การคัดเลือกสายพันธุ์ข้าวไม่ไวต่อช่วงแสงและมีธาตุเหล็กในเมล็ดสูงในลูกผสมชั่วที่ 4 ถึงชั่วที่ 5 ระหว่างข้าวก่ำหอม มช. และข้าวปทุมธานี 1

Abstract

Iron (Fe) is an essential mineral for the human, it functions as an essential component of hemoglobin, ingredient of enzymes related to the use of oxygen and also a component of the enzyme in the process of generating ATP energy, which affects the growth of cells. If the body is deficient in Fe, it will cause negative effects such as decreased efficiency and ability to work of the body, low immunity and decreased growth in childhood. Therefore, the body needs to get appropriate Fe. Humans usually get most of the Fe from food but in rice, which a popular staple food is contains less Fe than other whole grains. Kum Hom Mor Chor (KHCMU) is a black glutinous rice with high level of grain Fe content that is obtained from the selection of local upland rice variety from Northern Thailand. However, it has low yield and sensitive to photoperiod which can be cultivated once a year. In order to resolve this limitation, plant breeding group at Division of Agronomy, Chiang Mai University has developed progenies from a cross between Kum Hom Mor Chor (KHCMU) and Pathumthani 1 (PTT1). This research aimed to evaluate and select rice lines with black pericarp, photoperiod insensitivity, high grain yield and high Fe concentration in brown rice.

F4 generation was evaluated and selected in dry season at the experimental field, using transplant rice method, spacing 25x25 cm. Twenty lines were transplanted, one row with 14 plants per line. One row each of parental lines were placed every fifth rows. After 30 days of transplanting, 15-15-15 fertilizer was applied at rate of 25 kg/rai and at 60 days after transplanting, 46-0-0 fertilizer was applied at rate of 10 kg/rai. At tillering, morphological traits such as color of stems and leaves were recorded. At maturity, agronomic characteristics, i.e. plant height, yield and yield components were measured. The concentration of Fe in brown rice were analysed from bulk grains of each line. Nine lines with grain Fe content greater than or equal to KHCMU were selected. From these lines, individual plants selection was made within line with three plants per line, total 27 plants. Husk were removed and 26 plants with black pericarp were selected and analysed for grain Fe individually and compared with parents. Grain Fe and grain yield of PTT1 and KHCMU parental lines were 7.5 mg/kg and 12.5 mg/kg, and 50.9 and 5.0 g/plant, respectively. The selected 26 plants had the Fe content of brown rice grain between 9.7-18.6 mg/kg. Nineteen plants with grain Fe content higher than the average of KCMU, were selected and represented 19 F5 lines. The Fe contents of brown rice was 12.5-18.6 mg/kg. Days to flowering and grain yield were between 80-118 days and 7.1-30.9 g/plant, respectively.

F5 generation was evaluated in wet season at the experimental field, using the same method and management as described in the F4 generation. Each of 19 line was transplanted in a single row with 12 plants per row and parental rows were placed every 10 rows. Morphological and agronomical characteristics were recorded as in F4 generation. Three plants within each line with agronomic traits closed to PTT1 were initially selected at maturity, total 57 plants were harvested and pericarb color inspected. Fifty-twoplants with black pericarp were found and further analysed for grain Fe compared with parents. Grain Fe and grain yield of PTT1 and KHCMU parental lines were 7.8 mg/kg and 14.1 mg/kg, and 31.1 and 14.4 g/plant, respectively. The selected 52 plants had the Fe content of brown rice grain between 6.9-19.7 mg/kg and average Fe content of brown rice grain was 11.0 mg/kg. Eight plants with grain Fe content higher than KHCMU were selected and represented 8 F6 lines. The Fe contents of brown rice was 15.3-19.7 mg/kg. Days to flowering and grain yield were between 63-103 days and 11.0-30.3 g/plant, respectively. These selected lines from this study could be used as genetic materials for the development of new rice variety with high grain Fe content, had black pericarp, photoperiod insensitive both types of non-glutinous and glutinous rice in the future

ธาตุเหล็กเป็นแร่ธาตุที่มีความจำเป็นต่อร่างกายมนุษย์ ทำหน้าที่เป็นส่วนประกอบสำคัญของเฮโมโกลบิน และเป็นส่วนประกอบของเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการใช้ออกซิเจน รวมถึงเป็นส่วนประกอบของเอนไซม์ในกระบวนการสร้างพลังงาน ATP ซึ่งมีผลต่อการเจริญเติบโตของเซลล์หากร่างกายขาดธาตุเหล็กจะก่อให้เกิดผลเสีย เช่น ประสิทธิภาพและความสามารถในการทำงานของร่างกายลดลง ภูมิคุ้มกันโรคต่ำ และเกิดการเจริญเติบโตลดลงในวัยเด็ก ฉะนั้นร่างกายจึงจำเป็นต้องได้รับธาตุเหล็กที่เหมาะสมกับความต้องการ ซึ่งปกติมนุษย์จะได้รับธาตุเหล็กมาจากอาหารเป็นส่วนใหญ่ แต่ในข้าวซึ่งเป็นอาหารที่ผู้คนนิยมบริโภคเป็นอาหารหลักกลับมีปริมาณธาตุเหล็กน้อยกว่าธัญพืชชนิดอื่น ซึ่งข้าวเหนียวพันธุ์ก่ำหอม มช. เป็นข้าวเหนียวดำที่ได้มาจากการคัดเลือกข้าวพันธุ์พื้นเมืองของไทย มีปริมาณธาตุเหล็กในเมล็ดสูง แต่มีข้อเสียคือผลผลิตต่ำ และเป็นข้าวไวต่อช่วงแสงสามารถปลูกได้เพียงปีละครั้ง เพื่อแก้ไขข้อจำกัดเหล่านี้ กลุ่มวิจัยปรับปรุงพันธุ์ สาขาวิชาพืชไร่ คณะเกษตรศาสตร์ มหาวิทยาลัยเชียงใหม่ จึงได้สร้างลูกผสมระหว่างข้าวเหนียวพันธุ์ก่ำหอม มช. และพันธุ์ปทุมธานี 1 โดยในส่วนของงานวิจัยนี้เป็นการวิจัยต่อเนื่องโดยมีวัตถุประสงค์เพื่อคัดเลือกลูกผสมในชั่วที่ 4 ถึง 5 ให้มีลักษณะเยื่อหุ้มเมล็ดสีดำ ไม่ตอบสนองต่อช่วงแสง ให้ผลผลิตสูง และมีปริมาณธาตุเหล็กในเมล็ดข้าวกล้องสูง

ปลูกประเมินและคัดเลือกชั่วที่ 4 ฤดูนาปรัง ในแปลงทดลองสภาพนาสวน โดยใช้วิธีปักดำระยะปลูก 25x25 ซม. ปลูก 20 สายพันธุ์ๆ ละ 1 แถวๆ ละ 14 ต้น ปลูกพันธุ์พ่อแม่คั่นทุก 5 สายพันธุ์หลังปักดำ 30 วัน ใส่ปุ๋ยสูตร 15-15-15 อัตรา 25 กิโลกรัมต่อไร่ และหลังจากปักดำ 60 วัน ใส่ปุ๋ยสูตร 46-0-0 อัตรา 10 กิโลกรัมต่อไร่ เมื่อถึงระยะแตกกอ บันทึกลักษณะสันฐาน สีตามส่วนต่างๆ ของลำต้นและใบ ระยะสุกแก่ บันทึกลักษณะทางพืชไร่ ความสูงต้น ผลผลิต และองค์ประกอบผลผลิตวิเคราะห์ธาตุเหล็กในเมล็ดข้าวกล้องแบบรวม คัดเลือก 9 สายพันธุ์ ซึ่งมีค่าปริมาณธาตุเหล็กมากกว่าหรือเท่ากับก่ำหอม มช. คัดเลือกต้นเดี่ยวภายในสายพันธุ์ละ 3 ต้น รวม 27 ต้น แกะเปลือกประเมินสีเยื่อหุ้มเมล็ดและคัดเฉพาะต้นที่มีชื่อหุ้มเมล็ดสีดำได้ทั้งหมด 26 ต้น นำมาวิเคราะห์ธาตุเหล็กแบบแยกต้น พบว่าพันธุ์พ่อและแม่มีปริมาณธาตุเหล็กในเมล็ดเฉลี่ย 7.5 มก./กก. และ 12.5 มก./กก.ตามลำดับ ผลผลิตเฉลี่ย 50.9 และ 5.0 กรัมต่อต้น ตามลำดับ ต้นที่คัดเลือกมีค่าปริมาณธาตุเหล็กในเมล็ดระหว่าง 9.7-18.6 มก.กก. จาก 26 ต้น คัดต้นที่มีปริมาณธาตุเหล็กในเมล็ดมากกว่าค่าเฉลี่ยของพันธุ์แม่ก่ำหอม มช. เป็นตัวแทนสายพันธุ์ชั่วที่ 5 จำนวน 19 สายพันธุ์ มีค่าปริมาณธาตุเหล็กในเมล็ดระหว่าง 12.5-18.6 มก./กก. อายุออกดอกระหว่าง 80-118 วัน ผลผลิตระหว่าง 7.1-30.9 กรัมต่อต้น

ชั่วที่ 5 ปลูกฤดูนาปี ปลูกสายพันธุ์ที่คัดเลือกในแปลงทดลองโดยใช้วิธีการปลูกและจัดการเช่นเดียวกับชั่วที่ 4 จำนวน 19 สายพันธุ์ๆ ละ 12 ต้น ปลูกพ่อแม่คั่นทุก 10 สายพันธุ์ วัดลักษณะสัณฐานและลักษณะทางพืชไร่ เช่นเดียวกับชั่วที่ 4 คัดเลือกต้นที่มีลักษณะต้นเตี้ย อายุออกดอกใกล้เคียงพันธุ์พ่อ เมล็ดเรียว สายพันธุ์ละ 3 ต้น รวม 57 ต้น คัดเฉพาะต้นที่มีเมล็ดสีดำเพื่อนำไปวิเคราะห์ปริมาณธาตุเหล็กแบบแยกต้นได้ 52 ต้น พบว่าพันธุ์พ่อและแม่มีปริมาณธาตุเหล็กในเมล็ดเฉลี่ย 7.8 มก./กก. และ 14.1 มก./กก. มีผลผลิตเฉสี่ย 31.1 กรัมต่อต้น และ 14.4 กรัมต่อต้น ตามลำดับ ต้นที่คัดเลือกในเบื้องต้นทั้ง 52 ต้น มีค่าปริมาณธาตุเหล็กในเมล็ดระหว่าง 6.9-19.7 มก./กก. และมีค่าเฉลี่ยเท่ากับ 11.0 มก./กก. หลังจากนั้นคัดเลือกแยกต้น โดยพิจารณาจากธาตุเหล็กสูงสุดได้จำนวน 8 ต้น มีปริมาณธาตุเหล็กในเมล็ดข้าวกล้องอยู่ระหว่าง 15.3-19.7 มก./กก. สูงกว่าพันธุ์ก่ำหอม มช. 9-40% มีผลผลิตอยู่ระหว่าง 11.0-30.3 กรัมต่อต้น มีอายุออกดอกอยู่ระหว่าง 63-103 วัน มืเยื่อหุ้มเมล็ดมีสีดำ เป็นชนิดข้าวเจ้าจำนวน 5 ต้น และชนิดข้าวเหนียวจำนวน 3 ต้น เป็นตัวแทนสายพันธุ์ในชั่วที่ 6 สายพันธุ์ที่คัดเลือกได้ในการศึกษาครั้งนี้ สามารถใช้เป็นแหล่งพันธุกรรมที่สำคัญ เพื่อพัฒนาข้าวสายพันธุ์ใหม่สำหรับเกษตรกรผู้ที่สนใจปลูกข้าวที่มีปริมาณธาตุเหล็กในเมล็ดข้าวกล้องสูงมีเยื่อหุ้มเมล็ดสีดำ ไม่ไวต่อช่วงแสงทั้งประเภทข้าวเจ้าและข้าวเหนียวได้ในอนาคต