สืบค้นงานวิจัย
การศึกษาโปรตีนที่มีความสำคัญในการปรับตัวเข้ากับแสงสูงในจุลสาหร่าย
กิตติศักดิ์ หยกทองวัฒนา - มหาวิทยาลัยมหิดล
ชื่อเรื่อง: การศึกษาโปรตีนที่มีความสำคัญในการปรับตัวเข้ากับแสงสูงในจุลสาหร่าย
ชื่อเรื่อง (EN): Investigation of protein crucial for high light acclimation in microalgae
บทคัดย่อ: ปัญหาด้านพลังงานเป็นหนึ่งในปัญหาหลักของมวลมนุษยชาติในปัจจุบัน จากอดีตที่ผ่านมา พลังงานที่ได้จากแปรรูปมาจากน้ำมันดิบ (fossil fuels) ถูกใช้ไปจนร่อยหรอลงไปทุกขณะ จนมีการคาดการณ์ว่าน้ำมันดิบจะหมดไปจากโลกในอีกไม่กี่สิบปีข้างหน้า ทำให้ในปัจจุบันต้นทุนด้านพลังงานมีราคาสูงขึ้นโดยตลอด ประเทศไทยต้องนำเข้าน้ำมันดิบจากต่างประเทศปีละไม่ต่ำกว่า 6 แสนล้านบาท (ข้อมูลจากสถิติมูลค่าการนำเข้าน้ำมันดิบ ปี 2553 และ 2554 กรมธุรกิจพลังงาน กระทรวงพลังงาน http://www.doeb.go.th/info/value_oil.php) ทำให้รัฐบาลต้องออกนโยบายส่งเสริมพลังงานทางเลือก โดยเฉพาะการใช้ไบโอเอธานอลและไบโอดีเซล ปัจจุบัน การผลิตน้ำมันไบโอดีเซลนั้นได้จากแปรรูปน้ำมันปาล์ม รวมถึงน้ำมันเหลือใช้เป็นส่วนใหญ่ ซึ่งผลผลิตของปาล์มน้ำมันเองก็มีความไม่แน่นอน ในปี พ.ศ. 2554 มีปรากฏการณ์น้ำมันปาล์มขาดตลาดเนื่องจากผลผลิตปาล์มน้ำมันตกต่ำ ทำให้ต้นทุนการผลิตน้ำมันไบโอดีเซลเองมีราคาสูงขึ้นด้วย จากเหตุการณ์นี้ทำให้มีความพยายามหาพืชทดแทนที่สามารถให้ผลผลิตน้ำมันได้ในปริมาณสูงเพื่อเป็นทางเลือกสำหรับการผลิตน้ำมันไบโอดีเซล ในบรรดาพืชทางเลือกหลายชนิด เช่นสบู่ดำ เป็นต้น จุลสาหร่าย (microalgae) เองนั้นก็กำลังเป็นที่สนใจของบริษัทน้ำมันใหญ่ๆทั่วโลก ในทางทฤษฎีนั้น สาหร่ายขนาดเล็กนี้สามารถให้ผลผลิตน้ำมันในรูปของ triacylglycerol หรือ triglycerides ต่อพื้นที่เพาะเลี้ยงได้มากกว่าพืชที่ให้น้ำมันถึง 100 เท่า (Hu et al. 2008) แต่ในทางปฏิบัตินั้น ผลผลิตที่ได้ยังต่ำกว่าตัวเลขดังกล่าวและต่ำกว่าพืชน้ำมันอยู่มาก ทั้งนี้นักวิทยาศาสตร์จำนวนมากทั่วโลก กำลังดำเนินการวิจัยค้นคว้าเพื่อหาทางเพิ่มผลผลิตของชีวมวลสาหร่าย (biomass) รวมถึงผลผลิตน้ำมันดังกล่าว ทั้งแต่ระบบการเพาะเลี้ยง ไปจนถึงวิจัยในระดับเซลล์และโมเลกุล จากที่กล่าวมา วิธีการที่ดีและง่ายที่สุดคือการที่มนุษย์สามารถหาจุลสาหร่ายที่สามารถเจริญเติบโตได้ดีภายใต้แสงแดดที่รุนแรงของสภาพการเลี้ยงกลางแจ้ง แต่ยังให้ผลผลิต triglycerides ในปริมาณที่สูงก็จะสามารถตอบโจทย์ในเรื่องพลังงานที่กำลังขาดแคลนได้เป็นอย่างดี แต่ในปัจจุบันยังไม่พบว่ามีสาหร่ายชนิดใดที่มีคุณสมบัติสมบูรณ์แบบดังกล่าว สายพันธุ์ที่ให้ผลผลิตน้ำมันในปริมาณที่สูงในห้องปฏิบัติการ ก็จะเจริญเติบโตได้ไม่ดีเมื่อเลี้ยงกลางแจ้งหรืออาจไม่สามารถเจริญเติบโตได้เลย ในทางกลับกัน สายพันธุ์ที่เลี้ยงกลางแจ้งได้ดี ก็มักจะมีผลผลิตน้ำมันที่ต่ำ หนึ่งในอุปสรรคสำคัญที่มีผลต่อ biomass ของจุลสาหร่ายคือกระบวนการสังเคราะห์แสง (photosynthesis) เป็นที่รู้กันทั่วไปว่าการสังเคราะห์แสงของพืชทั่วไปนั้นมีประสิทธิภาพที่ดีที่สุดในช่วงความเข้มแสง (irradiance level หรือ light intensity) ระดับหนึ่งเท่านั้น เมื่อใดที่ความเข้มแสงเกินขีดจำกัดดังกล่าว ก็จะทำให้เกิดการเสียสภาพของเมมเบรนและโปรตีนที่ทำหน้าที่ในการสังเคราะห์แสง สิ่งที่น่าสนใจในเชิงวิทยาศาสตร์ของปรากฎการณ์นี้ก็คือ มีเฉพาะโปรตีน D1 ของ ระบบแสงที่ 2 (photosystem II หรือ PSII) เท่านั้นที่เสียหายจากปริมาณแสงที่มากเกินไป โปรตีนอีกเกือบ 30 ชนิดที่เป็นส่วนประกอบของ PSII นั้นไม่เคยมีรายงานว่าได้รับความเสียหายจากแสง ซึ่งความเสียหายดังกล่าวจะทำให้อัตราการสังเคราะห์แสงของพืชลดลง ในวิวัฒนาการของพืชหลายร้อยล้านปีนั้นไม่พบว่ามีพืชชนิดใดที่สามารถหลีกเลี่ยงการสูญเสียสภาพของโปรตีน D1 อันเป็นผลมาจากการได้รับแสงมากเกินไปได้เลย แต่พืชเองก็ได้มีกลไกการป้องกันผลเสียที่เกิดจากสภาพแสงที่มากเกินไปหรือสภาพความเครียดแสง (irradiance stress) ตั้งแต่ความพยายามจำกัดปริมาณแสงที่ได้รับไปจนถึงการกำจัดอนุมูลอิสระที่เกิดขึ้นอย่างมากมายภายใต้สภาพความเครียดแสง (เรียกรวมๆว่า photoprotection) รวมถึงกลไกการซ่อมแซมโปรตีน D1 ของ PSII ที่เสียสภาพไปแล้วให้กลับมาทำงานได้ใหม่โดยไม่ต้องสร้างระบบแสงทั้งระบบใหม่ตั้งแต่ต้นอันเป็นการสิ้นเปลืองทรัพยากรณ์ภายในเซลล์อย่างมาก (เรียกรวมๆว่า PSII repair process) กระบวนการ photoprotection และ PSII repair process ของพืชนี้เองก็มีขีดความสามารถอันจำกัด ซึ่งเมื่อใดก็ตามที่อัตราการถูกทำลายของโปรตีน D1 ต่ำกว่าขีดความสามารถในการป้องกันและซ่อมแซม (ในสภาวะที่ปริมาณแสงมีไม่มากนัก) อัตราการสังเคราะห์แสงของพืชก็จะไม่ได้รับผลกระทบใดๆ แต่เมื่อใดก็ตามที่อัตราการถูกทำลายของโปรตีน D1 เกิดขึ้นเร็วกว่าอัตราทำงานของ photoprotection และ PSII repair process ก็จะก่อให้เกิดปรากฏการณ์ที่เรียกว่าการถูกยับยั้งด้วยแสง หรือ photoinhibition ที่ก่อให้เกิดการสูญเสียผลผลิตที่ควรจะได้ ผลของการเกิด photoinhibition จะรุนแรงขนาดไหนขึ้นอยู่กับชนิดของพืชนั้นๆ พืชบางชนิดไม่สามารถทนแสงกลางแจ้งได้เลย และจะตายภายในไม่กี่ชั่วโมง พืชบางชนิดสามารถเจริญเติบโตได้ในสภาพแสงที่รุนแรง แต่การเจริญเติบโตและผลผลิตที่ทำได้ ก็จะต่ำกว่าขีดความสามารถจริงๆที่พืชนั้นควรจะทำได้ถ้าเลี้ยงในสถานที่ที่มีปริมาณแสงเหมาะสม ดังนั้นสิ่งที่มนุษย์อาจทำได้คือการใช้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีเข้าช่วยเพื่อทำให้พืชหรือสาหร่ายที่มีผลผลิตน้ำมันที่ดีอยู่แล้วในห้องปฏิบัติการ มีขีดความสามารถในการทนแสงได้ดีขึ้นและสามารถเจริญเติบโตได้ดีขึ้นเมื่อเลี้ยงกลางแจ้ง แต่การจะกระทำได้ดังกล่าว จำเป็นจะต้องอาศัยความรู้พื้นฐานว่าพืชหรือสาหร่ายที่ทนแสงกลางแจ้งได้ดี มีคุณสมบัติอะไรบ้างที่แตกต่างจากพืชหรือสาหร่ายที่ไม่ทนแสง มีโปรตีนหรือยีนอะไรที่ทำให้สาหร่ายหรือพืชสามารถทนแสงจัดๆได้ ซึ่งความรู้ในเรื่องเหล่านี้ยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด ดังนั้น การศึกษาวิจัยเปรียบเทียบคุณสมบัติที่แตกต่างกันดังที่กล่าวมาข้างต้น รวมถึงการศึกษากลไกการป้องกันและซ่อมแซมโปรตีนที่เสื่อมสภาพจากการได้รับแสงที่รุนแรงเกินไป โดยเฉพาะการศึกษาในระดับยีนหรือโปรตีนจึงมีความสำคัญ ทั้งในแง่ของความเป็นไปได้ในการใช้ความรู้ดังกล่าวมาเพิ่มผลผลิตชีวมวลของจุลสาหร่ายเพื่อการผลิตน้ำมันไบโอดีเซล และการเพิ่มผลผลิตทางการเกษตรของพืชเศรษฐกิจอื่นๆที่ต่างก็ประสบปัญหา photoinhibition ด้วยเช่นกัน
บทคัดย่อ: ไม่พบข้อมูลจากหน่วยงานต้นทาง
ภาษา (EN): th
เผยแพร่โดย: มหาวิทยาลัยมหิดล
คำสำคัญ: ระบบแสงที่
เจ้าของลิขสิทธิ์: สำนักงานคณะกรรมการวิจัยแห่งชาติ
หากไม่พบเอกสารฉบับเต็ม (Full Text) โปรดติดต่อหน่วยงานเจ้าของข้อมูล

การอ้างอิง

กิตติศักดิ์ หยกทองวัฒนา. "การศึกษาโปรตีนที่มีความสำคัญในการปรับตัวเข้ากับแสงสูงในจุลสาหร่ายInvestigation of protein crucial for high light acclimation in microalgae". มหาวิทยาลัยมหิดล. 2561

กิตติศักดิ์ หยกทองวัฒนา. "การศึกษาโปรตีนที่มีความสำคัญในการปรับตัวเข้ากับแสงสูงในจุลสาหร่ายInvestigation of protein crucial for high light acclimation in microalgae". มหาวิทยาลัยมหิดล. 2561. Print.



TARR Wordcloud:
การศึกษาโปรตีนที่มีความสำคัญในการปรับตัวเข้ากับแสงสูงในจุลสาหร่าย
กิตติศักดิ์ หยกทองวัฒนา
มหาวิทยาลัยมหิดล
30 กันยายน 2561
การศึกษาเพื่อผลิตสาหร่ายเป็นพลังงานทดแทน การระบุความจำเพาะของสายพันธุ์จุลสาหร่ายที่มีความสำคัญทางเศรษฐกิจโดยใช้เทคนิคโมเลกุล การสกัดและการวิเคราะห์ปริมาณสเตอรอลในสาหร่ายขนาดใหญ่ บางชนิด การเพิ่มระดับของโปรตีนของมันสำ ปะหลังโดยใช้ยีสต์ในกระบวนการหมัก การปรับตัวด้านกายวิภาคศาสตร์ใบของพืชในป่าชายเลนทางภาคตะวันออก ของประเทศไทย การพัฒนาโปรตีนเพื่อควบคุมโรคไวรัสของกุ้งทะเลจากสาหร่ายด้วยวิธีรีคอมบิแนนท์ โปรตีนและเปปไทด์ที่สำคัญในไข่ขาว ปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อการปรับตัวจากการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศของเกษตรกรผู้ปลูกปาล์มนำ้มัน กรณีศึกษาจังหวัดสุราษฎร์ธานี กระบวนการปรับตัวโดยชุมชนเป็นฐานต่อการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศในพื้นที่ชายฝั่ง: กรณีศึกษาชุมชนชายฝั่ง จังหวัดนครศรีธรรมราช การพัฒนาผลิตภัณฑ์สาหร่ายแผ่นปรุงรส
คัดลอก URL
กระทู้ของฉัน
ผลการสืบค้นทั้งหมด โพสต์     เรียงลำดับจาก
พัฒนาระบบโดยศูนย์ความรู้เฉพาะด้านวิศวกรรมความรู้และวิศวกรรมภาษาDeveloped by Center of Excellence for Unified Knowledge and Language Engineering
สนับสนุนโดยสำนักงานพัฒนาการวิจัยการเกษตร (องค์การมหาชน)Supported by the Agricultural Research Development Agency (Public Organization)
แบบสำรวจความพึงพอใจQuestionair