Agricultural Biotechnology

Agricultural Biotechnology (agritech)

ขวัญชนก พุทธจันทร์*
บรรณารักษ์ชำนาญการ
สำนักหอสมุด มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์

          เทคโนโลยีชีวภาพ (Biotechnology) คือ การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีต่างๆมาใช้กับ ระบบทางชีวภาพ หรือ สิ่งมีชีวิต(ที่มีชีวิตอยู่) หรือ สิ่งที่ได้จากระบบทางชีวภาพและสิ่งมีชีวิต เพื่อที่ทำการสร้างหรือปรับปรุงแก้ไข ผลิตภัณฑ์ หรือกระบวนการ เพื่อนำมาใช้ประโยชน์ในเรื่องเฉพาะด้าน แนวคิดของ “เทคโนโลยีชีวภาพ” ครอบคลุมหลากหลายของวิธีการสำหรับการปรับเปลี่ยนสิ่งที่มีชีวิตตามวัตถุประสงค์ของมนุษย์, การเพาะพันธ์สัตว์, การเพาะปลูกของพืช, และ การปรับปรุง โดยผ่านกระบวนการปรับปรุงพันธุ์ที่ใช้ตัวเลือกประดิษฐ์ และการผสมข้ามพันธุ์ การใช้งานที่ทันสมัยยังรวมถึงพันธุวิศวกรรมเช่นเดียวกับเทคโนโลยีการเพาะเลี้ยงเซลล์และเนื้อเยื่อ สมาคมเคมีอเมริกันกำหนดเทคโนโลยีชีวภาพเป็นการประยุกต์ใช้สิ่งมีชีวิต, ระบบ, หรือกระบวนการทางชีวภาพโดยอุตสาหกรรมต่าง ๆ เพื่อการเรียนรู้เกี่ยวกับวิทยาศาสตร์ของชีวิตและการปรับปรุงมูลค่าของวัสดุและสิ่งมีชีวิต

เทคโนโลยีชีวภาพแบ่งเป็น 2 ลักษณะ คือ

1. เทคโนโลยีชีวภาพแบบดั้งเดิม (Classical Biotechnology) เป็นเทคโนโลยีชีวภาพที่มนุษย์รู้จักกันมานาน ไม่ต้องใช้เทคนิควิธีการทางวิทยาศาสตร์และวิทยาการสูงมากนักเช่น การทำเหล้า อาหารหมักดอง การผลิตปุ๋ยหมัก การใช้สิ่งมีชีวิตในการควบคุมและกำจัดศัตรูพืช เป็นต้น
2. เทคโนโลยีชีวภาพสมัยใหม่ (Modern Biotechnology) เป็นเทคโนโลยีชีวภาพที่ต้องใช้ความรู้และเทคนิควิธีการทางวิทยาศาสตร์ชั้นสูงที่เกี่ยวข้องกับสารพันธุกรรม เพื่อก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมในสิ่งมีชีวิตเช่น การโคลนนิ่ง พันธุวิศวกรรรม เป็นต้น

เทคโนโลยีชีวภาพมีการประยุกต์ใช้ใน 4 อุตสาหกรรมที่สำคัญ  ได้แก่
          1. ด้านทางการแพทย์ (การดูแลสุขภาพ)   
          2. ด้านการเกษตร (การผลิตพืชและการเกษตร)
          3. ด้านอาหาร (การใช้พืชและผลิตภัณฑ์)
          4. ด้านสิ่งแวดล้อม (พลาสติกย่อยสลายแบบชีวภาพ, เชื้อเพลิงชีวภาพ)

การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีชีวภาพทางการเกษตร

          เทคโนโลยีชีวภาพเพื่อการเกษตรยุคเริ่มแรกนั้น มีการนำวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีเข้ามาช่วยส่งเสริมผลผลิตและปรับปรุงคัดสรรพันธุ์พืชและพันธุ์สัตว์  ในโลกตะวันตกถือเป็นงานวิจัยค้นคว้าแรกๆ เพราะการทดลองต่างๆ เกี่ยวกับพืชและสัตว์นั้นสามารถทำได้ง่ายกว่าในตัวมนุษย์ อีกทั้งหลายประเทศในยุโรปแต่เดิมมักประสบปัญหาขาดแคลนอาหาร ดังนั้นการนำเทคโนโลยีสมัยใหม่เข้ามาใช้เพื่อเพิ่มผลผลิตของภาคการเกษตรจึงเป็นสิ่งจำเป็นมาก แต่แรกเริ่มนั้นใช้วิธีการง่ายๆ ก่อน เช่นการถนอมอาหาร ป้องกันขนมปังขึ้นเชื้อรา การทำอาหารกระป๋อง ซึ่งถือเป็นนวัตกรรมที่ยิ่งใหญ่มากสำหรับชาวตะวันตก อีกทั้งทำให้พวกเขาสามารถเก็บรักษาอาหารไว้ใช้ในการเดินทางไกลข้ามทวีปในยุคล่าอาณานิคมได้ด้วย

          ในยุคปัจจุบัน งานเพาะเลี้ยงพันธุ์พืชเพื่อพัฒนาสายพันธุ์ที่แข็งแรง ทนทานต่อสภาพดินฟ้าอากาศให้ได้ดีนั้น เป็นความต้องการลดการนำเข้าสินค้าประเภทพืชผลจากทวีปเอเชีย เพื่อให้พวกเขาสามารถปลูกพืชในผืนดินที่ไม่อุดมสมบูรณ์ได้ ในอเมริกาเองก็มีงานวิจัยเรื่องข้าวโพดซึ่งถือเป็นอาหารหลักของคนอเมริกันในยุค เป็นองค์ความรู้ที่ได้รับมาจากชาวอินเดียนแดงท้องถิ่น ซึ่งชาวยุโรปที่อพยพเข้าไปไม่รู้จักมาก่อน สิ่งเหล่านี้จึงกระตุ้นให้นักวิทยาศาสตร์ได้หาหนทางที่จะเรียนรู้และพัฒนาสายพันธุ์พืชเศรษฐกิจเหล่านี้ให้สามารถนำไปเพาะปลูกในประเทศของพวกตนได้ดีขึ้น เมื่อสามารถทำได้แล้ว การนำเข้าก็ไม่ได้จำเป็นเหมือนเคย ส่งผลไปถึงภาคธุรกิจด้วย ไม่ใช่แค่ภาคการเกษตรเท่านั้น อีกทั้งในสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน ลักษณะที่แสดงออกมาของพืชหรือสัตว์พันธุ์เดียวกันนั้นอาจแตกต่างกันได้ด้วย ในการจำแนกสายพันธุ์ด้วยตาเปล่า หรือใช้ลักษณะภายนอกที่ปรากฏ จึงไม่ได้เพียงพอสำหรับการจำแนกหรือระบุสายพันธุ์ของสิ่งมีชีวิตให้ถูกต้องแม่นยำได้ การวิจัยเกษตรทางชีวภาพจึงเข้ามาช่วยแก้ไขปัญหานี้เช่นกัน

          เทคโนโลยีชีวภาพทางการเกษตรแบ่งออกเป็น 3 ส่วนที่สำคัญ ได้แก่  งานด้านพันธุศาสตร์โมเลกุล งานด้านการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืช และงานการส่งถ่ายยีน ซึ่งงานทั้ง 3 ส่วน มีความเกี่ยวพันกับสิ่งมีชีวิตโดยตรงเพราะเกี่ยวข้องกับเซลล์สารพันธุกรรมรวมถึงกระบวนการทางชีวเคมีต่าง ๆ ในสิ่งมีชีวิต ดังนี้

1. พันธุศาสตร์โมเลกุล เป็นงานที่ศึกษาถึงความแตกต่างระหว่างสิ่งมีชีวิตในระดับสารพันธุกรรมหรือดีเอ็นเอซึ่งสามารถบอกถึงความแตกต่างได้ละเอียดและแม่นยำมากกว่าการแยกความแตกต่างจากสิ่งที่เห็นหรือปรากฏภายนอก ทั้งนี้โดยการนำคุณสมบัติของดีเอ็นเอที่มีลักษณะเฉพาะและมีความแตกต่างกันในสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดมาตรวจสอบด้วยวิธีการต่าง ๆ ของงานด้านพันธุศาสตร์โมเลกุล 
   
   
2. การเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืช เป็นวิธีการเพาะเลี้ยงเซลล์หรือชิ้นส่วนต่าง ๆ ของพืช ให้เกิดการเจริญเติบโตหรือเกิดการเปลี่ยนแปลงตามความต้องการบนอาหารสังเคราะห์ภายใต้สภาพแวดล้อมของการเพาะเลี้ยงที่สามารถควบคุมได้ เทคนิคการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อก่อให้เกิดประโยชน์หลายประการ เช่น เพื่อการขยายพันธุ์เพิ่มจำนวนต้นพืชให้ได้ปริมาณมาก เพื่อการปรับปรุง และคัดเลือกพันธุ์พืชให้มีลักษณะตรงตามความต้องการ รวมทั้งเพื่อการกระตุ้น ให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมให้เกิดพันธุ์พืชใหม่ที่มีลักษณะแตกต่างไปจากเดิม
   
   
3. การส่งถ่ายยีน เป็นงานที่อาศัยความรู้และวิธีการต่าง ๆ ของงานด้านพันธุศาสตร์โมเลกุลและการเพาะเลี้ยงเนื้อเยื่อพืชมาใช้ร่วมกับเทคโนโลยีการส่งถ่ายยีนเพื่อส่งถ่ายยีนหรือหน่วยพันธุกรรมที่ทำหน้าที่ควบคุมการแสดงลักษณะต่าง ๆ ในสิ่งมีชีวิตที่ต้องการเข้าสู่พืชหรือสัตว์เป้าหมายทำให้เกิดการเพิ่มหรือเปลี่ยนแปลงลักษณะทางพันธุกรรมแก่พืชหรือสัตว์ให้มีลักษณะตามต้องการ
   
   

          เทคโนโลยีชีวภาพได้นำมาใช้ประโยชน์ในด้านการเกษตรมากมายทั้งการนำมาใช้ เพื่อคัดเลือกสายพันธุ์พืชและสัตว์ที่มีลักษณะตามที่ต้องการ  การค้นหายีนที่ควบคุมการแสดงออกของลักษณะทางพันธุกรรมต่าง ๆ เพื่อช่วยในกระบวนการปรับปรุงพันธุ์ รวมถึงการสร้างพืชและสัตว์พันธุ์ใหม่  ดังนั้นการทำความเข้าใจและศึกษาเกี่ยวกับวิทยาการด้านเทคโนโลยีชีวภาพจึงมีความสำคัญเพื่อประโยชน์ต่อการดำรงชีวิตของมนุษย์ทั้งในปัจจุบันและอนาคต

สามารถศึกษาเพิ่มเติมจากบทความออนไลน์ที่เกี่ยวข้องกับ Biotechnology in Agriculture ดังนี้

1. Clemente, M., Corigliano, M. G., Pariani, S. A., Sánchez-López, E. F., Sander, V. A., & Ramos-Duarte, V. A. (2019). Plant Serine Protease Inhibitors: Biotechnology Application in Agriculture and Molecular Farming. International Journal of Molecular Sciences, 20(6). https://doi-org.portal.lib.ku.ac.th/10.3390/ijms20061345

URL : https://portal.lib.ku.ac.th/login?url=http://search.ebscohost.com/login.aspx?

direct=true&db=cmedm&AN=30884891&site=eds-live

2. McCammon, S. L., & Mendelsohn, M. (2019). Innovation and the regulation of products of agricultural biotechnology in the United States of America. Transgenic Research, 28(Suppl 2), 183–186. https://doi-org.portal.lib.ku.ac.th/10.1007/s11248-019-00150-5

URL : https://portal.lib.ku.ac.th/login?url=http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&db=cmedm&AN=31321703&site=eds-live

3. Kasana, R. C., & Pandey, C. B. (2018). Exiguobacterium: an overview of a versatile genus with potential in industry and agriculture. Critical Reviews in Biotechnology, 38(1), 141–156. https://doi-org.portal.lib.ku.ac.th/10.1080/07388551.2017.1312273

URL : https://portal.lib.ku.ac.th/login?url=http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&db=cmedm&AN=28395514&site=eds-live

4. KUZNETSOV, N. I., UKOLOVA, N. V., MONAKHOV, S. V., SHIKHANOVA, J. A., & ESKOV, I. D. (2018). Economic Research of Biotechnologies Transfer in Russia’s Agriculture. Scientific Papers: Management, Economic Engineering in Agriculture & Rural Development, 18(3), 227–233.

URL : https://portal.lib.ku.ac.th/login?url=http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&db=asn&AN=132802131&site=eds-live

5. Thomas, G., & De Tavernier, J. (2017). Farmer-suicide in India: debating the role of biotechnology. Life Sciences, Society and Policy, 13(1), 8. https://doi-org.portal.lib.ku.ac.th/10.1186/s40504-017-0052-z

URL : https://portal.lib.ku.ac.th/login?url=http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&db=cmedm&AN=28497354&site=eds-live

6. Hartley, S., Gillund, F., van Hove, L., & Wickson, F. (2016). Essential Features of Responsible Governance of Agricultural Biotechnology. PLoS Biology, 14(5), e1002453. https://doi-org.portal.lib.ku.ac.th/10.1371/journal.pbio.1002453

URL : https://portal.lib.ku.ac.th/login?url=http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&db=cmedm&AN=27144921&site=eds-live

7. Lema, M. A. (2019). Regulatory aspects of gene editing in Argentina. Transgenic Research, 28(Suppl 2), 147–150. https://doi-org.portal.lib.ku.ac.th/10.1007/s11248-019-00145-2

URL :

https://portal.lib.ku.ac.th/login?url=http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&db=cmedm&AN=31321697&site=eds-live

8. Phitsuwan, P., Laohakunjit, N., Kerdchoechuen, O., Kyu, K. L., & Ratanakhanokchai, K. (2013). Present and potential applications of cellulases in agriculture, biotechnology, and bioenergy. Folia Microbiologica, 58(2), 163–176. https://doi-org.portal.lib.ku.ac.th/10.1007/s12223-012-0184-8

URL : https://portal.lib.ku.ac.th/login?url=http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&db=cmedm&AN=23011949&site=eds-live

9. Tagliabue, G. (2017). Product, not process! Explaining a basic concept in agricultural biotechnologies and food safety. Life Sciences, Society and Policy, 13(1), 3. https://doi-org.portal.lib.ku.ac.th/10.1186/s40504-017-0048-8

URL : https://portal.lib.ku.ac.th/login?url=http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&db=cmedm&AN=28255668&site=eds-live

10. Han, G., & Martin, R. A. (2015). Perceptions of Agriculture Teachers Regarding Education about Biomass Production in Iowa. Journal of Agricultural Education, 56(3), 1–15.

URL : https://portal.lib.ku.ac.th/login?url=http://search.ebscohost.com/login.aspx?direct=true&db=eric&AN=EJ1122697&site=eds-live

เอกสารอ้างอิง

TISCO Wealth. (2560). “ไบโอเทคโนโลยี” เทรนด์ลงทุนแห่งอนาคต. Retrieved from https://www.tiscowealth.com/trust-magazine/issue-52/exclusive.html

จากวิกิพีเดีย สารานุกรมเสรี. (2563). เทคโนโลยีชีวภาพ. Retrieved from https://th.wikipedia.org/wiki/เทคโนโลยีชีวภาพ

ภาควิชาเทคโนโลยีอุตสาหกรรมเกษตร มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีพระจอมเกล้าธนบุรี. BIOTECHNOLOGY . Retrieved from https://sites.google.com/site/biotech0341

สำนักงานเกษตรและสหกรณ์จังหวัดอ่างทอง. (2563). เทคโนโลยีชีวภาพทางการเกษตร. Retrieved from https://www.opsmoac.go.th/angthong-local_wisdom-preview-421091791835