การงอกของเมล็ด ขยายพันธุ์ด้วยการเพาะเมล็ด

การเพาะเมล็ด หลายครั้งสร้างความสงสัยอย่างมากให้กับผู้ปลูก เนื่องจากการเพาะมีกระบวนการที่แตกต่างกันไปหลากวิธี บ้างเพาะง่าย บ้างเพาะยาก ลองไปดูส่วนประกอบของเมล็ด และปัจจัยที่มีผลต่อการงอกของเมล็ดกัน รวมถึงวิธีการทำลายการพักตัวของเมล็ด เพื่อให้เมล็ดงอกได้เร็วยิ่งขึ้น

ส่วนประกอบของเมล็ด ประกอบด้วยส่วนสำคัญ 3 ส่วน ได้แก่

1. เปลือกหุ้มเมล็ด
2. คัพภะ ประกอบด้วย ใบเลี้ยง ตายอด ต้นอ่อน และราก
3. อาหารสะสมในเมล็ด

การงอกของเมล็ด
เมล็ดพืช ประกอบด้วยส่วนซึ่งเป็นคัพภะ ส่วนที่เป็นอาหารสะสมภายในเมล็ด และเปลือกหุ้มเมล็ด หลังจากที่เมล็ดถูกแยกออกจากต้นแม่แล้ว เมล็ดจะอยู่ในสภาพหยุดการเจริญเติบโตช่วงระยะเวลาหนึ่ง เมื่อเอาเมล็ดมาไว้ในสภาพแวดล้อมที่เหมาะสม คัพภะที่อยู่ภายใน จะเจริญเป็นต้นพืชใหม่ กระบวนการที่คัพภะภายในเมล็ดเจริญเป็นต้นใหม่นี้ เรียกว่า การงอก ต้นพืชที่เจริญมาจากคัพภะในขณะที่เป็นต้นอ่อนอยู่ ยังต้องอาศัยอาหารที่เก็บไว้ภายในเมล็ด เรียกว่า ต้นกล้า

ปัจจัยในการงอกของเมล็ด
เมล็ดที่จะงอกได้ จะต้องมีปัจจัยที่เหมาะสม ทั้งเมล็ด และสภาพแวดล้อมภายนอก ดังนี้

1. การมีชีวิตของเมล็ด นับว่าเป็นปัจจัยสำคัญในการเพาะเมล็ด การที่เมล็ดมีชีวิตอยู่ได้น้อย อาจเนื่องจากการเจริญเติบโตของเมล็ด ไม่เหมาะสมขณะที่ยังอยู่บนต้นแม่ หรือเนื่องจากได้รับอันตราย ขณะทำการเก็บเกี่ยว หรือขบวนการในการผลิตเมล็ดไม่ดีพอ
2. สภาพแวดล้อมในขณะเพาะ เมล็ดต้องอยู่ในสภาพแวดล้อมที่เหมาะสม ดังนี้
   2.1 น้ำ เป็นตัวทำให้เปลือกเมล็ดอ่อนตัว และเป็นตัวทำละลายอาหารสะสมภายในเมล็ด ที่อยู่ในสภาวะที่เป็นของแข็ง ให้เปลี่ยนเป็นของเหลง และเคลื่อนที่ได้ ทำให้จุดเจริญของเมล็ดนำไปใช้ได้
   2.2 แสง เมล็ดเมื่อเริ่มงอก จะมีทั้งชนิดที่ต้องการแสง ชอบแสง และไม่ต้องการแสง ส่วนใหญ่เมล็ดเมื่อเริ่มงอก จะไม่ต้องการแสง ดังนั้น การเพาะเมล็ดโดยทั่วไป จึงมักกลบดินปิดเมล็ดเสมอ แต่แสงจะมีความจำเป็น หลังจากที่เมล็ดงอกแล้ว ขณะที่เป็นต้นกล้า แสงที่พอเหมาะจะทำให้ต้นกล้าแข็งแรง และเจริญเติบโตได้ดี
   2.3 อุณหภูมิ อุณหภูมิที่เหมาะสม ช่วยให้เมล็ดดูดน้ำได้เร็วขึ้น กระบวนการในการงอกของเมล็ดเกิดขึ้นเร็ว และช่วยให้เมล็ดงอกได้เร็วขึ้น อุณหภูมิที่เหมาะสมสำหรับพืชแต่ละชนิด จะไม่เท่ากัน พืชเมืองร้อน ย่อมต้องการอุณหภูมิสูงกว่า พืชเมืองหนาวเสมอ
   2.4 อ๊อกซิเจน เมื่อเมล็ดเริ่มงอก จะเริ่มหายใจมากขึ้น ซึ่งก็ต้องใช้อ๊อกซิเจน ไปเผาผลาญอาหารภายในเมล้ด ให้เป็นพลังงานใช้ในการงอก ยิ่งเมล็ดที่มีมันมาก ยิ่งต้องใช้อีอกซิเจนมากขึ้น ดังนั้น การกลบดินทับเมล็ดหนาเกินไป หรือใช้ดินเพาะเมล็ด ที่ถ่ายเทอากาศไม่ดี จะมีผลยับยั้งการงอก หรือทำให้เมล็ดงอกช้าลง หรือไม่งอกเลย

การพักตัวของเมล็ด
การพักตัวของเมล็ด หมายถึง ช่วงที่เมล็ดพืชยังไม่พร้อมที่จะงอกขึ้นเป็นต้นพืชใหม่ได้ ดังนั้นการเพาะเมล็ดบางชนิด อาจต้องทำลายการพักตัวของพืชก่อน เพื่อให้เมล็ดงอกได้เร็วยิ่งขึ้น

พืชบางชนิด เช่น มะม่วง ลำไย ขนุน ทุเรียน ระกำ ฯลฯ เมื่อผลเหล่านี้แก่เต็มที่แล้วนำเมล็ดไปเพาะในสภาพแวดล้อมที่เหมาะสม ก็จะงอกเป็นต้นใหม่ได้
แต่บางชนิด เช่น แตงโม เมื่อผลแก่เต็มที่แล้วนำเมล็ดไปเพาะถึงแม้สภาพแวดล้อมเหมาะสมต่อการงอกแต่เมล็ดก็ไม่สามารถงอกเป็นต้นใหม่ได้ เรียกว่า มีการพักตัวของเมล็ด ( seed dormancy )

ระยะพักตัว(dormancy)
ระยะพักตัวของเมล็ดเนื่องมาจากสาเหตุใดสาเหตุหนึ่งหรือหลายสาเหตุรวมกันคือ

1. เปลือกหุ้มเมล็ดไม่ยอมให้น้ำซึมผ่าน เข้าไปยังส่วนต่าง ๆ ของเมล็ด เนื่องจากเปลือกหุ้มเมล็ดหนา หรืออาจมีสารบางชนิดหุ้มอยู่ เช่น คิวทิน หรือ ซูเบอริน ในธรรมชาติเมล็ดพืชบางชนิดที่หนาและแข็งจะอ่อนตัวลงโดยการย่อยสลายของจุลินทรีย์ในดินหรือการที่เมล็ดผ่านเข้าไปในระบบย่อยอาหารของสัตว์ที่เลี้ยงลูกด้วยนมหรือนก เช่น เมล็ดโพธิ์ เมล็ดไทร เมล็ดตะขบ หรืออาจแตกออกด้วยแรงขัดถู หรือถูกไฟเผา เช่น เมล็ดพืชวงศ์หญ้า วงศ์ไผ่บางชนิด เมล็ดตะเคียน เมล็ดสัก วิธีการแก้การพักตัวของเมล็ดจากสาเหตุนี้ อาจทำได้โดยการแช่น้ำร้อน หรือแช่ในสารละลายกรด เพราะจะทำให้เปลือกหุ้มเมล็ดอ่อนนุ่ม การใช้วิธีกลโดยการทำให้เปลือกหุ้มเมล็ดแตกออกมีหลายวิธี เช่นการเฉือนเปลือกแข็งบางส่วนของเมล็ดมะม่วงหรือวิธีนำไปให้ความร้อนโดยการเผา หรือการใช้ความเย็น สลับกับความร้อนซึ่งมักจะเก็บไว้ในที่อุณหภูมิต่ำระยะหนึ่งแล้วจึงนำออกมาเพาะ
2. เปลือกหุ้มเมล็ดไม่ยอมให้แก็สออกซิเจนแพร่ผ่าน การพักตัวแบบนี้มีน้อย ส่วนใหญ่เป็นพืช วงศ์หญ้าเป็นการพักตัวในระยะสั้น ๆ เก็บไว้ระยะหนึ่งก็สามารถนำไปเพาะได้ วิธีการแก้การพักตัว อาจทำได้โดยการเพิ่มแก็สออกซิเจน หรือใช้วิธีกลทำให้เปลือกหุ้มเมล็ดแตก
3. เอ็มบริโอของเมล็ดยังไม่เจริญเติบโตเต็มที่ เมล็ดไม่สามารถจะงอกได้ต้องรอเวลาช่วงหนึ่ง เพื่อให้เอ็มบริโอมีการเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมี รวมไปถึงการเจริญพัฒนาของเอ็มบริโอให้แก่เต็มที่ เมล็ดจึงจะงอกได้ เช่น เมล็ดของปาล์มน้ำมันอัฟริกา
4. สารเคมีบางชนิดยับยั้งการงอกของเมล็ด เช่น สารที่มีลักษณะเป็นเมือกหุ้มเมล็ด มะเขือเทศทำไห้เมล็ดไม่สามารถงอกได้ จนกว่าจะถูกชะล้างไปจากเมล็ด การแก้การพักตัวของเมล็ด อาจล้างเมล็ดก่อนเพาะหรือการใช้สารเร่งการงอก เช่น จิเบเรลลิน ( gibberellin ) นอกจากนี้เมล็ดพืชในเขตหนาวของโลก เช่น แอปเปิ้ล เชอรี่ ต้องมีการปรับสภาพภายใน โดยการผ่านฤดูหนาวที่มีอุณหภูมิต่ำและมีความชื้นสูงจึงจะงอก เพราะอุณหภูมิที่ต่ำนี้ทำให้ปริมาณของกรดแอบไซซิก( abscisic acid ) ที่ยับยั้งการงอกของเมล็ดลดลงได้ ในขณะที่จิบเบอเรลลิน หรือไซโทไคนิน( cytokinin ) ที่ส่งเสริมการงอกของเมล็ดจะเพิ่มขึ้น

เมล็ดบางชนิดไม่ปรากฏว่ามีระยะพักตัวเลย บางชนิดอาจจะมีระยะพักตัวสั้นมากจนสังเกตไม่ได้ เมล็ดของพืชเหล่านี้ สามารถงอกได้ทันทีเมื่อตกถึงดิน บางชนิดงอกได้ทั้ง ๆ ที่เมล็ดยังอยู่ในผลหรือบนลำต้น เช่น เมล็ดขนุน เมล็ดโกงกาง เมล็ดมะละกอ เมล็ดมะขามเทศ เป็นต้น

วิธีการทำลายการพักตัวของเมล็ด

1. ลอกเปลือกหุ้มเมล็ดออก วิธีการนี้ ทำให้เมล็ดงอกเร็วขึ้น กว่าวิธีการเพาะเมล็ดทั้งเปลือกหุ้มเมล็ด ซึ่งวิธีการลอกเปลือกหุ้มเมล็ดออก ต้องทำด้วยความระมัดระวัง อย่าให้เป็นอันตรายต่อเมล็ดภายใน เพราะอาจทำให้การงอกของเมล็ดสูญเสียไปได้ พืชที่นิยมลอกเปลือกหุ้มเมล็ดออก ได้แก่ มะม่วง
2. ฝนเมล็ด เป็นการทำให้เปลือกแข็งหุ้มเมล็ด เกิดเป็นรอยด้าน โดยการฝนเมล็ดลงบนกระดาษทราย หรือหินฝน ไม่ควรฝนลึกเกินไป และอย่าฝนตรงจุดที่เป็นที่อยู่ของคัพภะ วิธีนี้จะช่วยให้เมล็ดงอกได้เร็วขึ้น
3. การกะเทาะเอาเมล็ดออก นิยมทำกับพืช ที่มีเมล็ดแข็ง เมื่อกะเทาะเปลือกหุ้มเมล็ดแตกออกแล้ว จึงค่อยนำเมล็ดอ่อนภายใน ไปทำการเพาะ วิธีนี้จะช่วยให้ เมล็ดพืชงอกได้เร็วกว่าวิธีการเพาะแบบไม่กะเทาะเปลือกหุ้ม เมล็ดพืชที่จะต้องทำการกะเทาะเมล็ดก่อนเพาะ ได้แก่ บ๊วย พุทรา สมอจีน
4. การตัดปลายเมล็ด เป็นวิธีการหนึ่ง ที่จะช่วยให้เมล็ดพืช งอกได้เร็วกว่าปกติ โดยตัดเปลือกหุ้มเมล็ดทางด้านตรงข้ามกับด้านหัวของคัพภะ และอย่าตัดให้เข้าเนื้อของเมล็ด นิยมใช้กับพืชที่มีเมล็ดแข็ง เช่น เหรียง หางนกยูงฝรั่ง
5. การแช่น้ำ การนำเมล็ดไปแช่น้ำ จะช่วยให้เมล็ดพืชงอกได้เร็วกว่าปกติ ทั้งนี้เพราะน้ำ จะทำให้เปลือกหุ้มเมล็ดอ่อนตัว จึงเป็นการช่วยให้เมล็ดงอกได้เร็วขึ้น น้ำที่ใช้แช่อาจจะเป็นน้ำอุ่น หรือน้ำเย็น และช่วงเวลาการแช่ จะช้าหรือเร็ว ขึ้นอยู่กับชนิดพืช พืชบางชนิดใช้เวลานานถึง 1 2 วัน บางชนิดใช้เวลาประมาณ 6 12 ชั่วโมง ทั้งนี้สังเกตจาก ขนาดของเมล็ดขยายใหญ่และเต่งขึ้น หรือเปลือกหุ้มเมล็ดนิ่ม ก็นำไปเพาะได้ พืชที่นิยมใช้วิธีนี้ ได้แก่ น้อยหน่า มะขาม มะละกอ หน่อไม้ฝรั่ง ข้าว ผักชี

ลักษณะการงอกของเมล็ด

1. การงอกที่ชูใบเลี้ยงขึ้นมาเหนือดิน (Epigeal germination)
   รากอ่อนงอกโผล่พ้นเมล็ดออกทางรูไมโครโพล์(micropyle) เจริญสู่พื้นดินจากนั้น ไฮโปคอติล(hypocotyl) จะงอกและเจริญยึดยาวตามอย่างรวดเร็ว ดึงส่วนของใบเลี้ยง(cotyldon) กับ เอปิคอติล(epicotyl) ขึ้นมาเหนือดิน เช่น การงอกของพืชในเลี้ยงคู่ต่าง ๆ
2. การงอกที่ฝังใบเลี้ยงไว้ใต้ดิน (Hypogeal germination)
   พบใน พืชใบเลี้ยงเดี่ยว พืชพวกนี้มีไฮโปคอติล(hypocotyl) สั้น เจริญช้า ส่วนเอปิคอติล (epicotyl) และยอดอ่อน (plumule) เจริญยืดยาวได้อย่างรวดเร็ว เช่น เมล็ดข้าว ข้าวโพด หญ้า ฯลฯ การพักตัวของเมล็ด

(Dormancy) หมายถึง สภาพที่เอมบริโอในเมล็ดสามารถคงสภาพและมีชีวิตอยู่ได้โดยไม่เกิดการงอก

ขั้นตอนการงอกของเมล็ด : การงอกของเมล็ดแบ่งได้เป็นหลายขั้นตอน บางขั้นตอนก็ก้ำกึ่งกันดังนี้

ระยะที่ 1 : ระยะเริ่มทำงาน (Activaqtion)

1. การดูดน้ำเข้าในเมล็ด (Imbibtion of water ) ระยะนี้เมล็ดที่มีความชื้นต่ำตอนเก็บรักษาจะน้ำเข้าในเมล็ดทำให้ความชื้นในเมล็ดเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วในตอนแรกแล้วคงที่ การดูดน้ำในระยะแรกเกี่ยวข้องกับการดูดน้ำของสารคลอลีนในเมล็ดที่มีความชื้นต่ำนั้น น้ำจะช่วยทำให้เปลือกเมล็ดอ่อนลงและทำให้โพรโทพลาสซึมในเซลล์ได้รับน้ำ เมล็ดบวมขึ้นและเปลือกเมล็ดอาจแตก การดูดน้ำของเมล็ดเป็นกระบวนการทางฟิสิกส์ คือ เมล็ดที่ไม่มีชีวิตก็สามารถดูดน้ำได้เช่นเดียวกัน
   เมื่อเกิดการงอก การดูดน้ำจะมี 3 ขั้นตอน คือ
   i. ระยะแรกน้ำในเมล็ดเพิ่มขึ้นเป็น 40-60% ของน้ำหนักสดซึ่งสมดุลกับ 80-120%ของน้ำหนัก แห้ง(ปริมาณน้ำ/น้ำหนักแห้งแต่แรก)
   ii. ระยะช้า(lag period)หลังจากนั้นจึงมีรากงอกให้เห็น
   iii. เมื่อต้นกล้าโตขึ้นมีน้ำหนักเพิ่มขึ้นเป็น 170-180%ของน้ำหนักแห้ง
2. การสังเคราะห์เอมไซม์ (Synthesis of enzymes) เมื่อเมล็ดดูดน้ำการทำงานของเอมไซม์จะว่องไวขึ้นภายในเวลาไม่กี่ชั่วโมง ความว่องของเอมไซม์ส่วนหนึ่งเกิดขึ้นจากเอมไซม์มีอยู่เดิมที่สร้างขึ้นในระหว่างการพัฒนาของเอ็มบริโอ และเก็บสะสมไว้เกิดว่องไวขึ้นมาใหม่ อีกส่วนหนึ่งมาจากการสังเคราะห์ใหม่เมื่อเริ่มมีการงอก การสังเคราะห์ ต้องการโมเลกุล RNA ซึ่งมีโปรแกรมเฉพาะ บางส่วนสร้างขึ้นระหว่างการพัฒนาของเมล็ดและเก็บไว้ระหว่างกระบวนการ ripening และมีมาเพื่อกระตุ้นการงอก ส่วนอื่นสร้างขึ้นหลังจากเริ่มงอกแล้ว พลังงานสำหรับกระบวนการเหล่านี้ได้มาจากฟอสเฟสบอนด์ ซึ่งมีพลังงานสูงใน ATP ในไมโทรคอนเดรีย ATP บางส่วนมีเก็บรักษาไว้ในเมล็ดที่พักตัวกลับว่องไวใหม่เมื่อเมล็ดดูดน้ำเข้าไป
3. การยืดของเซลล์และการงอกของราก (Cell elongation and emergence of the radicle) สิ่งแรกที่เห็นเมื่อเมล็ดงอดคือปรายรากงอกออกมา ซึ้งเกิดจากเซลล์ขยายขนาดใหญ่ขึ้นมามากกว่าเกิดจากการแบ่งตัว การงอกของรากอาจเกิดขึ้นภายใน 2-3 ชั่วโมง หรือ 2-3 วันภายหลังจากการงอกได้เริ่มขึ้นและแสดงว่าระยะที่ 1 ได้สิ้นสุดลง

ระยะที่ 2 : การย่อยอาหารและลำเลียงอาหาร ( Digestion and Translocation)
อาหารที่สะสมไว้ในเอนโดสเปิร์ม ใบลี้ยง เพอริสเปิร์ม หรือ แกมิโตไฟล์ของเพสเมียในพืชจำพวกสน อาหารสะสมในรูปของไขมัน โปรตีนและคาร์โบไฮเดรตจะถูกย่อยให้เป็นสารที่มีโครงสารง่ายๆแล้วเคลื่อนย้ายไปที่จุดเจริญสวนต่างๆของเอนบริโอ คือ

• อาหารสำรองในรูปของไขมันและน้ำมันจะถูกย่อยเป็นกรดไขมันและน้ำตาล
• โปรตีนจะถูกย่อยเป็นสารประกอบที่มีไนโตรเจนเป็นหลักซึ่งจำเป็นในการเจริญเติบโตของต้นกล้า
• แป้งจะถูกย่อยเป็นน้ำตาล

เซลล์ทั้งระบบจะถูกกระตุ้นให้ทำงาน ระบบการสังเคราะห์โปรตีนทำหน้าที่ผลิตเอนไซม์ใหม่และผลิตสารที่เป็นโครงสร้าง สารประกอบที่ควบคุมการเจริญเติบโตฮอร์โมน และกรดนิวคลิอิกเพื่อทำหน้าที่ของเซลล์ต่อไปและสังเคราะห์สารใหม่ การดูดน้ำและการหายใจในระยะนี้เกิดขึ้นในอัตราที่คงที่

ระยะที่ 3 : การเติบโตของต้นกล้า(seedling growth )
ในระยะที่ 3 นี้การพัฒนาของต้นกล้าเริ่มจากการแบ่งเซลล์ที่ปลายยอดของปลายรากต้น จากนั้นโครงสร้างของต้นกล้าจึงขยายใหญ่ขึ้น การเริ่มแบ่งเซลล์ที่ปลายยอดและปลายรากเป็นอิสระกับการเริ่มยืดตัวของเซลล์
เอ็มบริโอประกอบด้วยแกนต้น (axis) มีใบเลี้ยง 1 ใบหรือมากกว่า 1 มีรากเรียกว่า radicle ซึ่งเจริญจากโคนของแกนต้นมีต้นกว่า plumule มีส่วนยอดอยู่ที่ปลายของแกนต้นและอยู่เหนือใบเลี้ยง ลำต้นของต้นกล้าส่วนที่อยู่ใต้ใบเลี้ยงเรียกว่า hypocotyl และส่วนที่อยู่เหนือใบเลี้ยงเรียกว่า epicotyi

เมื่อมีการเติบโตเกิดขึ้นจากแกนต้น น้ำหนักสดและน้ำหนักแห้งของต้นเพิ่มขึ้นแต่น้ำหนักของเนื้อเยื่อสะสมอาหารทั้งหมดลดลง อัดตราการหายใจวัดได้จากการใช้ออกซิเจนเพิ่มขึ้นอย่างคงที่พร้อมกับการเติบโตที่เพิ่มขึ้น เนื้อเยื่อสะสมสารอาหารของเมล็ดหมดหน้าที่ในกระบวนการเมแทบอลิซึม ยกเว้นในพืชที่มีใบเลี้ยงอยู่เหนือดินและสามารถสังเคราะห์แสงได้การดูดน้ำเพิ่มขึ้นอย่างคงที่เมื่อมีรากใหม่เจริญออกมาวัสดุเพาะและน้ำหนักสดของต้นกล้าเพิ่มขึ้นด้วย

การเริ่มเติบโตต้นกล้า 2 แบบ แบบที่ 1 เรียกว่า epigeous germinate คือส่วนของลำต้นที่อยู่ใต้ใบเลี้ยง (hypocotyl) ยืดตัวและชูใบเลี้ยงขึ้นเหนือดิน ตัวอย่างเช่นถั่วเหลือง ถั่วลิสง แบบที่ 2 เรียกว่า hypogeous germination คือสวนของลำต้นที่อยู่ใต้ใบเลี้ยงยืดตัวแต่ไม่ได้ชูใบเลี้ยงขึ้นเหนือดิน มีเพิ่งสวนที่อยู่เหนือใบเลี้ยง (epicotyl) ที่โผล่พ้นผิวดิน ตัวอย่างเช่น ข้าวโพด ท้อ

ที่มา : การขยายพันธุ์พืช กรมส่งเสริมการเกษตร