ศาสตราจารย์ ดร.สายชล เกตุษา

จาก Thailand Science and Technology Wikipedia

การวิจัยสรีรวิทยาหลังการเก็บเกี่ยวของผลิตผลพืชสวน

ผัก ผลไม้ และไม้ดอกไม้ประดับ เป็นผลิตผลพืชสวนที่มีความสำคัญมากทั้งด้านเศรษฐกิจ โภชนาการ และสิ่งแวดล้อมของประเทศไทย ผลิตผลพืชสวนหลังการเก็บเกี่ยวเหล่านี้เป็นของสดและมีการเปลี่ยนแปลงทางสรีระและชีวเคมีอย่างรวดเร็ว โดยเฉพาะอย่างยิ่งภายใต้สภาพแวดล้อมของประเทศไทยที่มีอุณหภูมิและความชื้นสัมพัทธ์สูงเกือบตลอดทั้งปี ซึ่งช่วยกระตุ้นการเปลี่ยนแปลงทางสรีระและชีวเคมีให้เกิดขึ้นเร็วและทำให้ผลิตผลสดพืชสวนเสื่อมคุณภาพเร็วและมีอายุการใช้ประโยชน์สั้น งานวิจัยของ ศาสตราจารย์ ดร. สายชล เกตุษา มุ่งเน้นพืชที่มีความสำคัญทางเศรษฐกิจต่อประเทศไทย ซึ่งเกษตรกรปลูกมากและสามารถทำรายได้สูง เช่น กล้วยไม้ ข้าวโพดฝักอ่อน กระเจี๊ยบเขียวฝักสด หน่อไม้ฝรั่ง พริก พืชสกุลกระเพรา กล้วย มะม่วง ทุเรียน เงาะ มังคุด และละมุด ตัวอย่างผลงานวิจัยเด่นซึ่งได้ข้อมูลลึกซึ้งที่เป็นประโยชน์ทั้งด้านการสร้างองค์ความรู้ใหม่และการประยุกต์ใช้ที่ ศาสตราจารย์ ดร. สายชล เกตุษา และคณะได้ทำวิจัย ได้แก่

1. กล้วยไม้ : ดอกกล้วยไม้เป็นไม้ดอกไม้ประดับชนิดเดียวที่ประเทศไทยปลูกและส่งออกมากตลอดทั้งปี โดยเป็นผู้ส่งออกดอกกล้วยไม้เขตร้อนอันดับหนึ่งของโลก ศาสตราจารย์ ดร.สายชล เกตุษา และคณะได้ทำการพัฒนาสูตรสารละลายเคมีเพื่อใช้ในการปักแจกันและการบรรจุเปียกดอกกล้วยไม้สกุลหวายเพื่อการส่งออก การใช้สารละลายเคมีเพื่อการบรรจุเปียกทำให้ดอกกล้วยไม้ของไทยเมื่อถึงตลาดปลายทางยังอยู่ในสภาพที่สดและมีคุณภาพดี ทำให้ผู้ส่งออกยอมรับและนิยมใช้สารละลายเคมีแทนน้ำธรรมดาเพื่อการบรรจุเปียก แม้ว่าในปัจจุบันผู้ส่งออกจะไม่ได้ใช้สูตรสารละลายที่ ศาสตราจารย์ ดร.สายชล เกตุษา และคณะ ได้คิดค้นและพัฒนาขึ้น เพราะผู้ส่งออกไม่สะดวกที่ต้องเตรียมขึ้นเองหรือไม่ต้องการเพิ่มต้นทุน แต่งานวิจัยที่ได้มีการเผยแพร่โดยสื่อต่างๆในระยะเริ่มต้น ทำให้ผู้ส่งออกมีความเข้าใจและยอมรับการใช้สารละลายเคมีที่แต่ละบริษัทได้พัฒนาสูตรขึ้นเองใหม่ หรือนำเข้าจากต่างประเทศ เพื่อการบรรจุเปียกดอกกล้วยไม้เพื่อการส่งออกจนกระทั่งถึงปัจจุบัน

ศาสตราจารย์ ดร.สายชล เกตุษา และคณะ ได้ทำการวิจัยการผสมเกสรของดอกกล้วยไม้สกุลหวายที่เป็นแบบ compatible และ incompatible กล่าวคือ การที่เกสรตัวผู้จากดอกกล้วยไม้สกุลหวายบางพันธุ์ไม่สามารถใช้ผสมกับดอกกล้วยไม้สกุลหวายพันธุ์เดียวกันหรือต่างพันธุ์กัน ผลการวิจัยแสดงว่าการผสมเกสรที่ เป็น compatible หรือผสมติดนั้นสามารถชักนำให้ดอกกล้วยไม้มีการสร้างเอทิลีนเพิ่มขึ้นมาก และกระตุ้นการพัฒนาของรังไข่ ขณะที่การผสมเกสรที่เป็น incompatible หรือการผสมเกสรไม่ติดนั้นไม่สามารถชักนำให้ดอกกล้วยไม้มีการสร้างเอทิลีนเพิ่มขึ้นมาก และไม่กระตุ้นการพัฒนาของรังไข่ นอกจากนี้ยังพบว่าเอทิลีนที่เกิดจากการกระตุ้นของการผสมเกสรมีผลต่อการเจริญเติบโตของรังไข่ในระยะเริ่มต้นหลังการผสมเกสรด้วย

ศาสตราจารย์ ดร.สายชล เกตุษา และคณะได้ทำการวิจัย programmed cell death (PCD) ของดอกกล้วยไม้สกุลหวายทั้งที่ไม่ได้รับและได้รับเอทิลีนจากภายนอกโดยใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็คตรอน (scanning electron microscope และ transmission electron microscope) พบว่า การตายของเซลล์ในดอกกล้วยไม้ เริ่มเกิดขึ้นครั้งแรกโดยการสลายตัวของไมโตคอนเดรีย นอกจากนี้ยังพบว่าเอเทิลีนที่ชักนำให้เกิดการเสื่อมสภาพของกล้วยไม้นั้นกระตุ้นการแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้องกับการสร้างเอนไซม์ที่ย่อยสลายโปรตีนและนำไปสู่การเสื่อมสภาพของดอกกล้วยไม้

เนื่องจากศาสตราจารย์ ดร.สายชล เกตุษา และคณะ ได้ทำวิจัยอย่างต่อเนื่องทั้งงานวิจัยพื้นฐานและประยุกต์กับดอกกล้วยไม้สกุลหวายตั้งแต่ พ.ศ. 2524 จนกระทั่งปัจจุบัน ซึ่งได้มีการตีพิมพ์ผลงานวิจัยอย่างต่อเนื่อง ดังนั้น ผลงานวิจัยของศาสตราจารย์ ดร.สายชล เกตุษา และคณะ จึงเป็นแหล่งข้อมูลผลงานวิจัยเกี่ยวกับสรีรวิทยาและเทคโนโลยีหลังการเก็บเกี่ยวของดอกกล้วยไม้สกุลหวายมากที่สุด

2. กล้วย : การตกกระของผลกล้วยไข่สุกเป็นปัญหาด้านคุณภาพอย่างหนึ่ง เพราะเมื่อกล้วยไข่สุกงอม จะมีการตกกระเป็นจุดสีน้ำตาล ทำให้มีการเข้าใจว่ากล้วยไข่สุกเป็นโรค ศาสตราจารย์.ดร.สายชล เกตุษาและคณะ ได้ทำการวิจัยและพบว่า การตกกระของผลกล้วยไข่สุกนั้นเป็นอาการผิดปกติด้านสรีระ (physiological disorder) และยังได้ศึกษากลไกการเกิดตกกระของผลกล้วยไข่สุกอีกด้วย ผลการวิจัยทำให้ทราบกลไกของการเกิดตกกระ และวิธีควบคุมการตกกระของผลกล้วยไข่สุกที่มีประสิทธิภาพ

นอกจากนี้การร่วงของผลกล้วยระหว่างการบ่มให้สุกเป็นปัญหาหลังการเก็บเกี่ยวอย่างหนึ่งของกล้วย ศาสตราจารย์ ดร.สายชล เกตุษา และคณะ ได้วิจัยพบว่าการบ่มผลกล้วยภายใต้สภาพความชื้นสัมพัทธ์สูง (90-95%) ตลอดเวลา ทำให้ผลกล้วยสุกมีการหลุดร่วงระหว่างการยกหวีกล้วย เพราะภายใต้สภาพความชื้นสัมพัทธ์ที่สูงตลอดการบ่มให้ผลกล้วยสุกนั้น ทำให้เนื้อเยื่อของเปลือกบริเวณรอยต่อระหว่างขั้วผลและตัวผลมีกิจกรรมของเอนไซม์ที่ย่อยสลายองค์ประกอบของผนังเซลล์ (cell wall hydrolases) ได้แก่ polygalacturonase และ pectin methylesterase เพิ่มขึ้น ทำให้เนื้อเยื่อเยื่อบริเวณดังกล่าวมีการอ่อนนุ่มมาก และนำไปสู่การหลุดร่วงของผลกล้วยได้ในที่สุด จากข้อมูลการค้นพบนี้ทำให้เข้าใจถึงกลไกการหลุดร่วงของผลกล้วยสุก และสามารถป้องกันการหลุดร่วงของผลกล้วยระหว่างการบ่มได้อย่างมีประสิทธิภาพ

การเก็บรักษาผลกล้วยที่อุณหภูมิต่ำกว่าอุณหภูมิที่เหมาะสม ทำให้สีผิวของผลกล้วยทั้งดิบและสุกเปลี่ยนเป็นสีเทาน้ำตาล (chilling injury) ซึ่งเป็นข้อจำกัดในส่งออกผลกล้วยโดยทางเรือเพื่อลดต้นทุน ศาสตราจารย์ ดร.สายชล เกตุษาและคณะ ได้วิจัยและทำให้สามารถยืดอายุการเก็บรักษาของผลกล้วยไข่และกล้วยหอมทองได้นานกว่า 6 สัปดาห์ ส่งผลให้สามารถส่งออกผลกล้วยไปตลาดยุโรปได้โดยทางเรือ ทั้งนี้ กลไกที่ทำให้ผลกล้วยพันธุ์ต่างๆ มีความไวแตกต่างกันต่ออุณหภูมิต่ำระหว่างการเก็บรักษาเกี่ยวข้องกับการแสดงออกของยีนที่ควบคุมการสร้างโปรตีนชักนำโดยอุณหภูมิสูง (heat shock proteins)

3. มังคุด : มังคุดเป็นผลไม้ที่มีความสำคัญทางเศรษฐกิจอีกชนิดหนึ่งของประเทศไทย แต่ผลมังคุดเมื่อตกหล่น ถูกกระทบหรือบีบ และการเก็บรักษาที่อุณหภูมิต่ำเกินไป จะทำให้เนื้อเยื่อของเปลือกผล (pericarp) มีการแข็งตัวอย่างรวดเร็วและนำไปสู่การเสื่อมคุณภาพของผลมังคุด ศาสตราจารย์ ดร.สายชล เกตุษา และคณะได้ศึกษากลไกการแข็งตัวของเปลือกผลมังคุดบริเวณที่ตกกระทบ และระหว่างการเก็บรักษาที่อุณหภูมิต่ำมาก และพบว่าอาการเปลือกแข็งของผลมังคุดภายใต้สภาวะนั้นเกี่ยวข้องกับลิกนินและเอนไซม์ โดยการแข็งของเปลือกผลมังคุดบริเวณที่ตกกระทบเป็นผลเนื่องมาจากการกระตุ้นให้บริเวณที่ได้รับความเสียหายนั้นมีกิจกรรมของเอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์ลิกนินเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว คือ phenylalanine ammonia lyase, cinnamyl alcohol dehydrogenase และ peroxidase นำไปสู่การแข็งของเปลือกผลมังคุดอย่างรวดเร็วหลังการตกกระทบ ขณะที่การแข็งตัวของเปลือกผลมังคุดระหว่างหรือหลังการเก็บรักษาที่อุณหภูมิต่ำมากนั้นแม้มีกิจกรรมของเอนไซม์ phenylalanine ammonia lyase และ peroxidase ในเปลือกผลมังคุดเพิ่มขึ้น แต่ไม่มีการเพิ่มขึ้นของกิจกรรมของเอนไซม์ cinnamyl alcohol dehydrogenase ดังที่พบในเปลือกผลมังคุดที่ตกกระทบ นอกจากนี้ยังพบว่าการแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์สารลิกนิน คือ phenylalanine ammonia lyase และ peroxidase ในเปลือกผลมังคุดเพิ่มขึ้นระหว่างการเก็บรักษาที่อุณหภูมิต่ำมาก ซึ่งนำไปสู่ความเข้าใจกลไกและกระบวนการแข็งตัวของเปลือกมังคุดบริเวณที่ได้รับความเสียหายจากการตกกระทบและการเก็บรักษาที่อุณหภูมิต่ำมาก ซึ่งทำให้เกษตรกรและผู้ส่งออกทราบแนวทางในการป้องกันการแข็งตัวของเปลือกผลมังคุด

ผลมังคุดเป็นผลไม้ประเภท climacteric เพียงบางชนิดเท่านั้นที่สามารถพัฒนาสีแดงหรือการสังเคราะห์แอนโทไซยานินหลังการเก็บเกี่ยวจากต้นแล้ว ผลงานวิจัยของ ศาสตราจารย์ ดร.สายชล เกตุษา และคณะ บ่งชี้ว่าการพัฒนาสีของผลมังคุดนั้นขึ้นอยู่ กับเอทิลีนโดยเอทิลีนกระตุ้นให้มีการแสดงออกของยีนที่ควบคุมการสร้างเอนไซม์ UDP glucose- flavonoid 3-O-glucosyl transferase (UFGT) และ Myb10 transcription factor ยีนทั้งสองต้องทำงานร่วมกันในการพัฒนาสีแดงหรือการสังเคราะห์แอนโทไซยานิน ของผลมังคุด จากความเข้าใจปัจจัยที่ควบคุมการพัฒนาสีแดงของเปลือกผลมังคุดขณะอยู่บนต้นและหลังการเก็บเกี่ยว จึงทำให้สามารถนำไปประยุกต์ใช้ในการควบคุมหรือชะลอการสุกหรือการพัฒนาสีผลมังคุดได้อย่างมีประสิทธิภาพ

4. การจดทะเบียนยีน : กระบวนการต่าง ๆ ทั้งด้านสรีรวิทยาและชีวเคมีที่เกิดขึ้นในผลิตผลพืชสวนหลังการเก็บเกี่ยวมีทั้งที่ไม่ต้องการและต้องการเอนไซม์เป็นตัวเร่งปฏิกริยา (non-enzymatic และ enzymatic reaction) เอนไซม์ชนิดต่างๆ มีบทบาทมากต่อกระบวนการเปลี่ยนแปลงด้านสรีรวิทยาและชีวเคมีรวมทั้งคุณภาพของผลิตผลพืชสวนหลังการเก็บเกี่ยว ซึ่งการทำงานของเอนไซม์นั้นมีหน่วยพันธุกรรมหรือยีน (gene) ควบคุมการสังเคราะห์กิจกรรมของเอนไซม์ชนิดต่างๆ กลุ่มวิจัยภายใต้การนำของ ศาสตราจารย์ ดร.สายชล เกตุษา ได้ศึกษายีนที่เกี่ยวข้องกับเอนไซม์หลายชนิดที่ควบคุมปฏิกิริยาเคมีในการเปลี่ยนแปลงหลังการเก็บเกี่ยวของผลิตผลพืชสวนและได้ทำการโคลน (clone) ยีนเหล่านั้นพร้อมกับขึ้นทะเบียนกับ GenBank ไว้ทั้งสิ้น 39 ยีน โดยมียีนควบคุมการสังเคราะห์แอนโทไซยานินในผลมังคุด จำนวน 14 ยีน ได้แก่

• 1) phenylalanine ammonia lyase (PAL) mRNA (FJ197127),
• 2) chalcone synthase (CHS) mRNA (FJ197128),
• 3) chalcone isomerase (CHI) mRNA (FJ197129),
• 4) dihydroflavonol-4-reductase (DFR) mRNA (FJ197130),
• 5) flavanone-3-hydroxylase (F3H) mRNA (FJ197131),
• 6) flavonoid 3'-hydroxylase (F3'H) mRNA (FJ197132),
• 7) leucoanthocyanidin dioxygenase (LDOX) mRNA (FJ197133),
• 8) UDP-glucose flavonoid 3-O-glycosyltransferase (UFGT) mRNA (FJ197134),
• 9) MYB1 mRNA (FJ197135),
• 10) MYB7 mRNA (FJ197136),
• 11) MYB10 mRNA (FJ197137),
• 12) dihydroflavonol-4-reductase (DFR) promoter and 5' UTR (FJ197138),
• 13) leucoanthocyanidin dioxygenase (LDOX) promoter and 5' UTR (FJ197139), และ
• 14) UDP-glycose flavonoid 3-O-glycosyltransferase (UFGT) promoter and 5' UTR (FJ197140), และยีนอื่นๆ ได้แก่
• 15) histone mRNA ของมังคุด (EU032466),
• 16) actin mRNA ของมังคุด (EU032464),
• 17) glyceraldehydes-3-phosphate dehydrogenase mRNA ของมังคุด (EU032465),
• 18) 18S ribosomal mRNA ของมังคุด (EU032463),
• 19) elongation factor 1 alpha mRNA ของมังคุด (EU274578),
• 20) actin mRNA ของดอกกล้วยไม้สกุลหวายพันธุ์ Miss Teen (EF612438),
• 21) cellulase mRNA ของดอกกล้วยไม้สกุลหวาย (EF593022),
• 22) heat shock protein 70 (HSP 70), mRNA ของกล้วย (EU126852),
• 23) lipoxygenase (LOX) mRNA ของกล้วย (EU126853),
• 24) polyphenol oxidase (PPO) mRNA ของกล้วย (EU126854),
• 25) vacuolar H+- ATPase mRNA ของดอกกล้วยไม้สกุลหวายพันธุ์ Khao Sanan (EU152211),
• 26) ERS1 mRNA ของดอกกล้วยไม้สกุลหวายพันธุ์ Khao Sanan (EU152212),
• 27) ACS1 mRNA ของดอกกล้วยไม้สกุลหวายพันธุ์ Khao Sanan (EU152213),
• 28) cystein proteinase (Cys) mRNA ของดอกกล้วยไม้สกุลหวายพันธุ์ Khao Sanan (EU152214),
• 29) MADS box protein mRNA ของดอกกล้วยไม้สกุลหวายพันธุ์ Khoa Sanan (EU126545),
• 30) lipoxygenase (LOX4B) mRNA ของแมงลัก ( EU140837),
• 31) polyphenol oxidase (PPO) mRNA ของแมงลัก (EU139474),
• 32) lipoxygenase (LOX) mRNA ของบัวหลวง (EU252103),
• 33) phospophenolpyruvate carboxylase kinase mRNA ของบัวหลวง (EU252104),
• 34) expansin (MzEXP1) mRNA ของละมุด (EU139436),
• 35) expansin (MzEXP2) mRNA ของละมุด (EU251387),
• 36) endo-β-1,4-glucanase (MzEG) mRNA ของละมุด (EU819555),
• 37) polygalacturonase (MzPG) mRNA ของละมุด (EU139437),
• 38) pectate lyase (MzPL) mRNA ของละมุด (EU819554) และ
• 39) actin mRNA ของละมุด (EU251386)

ผลงานวิจัยของ ศาสตราจารย์ ดร.สายชล เกตุษา และคณะ ได้รับการตีพิมพ์อย่างต่อเนื่องตลอดเวลาในวารสารวิจัยนานาชาติที่มีมาตรฐานสูง ศาสตราจารย์ ดร.สายชล เกตุษา จึงได้รับเชิญให้เขียนหนังสือหลายเล่มที่พิมพ์ในต่างประเทศร่วมกับนักวิจัยอื่น ๆ ที่สำคัญที่สุด คือ การได้รับเกียรติเป็นอย่างสูงที่ได้รับเชิญให้เป็นผู้ร่วมเขียน 5 บท กับอาจารย์ที่ University of Hawaii, USA คือ Professor Dr. R.E. Paull เพื่อการปรับปรุงหนังสือชื่อ The Commercial Storage of Fruit, Vegetables and Florist and Nursery Stocks. United States Department of Agriculture (USDA), Agriculture Handbook No. 66 (Third edition). http://www.ba.ars.gov/hb66/contents.html โดยหนังสือฉบับปรับปรุงเล่มนี้มีนักวิจัยทั่วโลกร่วมเขียน และเป็นหนังสือที่รู้จักกันดีและนิยมใช้ในกลุ่มบุคคลที่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีหลังการเก็บเกี่ยวของผลิตผลพืชสวนทั่วโลก

ผลงานอื่นๆ

Piroonlerkgul, P., Wiyaratn, W., Soottitantawat, A., Kiatkittipong, W., Arpornwichanop, A., Laosiripojana, N., Assabumrungrat, S. Operation viability and performance of solid oxide fuel cell fuelled by different feeds 2009 Chemical Engineering Journal 155 (1-2), pp. 411-418

Arpornwichanop, A., Chalermpanchai, N., Patcharavorachot, Y., Assabumrungrat, S., Tade, M. Performance of an anode-supported solid oxide fuel cell with direct-internal reforming of ethanol 2009 International Journal of Hydrogen Energy 34 (18), pp. 7780-7788

Piroonlerkgul, P., Wiyaratn, W., Soottitantawat, A., Kiatkittipong, W., Arpornwichanop, A., Laosiripojana, N., Assabumrungrat, S. Operation viability and performance of solid oxide fuel cell fuelled by different feeds. 2009 Chemical Engineering Journal

Boonthamtirawuti, O., Kiatkittipong, W., Arpornwichanop, A., Praserthdam, P., Assabumrungrat, S. Kinetics of liquid phase synthesis of tert-amyl ethyl ether from tert-amyl alcohol and ethanol over Amberlyst 2009 Journal of Industrial and Engineering Chemistry 15 (4), pp. 451-457