ปัจจุบันการผลิตพืชตระหนักถึงความปลอดภัยจากการตกค้างของสารเคมีได้รับความสนใจเป็นอย่างมาก เนื่องจากผู้ผลิตและผู้บริโภคตระหนักถึงความสำคัญของสุขภาพและความปลอดภัยจากการบริโภคผลิตภัณฑ์ทางการเกษตรเพิ่มขึ้น โดยเฉพาะข้อกำหนดค่ามาตรฐานการตกค้างของสารเคมีในผลิตผลการเกษตรของประเทศคู่ค้านั้นจะส่งผลโดยตรงต่อระบบการผลิตพืชของเกษตรกรที่ต้องมีการใช้สารเคมีควบคุมศัตรูพืชหลากหลายชนิด
               การใช้จุลินทรีย์ที่ประสิทธิภาพในการสร้างภูมิต้านทานโรค และชักนำความแข็งแรงให้กับพืช จึงเป็นแนวทางใหม่ที่น่าสนใจที่จะนำมาปรับใช้ในระบบการผลิตพืชเพื่อลดปัญหาดังกล่าว ทั้งนี้มีการศึกษาวิจัยเกี่ยวกับการใช้จุลินทรีย์ที่มีประโยชน์และ/หรือธาตุอาหารเสริมพืชต่างๆ เข้าร่วมในระบบการผลิตพืชเป็นจำนวนมาก โดยมีรายงานเกี่ยวกับการนำเชื้อแบคทีเรียสายพันธุ์คุณภาพชนิดต่างๆ ที่คัดแยกได้จากธรรมชาติมาใช้ควบคุมโรคสำคัญของพืชได้เป็นผลสำเร็จทั้งในระดับแปลงทดลองและระดับไร่นาของเกษตรกร และสามารถนำแบคทีเรียสายพันธุ์คุณภาพดังกล่าวมาประยุกต์ใช้ในการควบคุมโรคสำคัญของพืชชนิดอื่นได้อย่างมีประสิทธิภาพ

กลไกของเชื้อแบคทีเรียสายพันธุ์คุณภาพ
               โดยปกติแล้วสามารถตรวจพบและคัดเลือกเชื้อแบคทีเรียที่มีประโยชน์ต่าง ๆ ได้โดยตรงจากแหล่งธรรมชาติทั้งในแปลงปลูกพืช และ/หรือจากส่วนต่าง ๆ ของพืช เชื้อแบคทีเรียเหล่านี้มีทั้งชนิดที่อาศัยอยู่รวมกับพืชภายในเซลล์ในลักษณะของ endophytic bacteria และชนิดที่อาศัยบริเวณผิวภายนอกพืช (epiphytic bacteria) รวมทั้งเชื้อจุลินทรีย์ที่อาศัยร่วมกับพืชบริเวณรอบราก (rhizosphere bacteria)

คุณลักษณะสำคัญของเชื้อแบคทีเรียสายพันธุ์คุณภาพ
               - การสร้างสารปฏิชีวนะ (Antibiotic)
               - การแข่งขันอยู่ร่วมกับพืช
               - การเป็นพาราไซด์ (Parasite)
               -  การส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืช (Plant growth promoting rhizobacteria ; PGPR) -  การกระตุ้นให้พืชมีภูมิต้านทาน (induced systemic resistance; ISR)
               - การผลิตสารยับยั้งเชื้อโรค เช่น ไซเดอโรฟอร์ (siderophore)
               - การผลิตสารเสริมประสิทธิภาพยึดติดแนบแน่นกับผิวพืช
               - ส่งเสริมกลไกจุลินทรีย์ที่มีประโยชน์อื่นๆ
               - การรักษาและแก้ไขความผิดปกติ ปรับสภาพความสมดุลให้พืชทางสรีระและชีวเคมี
               - แก่งแย่ง จำกัด ยับยั้งการใช้สารอาหารจำเป็นของเชื้อโรค เช่น วิตามิน กรดอะมิโน สารยับยั้ง
               - กระตุ้นให้พืชนำธาตุอาหารมาใช้มากขึ้น
               - การสลายเศษซากพืช
               - การเคลื่อนที่จากผิวเมล็ดเข้าท่อน้ำและสู่ดิน

ภาพที่1. กลไกของเชื้อแบคทีเรียคุณภาพในการผลิตสารปฏิชีวนะยับยั้งเชื้อโรคเป้าหมาย (ก
และการเจริญคลุมทับเพื่อการแก่งแย่งแหล่งที่อยู่อาศัยและอาหาร (ข)

ภาพที่ 2. ลักษณะการเจริญครอบครองผิวใบพืชของเชื้อแบคทีเรียคุณภาพ (ก, ข และ ค)
เป็นเหตุให้เชื้อโรคสัมผัสผิวพืชไม่ได้

               ภาควิชาโรคพืช คณะเกษตร มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ ภายใต้โครงการวิจัยของ รศ.ดร. สุดฤดี ประเทืองวงศ์และคณะ ได้ทำการศึกษาวิจัยอย่างต่อเนื่องในการคัดเลือกเชื้อแบคทีเรียคุณภาพจากธรรมชาติที่มีคุณสมบัติและกลไกการทำงานในลักษณะต่างๆ เช่น การส่งเสริมการเจริญเติบโตและควบคุมโรคสำคัญของพืช ทำการปรับปรุงและพัฒนาคุณภาพเพื่อปรับใช้ในสภาพไร่นาของเกษตรกร โดยเชื้อแบคทีเรียที่ได้จากการศึกษาวิจัยขณะนี้ได้แก่ Bacillus amyloliquefaciens สายพันธุ์ KPS46 Paenibacillus pabuli  สายพันธุ์ SW01/4  B. cereus สายพันธุ์ SPt245  Serratia macescens สายพันธุ์ SPt360 และ Bacillus sp. สายพันธุ์ KS217 เชื้อแบคทีเรียเหล่านี้มีกลไกการทำงานและคุณสมบัติที่แตกต่างกันเมื่อเข้าไปอยู่ร่วมกับพืช กล่าวคือสามารถชักนำและกระตุ้นให้พืชแสดงศักยภาพภายในออกมาอย่างเต็มที่จนกระทั่งให้ผลผลิตสูงเต็มขีดความสามารถตามลักษณะทางพันธุกรรม ส่งเสริมให้พืชมีความแข็งแรง ไม่เป็นโรค ลดการปนเปื้อนของเชื้อโรคชนิดต่างๆ ที่ติดมากับพืชหรือส่วนขยายพันธุ์ ตลอดจนควบคุมโรคที่สำคัญของพืชได้หลายชนิด นอกจากนี้เชื้อที่ศึกษาทดลองบางสายพันธุ์มีคุณสมบัติส่งเสริมการใช้ธาตุอาหารของพืช และเพิ่มปุ๋ยไนโตรเจนให้พืชด้วย
               เชื้อแบคทีเรียคุณภาพของโครงการฯทุกสายพันธุ์จะผ่านการทดสอบคุณสมบัติในการเป็นแบคทีเรียปฏิปักษ์ควบคุมโรคสำคัญของพืชต่างๆ ตลอดจนการทดสอบการชักนำให้พืชเจริญเติบโตและกระตุ้นระบบภูมิต้านทานของพืช ต่อจากนั้นจึงจะตรวจสอบคุณสมบัติอื่นๆเพิ่มเติม เช่น ความสามารถในการปรับสภาพสมดุลให้พืช เป็นต้น (ตารางที่ 1)

ตารางที่ 1. แบคทีเรียสายพันธุ์ใหม่ (แบคทีเรียไอเอสอาร์) ที่มีรายงานนำมาใช้ส่งเสริมการเจริญเติบโตและชักนำภูมิต้านทานพืชเพื่อควบคุมโรค

^1/ BCA = เชื้อปฏิปักษ์ยับยั้งเชื้อโรคพืช, PGPR = ส่งเสริมการเจริญเติบโตพืชและ ISR =ชักนำภูมิต้านทานพืช                    

               การพัฒนาสูตรสำเร็จเชื้อแบคทีเรียสายพันธุ์คุณภาพเพื่อปรับใช้ในระบบการผลิตพืช
ขั้นตอนการพัฒนาสูตรสำเร็จเชื้อแบคทีเรียสายพันธุ์คุณภาพ
1. การตรวจสอบจำนวนเชื้อจุลินทรีย์
               การคัดเลือกและทดสอบวัสดุและองค์ประกอบที่เป็นองค์ประกอบของสูตรอาหารที่เป็นแหล่งอาหารที่จำเป็นและเหมาะสมต่อการเจริญเของจุลินทรีย์ที่มีราคาถูกหาได้ง่าย
2. การพัฒนาสูตร
               2.1 สูตรน้ำ (Liquid formulation) เป็นสูตรที่ผลิตได้ง่ายแต่เก็บรักษาได้ยากและไม่สะดวกในการขนส่ง โดยใช้น้ำและ emulsion oil เป็นตัวเติมด้วยสารช่วยจับใบ (surfacetants, sficher) สี อาหาร สารป้องกันการจับตัวเป็นน้ำแป้ง สารป้องกันเซล และเสริมประสิทธิภาพ เช่น โพลีเมอร์ (polymer ) กัม (gam) และคาร์บอกซีเมตทิลเลลูโลส (carboxymethycellulase) การผลิตสูตรน้ำทำได้โดยการเลี้ยงเชื้อในอาหารเหลวแล้วนำมาผสมกับน้ำหรือสารตัวอื่นๆ หรือใช้เชื้อผงมาละลายในน้ำและเติมสารต่างๆลงไปดังกล่าวข้างต้น
               2.2 สูตรผง (Dust formulation) สูตรที่ผลิตได้ง่ายสามารถเก็บรักษาได้ยาวนานกว่าสูตรน้ำขนส่งสะดวก โดยการผลิตเริ่มจากการเตรียมเชื้อผงที่ได้จากการเลี้ยงในอาหารแบบเหลวมาทำให้แห้ง ผสมกับสารป้องกัน เช่น น้ำมัน กรีเซอรีน น้ำตาล แป้งมัน เจล สารผงได้แก่ ทัลกัม (Talcam) คาร์บอกซิลเมตทิลเซลลูโลส อัลลิเน็ตไดอะตอมไมต์ (diatomite)
               2.3 สูตรเม็ด (pillet arrgranular formulation) เป็นสูตรที่นิยมนำเชื้อจุลินทรีย์ที่มีประโยชน์มีส่วนประกอบของสูรคล้ายกับสูตรผงคือมีการเตรียมเชื้อจุลินทรีย์และผสมกับสารป้องกันเซลล์ สารผงและสารจับตัวหรือยึดเกาะในการทำเม็ดและนำไปทำให้แห้งเชื้อสูตรเม็ดสามารถใช้ในรูปของการละลายน้ำหรือหว่านลงดิน
3. การพัฒนาบรรจุภัณฑ์ ที่เหมาะสมกับสูตรของจุลินทรีย์ในรูปขวดพลาสติก หรืออลูมิเนียม
                สำหรับสูตรน้ำ ใช้ plastic, flexiblefirm, coat film  หรือ laminate firm สำหรับสูตรผงและสูตรเม็ด และบรรจุในกล่องกระดาษอีกชั้นหนึ่งโดยความสำคัญขอบรรจุภัณฑ์จะต้องปกป้องผลิตภัณฑ์จากสภาพอากาศ ไม่ว่าจะเป็นอากาศร้อน ความชื้น การป้องกันการถ่ายเทอากาศและการปนเปื้อนของโรคและแมลงสะดวกต่อการเก็บรักษาและขนส่ง
4. การเพิ่มประสิทธิภาพของสูตรจุลินทรีย์
               เป็นการเพิ่มประสิทธิภาพของจุลินทรีย์ในการควบคุมโรคพืชและส่งเสริมการเจริญของพืช เพื่อเพิ่มผลผลิตโดยการเพิ่มสารบางอย่างในสูตรเช่น การเติม secondary metabolite  ไคโตซาน โพลิเมอร์  การผสมจุลินทรีย์ปฏิปักษ์หลายชนิดในสูตรเดียวกัน ผสมกับจุลินทรีย์ที่มีบทบาทในการส่งเสริมการเจริญของเชื้อ เช่น Rhizobium PGPR ฯลฯ
5. การตรวจสอบคุณภาพของสูตร
               - ศึกษาคุณสมบัติทางกายภาพ เช่น ความคงตัวของสูตร, การละลายตัวในน้ำ
               - การศึกษาความมีชีวิตของเชื้อจุลินทรีย์
               - การศึกษาประสิทธิภาพทั้งในห้องปฏิบัติการ, เรือนทดลอง และโรงเรือน

วิธีการปฏิบัติ
               ความสำเร็จของการใช้ผลิตภัณฑ์สูตรจุลินทรีย์ คือการที่เชื้อเหล่านั้นสามารถที่จะเข้าไปเจริญและเพิ่มจำนวนประชากรได้อย่างรวดเร็วในพื้นที่เป้าหมายเช่นที่ผิวหรือภายในพืช รวมทั้งมีศักยภาพในการต่อต้านหรือลดปริมาณเชื้อโรคได้ด้วยกลไกต่างๆ ข้างต้น ทั้งนี้ความสำเร็จหรือประโยชน์ที่ได้รับจะมากหรือน้อยเพียงใดขึ้นอยู่กับความเข้าใจเกี่ยวกับบทบาทและรายละเอียดของคุณลักษณะต่างๆ ทั้งในแง่ของกลไกการเป็นเชื้อปฏิปักษ์หรือช่วยส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืช นอกจากนี้ความเข้าใจถึงปัจจัยที่มีผลต่อการดำรงชีวิตของเชื้อจุลินทรีย์ที่ใช้ เช่น ธาตุอาหารและสภาพแวดล้อมที่มีผลต่อการเพิ่มปริมาณเชื้อจัดเป็นวิธีการหนึ่งที่จะช่วยให้การควบคุมโรคพืชโดยชีววิธีประสบความสำเร็จได้อย่างมีประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้น
               การใช้สูตรจุลินทรีย์ สามารถนำเชื้อบริสุทธิ์ใส่ให้กับพืชได้โดยตรง (direct application) หรืออาจใช้ทางอ้อม (indirect application) คือ ปรับสภาพแวดล้อมให้แบคทีเรียในธรรมชาติเกิดกิจกรรมที่เป็นประโยชน์ต่อพืชเต็มที่ (microbial balance)  เช่น การปรับปรุงดินและการเขตกรรมอื่นๆ และใช้กระตุ้นพืชให้ปกป้องตนเอง (host-mediated)
               การใช้เชื้อสูตรจุลินทรีย์ ใส่ให้กับพืชโดยตรงเพื่อควบคุมโรคและกระตุ้นภูมิต้านทานพืชปฏิบัติดังนี้
               1.   การคลุกเมล็ด (Seed  treatment)
                     สามารถทำได้หลายรูปแบบคือ การคลุกด้วยสูตรจุลินทรีย์สูตรน้ำ วิธีการนี้เป็นวิธีที่ง่ายและประหยัดที่สุด เหมาะสำหรับการใช้ควบคุมโรคในระบบราก และลำต้นส่วนใต้ดิน รวมทั้งยังควบคุมโรคที่ติดมากับเมล็ดพันธุ์ และส่งเสริมหรือกระตุ้นเพิ่มพูนความแข็งแรงของต้นกล้าได้ดี
               2.   การใส่หรือเติมลงในดิน (Soil treatment)
                     เป็นวิธีการที่ช่วยให้เชื้อจุลินทรีย์มีโอกาสสัมผัสกับประชากรของเชื้อโรคพืชในดินอย่างทั่วถึง และมีปริมาณมากพอที่จะเจริญแข่งขันหรือผลิตสารยับยั้งเชื้อโรคได้อย่างมีประสิทธิภาพ ส่งผลให้ประชากรเชื้อโรคลดลงอยู่ในระดับที่ไม่ก่อให้เกิดความเสียหายแก่พืช แต่วิธีนี้มีข้อจำกัดเนื่องจากต้องใช้ปริมาณเชื้อจุลินทรีย์เป็นจำนวนมาก สิ้นเปลืองค่าใช้จ่ายและแรงงาน  การใส่เชื้อจุลินทรีย์ลงดินสามารถปฏิบัติได้หลายรูปแบบ คือ
                                    2.1 การใช้เฉพาะสูตรเชื้อราดดิน
                                    2.2 การใส่ร่วมกับวัสดุหรือสารพาที่ได้จากธรรมชาติ (Natural substrates)
                                    2.3 การใส่ร่วมกับวัสดุสารพาที่ได้จากการสังเคราะห์ (Synthetic substrates)
               3.   การพ่นบนพืช (Aerial spray)
                     เป็นวิธีการพ่นเชื้อสูตรจุลินทรีย์ลงบนต้นพืช เพื่อควบคุมโรคที่เกิดกับใบและลำต้นส่วนเหนือดินซึ่งมีปัจจัยหลายประการเข้ามาเกี่ยวข้องและส่งผลต่อความสำเร็จของการใช้ เช่น ความสามารถของเชื้อจุลินทรีย์ที่จะเจริญครอบครองบนผิวพืชโดยใช้อาหารและความชื้นบนผิวพืช รวมทั้งการควบคุมโรคสำคัญของถั่วเหลือง และถั่วเหลืองฝักสดที่มีการผลิตเป็นการค้าเพื่อการส่งออก ตลอดจนผักชนิดต่างๆ ซึ่งเป็นการศึกษาวิจัยของภาควิชาโรคพืช คณะเกษตร มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ (Prathuangwong et al, 2005)
               4.   การใส่ลงบนส่วนขยายพันธุ์และกล้าพืช (Propagating material and transplanting treatment)
                     เป็นวิธีการที่ช่วยให้เชื้อจุลินทรีย์ได้สัมผัสกับส่วนของพืชที่จะใช้ขยายพันธุ์ รวมทั้งกล้าพืชก่อนที่เชื้อโรคจะมีโอกาสเข้าทำลายพืช เป็นวิธีที่ได้ผลดี ประหยัดค่าใช้จ่าย และสะดวกต่อการปฏิบัติ การพ่นหรือการใส่สูตรเชื้อจุลินทรีย์หลังจากพืชเจริญอยู่ในระยะต้นกล้า และก่อนที่เชื้อโรคพืชจะเข้าทำลายพืชนั้นยังสามารถช่วยกระตุ้นระบบภูมิต้นทานของพืชได้ในลักษณะเกี่ยวกับการปลูกเชื้อไวรัสสายพันธุ์อ่อนแอลงบนต้นกล้าพืช (เช่น มะละกอ) จะช่วยให้ต้นกล้าพืชที่ได้รับการกระตุ้นสามารถต้านทานการเข้าทำลายของเชื้อไวรัสสายพันธุ์ที่รุนแรงได้ (cross protection) หลักการนี้ก็สามารถประยุกต์ใช้กับเชื้อจุลินทรีย์และโรคพืชอื่นๆ ได้เช่นกัน