สัณฐานของมันสำปะหลัง
ลักษณะทางสัณฐานวิทยา (Morphology) ของพืชส่วนประกอบที่สำคัญที่ใช้อธิบายการแสดงออกของพืช เป็นลักษณะที่สามารถมองเห็นได้ หรือสามารถวัดลักษณะนั้นได้ เช่น สี น้ำหนัก ความสูง โครงสร้าง ขนาด รูปร่าง รูปแบบ เป็นตัวบ่งชี้ถึงการตอบสนองต่อสภาพแวดล้อม (Environment) และลักษณะทางพันธุกรรม (Genotype) โดยทั่วไปนักสรีรวิทยาจะอาศัยการตรวจวัดลักษณะสัณฐานวิทยาต่างๆ (Traits) ของพืช เช่น ความกว้าง ความยาว น้ำหนัก และลักษณะอื่นๆ เพื่อการศึกษาและจำแนกลักษณะสายพันธุ์

สำหรับมันสำปะหลังแต่ละสายพันธุ์ มีลักษณะทางพฤกษศาสตร์ที่แตกต่างกัน นักปรับปรุงพันธุ์จำเป็นต้องมีความรู้ในสาขาต่างๆ รวมไปถึงความรู้ ด้านพันธุ์ศาสตร์ การถ่ายทอดลักษณะต่างๆ ที่จะสามารถจำแนกพันธุ์ของมันสำปะหลัง เพื่อนำลักษณะเด่นมาใช้ในการระบุสายพันธุ์และปรับปรุงพันธุ์มันสำปะหลัง ลักษณะการพัฒนาของรากสะสมอาหารของมันสำปะหลังเป็นลักษณะที่สำคัญลักษณะหนึ่ง ซึ่งแต่ละสายพันธุ์มีการพัฒนาที่แตกต่างกัน และกลายเป็นหนึ่งกลยุทธ์ในการปรับปรุงสายพันธุ์ เพื่อให้ได้พันธุ์ที่เหมาะกับการ ปลูกในช่วงต่าง ๆ ของแต่ละฤดูปลูก และมีอายุที่พร้อมเก็บเกี่ยวในเวลาต่างกัน ให้ผลผลิต สูง เปอร์เซ็นต์แป้งสูง มีการใช้น้ำ และใช้ปุ๋ยที่มีประสิทธิภาพ ปรับตัวในสภาพแวดล้อมเฉพาะท้องที่ เพื่อกระจายผลผลิตที่จะเข้าสู่โรงงาน รองรับความต้องการในหลากหลายอุตสาหกรรมการผลิตเพื่อการบริโภค รวมถึงอุตสาหกรรมพลังงานทดแทน

การวัดสัณฐานรากสะสมอาหารข้อมูลสำคัญเพื่อพัฒนาสายพันธุ์
การพัฒนาของรากสะสมอาหารของมันสำปะหลังเป็นลักษณะที่สาคัญลักษณะหนึ่งในการปรับปรุงพันธุ์มันสำปะหลัง ซึ่งแต่ละพันธุ์มีการพัฒนาที่แตกต่างกัน ดังนั้นการศึกษาลักษณะทางฟีโนไทป์ของการพัฒนารากสะสมอาหารของมันสำปะหลัง จึงมีความสำคัญอย่างยิ่งที่จะนำไปใช้ประโยชน์ในการปรับปรุงพันธุ์มันสำปะหลัง เพื่อให้ได้พันธุ์มันสำปะหลังที่สอดคล้องกับความต้องการของเกษตรกร

การศึกษาลักษณะทางฟีโนไทป์ของการพัฒนารากสะสมอาหารของมันสำปะหลัง เป็นวิธีการหนึ่งในการค้นหาสายพันธุ์ของมันสำปะหลังหลังที่ให้ผลผลิตสูง นำไปใช้ประโยชน์ในการปรับปรุงพันธุ์มันสำปะหลัง โดยการเปรียบเทียบลักษณะทางสัณฐานวิทยาของรากมันสำปะหลังวัดการเจริญเติบโตของรากสะสมอาหารของรากมันสำปะหลัง รวมถึงศึกษาฟีโนไทป์ของรากสะสมมันสำปะหลังด้วย การใช้วิธีทางแมชชีนวิชั่น ด้วยการตรวจวัดฟีโนไทป์แบบปริมาณงานสูง (High throughput phenotyping)

เป็นอีกเครื่องมือหนึ่ง ที่ช่วยสร้างต้นแบบแสดงวิธีการวัดลักษณะทางสัณฐานของรากมันสำปะหลัง สามารถนำมาใช้ช่วยการเร่งกระบวนการปรับปรุงพันธุ์ให้มีความรวดเร็วขึ้นตามความต้องการในยุคปัจจุบัน เทคโนโลยีทางด้านแมชชีนวิชั่น เป็นการใช้การถ่ายภาพและการประมวลผลภาพมาทำการตรวจวัดลักษณะของพืชแบบไม่ทำลายและสามารถทำการศึกษาได้อย่างต่อเนื่อง ตัวอย่างเช่น การหาค่าการเปลี่ยนแปลงเชิงสันฐานวิทยาในการทดสอบการทนแล้ง และอาจใช้ลักษณะอื่นๆ จำเพาะของสายพันธุ์พืช เป็นตัวชี้วัดการทนต่อการขาดน้ำ ซึ่งการวิเคราะห์ด้วยการประมวลผลภาพ ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการตรวจวัดได้แบบอัตโนมัติโดยการหาพื้นที่ภาพฉาย (Projected area)

นักวิจัยเนคเทคโดยทีมวิจัยเทคโนโลยีเกษตรดิจิทัล ได้พัฒนาระบบตรวจวัดลักษณะทางสัณฐานวิทยาของรากมันสำปะหลังหลัง ใช้วัดระดับการเจริญเติบโตของรากสะสมอาหารของรากมันสำปะหลังหลัง จำนวนกว่า 600 สายพันธุ์ ร่วมกับ BMBF, JULICH และศูนย์วิจัยพืชไร่ระยอง

ตัวชี้วัดในระบบสามมิติ

แสดงตามรูปที่ 2 โดยการใช้ภาพสามมิติ ที่มีคุณสมบัติในการกระจายตัวของจุดสามมิติอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งอณูของวัตถุ ที่เกิดจากเทคนิคการสกัดจากเงาวัตถุ (Voxel carving) และเส้นโครงรากมันสำปะหลัง สามารถสร้างตัวชี้วัดในระบบสามมิติได้อย่างหลากหลาย ได้แก่ จำนวนราก, ความยาวราก, ความลึกราก, รัศมีราก, มุมราก และ ปริมาตรราก เป็นต้น

วิธีการหาเส้นโครงของรากมันสำปะหลัง

วิธีการหาเส้นโครงของราก (Root skeleton) ตามวิธีการของเรา คำนวณจากภาพสามมิติของรากมันสำปะหลัง โดยใช้การไล่สำรวจ (Tracing) ไปทีละส่วนของราก ในการสร้างจุดโครงอันใหม่ จะใช้จุดโครงล่าสุดเป็นจุดศูนย์กลาง เพื่อสร้างพื้นผิวของทรงกลม ซึ่งมีมุมกวาดรอบทิศทาง ทำการสำรวจส่วนของรากท่อนถัดไป ใช้จุดตัดของพื้นผิวของทรงกลมและภาพสามมิติของรากในการสร้างจุดโครงอันใหม่ การใช้พื้นผิวของทรงกลม ทำให้การไล่สำรวจไปตามภาพสามมิติของรากมีประสิทธิภาพสูง

3.1 ระบบตรวจวัดลักษณะทางสัณฐานวิทยารากมันสำปะหลัง
3.2 ภาพวิดิโอในแต่ละมุมมอง
3.3 เทคนิค voxel carving
3.4 ภาพสามมิติ
3.5 การสกัดเส้นโครงของรากมันสำปะหลัง

ขั้นตอนการเก็บข้อมูล

แสดงตามรูปที่ 3 เริ่มจากการนำรากมันสำปะหลัง ไปยึดไว้กับหัวจับ ภายในห้องถ่าย ซึ่งภายในมีกล้องบันทึกวิดิโอ และแหล่งกำเนิดแสง จากนั้นให้ทำการปิดประตูห้องถ่าย เพื่อทำการบันทึกภาพวิดีโอของรากมันรอบทิศทาง โดยการหมุนหัวจับ 360 องศา ระบบจะสร้างภาพสามมิติของรากมัน จากภาพวิดิโอรอบทิศทาง ด้วยเทคนิคการสกัดจากเงาวัตถุ จากนั้นจึงทำการคำนวณหาเส้นโครงรากมันตามวิธีการที่เราประดิษฐ์ขึ้น

ระบบตรวจวัดลักษณะทางสัณฐานวิทยารากมันสำปะหลัง เป็นการเสนอวิธีการคำนวณหาเส้นโครงของรากมันสำปะหลัง (Root skeleton) ได้แก่ พิกัดของเส้นทางที่วางอยู่ในแนวกึ่งกลางของราก โดยกำหนดให้ แต่ละรากประกอบไปด้วยเส้นทางเพียงเส้นทางเดียว ไม่มีการแตกสาขา และทุกรากมีจุดกำเนิดออกมาจากลำต้น เส้นโครงของรากสามารถนำมาใช้ในการคำนวณลักษณะสัณฐานวิทยาของรากมันสำปะหลังหลังได้อย่างหลากหลาย นอกจากนี้ภาพวิดิโอของรากมันสำปะหลังหลังรอบทิศทาง ยังถูกใช้เป็นฐานข้อมูลของภาพดิจิตอล เพื่อในอนาคตสามารถเปิดให้นักวิชาการเกษตรและผู้ที่สนใจสามารถเข้าไปเรียกใช้ เพื่อศึกษาการกระตุ้นผลผลิตรากสะสมอาหารของมันสำปะหลัง และใช้วิเคราะห์หาสายพันธุ์ที่ให้ผลผลิตที่สูง สอดคล้องกับความต้องการของเกษตรกรผู้ปลูกมันสำปะหลัง ที่ต้องการเลือกพันธุ์ที่เหมาะสมกับสภาพพื้นที่เพาะปลูกของประเทศไทยในอนาคต

แหล่งข้อมูล

-อารันต์ พัฒโนทัย, กมล เลิศรัตน์, ประสิทธิ์ ใจศิล, บุญรัตน์ จงดี “มองอนาคตระบบการให้ทุนสนับสนุนการวิจัยทางการเกษตร:กรณีข้าว มันสำปะหลัง และอ้อย 2566” อ้างอิงจาก https://www.khonthai4- 0.net/system/resource/file/kpfgo_content_attach_file_509_1.pdf สืบค้น 14 มี.ค. 2567
-Amares Kaewpunya, Teera Phatrapornnant, Panithi Sira-Uksorn, Paniti Pumviset, Pairat Chaichanadee, Sirichai Parittotakapron, “Spherical-Based Three Dimensional Cassava Root Skeleton Extraction”, 2022 19th International Conference on Electrical Engineering/Electronics, Computer, Telecommunications and Information Technology (ECTI-CON), May 2022.
-สุวลักษณ์ อะมะวัลย์, ประพิศ วองเทียม “การขยายพันธุ์เชื้อพันธุกรรมมันสำปะหลังหลังสาหรับการศึกษาการเปลี่ยนแปลงลักษณะทางฟีโนไทป์ และจีโนไทป์ของการพัฒนารากสะสมอาหารของมันสำปะหลังหลัง 06-05-2019” อ้างอิงจาก https://www.doa.go.th/research/showthread.php?tid=2714&pid=2732 สืบค้น 13 มี.ค.67
-วลัยพร ศะศิประภา, จิณณจาร์ หาญเศรษฐสุข, ณิชา โป๋ทอง, เถลิงศักดิ์ วีระวุฒิ และวารีย์ ทองมี “พันธุ์และการจำแนกพันธุ์มันสำปะหลัง” สถาบันวิจัยพืชไร่และพืชทดแทนพลังงาน กรมวิชาการเกษตร. อ้างอิงจาก https://at.doa.go.th/cassvar/document.html สืบค้น 13 มี.ค. 2567
-ยินดี ชาญวิวัฒนา 2560 “การประเมินความสัมพันธ์ของจีโนไทป์และฟีโนไทป์พืชจากการกระตุ้นการแสดงออกของยีนเพิ่ม ผลผลิตในกลุ่ม ARGOSของ Arabidopsis และมันสำปะหลัง: Phase II ” อ้างอิงจาก https://tarr.arda.or.th/preview/item/n_ttJHxDj2M3OazSkjTwX?isAI=true สืบค้น 13 มี.ค. 67

วิจัยและพัฒนาโดย

ทีมวิจัยเทคโนโลยีเกษตรดิจิทัล
ศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ
เรียบเรียงโดย กานตวี ปานสีทา

ถ่ายทอดเทคโนโลยี

16 กรกฎาคม 2567

Directory ประชาสัมพันธ์เท่านั้น

3D Scanner, มันสำปะหลัง, สัณฐาน

ยังไม่ได้กำหนดราคา

ไม่ระบุ

ศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ (NECTEC)

17 กันยายน 2567