ความหมาย

      การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืช (Plant tissue culture) หมายถึง การนำส่วนหนึ่งส่วนใดของพืชที่ประกอบด้วยเซลล์ที่มีชีวิตซึ่งอาจจะเป็นอวัยวะ เนื้อเยื่อ เซลล์ ตลอดจนโพรโทพลาสต์  (protoplast) ซึ่งได้แก่ส่วนของเซลล์พืชที่ได้แยกเอาผนังเซลล์ออกไปแล้วนำมาเลี้ยงในสภาพปลอดเชื้อ (aseptic condition) โดยให้อาหารสังเคราะห์และสภาพแวดล้อมที่ควบคุม เช่น แสง อุณหภูมิ และความชื้น

ประวัติความเป็นมา

      วิทยาการทางด้านการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืชนี้ เริ่มขึ้นราว พ.ศ. ๒๔๔๕ (ค.ศ. ๑๙๐๒) ด้วยความพยายามของ โกทท์ลีบ ฮาเบอร์ลันดท์ (Gottlieb Haberlandt) นักพฤกษศาสตร์ ชาวออสเตรียที่ต้องการพิสูจน์ทฤษฎีที่กล่าวถึงเซลล์ของสิ่งมีชีวิตหน่วยโครงสร้างที่เล็กที่สุดที่รู้จักในขณะนั้นว่าแต่ละหน่วยสามารถเจริญเติบโตไปเป็นสิ่งมีชีวิต ทั้งต้นหรือทั้งตัวได้ (totipotency) ซึ่ง ชวันน์และชไลเดน (Schwann and Schleiden) นักชีววิทยาได้เสนอไว้ตั้งแต่ พ.ศ. ๒๓๘๐ (ค.ศ. ๑๘๓๗)  แม้ว่าความพยายามของฮาเบอร์ลันดท์ในครั้งแรกจะยังไม่บรรลุผลดังที่คาดไว้แต่ถือเป็นจุดเริ่มต้นที่ทำให้มีการศึกษาทดลองอย่างกว้างขวางในเวลาต่อมาและปรากฏความก้าวหน้าเป็นลำดับ  กล่าวคือใน พ.ศ. ๒๔๖๕ (ค.ศ. ๑๙๒๒) ในสหรัฐอเมริกา คนุดสัน (Knudson) สามารถเพาะเมล็ดกล้วยไม้และเลี้ยงต้นกล้าในสภาพปลอดเชื้อได้ด้วยอาหารสังเคราะห์ง่าย ๆ ที่ประกอบด้วยแร่ธาตุและน้ำตาล  จากนั้นใน พ.ศ. ๒๔๗๗ (ค.ศ. ๑๙๓๔) ไวต์ (White) นักพฤกษศาสตร์ ชาวอเมริกัน ได้ประสบความสำเร็จในการเลี้ยงอวัยวะของพืชโดยทดลองนำปลายรากของมะเขือเทศมาเลี้ยงให้เติบโตในสภาพปลอดเชื้อและพบว่านอกจากแร่ธาตุและน้ำตาลแล้วการเติมสารสกัดจากยีสต์ (yeast extract) ซึ่งทราบในภายหลังว่าอุดมด้วยวิตามินบีช่วยให้เนื้อเยื่อรากเติบโตเป็นปกติได้ในหลอดทดลอง  ความสำเร็จของงานเลี้ยงเนื้อเยื่อพืชมีมากขึ้นเมื่อมีการค้นพบฮอร์โมนพืชชนิดแรก คือ อินโดลแอซีติกแอซิด (indoleacetic  acid) หรือ IAA ซึ่งเป็นฮอร์โมนพืชกลุ่มออกซิน (auxin) และได้นำมาใช้ในการเลี้ยงเนื้อเยื่อพืช  ดังปรากฏผลในรายงานของโกเทอเรต์ (Gautheret) และโนเบคูร์ (Nobecourt) เมื่อ พ.ศ. ๒๔๘๑ (ค.ศ. ๑๙๓๘ ที่ประเทศฝรั่งเศสและที่ทดลองในประเทศสหรัฐอเมริกาในปีเดียวกัน  ทั้งสองฝ่ายสามารถเลี้ยงเนื้อเยื่อจากลำต้นและรากของพืชบางชนิดให้สามารถเพิ่มจำนวนเซลล์เกิดเป็น กลุ่มก้อนเนื้อเยื่อซึ่งคล้ายเนื้อเยื่อที่พืชสร้าง  เมื่อเกิดบาดแผลขึ้นกลุ่มก้อนเนื้อเยื่อนี้เรียกว่า ไวต์แคลลัส(callus) แคลลัสที่เลี้ยงในสภาพปลอดเชื้อนี้ประกอบด้วยเซลล์ที่สามารถแบ่งตัวเพิ่มปริมาณไปได้เรื่อย ๆ ตราบเท่าที่มีอาหารหล่อเลี้ยง

      ความรู้ความเข้าใจในการเลี้ยงและควบคุมการเจริญเติบโตของเนื้อเยื่อพืชมีความสำเร็จก้าวหน้าขึ้นอีกขั้นหนึ่ง  เมื่อมีการค้นพบไคนีทิน (kinetin) หรือซิกส์เฟอฟิวริลแอมิโนพิวรีน (6-furfuryl amino purine) ซึ่งเป็นสารควบคุมการเจริญของพืชในกลุ่มไซโทไคนิน (cytokinin) โดยใน พ.ศ. ๒๕๐๐ (ค.ศ. ๑๙๕๗) สกูกและมิลเลอร์ (Skoog and Miller) นักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกันได้ทดลองเลี้ยงเนื้อเยื่อยาสูบโดยการใช้ออกซินร่วมกับไซโทไคนิน  พบว่าสามารถควบคุมการเจริญของเนื้อเยื่อยาสูบให้สร้างยอดและรากได้โดยการปรับเปลี่ยนสัดส่วนของออกซินต่อไซโทไคนินในอาหารที่ใช้เลี้ยง กล่าวคือในสภาพที่ให้ออกซินต่ำไซโทไคนินสูงเนื้อเยื่อยาสูบจะสร้างยอดในทางตรงกันข้ามหากให้ออกซินสูงไซโทไคนินต่ำเนื้อเยื่อยาสูบจะสร้างราก  ในปีต่อมาในประเทศสหรัฐอเมริกาสตูเวิด (Steward) และคณะรายงานผลการใช้น้ำมะพร้าวเติมลงไปในอาหารที่ใช้เลี้ยงแคลลัสของแครอต  ปรากฏว่าเซลล์ของแคลลัสมีการเจริญเปลี่ยนแปลงไปในลักษณะเช่นเดียวกับเอ็มบริโอเรียกโครงสร้างคล้ายเอ็มบริโอที่เกิดจากเซลล์ของแคลลัสนี้ว่า เอ็มบริออยด์ (embryoid) หรือ โซมาติกเอ็มบริโอ (somatic embryo)  เนื่องจากเจริญมาจากเซลล์ที่ไม่เกี่ยวกับเพศและเอ็มบริออยด์นี้สามารถงอกเป็นต้นแครอตที่สมบูรณ์ได้ในหลอดทดลอง  น้ำมะพร้าวเป็นอาหารสะสมตามธรรมชาติซึ่งมีส่วนประกอบของสารอาหารรวมทั้งสารควบคุมการเจริญของพืชด้วย  ในการเลี้ยงเนื้อเยื่อพืชชนิดต่าง ๆ พบว่า การใช้ออกซินร่วมกับไซโทไคนินมีผลคล้ายกับการใช้น้ำมะพร้าวในการชักนำให้เซลล์เจริญเปลี่ยนแปลงไปเป็นเอ็มบริโอ  จวบจน พ.ศ. ๒๕๐๘ (ค.ศ. ๑๙๖๕) วาซิลและฮิลเดอแบรนดท์ (Vasil and Hildebrandt) ประสบความสำเร็จในการแยกเซลล์เดี่ยวของยาสูบและสามารถเลี้ยงให้เจริญพัฒนาเป็นต้นที่สมบูรณ์ได้เป็นครั้งแรกซึ่งนับเป็นการทดลองที่ยืนยันสมบัติของเซลล์ ตามทฤษฎีที่ฮาเบอร์ลันดท์ได้เคยพยายามพิสูจน์ตั้งแต่ พ.ศ. ๒๔๔๕ (ค.ศ. ๑๙๐๒)  

      ในช่วงเวลาดังกล่าวนักวิทยาศาสตร์ได้ให้ความสนใจศึกษาพัฒนาสูตรอาหารและวิธีการที่เหมาะสมในการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อส่วนต่าง ๆ ของพืชหลากหลายชนิดซึ่งผลที่ปรากฏไม่เพียงแต่ทำให้เกิดความรู้ความเข้าใจที่ชัดเจนลึกซึ้งยิ่งขึ้นทางวิทยาศาสตร์พื้นฐานเกี่ยวกับการเจริญเปลี่ยนแปลงทางสรีรวิทยาของเซลล์ เนื้อเยื่อ และอวัยวะของพืชเท่านั้น แต่ยังสามารถประยุกต์ความรู้ตลอดจนวิธีการดังกล่าวได้อย่างกว้างขวางเป็นประโยชน์ต่อเกษตรกรรมและอุตสาหกรรมทั้งในทางตรงและทางอ้อม   ในประเทศไทยศาสตราจารย์ ดร. ถาวร  วัชราภัย นักวิทยาศาสตร์ดีเด่น ประจำ พ.ศ. ๒๕๓๒ ของมูลนิธิส่งเสริมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีในพระบรมราชูปถัมภ์เป็นคนแรกของประเทศที่นำวิธีการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืชมาปฏิบัติ  โดยใช้กล้วยไม้เป็นพืชทดลองตั้งแต่ พ.ศ. ๒๕๐๘ ที่ภาควิชาพฤกษศาสตร์ คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย  ซึ่งต่อมามีส่วนทำให้ประเทศไทยเปลี่ยนสถานภาพจากผู้นำเข้ากล้วยไม้มาเป็นผู้ส่งออกรายใหญ่ที่สุดของโลกในปัจจุบันและผลจากงานวิจัยนี้ได้ขยายวงต่อไปยังพืชเศรษฐกิจอื่น ๆ อีกมาก การศึกษาและพัฒนาความรู้ทางด้านการเลี้ยงเนื้อเยื่อพืชได้รับการส่งเสริมทั้งในรูปแบบการจัดการเรียนการสอน การอบรม การวิจัย และพัฒนา ซึ่งดำเนินการอยู่ทั้งในสถาบันการศึกษาระดับอุดมศึกษาทั่วประเทศและในหน่วยงานราชการที่เกี่ยวข้องกับวิทยาศาสตร์ในสาขาเทคโนโลยีชีวภาพและการเกษตร  รวมทั้งบริษัทเอกชนอีกหลายแห่งที่ให้บริการการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืชซึ่งมีลูกค้าทั้งภายในประเทศและจากต่างประเทศนับเป็นความรู้ความเชี่ยวชาญของคนไทยที่สามารถดำเนินกิจการการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืชได้ผลดีจนเป็นที่ยอมรับในระดับสากล