วิธีการปรับปรุงพันธุ์

วิธีการปรับปรุงพันธุ์

ในตอนแรกเราได้ทราบถึงลักษณะ และพฤติกรรมของดอกพืชชนิดต่างๆ และพื้นฐาน ของพันธุศาสตร์ของพืชแต่ละชนิดแล้ว ซึ่งจะทำให้เราเข้าใจถึงแนวทางในการผสมและคัดเลือกพืชต่าง ๆ ที่จะกล่าวต่อไป การผสมและคัดเลือกพันธุ์พืชทั่วไปนั้น แบ่งออกได้เป็น ๒ กลุ่มใหญ่ คือ พืชที่ผสมตัวเอง และพืชที่ผสมข้ามต้น ตามความแตกต่างของพฤติกรรมของการผสมพันธุ์ 

๑. พืชที่ผสมตัวเอง 

โดยลักษณะของดอกพืชที่ผสมตัวเอง เช่น ข้าวเจ้า ถั่วลิสง ยาสูบ มะเขือเทศ ถั่วเหลือง ถั่วเขียว เหล่านี้จะเป็นพันธุ์แท้ ลูกหลานที่เกิดก็มีลักษณะทางพันธุกรรมเหมือนบรรพบุรุษทุกประการ และอาจจะเปลี่ยนแปลงได้บ้างในกรณีที่เกิดการผ่าเหล่าตามธรรมชาติ แต่นาน ๆ ถึงเกิดขึ้นสักครั้ง ดังนั้น ในประชากรของพืชผสมตัวเอง ในธรรมชาติ จึงอาจจะกล่าวได้ว่าประกอบด้วย ต้นพืชที่เป็นพันธุ์แท้ มีลักษณะพันธุกรรมแตกต่างกันผสมปนเปกัน อยู่จำนวนมาก ดังนั้นหลักเกณฑ์ในการคัดเลือกต้นที่มีลักษณะเลวทิ้งไป ปัจจุบันวิธีการปรับปรุงพันธุ์พืชผสมตัวเอง ที่นิยมใช้กันอยู่มีดังนี้

ก. การคัดเลือกหมู่ 

เป็นวิธีการคัดเลือกแบบเก่าและง่ายที่สุด ได้แก่ การเลือกกลุ่มของสายพันธุ์ ที่มีลักษณะที่ดี หรือลักษณะที่ต้องการไว้จำนวนหนึ่ง เพื่อนำไปปลูกในชั่วต่อไป และทำต่อเนื่องต่อไปหลาย ๆ ปี จนกว่าจะได้พันธุ์ที่ค่อนข้างมีลักษณะที่ต้องการสม่ำเสมอ จึงจะหยุดการคัดเลือก และใช้เป็นพันธุ์ขยายต่อไป 

ข. การคัดเลือกพันธุ์บริสุทธิ์ 

มีลักษณะคล้ายการคัดเลือกหมู่ ต่างที่การคัดเลือกพันธุ์บริสุทธิ์ จะเป็นการคัดเลือกให้เหลือพันธุ์แท้เพียงพันธุ์เดียว และมีขั้นตอนการคัดเลือก ๓ ขั้นตอน ดังนี้

   • คัดเลือกสายพันธุ์ หรือพืชต้น ที่มีลักษณะดีไว้จำนวนหนึ่ง ยิ่งมากยิ่งดี แต่จำนวนต้นจะถูกจำกัด ด้วยกำลังเงินงบประมาณ และพื้นที่ที่มีอยู่

   • นำเมล็ดจากต้นที่คัดเลือกไปปลูกแบบต้นและแถว ในสภาพของแปลงปลูกที่มีความสม่ำเสมอพอสมควร แล้วคัดเลือกสายพันธุ์หรือต้นที่ดีจากแถวที่ดีไว้ คัดทิ้งแถวที่มีลักษณะเลว หรือไม่ต้องการออกไป ทำการคัดเลือกเช่นนี้ต่อไปหลาย ๆ ชั่ว ให้เหลือสายพันธุ์ที่ดีจริง ๆ เพียงไม่กี่สายพันธุ์

   • เมื่อไม่สามารถแยกความแตกต่างของสายพันธุ์ด้วยสายตาแล้ว ก็จะต้องนำสายพันธุ์เหล่านี้ไปคัดเลือกแบบหลายชุดซ้ำกัน โดยมีพันธุ์มาตรฐานมาร่วมเปรียบเทียบด้วย เพื่อให้การคัดเลือกมีประสิทธิภาพมากขึ้น และสามารถเปรียบเทียบผลิตผลของสายพันธุ์ได้ด้วย

พันธุ์พืชที่ผสมตัวเองส่วนใหญ่ที่ใช้ปลูกมาแต่ดั้งเดิม หรือในปัจจุบัน เช่น ข้าว และถั่ว ส่วนมากเป็นพันธุ์ที่ได้จากการคัดเลือกหมู่ 

การคัดเลือกพันธุ์บริสุทธิ์เป็นวิธีที่ไม่เกี่ยวข้องกับการผสมพันธุ์ แต่วิธีการปรับปรุงพันธุ์ที่จะกล่าวต่อไป เป็นวิธีที่ต้องเกี่ยวข้องกับการผสมพันธุ์ 

ค. การคัดเลือกแบบรู้ (จด) ประวัติ 

ในกรณีที่พืชต่างพันธุ์กัน มีลักษณะดีกันคนละอย่าง เช่น พันธุ์ ก. มีผลิตผลสูง ส่วนพันธุ์ ข. มีความต้านทานโรค การที่จะผสมพันธุ์ให้ได้พืชพันธุ์ใหม่ที่มีลักษณะดีทั้ง ๒ อย่าง อยู่ในพันธุ์เดียวกัน จำเป็นต้องผสมพันธุ์ทั้งสองเข้าด้วยกัน แล้วคัดเลือกลูกผสมชั่วหลัง ๆ ของพันธุ์ทั้งสอง ให้ได้พันธุ์ที่มีลักษณะที่ดีของพันธุ์ทั้งสองอยู่ด้วยกัน แต่เนื่องจากลักษณะบางอย่างควบคุมด้วยยีนหลายคู่ ดังนั้น การกระจายพันธุ์ของลูกผสมชั่วหลังจึงมีจำนวนมาก การที่จะคัดเลือกให้เหลือพันธุ์ที่ดีเป็นพันธุ์บริสุทธิ์ไว้เพียงไม่กีสายพันธุ์ จะต้องคัดเลือกสายพันธุ์ต่าง ๆ ระหว่างชั่วที่ ๒-ชั่วที่ ๖ ด้วยสายตา โดยคัดเฉพาะต้นที่มีลักษณะรวมทั้งของพ่อและของแม่ไว้จำนวนหนึ่ง เพื่อนำไปปลูกแบบรวงต่อแถวในชั่วต่อไป ส่วนพวกที่เหลือคัดทิ้งไปจำนวนต้นที่คัดเลือกไว้ในชั่วแรก ๆ จะมีส่วนสัดค่อนข้างมาก และลดน้อยลงตามลำดับในชั่วถัดไป จนถึงชั่วที่ ๖ เพราะตามทฤษฎีของพืชที่ผสมตัวเองพบว่าพันธุ์ที่เป็นพันธุ์ไม่แท้หรือพันธุ์ผสม หากปล่อยให้ผสมตัวเองซ้ำกันจนถึงชั่วที่ ๖ สายพันธุ์จะค่อยๆ กลายเป็นพันธุ์บริสุทธิ์เกือบ ๑๐๐% และเมื่อสายพันธุ์มีความสุทธิเพิ่มมากขึ้น มีความแตกต่างระหว่างสายพันธุ์ก็จะพิจารณาด้วยสายตายากยิ่งขึ้น จำเป็นต้องเปลี่ยนไปคัดเลือกโดยวิธีอื่น 

การคัดเลือกสายพันธุ์ชั่วที่ ๗-ชั่วที่ ๑๐ จะต้องเปรียบเทียบแบบปลูกหลายชุดซ้ำกัน และหลายท้องที่ เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการคัดเลือก และพิจารณาความเหมาะสม และความสามารถในการปรับตัวของสายพันธุ์ต่าง ๆ กับสิ่งแวดล้อม 

สายพันธุ์ชั่วที่ ๑๑-๑๒ เป็นสายพันธุ์ที่คัดเลือกเหลือไว้เพียงไม่กี่สายพันธุ์ การคัดเลือกจึงเปลี่ยนเป็นการเปรียบเทียบพันธุ์ แบบแปลงใหญ่ร่วมกับพันธุ์มาตรฐาน ในสภาพไร่นาของเกษตรกร ขณะเดียวกันก็สามารถเก็บเมล็ดพันธุ์ที่ดีไว้ สำหรับการแนะนำกับเกษตรกรต่อไป 

การคัดเลือกแบบรู้ประวัตินี้ จะต้องมีการจดประวัติ และลักษณะของพืชทุกต้นหรือแถว ที่คัดเลือกไว้โดยละเอียด เพื่อประกอบการคัดเลือกในชั่วถัดไป ดังนั้น จึงเป็นวิธีที่เสียเวลา และใช้แรงงานมาก และลักษณะบางอย่าง เช่น ความต้านทานโรค ไม่สามารถทำได้ในบางฤดูกาล เพราะไม่ปรากฏอาการของโรคเกิดขึ้น ดังนั้น บางครั้งนักผสมพันธุ์ต้องอาศัยเทคนิคพิเศษ ช่วยในการคัดเลือก เช่น ต้องช่วยปลูกเชื้อโรคให้เกิดในแปลงปลูกทุกฤด ูที่ต้องการให้โรคระบาด 

การคัดเลือกตามวิธีดังกล่าวนี้โดยเฉพาะชั่วแรก ๆ จะต้องใช้เวลาไม่ต่ำกว่า ๗-๘ ฤดู ดังนั้นหากต้องทำงานโดยอาศัยฤดูกาลตามปกติ อาจจะต้องใช้เวลาหลายปี แต่ถ้าหากมีระบบการชลประทานที่ดี นักผสมพันธุ์อาจปลูกได้ปี ละ ๒-๓ ชั่ว ซึ่งจะเป็นการลดเวลาทำงานลง เกือบ ๑ ใน ๓ 

ง. การผสมแบบพันธุ์รวม 

เป็นการคัดเลือกหลังการผสมพันธุ์แบบง่ายๆ ประหยัด และอาจใช้เป็นพันธุ์ส่งเสริมแก่เกษตรกรได้ทันที แต่ลักษณะบางอย่างยังไม่สม่ำเสมอ หรือเป็นพันธุ์บริสุทธิ์ที่สมบูรณ์ หากต้องการให้เป็นพันธุ์บริสุทธิ์จะต้องคัดเลือกต่อไปแบบรู้ประวัติอีกระยะหนึ่ง วิธีการคัดเลือกมีดังนี้

   • ปลูกลูกผสมชั่วที่สอง จำนวนมากว่า ๑,๐๐๐ ต้นขึ้นไป ยิ่งมากยิ่งดี โดยใช้วิธีการ และระยะปลูก ตามแบบการปลูกแบบการค้าทั่วไป

   • เก็บเกี่ยวทั้งแปลง รวมเมล็ดเข้าด้วยกันทั้งหมด แล้วปลูกในชั่วต่อไปเหมือนปลูกลูกผสมชั่วที่สอง ทำซ้ำต่อไปหลายๆ ชั่ว ต้นที่มีลักษณะไม่ดีจะตายไปเองตามธรรมชาติ เพราะไม่สามารถเบียดเสียดแข่งกับต้นที่ทนทานได้

   • คัดทิ้งต้นที่มีลักษณะเลวที่เห็นได้ชัดออกบ้าง

   • หลังจากชั่วที่ ๓ แล้ว อาจใช้เป็นพันธุ์ส่งเสริมได้ทันที หรือคัดเลือกแบบรู้ประวัติต่อไป จนกว่าจะได้พันธุ์บริสุทธิ์ที่ดี

จ. การผสมแบบกลับทาง 

พันธุ์พืชบางพันธุ์มีลักษณะดีหลายอย่างอยู่แล้ว และเป็นพันธุ์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายอยู่แล้วในท้องถิ่น แต่ขาดลักษณะที่ต้องการบางอย่าง หากมีความประสงค์จะปรับปรุงให้มีลักษณะที่ขาดนั้นเพิ่มขึ้นในพันธุ์ จะต้องใช้การผสมแบบกลับทาง

๒. พืชที่ผสมข้ามต้น 

ลักษณะที่สำคัญอย่างหนึ่งของพืชข้ามต้น เช่น ข้าวโพด ละหุ่ง มะม่วง นั่นคือ จะผสมกันอย่างเสรีแบบสุ่มคู่ ดังนั้น ลักษณะของพันธุ์จึงมีลักษณะเหมือนพันธุ์พืชลูกผสมชนิดต่าง ๆ จำนวนมาก ที่ผสมปนเปกันอย่างคลุกเคล้า เรานิยมเรียกพันธุ์หรือกลุ่มพันธุ์เช่นนี้ว่า "พันธุ์ผสมเปิด" หรือ "ประชากร" ลักษณะพันธุกรรมของประชากรแต่ละกลุ่มเมื่อปลูกต่อไปหลาย ๆ ชั่วมักจะคงที่และไม่เปลี่ยนแปลงมากนัก หากไม่มีการคัดเลือกโดยมนุษย์ แต่อาจจะมีการเปลี่ยนแปลงบ้างโดยการคัดเลือกตามธรรมชาติ เช่น เมื่อดินฟ้าอากาศปรวนแปร โรคแมลงระบาด เป็นต้น เพราะต้นหรือพันธุ์ที่ไม่ทนทานก็จะล้มตายสูญพันธุ์ไป

พันธุ์ลูกผสม 

หมายถึง ลูกผสมชั่วที่ ๑ (F1) ของพันธุ์ ๒ พันธุ์ที่มีลักษณะทางพันธุกรรมแตกต่างกัน พ่อแม่ของพันธุ์ลูกผสมอาจจะเป็นพันธุ์ผสมเปิด ประชากร หรือพันธุ์บริสุทธิ์ ปัจจุบันพันธุ์ลูกผสมเป็นพันธุ์พืชที่ใช้มากในการอุตสาหกรรมเมล็ดพันธุ์ เพราะลูกผสมมักมีผลิตผลสูง และคุณภาพดีกว่าพ่อแม่ ซึ่งเป็นคุณลักษณะที่เรียกว่า "ความดีเด่นของ ลูกผสม" (Hybrid vigor หรือ Heterosis) และเกษตรกรผู้ใช้จำเป็นต้องซื้อเมล็ดพันธุ์ลูกผสมใหม่ทุกฤดูปลูก เนื่องจากลูกชั่วต่อไปของลูกผสมจะมีผลิตผลลดลง และคุณสมบัติอื่น ๆ ปรวนแปร และไม่สามารถผลิตเมล็ดพันธุ์ได้เอง เนื่องจากไม่มีเมล็ดพันธุ์พ่อแม่ เพราะบริษัทผู้ผลิตจะหวงพันธุ์ และเก็บไว้เป็นความลับ พืชที่ใช้ลูกผสมปลูกเป็นการค้าอยู่ในปัจจุบัน ได้แก่ ข้าวโพด ผัก และไม้ดอกไม้ประดับต่าง ๆ

ความดีเด่นของลูกผสม 

คือ ลักษณะที่ ลูกผสม F1 มีผลิตผล และคุณภาพดีกว่าพ่อแม่ หรือค่าเฉลี่ยของพ่อแม่ ยิ่งพ่อแม่มีลักษณะทางพันธุกรรมแตกต่างกันเพียงใด ความดีเด่นของลูกผสมก็ยิ่งมีมากขึ้นเท่านั้น ลักษณะดังกล่าว เป็นผลที่เกิดตรงกันข้ามกันกับเมื่อนำพืชที่ผสม ข้ามต้นมาผสมตัวเอง หรือนำพืชที่มีลักษณะ พันธุกรรมเหมือนกันหรือคล้าย ๆ กันมาก ๆ มาผสมกัน ลูกผสมที่ได้รับในชั่วถัดไปจะมี ลักษณะไม่ดีกว่าพ่อแม่ หรือบางทีจะเลวกว่าพ่อแม่ หรือลักษณะเลวบางอย่างที่เป็นลักษณะด้อย จะปรากฏให้เห็นชัดออกมา เช่น ผลิตผลจะต่ำลง ความสูงลดลง ใบมีสีขาวขาดคลอโรฟีลล์ และตายไป เป็นต้น ยิ่งถ้ามีการผสมตัวเองซ้ำกันหลาย ๆ ชั่ว ลักษณะดังกล่าวก็จะยิ่งเด่นชัดขึ้น และขณะเดียวกันสายพันธุ์ที่ได้นี้ก็จะเป็นพันธุ์บริสุทธิ์มากขึ้นตามลำดับ ในพันธุ์พืชที่ผสมข้ามต้นนี้ สายพันธุ์บริสุทธิ์ในชั่วหลังนี้ เรียกว่า "สายพันธุ์ผสมตัวเอง" และเมื่อนำสายพันธุ์ผสมตัวเองต่าง ๆ ที่มีลักษณะพันธุกรรมแตกต่างกันมาก ๆ มาผสมกัน ลูกผสม F1ส่วนมากจะมีผลิตผลสูง และลักษณะดีเด่นกว่าพ่อแม่มาก คุณสมบัติ หรือปรากฏการณ์ดังกล่าวนี้ เป็นหลักที่ใช้ในการผลิตเมล็ดพันธุ์ลูกผสมของพืชต่าง ๆ ที่ใช้ในการค้าทั่วไปขณะนี้

ตามหลักการต่าง ๆ ที่ได้กล่าวมานี้ นักปรับปรุงพันธุ์พืชได้นำไปใช้ในการผสมพันธุ์ และปรับปรุงพันธุ์พืชที่ผสมข้ามต้น เนื่องจากพืชที่ใช้ปรับปรุงพันธุ์ในระยะแรกเป็นข้าวโพดส่วนใหญ่ ดังนั้นวิธีการปรับปรุงพันธุ์ที่จะกล่าวถึง จะใช้ตัวอย่างจากข้าวโพดเป็นหลัก