ปาล์มน้ำมัน – งานวิจัยด้านสรีรวิทยา
ปาล์มน้ำมัน บริษัท ซีพีไอ อะโกรเทค จำกัด มีการจัดทำข้อมูลและวิจัยด้านสรีระวิทยาของปาล์มน้ำมันอย่างต่อเนื่อง เพื่อให้เกิดประโยชน์ในการใช้เป็นฐานข้อมูลสำหรับการปรับปรุงสายพันธ์ุปาล์มน้ำมัน และได้เพยแพร่ให้แก่ผู้สนใจได้สามารถเข้าถึงข้อมูลด้านสรีระวิทยาของปาล์มน้ำมันได้มากยิ่งขึ้น จากการวิจัยพบว่า ปาล์มน้ามัน (Elaeis guineensis) จัดอยู่ในพืชผสมข้าม ใบเลี้ยงเดี่ยว เป็นพืชยืนต้นที่สามารถให้ผลผลิตทะลายสดได้ตลอดทั้งปี โดยสามารถเก็บเกี่ยวได้ตั้งแต่ต้นปาล์มน้ำมันอายุ 3 ปีได้จนถึงปาล์มอายุ 20 ปี…
1. โครงสร้างและส่วนประกอบของต้นปาล์มน้ำมัน
ปาล์มน้ำมัน (Elaeis guineensis) จัดอยู่ในพืชผสมข้าม ใบเลี้ยงเดี่ยว เป็นพืชยืนต้นที่สามารถให้ผลผลิตทะลายสดได้ตลอดทั้งปี โดยสามารถเก็บเกี่ยวได้ตั้งแต่ปาล์มอายุ 3 ปีจนถึง 20 ปี
• ใบ ของ ปาล์มน้ำมัน เป็นใบประกอบรูปขนนก แบ่งออกได้ 2 ส่วนคือ ส่วนแกนกลางจะมีใบย่อยอยู่ 2 ข้าง และส่วนก้านทางจะมีหนามสั้นๆอยู่ 2 ข้าง
• ทะลาย ปาล์มน้ำมันประกอบด้วย ก้านทะลาย ช่อทะลายย่อย และผล ทะลายปาล์มน้ามันเมื่อสุกแก่เต็มที่ มีน้าหนักประมาณ 1 – 60 กก. แปรไปตามอายุของปาล์มน้ามัน และปัจจัยสิ่งแวดล้อมจานวนทะลายต่อต้นก็มีความแตกต่างเช่นกัน โดยมีสหสัมพันธ์ทางลบกับน้าหนักทะลาย
• ลำต้น ปาล์มน้ำมัน มีลำต้นตั้งตรง มียอดเดี่ยวรูปกรวยประกอบด้วยใบอ่อนและเนื้อเยื่อเจริญ ทางใบบนลำต้นมีการจัดเรียงตัวเวียนตามแกนลำต้น รอบละ 8 ทาง ใบ 2 ทิศทาง คือเวียนซ้ายและเวียนขวา
• ผล ปาล์มน้ามัน ไม่มีก้านผล (sessile drup)รูป ร่างมีหลายแบบ ตั้งแต่รูปเรียวแหลมจนถึงรูปไข่หรือรูปยาวรี ความยาวผลอยู่ระหว่าง 2 – 5 เซนติเมตร น้าหนักผลมีตั้งแต่ 3 – 30 กรัม ประกอบด้วยผิวเปลือกนอก (exocarp) ชั้นเปลือกนอก (mesocarp) เป็นเนื้อเยื่อเส้นใย สีส้มแดงเมื่อสุกและมีน้ามันอยู่ในชั้นนี้
• ราก ปาล์มน้ำมัน มีระบบรากแบบรากฝอย ประกอบด้วยกัน 4 ชุด แต่ละชุดจะช้วยกันทำหน้าที่ค้ำจุนต้น และดูดซับน้ำและสารอาหาร
• เมล็ด ปาล์มน้ำมัน มีลักษณะแข็ง ประกอบด้วย กะลา (endocarp) และเนื้อใน ขนาดของเมล็ดขึ้นอยู่กับความหนาของกะลาและขนาดของเนื้อใน บนกะลาจะมีช่องสาหรับงอก (germ pore) 3 ช่อง ในกะลานั้นประกอบด้วยอาหารต้นอ่อน (endosperm) หรือเนื้อใน สีขาวอมเทาซึ่งมีน้ามันสะสมอยู่ และมีเยื่อ (testa) สีน้าตาลแก่หุ้มอยู่ โดยมีเส้นใยรองรับระหว่างเยื่อหุ้มกับกะลาอีกชั้นหนึ่ง
• ดอก ปาล์มน้ำมัน เป็นพืชผสมข้าม มีดอกเพศเมียและดอกเพศผู้แยกช่อดอกภายในต้นเดียวกัน ที่ตาดอก 1 ตา อาจจะพัฒนาเป็นช่อดอกเพศผู้หรือเพศเมียก็ได้ ขึ้นอยู่กับ สภาพแวดล้อมแต่ส่วนใหญ่ ช่อดอกจะพัฒนาเป็นช่อดอกเพศเมีย การผสมเกสรมีลมและแมลงเป็นพาหะ
2. ระบบราก การดูดน้ำและธาตุอาหารไปยังส่วนต่างๆราก
เมื่อเมล็ดงอกส่วนแรกที่จะเห็นก่อนคือ ราก เรียกรากอันแรกที่งอกโผล่ออกมาจากเมล็ดว่า radicle ซึ่งจะมีการเจริญเติบโตชั่วระยะหนึ่ง หลังจากนั้นจะถูกแทนที่โดยระบบรากฝอยที่เกิดจากฐานของลำต้นรูปกรวย ระบบรากฝอยประกอบด้วยราก 4 ชุด ดังนี้
• รากชุดแรก (primary roots) เป็นรากแรกที่เกิดจากฐานของลำต้นรูปกรวย มีการเจริญเติบโตใน 2 ลักษณะคือ ดิ่งลง (descending) และในแนวระดับ (horizontal) มีเส้นผ่าศูนย์กลาง 5-10 มม. ความยาวตั้งแต่สั้นจนถึง 19 เมตร ส่วนที่ทำหน้าที่ดูดยึดน้ำและธาตุอาหารจะอยู่ตรงบริเวณส่วนกลางของราก Lambourne ศึกษา ในรากปาล์ม ที่มีอายุ 11 ปี ในพื้นที่ที่มีระดับน้ำใต้ดินสูง 1 เมตร พบว่า การแผ่กระจายของรากแรกถูกจำกัดอยู่ในช่วง 45 ซม. จากระดับผิวดิน รากแรกที่งอกลงในแนวดิ่ง ทำหน้าที่ช่วยค้ำจุนพยุงลำต้นเท่านั้นไม่ได้ทำหน้าที่อื่นมากนัก
• รากชุดที่สอง (secondary roots)เป็นรากที่เกิดจากรากแรกในชั้น ของ pericycleราก ที่ 2เกิด จากรากแรกในแนวระดับมากกว่ารากแรกในแนวดิ่ง จึงทำให้ทิศทางของการแตกแขนงของรากที่สองมี 2 ประเภทด้วยกันคือ รากที่สองที่แตกแขนงในแนวดิ่งขึ้นเรียกว่า ascending secondary roots และในแนวดิ่งลงเรียกว่า descending secondary roots ทั้ง 2 ประเภทจะตั้งฉากกับรากแรก ขนาดเล็กกว่าจำนวนที่เกิดเกือบเท่า ๆ กัน มีเส้นผ่าศูนย์กลาง 1-4 มม.
• รากชุดที่สาม (tertiary roots) เกิดจากชั้นของ pericycle ของรากที่สอง มีทิศทางของการเกิดตั้งฉากกับรากที่สอง แต่ขนานกับรากแรก มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง 0.5-1.5 มม. และอาจมีความยาวถึง 15 ซม.
• รากชุดที่สี่ (quaternary roots) อาจจะมีหรือไม่มี ถ้ามีจะมีการเจริญ หรือพัฒนาการมาจากรากชุดที่สาม มีความยาวถึง 3 ซม. มีเส้นผ่าศูนย์กลาง 0.2-0.5 ซม.
รากทุกชุดจะไม่มีขนราก (roothairs)การดูดซึมและดูดยึดธาตุอาหารจะเกิดตรงส่วนที่เรียกว่า hypodermis ถัดจากปลายรากของแขนงรากแต่ละชุดขึ้นมานอกจากนี้ในปาล์มน้ำมันมีรากอีกชุดหนึ่งที่แตกออกมาคือ รากอากาศ (aerial root or pneumatophore) มีจุดกำเนิดจากชั้นของ epidermis และ hypodermisของลำต้นในระดับที่สูงจากพื้นดินตั้งแต่ 1 เมตรลงมา ลักษณะการงอกจะทำมุมเฉียงกับพื้นดิน เรียกว่า prop root บางอันสามารถงอกลงมาถึงพื้นดิน และบางอันจะแห้งก่อนถึงพื้นดิน เนื้อเยื่อส่วนใหญ่ของรากประเภทนี้เป็นพวก parenchyma cellมีลักษณะฟ่ามทำหน้าที่จับและแลกเปลี่ยนอากาศระหว่างเนื้อเยื่อรากกับบรรยากาศ
การไหลของสาร 3 ประเภทในระบบ ดิน-พืช-อากาศ
• น้ำ (Liquid water and water vapor)จากดินสู่ราก-ใบแล้วออกสู่อากาศ และการไหลหมุนเวียนภายในต้น
• ธาตุอาหารพืช (Mineral nutrients) จากดินสู่ราก-ใบ และการไหลหมุนเวียนภายในต้น
• อาหารปรุงจากการสังเคราะห์แสง Photosynthetic assimilates) จากใบที่เป็นแหล่งผลิตไปสู่แหล่งรับและการไหลหมุนเวียนภายในต้น
การแพร่ (diffusion)
เป็นการเคลื่อนที่ของสารจากบริเวณที่มีความเข้มข้นมากกว่าไปสู่บริเวณที่มีความเข้มข้นน้อยกว่า
การออสโมซิส (osmosis)
เป็น การแพร่ของน้ำจากบริเวณที่มีน้ำมากกว่า (สารละลายเจือจาง) ไปสู่บริเวณที่มีน้ำน้อยกว่า (สารละลายเข้มข้น) การทำงานของระบบลำเลียงสารของพืชต้องใช้วิธีการแพร่หลายชนิด โดยมีท่อลำเลียงน้ำและแร่ธาตุ (xylem) และท่อลำเลียงอาหาร (phloem) เป็นเส้นทางในการลำเลียงสารไปยังลำต้น ใบ กิ่ง และก้านของพืช
ระบบเนื้อเยื้อท่อลำเลียง ประกอบด้วย 2 ส่วนใหญ่ๆ คือ ท่อลำเลียงน้ำและแร่ธาตุ (xylem) กับท่อลำเลียงอาหาร (phloem)
3. กลไกการเปิดและปิดแคบลงของปากใบ
ใบพืชเป็นแหล่งก่อเกิด
• การเปลี่ยนเฟสจากน้ำเหลวเป็นไอน้ำ ซึ่งต้องใช้ความร้อนแฝงจำนวน 44 kj mol -1 การเปลี่ยนเฟสจึงเป็นกระบวนการสำคัญของการระบายพลังงานความร้อนจากใบ
• การแพร่ออกของไอน้ำ จากช่องว่างภายในใบผ่านปากใบสู่อากาศภายนอก
• การแพร่เข้าของแก็ส CO2 จากอากาศภายนอกเข้าสู่ช่องว่างภายในใบ จนไปถึงคลอโรพลาสต์ กระบวนการสังเคราะห์แสงจะเปลี่ยน CO2 เป็นสารอาหาร โดยอยู่ในรูปของ sucrose สำหรับเคลื่อนย้ายไปสู่แหล้งรับอื่นๆ
• การแพร่เข้าของ O2 เพื่อใช้ในการหายใจ• ธาตุอาหารพืช ถูกเคลื่อนย้ายจากท่อผ่าน membrane เข้าเซลล์เพื่อใช้ใน metabolism ต่างๆ
• อาหารปรุงจากการสังเคราะห์แสง ถูกเคลื่อนย้ายจากเมสโซฟิลล์ไปยังท่ออาหารเพื่อส่งไปยังแหล่งรับต่างๆเพื่อ ลดการสูญเสียของน้ำจากผิวใบ ใบจะมีวิธีการต่างๆ เช่น เคลือบปิดด้วยสารประกอบไขมัน มีขนปิด ปรับระดับสูงต้ำของปากใบ ปรับจำนวนปากใบ ฯลฯ
ปัจจัยที่มีผลต่อการเปิดและปิดแคบลงของปากใบปาล์ม
4. การสังเคราะห์แสงของใบปาล์มน้ำมัน
กระบวน การสังเคราะห์ด้วยแสง (photosynthesis) เป็น การสร้างอาหารจำพวกคาร์โบไฮเดรตของพืชสีเขียวเพื่อใช้ในการเจริญเติบโต และซ่อมแซมส่วนที่สึกหรอ พืชสีเขียวนั้นมีคลอโรฟิลล์ที่ทำหน้าดูดกลืนพลังงานแสงจากดวงอาทิตย์มาใช้ใน การสร้างอาหารนอกจากนั้นพืชยังจำเป็นต้องใช้น้ำและแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ที่ เป็นสารอนินทรีย์โมเลกุลเล็กมาใช้ในกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงอีกด้วย
• แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) เกิดขึ้นจากการหายใจและย่อยสลายของสิ่งมีชีวิตต่างๆ แก๊สคาร์บอนเป็นวัตถุดิบที่ใช้ในการสร้างอาหารของพืช โดยเป็นแก๊สที่ให้ธาตุคาร์บอนแก่พืชเพื่อนำไปใช้การสร้างแป้งและน้ำตาล
• น้ำ (H2O) เป็น วัตถุดิบที่พืชดูดซึมมาจากดิน โดยอาศัยหลักการแพร่ของน้ำจากรากเข้าสู่ท่อลำเลียงน้ำของพืชไปยังใบ น้ำเป็นสารที่ให้ธาตุไฮโดรเจนแก่พืช เมื่อธาตุไฮโดรเจนรวมกับแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์จะได้เป็นสารประกอบคาร์โบ ไฮเดรต
• แสงสว่าง (light) เป็น พลังงานที่มีบทบาทสำคัญต่อกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช โดยพลังงานแสงทำให้เกิดปฏิกิริยาเคมีระหว่างแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์และน้ำซึ่ง เป็นวัตถุดิบ สำคัญในการสร้างน้ำตาลกลูโคสและแก๊สออกซิเจน เมื่อพืชเกิดกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง ซึ่งเป็นกระบวนการที่เปลี่ยนรูปพลังงานแสงให้เป็นพลังงานเคมี โดยมีการสะสมพลังงานเคมีอยู่ในผลิตภัณฑ์คือ น้ำตาลกลูโคสและแก๊สออกซิเจน ดังนี้
• คลอโรฟิลล์ (chlorophyll) เป็น สารประกอบพวกรงควัตถุที่ทำหน้าที่ดูดกลืนพลังงานแสงสีต่างๆ จากแสงแดด คลอโรฟิลล์เป็นโปรตีนชนิดหนึ่งที่มีธาตุแมกนีเซียม ธาตุเหล็ก และธาตุแมงกานีสเป็นองค์ประกอบอยู่ภายในโมเลกุล
• น้ำตาลกลูโคส (C6H12O6) น้ำตาล กลูโคสที่สังเคราะห์ได้จะถูกนำไปใช้ในกระบวนการหายใจของพืชเพื่อเปลี่ยนเป็น พลังงาน บางส่วนถูกเปลี่ยนไปเป็นแป้งทันทีและพืชจะเก็บสะสมไว้ที่ใบ ราก และลำต้น และบางส่วนถูกนำไปใช้สร้างเซลลูโลสซึ่งเป็นส่วนประกอบของผนังเซลล์
• แก๊สออกซิเจน (O2) แก๊สออกซิเจนถูกใช้ในกระบวนการหายใจของพืช เมื่อแก๊สออกซิเจนรวมกับอาหารจะเปลี่ยนเป็นพลังงานให้แก่เซลล์พืช เพื่อนำไปใช้ในการดำเนินกิจกรรมต่างๆ ภายในเซลล์ ส่วนแก๊สออกซิเจนที่มากเกินความต้องการของพืช พืชก็จะคายออกมาทางปากใบ
ปริมาณของน้ำตาลกลูโคลสที่ใช้เพื่อการสร้างสารต่างๆ
วัดศักยภาพการสังเคราะห์แสงของใบปาล์ม
5. การสร้างและพัฒนาการของช่อดอกของปาล์มน้ำมัน
ปาล์มน้ำมัน เป็นพืชผสมข้ามมีดอกเพศเมียและดอกเพศผู้แยกช่อดอกภายในต้นเดียวกัน เรียกว่า พืชประเภท ( Monoecious ) ที่ตำแหน่งของทางใบมีตาดอก 1 ตา อาจจะพัฒนาเป็นช่อดอกเพศเมียหรือเพศผู้ก็ได้ บางครั้งอาจพบเป็นช่อดอกกระเทย ซึ่งมีทั้งดอกเพศเมียและเพศผู้อยู่รวมกัน
ลักษณะของช่อดอกปาล์มน้ำมัน
การพัฒนาของช่อดอกปาล์มน้ำมัน
การบานของดอกปาล์มน้ำมันในแต่ละดอกจะไม่พร้อมกัน การพัฒนาจากระยะตาดอกจนถึงดอกบาน พร้อมที่จะรับการผสมใช้เวลาประมาณ 33 – 34 เดือน การเปลี่ยนเพศของตาดอกจะเกิดขึ้นในช่วง 20 เดือน ก่อนดอกบาน ในสภาพแวดล้อมที่เหมาะสมช่อดอกจะพัฒนาเป็นช่อดอกเพศเมียเป็นส่วนใหญ่ การผสมเกสรจะมีลมและแมลงเป็นพาหะ หลังจากการผสมเกสร 5-6 เดือน ช่อดอกตัวเมียจะพัฒนาไปเป็นทะลายที่สุกแก่เต็มที่สามารถเก็บเกี่ยวได้
ระยะการพัฒนาช่อดอกปาล์มน้ำมัน
ปัจจัยที่มีผลต่อการออกช่อดอกของปาล์มน้ำมัน
• น้ำ ปาล์มน้ำมันเป็นพืชที่มีความต้องการน้ำสูงมากในการเจริญเติบโต เราไม่ควรให้ปาล์มของเราขาดน้ำเป็นเวลานานๆ ซึ่งจะมีผลต่อการพัฒนาของตาดอกค่อนข้างมาก เพราะถ้าหากขาดน้ำจะทำให้การออกช่อดอกตัวผู้มากกว่าช่อดอกตัวเมีย
• ปุ๋ย ปาล์มน้ำมันต้องการปุ๋ยมากในการเจริญเติบโตและออกทะลาย ดังนั้นเราจึงควรใส่ปุ๋ยให้เพียงพอต่อความต้องการของต้นปาล์ม และถูกช่วงเวลาที่เหมาะสม เช่น ปุ๋ยที่มีฟอสฟอรัสสูงๆ รวมทั้งธาตุอาหารเสริมจะช่วยในการพัฒนาของช่อดอกปาล์มน้ำมัน
• สภาพแวดล้อมต่างๆ เช่น ความชื้นในอากาศ แสงแดด พันธุ์ ฯลฯ
การสร้างทะลายของปาล์มน้ำมัน
• ทะลายปาล์มน้ำมัน ประกอบด้วย ก้านทะลาย ช่อทะลายย่อยและผล ในแต่ละทะลายมีปริมาณผล 45 -70 เปอร์เซ็นต์ ทะลายปาล์มน้ำมันเมื่อสุกแก่เต็มที่ มีน้ำหนักประมาณ 1- 60 กิโลกรัม แปรไปตามอายุของปาล์มน้ำมันและปัจจัยสิ่งแวดล้อม ในการปลูกเป็นการค้าต้องการทะลายที่มีน้ำหนัก 10 – 25 กก.
• ผล ของปาล์มน้ำมันไม่มีก้านผล รูปร่างมีหลายแบบ ตั้งแต่รูปเรียวแหลมจนถึงรูปไข่หรือรูปยาวรีผลอยู่ระหว่าง 2- 5 เซนติเมตร น้ำหนักตั้งแต่ 3 – 30 กรัม ปาล์มน้ำมันที่ปลูกเป็นการค้า โดยทั่วไปพบว่ามีสีผิวเปลือกนอก 3 ลักษณะ คือ ผลดิบเป็นสีเขียวจะเปลี่ยนเป็นสีส้มเมื่อสุก ผลดิบมีสีดำจะเปลี่ยนเป็นสีแดงเมื่อสุก และสีผิวเปลือกเมื่อสุกเป็นสีเหลืองซีดโดยทั่วไปพบน้อยมาก
• เมล็ด ของปาล์มน้ำมันมีลักษณะแข็ง ประกอบด้วย กะลาและเนื้อใน ซึ่งเจริญมาจากไข่ 1- 3 อันบางครั้งพบ 4 อัน ขนาดของเมล็ดขึ้นอยู่กับความหนาของกะลาและขนาดของเนื้อใน บนกะลาจะมีช่องสำหรับงอก 3 ช่อง ในกะลานั้นจะมีอาหารต้นอ่อน เนื้อในสีขาวอมเทาซึ่งมีน้ำมันสะสมอยู่และมีเยื่อสีน้ำตาลแก่หุ้มอยู่ โดยมีเส้นใยรองรับระหว่างเยื่อหุ้มกับกะลาอีกชั้นหนึ่ง ภายในเนื้อในตรงกันข้ามกับช่อง สำหรับงอกมีต้นอ่อนฝังตัวอยู่มีลักษณะตรงยาวประมาณ 3 มิลลิเมตร
การพัฒนาของเมล็ดปาล์มน้ำมันในแต่ละสัปดาห์
การสร้างช่อดอก/ทะลายของปาล์มน้ำมัน
อ้างอิง :
· พรชัย ไพบูลย์ และสุนทรี ยิ่งชัชวาลย์. 2550. ศักยภาพการสังเคราะห์แสงของใบปาล์มน้ามัน. วารสารวิทยาศาสตร์เกษตร 38: 483-492,
· Tranbarger at el. 2011. Regulatory Mechanisms Underlying Oil Palm Fruit Mesocarp Maturation, Ripening, and Functional Specialization in Lipid and Carotenoid Metabolism. Plant Physol. Vol. 156
