จในการเพาะเลี้ยงเซลล์ประสาทของกบได้ ก็ต้องรอถึงปี 1907 โดยนักสัตววิทยาชาวอเมริกัน

ต่อมาในปี 1910 ศัลยแพทย์ชาวฝรั่งเศสได้ปรับปรุงเทคนิคนี้และนิยามว่าการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อคืออะไร หลังจากเทคนิคถูกกำหนดและวางระบบแล้ว ก็มีการทดลองที่ประสบความสำเร็จมากขึ้นเรื่อย ๆ และช่วยให้การเพาะเลี้ยงเซลล์ต้นกำเนิดในสภาพแวดล้อมประดิษฐ์เกิดขึ้น ซึ่งนำความรู้ใหม่ ๆ สู่ชีววิทยามนุษย์ และมีความก้าวหน้าอย่างมากในวงการแพทย์ฟื้นฟู แต่คุณอาจสงสัยว่า แล้วมันเกี่ยวกับกัญชาอย่างไร?

2. พื้นฐานของการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ

ก่อนจะลงลึกถึงการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ วิธีการทำงาน และความแตกต่างกับการโคลนนิ่ง มาทำความเข้าใจสิ่งจำเป็นของการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อกันก่อน

ศึกษาข้อมูล

หากคุณกำลังทดลองเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อที่บ้าน สิ่งแรกคือศึกษาดูก่อนว่าสายพันธุ์นั้นเคยมีคนทำสำเร็จหรือไม่ เพื่อให้คุณสามารถปฏิบัติตามขั้นตอนเดียวกันหรือใช้เป็นแนวทางว่าจะต้องทำอะไรหรือหลีกเลี่ยงอะไร

เนื้อเยื่อพืช

เมื่อรู้แนวทางแล้ว ต่อไปคุณต้องเตรียมต้นพืชที่ต้องการใช้สำหรับกระบวนการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ ต้นพันธุ์ควรมีสุขภาพสมบูรณ์ 100% และไม่มีโรค นอกจากนี้ ส่วนของต้นที่จะใช้ก็ขึ้นอยู่กับชนิดของพืช ควรปฏิบัติตามแนวทางที่ศึกษาไว้เพื่อเพิ่มโอกาสสำเร็จ โปรดจำไว้ว่ากระบวนการนี้ต้องอาศัยสภาพแวดล้อมที่สะอาด ดังนั้นทุกอย่างต้องปลอดเชื้อ ทั้งเสื้อผ้า อุปกรณ์ รวมถึงห้อง เพราะการปนเปื้อนคือสาเหตุหลักที่ทำให้ล้มเหลว

อากาศ

จากนั้นก็ต้องดูเรื่องอากาศเพราะ พืชต้องการอากาศสะอาด คุณสามารถซื้อกล่องมือสำเร็จรูปหรือทำเองจากตู้ปลาเก่าและท่อ PVC ตัวอย่างเช่น

วัสดุเพาะเลี้ยง

หนึ่งในส่วนสำคัญที่สุดคือ 'วัสดุเพาะเลี้ยง' ซึ่งเป็นที่ที่ต้นพืชจะวางลงเมื่อต้นโตพอ วัสดุเพาะเลี้ยงควรเป็นสารกึ่งเจล ที่ช่วยในการยึดเกาะและสนับสนุนการเกิดรากและการเจริญเติบโต พร้อมทั้งสารอาหารที่จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์พลังงาน หนึ่งในวัสดุที่นิยมมากที่สุดคือวุ้น Agar

ตอนนี้คุณก็มีภาพรวมของสิ่งที่ต้องเตรียมแล้ว อ่านต่อเพื่อทำความเข้าใจวิธีเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อกัญชาและพืชทุกชนิด อย่าลืมว่าหากไม่มีอุปกรณ์และเครื่องมือที่เหมาะสม การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่ออาจดูยากแต่ไม่ต้องกังวล คุณเลือกโคลนนิ่งได้ง่ายกว่า แม้ว่าจำนวนโคลนจะขึ้นอยู่กับจำนวนกิ่งที่ต้นพืชแตกออกมา แต่ก็ง่ายกว่ามากและไม่ต้องใช้ประสบการณ์มาก เพียงแค่มีเจลสำหรับโคลนนิ่งและกรรไกรก็เพียงพอแล้ว!

3. การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืชคืออะไร และทำงานอย่างไร 

การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อคือสิ่งที่อธิบายไปข้างต้น กล่าวคือ การนำเนื้อเยื่อหรือเซลล์พืชไม่กี่ชิ้นมาขยายเป็นโคลนที่เหมือนกันนับร้อยนับพัน วิธีนี้ช่วยให้เกษตรกรสามารถเก็บรักษาสายพันธุ์ไว้ได้เกือบตลอดไปโดยใช้พื้นที่และแรงงานน้อยมาก เช่นเดียวกับการโคลนนิ่งทั่วไป การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อเริ่มจากชิ้นส่วนเล็ก ๆ ของต้นพืชที่ต้องการโคลน ต่างกันตรงที่ตัวอย่างเนื้อเยื่อนี้ต้องตัดแต่ง ฆ่าเชื้อ และเมื่อล้างจนสะอาด ก็จะนำไปใส่ในวัสดุเพาะเลี้ยงที่มีทั้งสารอาหาร ฮอร์โมน และน้ำตาล

สูตรวัสดุเพาะเลี้ยงจะเปลี่ยนไปตามชนิดของเนื้อเยื่อ เพราะสารอาหารและฮอร์โมนแต่ละชนิดจะกระตุ้นขั้นตอนการเจริญเติบโตที่แตกต่างกัน หากต้องการกระตุ้นการเจริญเติบโต การสร้างราก หรือการเพิ่มจำนวนต้น (เมื่อพืชเติบโตมากพอแล้ว) คุณต้องเตรียมวัสดุเพาะเลี้ยงที่เหมาะสมกับสิ่งที่ต้องการ ดังนั้นคุณอาจเริ่มต้นด้วยเนื้อเยื่อจำนวนน้อย และเมื่อโตขึ้นจะแบ่งเป็นหลายร้อยชิ้นเพื่อโคลนต่อ หากคุณต้องการ เมื่อเนื้อเยื่อเหล่านั้นโตพอ พวกมันจะได้รับวัสดุอาหารที่ช่วยกระตุ้นให้แตกรากและเจริญเติบโตต่อไป

4. การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ vs การโคลนนิ่ง

เมื่ออุตสาหกรรมกัญชาก้าวหน้า เกษตรกรเชิงพาณิชย์ต่างมองหาวิธีที่จะให้ได้ผลผลิตมากขึ้นและความแรงสูงขึ้นในเวลาที่รวดเร็วยิ่งขึ้น เมื่อเป็นไปได้ หลายคนจึงเปลี่ยนจากการโคลนนิ่งมาใช้การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ แต่ทำไมล่ะ?

การโคลนนิ่ง 

อย่างที่คุณอาจทราบ การโคลนนิ่งคือการตัดชิ้นส่วนของต้นพืชแล้วรอจนเกิด ราก จึงปลูกได้ โดยต้นโคลนจะเหมือนกับต้นแม่ทุกประการ

แต่โคลนบางทีอาจไม่เสถียรเหมือนต้นกล้า เพราะอัตราการรอดชีวิตต่ำ และยังเสี่ยงต่อ ศัตรูพืช การติดเชื้อ โรคต่าง ๆ รวมถึงโอกาสเกิดการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมที่มากขึ้นในแต่ละรุ่น ส่วนการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อจะแตกต่างออกไป

การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืช

กระบวนการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ ค่อนข้างง่าย แต่ต้องควบคุมปัจจัยและสภาพแวดล้อมอย่างมาก ห้องแล็บเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อต้องการ:

การฆ่าเชื้อ

การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อต้องการสภาพแวดล้อมที่เหมาะสมสำหรับการเติบโต ทุกอย่างในสภาพแวดล้อมนี้ควรอยู่ในรูปแบบที่พืชดูดซึมได้ง่าย แต่ก็เป็นแหล่งเหมาะสมให้เชื้อโรคและจุลินทรีย์เติบโตด้วยจึงต้องฆ่าเชื้อทุกอย่าง การฆ่าเชื้อนี้สำคัญมาก เพราะเชื้อรา หรือแบคทีเรียอาจทำให้พืชเสียได้ ดังนั้นไม่ใช่แค่ห้องแล็บเท่านั้นที่ต้อง ปลอดเชื้อ อุปกรณ์ เครื่องมือ และเนื้อเยื่อพืช (หรือที่เรียกว่า "explant") ก็ต้องปลอดเชื้อด้วย

สภาพปลอดเชื้อ  

การทำทุกขั้นตอนในสภาพปลอดเชื้ออย่างสมบูรณ์เป็นสิ่งสำคัญ โดยในอุดมคติจะต้องมีห้องพิเศษ เพื่อให้สามารถใช้อุปกรณ์ที่ถูกฆ่าเชื้อไว้แล้วได้ สภาพนี้ต้องใช้ทุกครั้งเมื่อสัมผัสอุปกรณ์ เครื่องมือ หรือเนื้อเยื่อเข้ากับอากาศ

โรคต่าง ๆ สามารถเข้าสู่พื้นที่ทำงานได้ง่าย สปอร์ของเชื้อราก็อยู่ในอากาศตลอดเวลา เพื่อลดการปนเปื้อนของพืชในหลอดแก้ว (เช่น Petri dishes) เทคโนโลยีจึงมักทำงานหน้าหรือใต้ Flow Hood ซึ่งใช้พัดลมเป่าอากาศผ่านแผ่นกรอง HEPA—อุปกรณ์ที่กรองสิ่งปนเปื้อนขนาดเล็กมากอย่างไวรัส แบคทีเรีย และสปอร์เชื้อราได้ อากาศสะอาดจะไหลผ่านพื้นที่ทำงานในแนวเส้นตรง เพื่อลดโอกาสที่อนุภาคจะตกลงบน Petri dishes ที่เปิดอยู่

วัสดุปลูกพิเศษ

สำหรับการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ วัสดุเพาะเลี้ยงปลอดเชื้อถูกสร้างขึ้นเพื่อให้สารอาหาร น้ำตาล น้ำ และพื้นที่ที่เหมาะแก่การเจริญเติบโต เพื่อให้พืชอยู่รอดจนกลายเป็นต้นเต็มรูปแบบ วัสดุเพาะเลี้ยงนี้สามารถทำเองได้ที่บ้านด้วยผงสูตรสำเร็จ น้ำตาล และน้ำกลั่น ปรับ pH ที่ 5.8 แม้จะดูไม่ซับซ้อนแต่ก็ต้องระมัดระวังความปลอดภัยมาก

5. 5 ขั้นตอนการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ

นี่คือ 5 ขั้นตอนง่าย ๆ ในการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืชในห้องแล็บ โปรดจำว่านี่เป็นสรุปของกระบวนการทั้งหมด

1. เลือกต้นพืชที่จะใช้
2. นำเนื้อเยื่อเข้าสู่สภาพปลอดเชื้อ ตัดชิ้นเนื้อ ล้าง และนำไปเพาะในวัสดุที่เหมาะสม
3. ดูแลสภาพแวดล้อมให้เหมาะสม ปล่อยให้เนื้อเยื่อขยายตัว (โดยปกติใช้เวลา 14 วัน)
4. กระตุ้นการเกิดราก
5. ย้ายไปลงกระถางขั้นสุดท้ายและปล่อยให้เจริญเติบโต

หากต้องการคู่มือละเอียดแบบขั้นตอนต่อขั้นตอนและวิธีทำเองที่บ้าน นี่คือคำแนะนำ แต่โปรดทราบว่าคุณจะต้องใช้อุปกรณ์ราคาแพง แม้จะเป็นงาน DIY แต่ต้องมีเครื่องมือเฉพาะ

วิธีเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืชที่บ้าน

หากคุณสนใจคู่มือการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืชกับกัญชา นี่คือวิธีทีละขั้นตอน ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น คุณต้องมีอุปกรณ์พิเศษแต่สามารถทำเองที่บ้านได้จริง

ระยะเริ่มต้น (1-2 สัปดาห์)

ขั้นตอนที่ 1

เปิด Flow Hood และปล่อยทำงานอย่างน้อย 30 นาทีก่อนเริ่ม หากไม่มี Laminar Flow Hood ให้ใช้เตาเผาหรือโคมไฟแอลกอฮอล์ และทำงานใกล้เปลวไฟ

ขั้นตอนที่ 2

ทำความสะอาด Flow Hood ด้วยเอทานอล 70% แต่ห้ามฉีดโดยตรงที่แผ่นกรอง

ขั้นตอนที่ 3

เปิดเครื่องนึ่งฆ่าเชื้อและวอร์มอย่างน้อย 20 นาที

ขั้นตอนที่ 4

ฆ่าเชื้อชุดกระดาษด้วยรอบแห้ง ต่อด้วยฆ่าเชื้อภาชนะ น้ำ และ tween ด้วยรอบช้า

ขั้นตอนที่ 5

เตรียมวัสดุเพาะเลี้ยง นำภาชนะใส่น้ำ Reverse Osmosis, น้ำกลั่น หรือ Deionized (ดีที่สุด) หากทำ 1 ลิตร เติมน้ำ900 มล. จากนั้นเติมธาตุอาหารปลูกจนครบ EC 1.5 เติมน้ำตาล 30 กรัม/ลิตร ปรับค่า pH ของสารละลายเป็น 5.7 ใส่วุ้นอาการ์ 6 กรัม/ลิตร ใส่ขวดออโตเคลฟ ห้ามเติมเกินขนาด ตั้งฆ่าเชื้อ 15 นาที เทวัสดุลงภาชนะปลอดเชื้อภาชนะละประมาณ 50 มล.

ขั้นตอนที่ 6

เมื่อได้วัสดุเพาะเลี้ยงแล้ว เตรียมสารละลายบลีช 0.5% และ tween สเตอริไลซ์ 0.1% ถ้ามีแต่ bleach 2.75% ใส่ 181 มล. ต่อน้ำ 1 ลิตร

ขั้นตอนที่ 7

เติมน้ำเล็กน้อยลงในภาชนะ นำชิ้นเนื้อกัญชาแช่น้ำให้เนื้อเยื่อสมบูรณ์แข็งแรง หากเก็บเกิน 1 ชั่วโมงให้นำไปแช่ตู้เย็นพร้อมน้ำแข็ง รีบแช่น้ำเร็วที่สุด

ขั้นตอนที่ 8

นำภาชนะปลอดเชื้อที่ปิดสนิทใส่สารละลายบลีช/ทวีนประมาณ 80% แล้วใส่เนื้อเยื่อพืชไป ปิดฝา

ขั้นตอนที่ 9

เขย่าเบา ๆ 20 นาที แล้วเขย่าแรงอีก 20 วินาทีเมื่อครบ 20 นาทีแรก

ขั้นตอนที่ 10

ย้ายเนื้อเยื่อไปภาชนะที่มีน้ำปลอดเชื้อ 80% เขย่าเบา ๆ 5 นาที ทำซ้ำ 2 รอบ

ขั้นตอนที่ 11

ใช้คีมปลอดเชื้อย้ายเนื้อเยื่อกัญชาลงบนกระดาษปลอดเชื้อเพื่อซับน้ำส่วนเกิน แล้วใส่เนื้อเยื่อ 1 ชิ้นต่อภาชนะ จัดให้อยู่ในแนวตั้ง นำภาชนะวางบนชั้นวางที่อุณหภูมิ 25°C ใช้รอบแสง 18/6 อย่างน้อย 3 สัปดาห์ หลังจากนั้นจะได้ต้นโคลนพร้อมปลูกลงวัสดุที่คุณเลือก ไม่ว่าจะกลางแจ้งหรือในร่ม

แนวทางส่วนประกอบทางเคมี 

โปรดเข้าใจว่ามีวัสดุเพาะเลี้ยงหลายชนิด องค์ประกอบแร่ธาตุและปริมาณแต่ละอย่างจะขึ้นอยู่กับสูตรที่คุณใช้ บทความนี้เขียนโดยใช้สูตรMurashige-Skoog เป็นตัวอย่าง ดังนั้นควรศึกษาสูตรและปริมาณที่เหมาะสมต่อวัสดุเพาะเลี้ยงที่ใช้จริง

นี่คือธาตุอาหารสำคัญที่ต้นกัญชาต้องการในปริมาณสูง และขาดไม่ได้ในกระบวนการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ หากขาดพืชจะไม่สามารถสร้างเนื้อเยื่อสีเขียวได้

เหล่านี้คือแร่ธาตุสำคัญที่ต้นกัญชาต้องการในปริมาณน้อย แต่ขาดไม่ได้ในการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ เพราะหากขาดต้นพืชจะโตผิดปกติแน่นอน

วิตามินเหล่านี้มีความจำเป็นในการช่วยเร่งเมแทบอลิซึมของพืช โดยเฉพาะสำหรับการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อ ต้องใส่ให้พอดีในปริมาณที่เหมาะสม

6. สรุป

การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อกัญชาอาจดูเหมือนยากแต่จริง ๆ ก็ไม่ซับซ้อน ขอแค่คุณควบคุมสภาพแวดล้อมให้ดีที่สุดและปฏิบัติตามมาตรฐานความปลอดภัยเพื่อให้อัตราการรอดชีวิตสูงสุด เราทราบดีว่าเทคนิคนี้ยังใหม่และยังมีค่าใช้จ่ายสูง เกษตรกรจำนวนมากอาจเข้าถึงอุปกรณ์ไม่ได้ แต่หากคุณทำงานหรือมีห้องแล็บเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อของตัวเองที่บ้าน อย่าลืมแบ่งปันความรู้ให้เพื่อน ๆ ชาวปลูกกัญชาอื่น ๆ ด้วย แสดงความเห็นในช่องคอมเมนต์ด้านล่างได้เลย!

แหล่งอ้างอิงภายนอก

1. Plant Tissue Cultures. - Kärkönen, Anna & Santanen, Arja & Iwamoto, Kuninori & Fukuda, Hiroo. (2020). 
2. Nanotechnology and Plant Tissue Culture. - Tariq, Amina & Ilyas, Saiqa & Naz, Shagufta. (2020). 
3. Plant Tissue Culture Media, Recent Advances in Plant in vitro Culture. - Annarita Leva and Laura M. R. Rinaldi (2012).