ถั่วเขียว: การวิจัยและพัฒนาพันธุ์ถั่วเขียวในมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ 2

 

จากการที่กรมกสิกรรม(กรมวิชาการเกษตรในปัจจุบัน)ประกาศส่งเสริมการปลูกถั่วเขียวพันธุ์อู่ทอง 1 เป็นผลให้พื้นที่ปลูกของถั่วเขียวในประเทศเพิ่มขึ้นโดยตลอดเนื่องจากให้ผลผลิตสูงกว่าพันธุ์เดิมที่ปลูกกันอยู่และมีอายุเก็บเกี่ยวสั้นกว่าโดยใช้เวลาไม่เกิน 3 เดือนเท่านั้นทำให้สามารถปลูกในระบบการปลูกพืชหลักต่างๆได้มาก ประกอบกับประเทศไทยเป็นผู้ส่งออกถั่วเขียวรายใหญ่ที่สุดของโลกมาก่อนหน้านั้นหลายปีแล้ว    สามารถส่งออกได้เป็นระยะเวลาต่อเนื่องกันตลอด การเพิ่มพื้นที่ปลูกถั่วเขียวของไทยนับว่าเป็นเรื่องอัศจรรย์ โดยเฉพาะในช่วงปี พ.ศ. 2519 มีพื้นที่ปลูกเพียงไม่ถึง 1.4 ล้านไร่ได้เพิ่มเป็นกว่า 2.7 ล้านไร่ในปี พ.ศ. 2520 ซึ่งเป็นการเพิ่มพื้นที่ถึงเท่าตัว และพื้นที่ได้เพิ่มขึ้นโดยตลอดจนถึง 3 ล้านไร่ตั้งแต่ปี 2524 เป็นต้นมา จากนั้นก็ไม่เปลี่ยนแปลงมากนักจนถึงปัจจุบัน

ยุทธศาสตร์การวิจัยและพัฒนาถั่วเขียวพันธุ์ใหม่เพื่อแทนที่พันธุ์อู่ทอง 1

แม้ว่าถั่วเขียวพันธุ์อู่ทอง 1 จะมีข้อดีดังกล่าวมาแล้ว แต่ก็ยังมีข้อเสียอีกหลายประการ เช่น ไม่ต้านทานต่อโรคใบจุดและราแป้ง  พุ่มใบสูงเกินไปทำให้ต้นล้ม และใช้อัตราปลูกสูงไม่ได้ ฝักมักซ่อนอยู่ในทรงพุ่ม ทำให้เก็บเกี่ยวได้ช้า และสิ้นเปลืองแรงงาน

เพื่อพัฒนาถั่วเขียวพันธุ์ใหม่แทนที่พันธุ์อู่ทอง 1 นักวิจัยถั่วเขียวได้ร่วมกันจัดการประชุมสัมมนาเชิงปฏิบัติการเรื่องงานวิจัยถั่วเขียว ครั้งที่ 1 ณ บ้านรับรองเขื่อนเจ้าพระยา จังหวัดชัยนาท ระหว่างวันที่  14-16  ธันวาคม 2526 เพื่อวางแผนพัฒนาพันธุ์ร่วมกัน นักวิจัยกลุ่มปรับปรุงพันธุ์ที่เข้าร่วมประชุมมาจากหลายหน่วยงาน ได้แก่ กรมวิชาการเกษตร (ซึ่งเป็นเจ้าภาพการจัดประชุมครั้งนั้นด้วย) มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ มหาวิทยาลัยข่อนแก่น วิทยาเขตลำปาง และวิทยาเขตพระนครศรีอยุธยา ของสถาบันเทคโนโลยีราชมงคล วิทยาลัยเกษตรกรรมบุรีรัมย์  และเจ้าหน้าที่ส่วนกลางและส่วนท้องถิ่นของกรมส่งเสริมการเกษตรโดยที่ประชุมตั้งวัตถุประสงค์ของการปรับปรุงพันธุ์ไว้ 3 ประการ คือ 1) ผลผลิตสูง  2) อายุเก็บเกี่ยวสั้น 3)ต้านทานต่อโรคและแมลงโดยเน้นความต้านทานต่อโรคใบจุดสีน้ำตาลเป็นอันดับแรก

ในการทำงานวิจัยร่วมกันนี้ ผู้เข้าร่วมสัมมนาได้สรุปแผนดำเนินงานไว้ดังนี้ “ลักษณะการดำเนินงานจะให้มีกิจกรรมร่วมกันให้มาก โดยกรมวิชาการเกษตร มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ มหาวิทยาลัยข่อนแก่นจะดำเนินการในขั้นคัดเลือกพันธุ์ และจะร่วมกับหน่วยงานอื่นๆในการเปรียบเทียบพันธุ์มาตรฐาน สำหรับการเปรียบเทียบพันธุ์ในท้องถิ่นและการทดสอบพันธุ์ในไร่เกษตรกร กรมวิชาการเกษตรจะร่วมมือกับกรมส่งเสริมการเกษตรดำเนินการทดลอง  ถั่วเขียวพันธุ์กำแพงแสน 1 และ กำแพงแสน 2 เป็นความสำเร็จ จากการร่วมมือระหว่างหน่วยงานและนักวิจัยดังที่ได้ร่วมกันวางแผนไว้ทุกประการ

ที่มาของถั่วเขียวกำแพงแสน 1 และกำแพงแสน 2

ตั้งแต่ปีพ.ศ. 2521 โครงการปรับปรุงพันธุ์ถั่วเขียวโดยกรมวิชาการเกษตรและมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ โดยนำสายพันธุ์จากศูนย์วิจัยและพัฒนาพืชผักเขตร้อน (AVRDC : Asian Vegetable Research Center) จากไต้หวัน มาปลูกทดสอบ และพบว่า ส่วนใหญ่ให้ผลผลิตสูงกว่าพันธุ์อู่ทอง 1

ในต้นปี พ.ศ. 2525 โครงการวิจัยและพัฒนาพืชผักแห่งเอเซีย ได้ส่งสายพันธุ์ถั่วเขียวจำนวนหนึ่งจากเมล็ดพันธุ์ชุด 10th  International Mungbean Nursery มาทดสอบที่แปลงทดลอง ที่วิทยาเขตกำแพงแสน

นักปรับปรุงพันธุ์ของมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ นำโดยศาสตราจารย์ ดร.พีระศักดิ์ ศรีนิเวศน์ จากภาควิชาพืชไร่นา คณะเกษตร วิทยาเขตกำแพงแสน เป็นหัวหน้าโครงการ ใช้เวลา ๔ ปีในความพยายามที่จะแสวงหาสายพันธุ์ที่เหมาะสมกับดินฟ้า อากาศและให้ผลผลิตดีต่อเกษตรกร ในที่สุดพบว่าสายพันธุ์คู่ผสม VC 1973A และ VC 2778A ให้ผลผลิตสูง และมีลักษณะทางพืชไร่อื่น ๆ ดีกว่าพันธุ์อู่ทอง 1  แต่ยังมีต้นที่แสดงลักษณะทรงต้น การติดฝัก และความต้านทานต่อโรคราแป้งและใบจุดแตกต่างกัน จึงได้ดำเนินการคัดเลือกแบบหมู่(mass selection) แล้วนำเมล็ดจากต้นที่คัดเลือกได้มาทดสอบผลผลิต

สำหรับพ่อแม่ของสายพันธุ์ทั้งสองคือ  VC 1973 A = CES 1 D-21/EG-MG-16

                                                 VC 2778 A = BPI glab.3//CES 44/ML-3///CES 1D-21/PHLV18

สายพันธุ์ทั้งสองมีพ่อแม่พันธุ์เป็นถั่วเขียวผลผลิตสูงของประเทศฟิลิปปินส์เกือบทั้งสิ้น ยกเว้นเพียงพันธุ์ ML-3ซึ่งเป็นพันธุ์ต้านทานโรคราแป้งและใบจุดจากประเทศอินเดีย การทดลองคัดเลือกพันธุ์ใช้เวลายาวนานในภูมิอากาศที่แตกต่างกัน ดินฟ้าอากาศและการให้ปุ๋ย ฤดูกาล ตลอดจนศึกษาภาวะความต้องการของ ตลาดควบคู่กันไปด้วย

ผลการเปรียบเทียบพันธุ์ในสถานีทดลองและในแปลงเกษตรกร

ในระหว่างเดือนมิถุนายน 2525 ถึงมกราคม 2529 ได้ทำการเปรียบเทียบพันธุ์ในสถานีทดลองจำนวน 28 การทดลอง เป็นการทดลองที่วิทยาเขตกำแพงแสน 8 การทดลอง ไร่สุวรรณ 5 การทดลอง ศูนย์วิจัยพืชไร่ชัยนาท 4 การทดลอง คณะเกษตรบางพระ สถานีทดลองพืชไร่เพชรบูรณ์ และสถานีทดลองพืชไร่พระพุทธบาท แห่งละ 2 การทดลอง  สถานีทดลองพืชไร่พิษณุโลก ศูนย์วิจัยพืชไร่อู่ทอง สถานีทดลองพืชไร่สกลนคร ศูนย์เกษตจรภาคตะวันออกเฉียงเหนือ และสถาบันวิจัยและฝึกอบรมการเกษตรลำปางอีกแห่งละ 1 การทดลอง

ผลการทดลอง พบว่า สายพันธุ์ทั้งสองให้ผลผลิตเฉลี่ยสูงกว่าพันธุ์อู่ทองร้อยละ37 และ 32 ตามลำดับ และยังมีข้อดีที่มีต้นเตี้ยกว่า พุ่มเล็กกว่า ทำให้หักล้มน้อยกว่า และยังเป็นโรคราแป้งและใบจุดน้อยกว่าด้วย

ผลการเปรียบเทียบพันธุ์ในแปลงเกษตรกร ในจังหวัดพิษณุโลกและอุตรดิตถ์  ราชบุรี เพชรบุรี โดยกรมส่งเสริมการเกษตร พบว่าทั้งสองสายพันธุ์ให้ผลผลิตสูงกว่าเช่นกัน

หลังจากการคัดพันธุ์ให้บริสุทธิ์ขึ้น เพื่อทดสอบสายพันธุ์ทั้งสองอย่างละเอียด ร่วมกับกรมวิชาการเกษตร และกรมส่งเสริมการเกษตร และเพื่อเป็นเกียรติแก่วิทยาเขตกำแพงแสนซึ่งเป็นสถานที่เริ่มต้นในการทดสอบและคัดเลือกสายพันธุ์ทั้งสองเป็นครั้งแรกในประเทศไทย จึงได้ตั้งชื่อสายพันธุ์ทั้งสองใหม่ โดยสายพันธุ์ VC 1973 A ได้รับการตั้งชื่อว่าพันธุ์ กำแพงแสน 1 และ สายพันธุ์ VC 2778 A ได้รับการตั้งชื่อว่าพันธุ์ กำแพงแสน 2

ถั่วเขียวกำแพงแสน 1 ให้ผลผลิต 203.3 กิโลกรัมต่อไร่ ลำต้นสูงเพียง 53 เซนติเมตร มี จำนวนฝักต่อต้นมาก ต้านทานโรคราแป้งและใบจุดได้ดี มีการออกดอกและติดฝักชุดที่ 2 ด้วย ส่วนพันธุ์กำแพงแสน 2 ให้ผลผลิตเฉลี่ยไร่ละ 189.3 กิโลกรัม ต้นเตี้ยเพียง 49.9 เซนติเมตร หักล้มน้อยและต้านทานโรคราแป้งและใบจุดได้ดี ทั้งสองพันธุ์นี้มีลักษณะเด่นพิเศษคือ ฝักชูขึ้นเหนือพุ่ม ใบ ทำให้เก็บเกี่ยวง่าย ถั่วเขียวมีอายุเพียง 60-70 วัน ทำให้เกษตรกรมีรายได้เป็นกอบเป็นกำโดย ลงทุนเท่าเดิมแต่ได้ผลผลิตเพิ่มขึ้นเกือบ 1 เท่าตัว

ถั่วเขียวพันธุ์กำแพงแสน1 และ กำแพงแสน 2

ถั่วเขียวพันธุ์กำแพงแสน1 และ กำแพงแสน 2 ถือเป็นพันธุ์พืชที่มีหน่วยงานร่วมมือกันวิจัยมากที่สุดพันธุ์หนึ่งกล่าวคือ กรมวิชาการเกษตร กรมส่งเสริมการเกษตร สถาบันเทคโนโลยีราชมงคล กรมอาชีวศึกษาและมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ อันเป็นผลมาจากความร่วมมือและความสัมพันธ์ส่วนตัวระหว่างนักวิจัยที่เสียสละและอุทิศเวลาให้กับงานโดยไม่จำเป็นต้องตั้งองค์กรมอบหมายหน้าที่ประสานงาน แต่อย่างใด แต่ทุกท่านทำงานด้วยจิตวิญญาณของนักวิจัย ความสำเร็จของงานนี้เกิดจากความร่วมมือของผู้เกี่ยวข้องหลายฝ่าย ซึ่งอาจกล่าวนามได้ไม่ครบถ้วน ในที่นี้จึงขอกล่าวนามได้เพียงบางส่วนดังนี้

กำลังสำคัญของมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ ประกอบด้วย ศาสตราจารย์ ดร.พีระศักดิ์ ศรีนิเวศน์  รองศาสตราจารย์ ดร.รังสฤษดิ์ กาวีต๊ะ   นายอนุวัตน์ เจนกฤติยา นายธำรงชัย อินทร์ดอนไพร นายสมศักดิ์ หัตถเลขา และนายละเอียด บุญมาก

กรมวิชาการเกษตร ประกอบด้วย ดร.ขรรชัย วงศ์บุรี นายสมยศ พิชิตพร นายวันชัย ถนอมทรัพย์ และนายนิรันดร์ วานิชวัฒนรำลึก

กรมส่งเสริมการเกษตร ประกอบด้วย  นายอเนก บุญเต็ม และนายชวาลวุฑฒ ไชยนุวัติ เป็นต้น

ถั่วเขียวพันธุ์ที่มีพื้นที่ปลูกมากที่สุดในประเทศไทย

มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ ได้เริ่มปล่อยถั่วเขียวพันธุ์“กำแพงแสน 1” (กพส.1) และ “กำแพงแสน 2” (กพส.2) ซึ่งคัดเลือกมาจากสายพันธุ์ VC1973A และ VC2778A ของ AVRDC ให้เป็นพันธุ์ส่งเสริมให้เกษตรกรปลูกตั้งแต่ปีพ.ศ.2528 เป็นต้นมา และยังเป็นที่นิยมอยู่จนถึงปัจจุบัน

เมื่อถั่วเขียวพันธุ์กำแพงแสน1 และ กำแพงแสน 2ได้รับการรับรองจากกรมวิชาการเกษตรให้เป็นถั่วเขียวพันธ์ใหม่ ในเดือนเมษายน 2529 ศูนย์วิจัยพืชผักเขตร้อน มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตกำแพงแสน  เป็นผู้รักษาความบริสุทธิ์ของเมล็ดพันธุ์คัดทั้งสองพันธุ์ และขยายพันธุ์เตรียมแจกจ่ายและจำหน่ายแก่เกษตรกร รวมทั้งให้ความรู้แก่เกษตรกรทราบว่าสามารถเก็บเมล็ดพันธุ์ไว้ใช้ในฤดูปลูกต่อๆไปได้ด้วย  นอกจากนั้นยังได้มอบเมล็ดพันธุ์ให้กรมวิชาการเกษตรและกรมส่งเสริมการเกษตร ร่วมกันผลิตและขยายพันธุ์ เป็นผลให้พันธุ์ทั้งสองกระจายสู่เกษตรกรอย่างรวดเร็วกว้างขวาง  ประกอบกับประเทศไทยปลูกถั่วเขียวถึงปีละ 3 ครั้ง ทำให้มีการปลูกถั่วเขียวทั้งสองพันธุ์แทนที่พันธุ์เก่าในเวลาอันสั้น หลังจากมีอายุครบ 7 ปี มีพื้นที่ปลูกถั่วเขียวทั้งสองพันธุ์รวมกันกว่าร้อยละ 80 ของพื้นที่ปลูกถั่วเขียวผิวมันทั้งประเทศหรือกว่า 1 ล้าน 5 แสนไร่ทำให้ผลผลิตเฉลี่ยถั่วเขียวเพิ่มขึ้นจาก 98 กก./ไร่ในปี2528-2530 เป็น 115กก./ไร่ในปี2531-2533 คิดเป็นการเพิ่มผลผลิตจากเดิมกว่าร้อยละ 15

อย่างไรก็ตาม ผลผลิตถั่วเขียวในระยะ 10 ปีที่ผ่านมา คงที่อยู่ประมาณ 125 กก.ต่อไร่  ในขณะที่ความต้องการบริโภคและส่งออกมีมากขึ้น ดังนั้นการวิจัยเกี่ยวกับการปรับปรุงพันธุ์ถั่วเขียวยังคงดำเนินมาเป็นระยะๆอย่างต่อเนื่อง เพื่อให้มีผลผลิตสูง ต้านทานโรคและแมลง ทนต่อสภาพแวดล้อมที่ไม่เหมาะสม

พ.ศ.2539-2549 ศาสตราจารย์ ดร.พีระศักดิ์ ศรีนิเวศน์ และคณะผู้วิจัย ได้รับการสนับสนุนจากสำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย (สกว.) ภายใต้โครงการ “พันธุศาสตร์และการปรับปรุงพันธุ์พืชตระกูลถั่วของประเทศไทย”

พ.ศ.2549-2554 ได้รับการสนับสนุนทุนวิจัยจากสำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.)  เพื่อดำเนินการวิจัยเกี่ยวกับถั่วเขียวภายใต้โครงการ “เทคโนโลยีชีวภาพเพื่อการพัฒนาพันธุ์ถั่วเขียวไทย” โดยได้ศึกษาดังนี้

1. ศึกษาลักษณะที่มีความสำคัญทางเศรษฐกิจของถั่วเขียวพันธุ์ดีจากทั่วโลก เพื่อศึกษาลักษณะที่มีความสำคัญทางเศรษฐกิจของถั่วเขียวพันธุ์ดีจากทั่วโลก สำหรับเป็นข้อมูลพื้นฐานในการปรับปรุงพันธุ์ และการศึกษาทางด้านพันธุกรรมของถั่วเขียวไทยในอนาคต  การเพิ่มผลผลิตถั่วเขียวต่อไร่ในอนาคต จำเป็นต้องใช้ประโยชน์จากความดีเด่นของลูกผสม (herterosis)  โดยการพัฒนาวิธีการผลิตเมล็ดพันธุ์ลูกผสมเพื่อการค้า เนื่องจากถั่วเขียวมีดอกที่ปิดเกสรเพศผู้และเพศเมียไว้ภายในกลีบดอก ทำให้เกิดการผสมตัวเองก่อนดอกบาน จึงไม่เอื้อต่อการผสมข้ามต้น และยังต้องผสมเกสรด้วยมือ ซึ่งไม่เหมาะกับการผลิตเมล็ดพันธุ์จำนวนมาก  ดังนั้น นักปรับปรุงพันธุ์จึงต้องหาทางพัฒนาสายพันธุ์เพศเมียให้มีรูปทรงดอกที่เหมาะสมต่อการผสมข้ามต้น และมีเกสรเพศผู้เป็นหมัน สามารถคัดเลือกได้ต้นกลายพันธุ์ที่สามารถถ่ายทอดลักษณะกลายพันธุ์ไปสู่รุ่นลูกได้ โดยลักษณะที่ได้เป็นดอกเปิด คือมีเพียงกลีบดอกชั้นนอก (standard หรือ banner) ไม่มีกลีบดอกชั้นกลาง (wing) และชั้นใน (keel) และมีเกสรเพศผู้และเพศเมียโผล่ออกมาจากกลีบดอก อันเป็นลักษณะที่ช่วยส่งเสริมการผสมข้ามต้น และนำไปสู่การผลิตเมล็ดพันธุ์ถั่วเขียวลูกผสมเป็นการค้าต่อไป ในการพัฒนาต้นที่มีเกสรเพศผู้เป็นหมัน สามารถคัดเลือกต้นที่มีลักษณะเกสรเพศผู้เป็นหมันอย่างสมบูรณ์ จากการทดลองผสมข้ามสปีชีส์ ระหว่างต้นเป็นหมัน คือ SML4 และ MB55 กับถั่วเขียวผิวดำ พบว่า ลูก F₁ ที่ได้มีลักษณะเกสรเพศผู้เป็นหมันเช่นเดียวกับต้นแม่จึงคาดหมายในเบื้องต้นว่า ความเป็นหมันถูกควบคุมด้วยยีนที่อยู่ในไซโตพลาสซึม และลูก F₁ นี้ ยังสามารถผสมกลับไปยังต้นถั่วเขียวผิวดำหรือถั่วเขียวผิวมัน โดยให้เมล็ดที่สมบูรณ์ การค้นพบนี้นำไปสู่การพัฒนาพันธุ์ถั่วเขียวลูกผสม  และการรวมลักษณะเด่นของสปีชีส์อื่นไว้ในถั่วเขียว
2. พัฒนาเครื่องหมายโมเลกุลแบบ SSR และการสร้างแผนที่พันธุกรรมของถั่วเขียว   ซึ่งมหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ร่วมกับ National Institute of Agrobiological Sciences  เมือง Tsukuba ประเทศญี่ปุ่นได้สร้างแผนที่โครโมโซมของถั่วเขียวที่ใช้งานได้และตีพิมพ์เผยแพร่ในวารสาร Plos One ปีที่ 7 ฉบับที่ 8 หน้า e41304 แล้ว
3. ศึกษาการถ่ายทอดทางพันธุกรรรมของลักษณะที่สำคัญ และการพัฒนาเครื่องหมายโมเลกุลเพื่อใช้ในการปรับปรุงพันธุ์ถั่วเขียว

             3.1 ความต้านทานต่อโรคราแป้ง (powdery mildew)

             3.2 ความต้านทานต่อโรคไวรัสใบด่างเหลืองของถั่วเขียว (MYMV)

             3.3 ความต้านทานต่อด้วงเจาะเมล็ดถั่ว

             3.4 ความต้านทานต่อโรคใบจุดสีน้ำตาล

             3.5 ความทนทานต่อดินด่าง

             3.6 ปริมาณกรดไฟติก (phytic acid)

	การปรับปรุงพันธุ์ถั่วเขียวต้านทานต่อด้วงถั่ว

 

การปรับปรุงพันธุ์ถั่วเขียวทนทานดินด่างการปลูกทดสอบสายพันธุ์ถั่วเขียว ในแปลงดินด่าง ณ ศูนย์วิจัยพืชไร่นครสวรรค์ อ. ตากฟ้า จ. นครสวรรค์	การปรับปรุงพันธุ์ถั่วเขียวให้ต้านทานต่อโรคใบจุด

4. การใช้เครื่องหมายโมเลกุลช่วยคัดเลือกลักษณะ ทั้งการคัดเลือกแบบลักษณะเดี่ยว ๆ และรวมหลายลักษณะ (pyramiding) คัดเลือกสายพันธุ์ถั่วเขียวโดยใช้วิธีมาตรฐาน (conventional method) ร่วมกับเครื่องหมายโมเลกุล (marker-assisted selection) เพื่อสร้างพันธุ์ถั่วเขียวพันธุ์ใหม่ที่มีลักษณะตามที่ต้องการ ได้แก่ ต้านทานโรคและแมลง และมีปริมาณกรดไฟติกในเมล็ดที่พอเหมาะ

ถั่วเขียวลูกผสมเป็นแนวทางการเพิ่มผลผลิตถั่วเขียวในอนาคตโดยการพัฒนาพันธุ์สายพันธุ์พื้นฐานที่มีการผสมข้ามสูงและเกสรตัวผู้เป็นหมัน