ไคโตซานโอลิโกแซคคาไรด์ (COS) คืออะไร?

ไคโตซานโอลิโกแซคคาไรด์

ไคโตซานโอลิโกแซคคาไรด์ (COS) นวัตกรรมวัคซีนพืช

ไคโตซานโอลิโกแซคคาไรด์ หรือ ไคโตซานโอลิโกเมอร์ นวัตกรรมวัคซีนพืชเน้นที่การป้องกันมากกว่าการรักษาซึ่งเป็นหัวใจหลักของการนำนวัตกรรมวัคซีนพืชไปใช้อย่างสม่ำเสมอเพื่อกระตุ้นให้พืชสร้างระบบภูมิคุ้มกันตัวเองต่อสภาวะที่ทำให้พืชเกิดความเครียดหรือเมื่อเจอศัตรูพืช  โดยทั่วไปพืชมีการป้องกันตัวเองพืชตามธรรมชาติอยู่แล้ว การที่พืชจะสร้างภูมิคุ้มกันได้ต้องมีระดับความเสียหายค่อนข้างมากแล้ว เพราะต้องรอให้มีการสร้างกรดซาลิไซลิค (SA) ในปริมาณมากพอที่จะกระตุ้นได้  และภูมิต้านทานที่เกิดขึ้นก็จะเกิดขึ้นเฉพาะพืชต้นนั้นไม่สามารถจะควบคุมหรือป้องกันพืชทั้งแปลงได้  ดังนี้การระบาดก็จะยังเกิดขึ้นตลอดเวลา การให้ไคโตซานโอลิโกแซคคาไรด์ (COS)  ในปริมาณเพียงเล็กน้อยกระตุ้นจะช่วยให้สามารถป้องกันโรคพืชก่อนเกิดความเสียหายและยังสามารถควบคุมและป้องกันโรคจากเชื้อแบคทีเรีย เชื้อรา และเชื้อไวรัสได้

ระบบป้องกันตัวเองของพืชตามธรรมชาติ (Systemic Acquired Resistance; SAR)

เป็นระบบป้องกันตัวเองของพืชตามธรรมชาติ ซึ่งจะถูกกระตุ้นเมื่อเชื้อโรค ทั้งเชื้อรา แบคทีเรีย และไวรัส ที่เข้าทำลายพืชทำให้เกิดบาดแผล  พืชจะเกิดการการตอบสนองอย่างฉับพลัน Hypersensitive Response (HR) และหลั่งสาร SA ซึ่งจะทำหน้าที่เป็นสัญญาณ (SAR Signal) ส่งไปยังเซลล์ต่างๆทั่วทั้งต้นพืช  กระตุ้นให้ยีนต้านทานโรค Pathogenesis-related gens (PR-Genes) สร้างโปรตีนต้านทานโรคตัวหนึ่งขึ้นมา Pathogenesis-related proteins (PR-Proteins) ที่ทำหน้าที่เป็นสารควบคุมและฆ่าเชื้อโรคหลายๆชนิด ทำให้พืชมีภูมิต้านทานโรคและสามารถรักษาโรคและป้องกันการเกิดโรคที่มีสาเหตุมาจากเชื้อรา แบคทีเรียและไวรัสได้ ก่อนที่เชื้อโรคจะลุกลามไปทั่วทั้งลำต้น

เมื่อพืชได้รับไคโตซานโอลิโกแซคคาไรด์ (COS)

พืชจะสร้างกลไกการกระตุ้นภูมิต้านทานโรคพืช เป็นวิธีที่ใกล้เคียงเลียนแบบธรรมชาติมากที่สุด จากงานวิจัยค้นพบว่า พืชสร้างขึ้นกรดซาลิไซลิค (Salicylic acid; SA) หลังจากการติดเชื้อซึ่งจะเป็นสารเคมีสำคัญในการกระตุ้นการสร้างโปรตีนที่เป็นภูมิต้านทานโรค (PR-proteins) ขึ้นมาป้องกันตนเอง โปรตีนที่เป็นภูมิต้านทานโรคเหล่านี้เป็นแบบที่ไม่เฉพาะเจาะจงกับเชื้อโรคใดๆ  ดังนั้นพืชจึงสามารถต้านทานโรคที่เกิดได้ทั้งจากแบคทีเรีย รา และไวรัส อย่างไรก็ตามโปรตีนที่เป็นภูมิต้านทานโรคเหล่านี้จะมีอายุไม่ยาวนัก ประมาณ 15-30 วันก็จะหมดไป จึงจำเป็นต้องกระตุ้น COS ให้พืชอย่างสม่ำเสมอ

กลไกเมื่อพืชได้รับ COS แล้วจะสร้างภูมิต้านทานขึ้นมาด้วยการ

  1. กระตุ้น (Stimulant หรือ Elicitor) สารที่สามารถกระตุ้นให้เกิดปฎิกิริยาตอบสนองในพืช
  2. เหนี่ยวนำ (Precursor)

โดยพืชจะสร้างโมเลกุลสาร 2 ชนิด คือ  ซาลิไซลิค แอซิด (Salicylic acid-SA), จัสโมนิค แอซิด (Jasmonic acid-JA) และเอธิลีน (Ethylene-EA) แสดงดังรูปที่ 1

05 01

รูปที่ 1. แสดงกลไกเมื่อพืชได้รับ COS แล้วจะสร้างภูมิต้านทาน

กลไกของ COS ต่อระบบภูมิคุ้มกันของพืช

  • Signal perception การรับรู้สัญญาณ
  • Signal transduction การส่งสัญญาณ
  • COS response genes and proteins
  • COS สร้างสาร SA การตอบสนองต่อยีน (PR-Genes) และโปรตีน (PR-Proteins)
  • Defense-related secondary metabolites accumulation การป้องกันตัวเองเกี่ยวข้องกับเมแทบอไลต์ทุติยภูมิ

นอกจากนี้ COS ยังกระตุ้นให้เกิด Abscisic acid (ABA)  ABA หมายถึงฮอร์โมนพืชที่ทำหน้าที่ยับยั้งการเจริญเติบโต ส่งเสริมการพักตัวและช่วยให้พืชทนต่อสภาวะเครียด ข้อควรระวัง ABA ละลายน้ำได้น้อยมาก เป็นสารประกอบการสลายตัวของแสงจ้าและควรเก็บไว้ในที่มืด เมื่อเตรียมสารละลายการทำงานควรได้รับการปกป้องจากแสง จากงานวิจัย COS ยังกระตุ้นให้เกิด ออกซิน (Auxin) ไซโทไคนิน (Cytokinin) 

ข้อดีของการใช้ COS เป็นวัคซีนพืช

  • ระบบป้องกันตัวเองของพืชตามธรรมชาติ Systemic Acquired Resistance (SAR) โดยหลั่งสาร SA กระตุ้นให้พืชสร้าง PR genes และ PR-proteins
  • กระตุ้นให้พืชมีภูมิต้านทาน (Induced systemic resistance: ISR) โดยหลั่งสาร JA และ ET
  • จากระบบระบบภูมิต้านทานของพืช พืชจะสร้างสารประเภททุติยภูมิ (Secondary metabolites) แบ่งเป็น 3 กลุ่มใหญ่ๆ ได้แก่
  • เทอปินอยส์ (terpenoids)
  • ฟีโนลิกส์ (phenolics)
  • อัลคาลอยส์ (alkaloids) ทำให้เกิดผลดีในด้านต่างๆ
  • ทำให้พืชมีความแข็งแรง มีความทนทานต่อการเข้าทำลายของโรคและแมลง
  • ช่วยส่งเสริมให้พืชผลิตสารในการยับยั้งการเจริญเติบโตของไวรัส เชื้อรา และแบคทีเรีย
  • ช่วยให้พืชมีความต้านทานต่อสภาพแวดล้อมที่ไม่เหมาะสม เช่น ร้อนจัด หนาวจัด หรือขาดนํ้า
  • ทำให้ได้สารกลุ่มฟีโนลิกส์ (phenolic compounds) มากขึ้น ซึ่งมีประโยชน์ในการเป็นสารต้านอนุมูลอิสระ (antioxidant)
  • ทำให้เกิดการสังเคราะห์แสงที่มากขึ้น จากการมีปริมาณของคาโรตินอยส์ที่เพิ่มมากขึ้น
  • เพิ่มเกราะป้องกันให้พืช (plant shield)
  • ทำให้ผิวของผักและผลไม้ต่างๆ มีความหนา และแข็งแรงมากขึ้น ทำให้หนอน และแมลง กัดแทะได้ยากขึ้น

ที่มา

Carbohydrate Polymers, 82 (2010) 1–8.

เราใช้คุกกี้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ และประสบการณ์ที่ดีในการใช้งานเว็บไซต์ กด "MORE INFO" เพื่ออ่านเพิ่มเติม หรือกด "ACCEPT" เพื่อยอมรับข้อตกลงในการเก็บข้อมูล