พืชมีบทบาทช่วยรับมือกับความเปลี่ยนแปลงของสิ่งแวดล้อมในหลายด้าน ทั้งการดักจับฝุ่นและมลพิษบางชนิดในอากาศ ช่วยลดความร้อน รักษาความชื้น และชะลอการไหลของน้ำ แต่ในขณะที่พืชทำหน้าที่เหล่านี้ พืชเองก็ต้องเผชิญกับแรงกดดันจากสภาพแวดล้อมเช่นกัน เมื่อสภาพแวดล้อมเริ่มรบกวนการทำงานตามปกติ จนกลายเป็นความเครียดจากสิ่งแวดล้อม พืชจะรับรู้และตอบสนองต่อความเปลี่ยนแปลงอย่างไร

บทความนี้จะพาไปรู้จัก Plant Stress หรือความเครียดของพืช ตั้งแต่สิ่งที่เกิดขึ้นภายในเซลล์ ไปจนถึงกลไกที่พืชใช้รักษาสมดุลและเอาตัวรอดภายใต้สภาพแวดล้อมที่ไม่เอื้ออำนวย

ความเครียดของพืชเกิดจากอะไร และเกิดอะไรขึ้นเมื่อพืชเครียด

เคยสังเกตไหมว่า ต้นไม้ริมถนนบางต้นมีใบเหลืองหรือขอบใบไหม้ ในช่วงฤดูแล้งต้นไม้อาจชะงักการเจริญเติบโต ขณะที่ต้นไม้ในพื้นที่น้ำท่วมกลับมีใบเหลืองหรือเหี่ยวได้ แม้จะมีน้ำอยู่รอบตัว อาการเหล่านี้อาจเป็นสัญญาณที่บอกว่า พืชกำลังเผชิญกับความเครียด

ความเครียดของพืช (Plant Stress) คือภาวะที่ปัจจัยจากสิ่งแวดล้อมเข้ามารบกวนสมดุลและการทำงานตามปกติของพืช จนพืชต้องปรับตัวเพื่อรักษาสมดุลและเพิ่มโอกาสในการอยู่รอด โดยสาเหตุของความเครียดในพืชหรือปัจจัยที่ก่อให้เกิดความเครียด สามารถแบ่งได้เป็น 2 กลุ่มใหญ่

• Biotic stress หรือความเครียดจากสิ่งมีชีวิต เช่น เชื้อโรค แมลงศัตรูพืช รวมถึงการแข่งขันกับพืชอื่นเพื่อแสง น้ำ และธาตุอาหาร
• Abiotic stress หรือความเครียดจากสิ่งไม่มีชีวิต เช่น แสงและอุณหภูมิที่ไม่เหมาะสม ความแห้งแล้ง น้ำท่วม สารเคมี และมลพิษทางอากาศ

แม้ปัจจัยที่ทำให้พืชเครียดจะมีที่มาต่างกัน แต่เมื่อพืชรับรู้ว่าสภาพแวดล้อมกำลังเปลี่ยนไปจากภาวะที่เหมาะสม สิ่งที่เกิดขึ้นตามมาคือการ “ตอบสนอง” เพื่อพยายามรักษาสมดุลภายในโดยวิธีตอบสนองแตกต่างกันไปตามชนิดของพืช ระดับ และระยะเวลาของความเครียด สิ่งที่น่าสนใจคือ อาการที่เรามองเห็นจากภายนอกมักไม่ใช่สิ่งแรกที่เกิดขึ้น เพราะก่อนที่ใบจะเหลือง เหี่ยว ร่วง หรือการเจริญเติบโตจะชะงักไปจนถึงเกิดความเสียหายรุนแรงที่อาจทำให้พืชตาย พืชอาจเริ่มปรับการทำงานภายในเซลล์ไปแล้ว ดังนั้น สิ่งที่เราเห็นภายนอกจึงอาจเป็นเพียง “ปลายทาง” ของการเปลี่ยนแปลงที่เริ่มขึ้นภายในพืชมาก่อน

 หนึ่งในกระบวนการสำคัญของการตอบสนองต่อความเครียดของพืชที่สำคัญเกี่ยวข้องกับ Reactive Oxygen Species (ROS) หรือกลุ่มโมเลกุลที่มีออกซิเจนและมีความไวต่อปฏิกิริยา เซลล์พืชสร้าง ROS ขึ้นอยู่แล้วจากกระบวนการเมแทบอลิซึมตามธรรมชาติ และเมื่อมีอยู่ในระดับที่เหมาะสม ROS ทำหน้าที่ช่วยควบคุมการเจริญเติบโตและการตอบสนองต่อสิ่งแวดล้อม

เมื่อพืชเผชิญความเครียด ปริมาณ ROS อาจเพิ่มสูงขึ้น พืชจึงต้องอาศัยระบบป้องกัน ทั้งเอนไซม์และสารต้านอนุมูลอิสระ เพื่อควบคุม ROS ให้อยู่ในระดับสมดุล เราอาจเปรียบ ROS เป็นเสมือน “สัญญาณเตือนภัย” ที่ช่วยส่งสัญญาณให้เซลล์เตรียมรับมือกับความเปลี่ยนแปลง แต่หากความเครียดรุนแรงหรือยาวนานจนระบบป้องกันไม่สามารถควบคุม ROS ได้ สมดุลระหว่างการสร้างและการกำจัด ROS จะถูกรบกวน และนำไปสู่ ภาวะเครียดออกซิเดชัน (Oxidative Stress) ซึ่งอาจสร้างความเสียหายต่อเยื่อหุ้มเซลล์ โปรตีน และองค์ประกอบสำคัญภายในเซลล์ จนกระทบต่อการเจริญเติบโตและการทำงานของพืช

เมื่อมลพิษทางอากาศกลายเป็นความเครียดของพืช

หนึ่งในตัวอย่างที่ช่วยให้เราเห็นกระบวนการเหล่านี้ได้ชัดเจนคือ ความเครียดจากมลพิษทางอากาศ เพราะในขณะที่พืชสามารถช่วยดักจับหรือกำจัดมลพิษบางชนิด พืชเองก็ต้องเผชิญกับผลกระทบจากสารเหล่านั้นด้วยเช่นกัน งานวิจัยเรื่อง "Particulate matter and volatile organic compound phytoremediation by perennial plants: Affecting factors and plant stress response" ของ รศ. ดร.ชัยรัตน์ ตรีทรัพย์สุนทร และคณะ (2021) ได้ศึกษาความสามารถของพืชยืนต้น 9 ชนิดในการบำบัดฝุ่นละออง (PM) และสารอินทรีย์ระเหยง่าย (VOCs) โดยให้พืชสัมผัสกับควันบุหรี่ ซึ่งเป็นแหล่งของทั้ง PM และ VOCs ในห้องทดลองเป็นเวลา 24 ชั่วโมง

ผลการศึกษาพบว่า  พืชแต่ละชนิดตอบสนองต่อมลพิษแตกต่างกัน โดยพืชหลายชนิดสามารถรักษาหรือเพิ่มปริมาณน้ำสัมพัทธ์ในเนื้อเยื่อ (Relative Water Content: RWC) หลังสัมผัส PM และ VOCs ในระยะสั้น หนึ่งในพืชที่โดดเด่นคือ โมก (Wrightia religiosa) ซึ่งมีประสิทธิภาพในการกำจัดทั้ง PM และ VOCs แต่เมื่อศึกษาลึกลงไปถึงระดับโปรตีนพบว่า หลังได้รับ PM₂.₅ โปรตีนหลายชนิดที่เกี่ยวข้องกับระบบสังเคราะห์ด้วยแสง โดยเฉพาะ Photosystem I และ Photosystem II มีปริมาณลดลงซึ่งอาจส่งผลให้ประสิทธิภาพของกระบวนการสังเคราะห์แสงลดลง ผลการศึกษาสะท้อนให้เห็นว่า แม้พืชจะช่วยกำจัดมลพิษออกจากอากาศได้ แต่ตัวพืชเองก็อาจได้รับผลกระทบจากมลพิษในกระบวนการนั้นเช่นกัน

พืชที่บำบัดมลพิษได้ดี ต้องอยู่รอดได้ดีด้วย

เมื่อมองเรื่อง Plant Stress ควบคู่ไปกับการเลือกพืชสำหรับบำบัดมลพิษ คำถามจึงอาจไม่ใช่เพียงว่า “พืชชนิดไหนกำจัดมลพิษได้ดีที่สุด” แต่ควรถามต่อว่า “พืชชนิดไหนยังสามารถรักษาการทำงานของตัวเองได้เมื่ออยู่ท่ามกลางมลพิษ” เพราะความสามารถของพืชในการทำหน้าที่บำบัดมลพิษไม่ได้ขึ้นอยู่กับการดักจับหรือกำจัดมลพิษเพียงอย่างเดียว แต่ยังเกี่ยวข้องกับความสามารถในการรักษาสมดุล ปรับการทำงาน และรับมือกับความเสียหายที่เกิดขึ้นกับตัวเอง ดังนั้น พืชที่เหมาะสมอาจไม่ใช่ชนิดที่กำจัดมลพิษได้มากที่สุดเพียงอย่างเดียว แต่คือพืชที่สามารถสร้างสมดุลระหว่าง “ประสิทธิภาพในการบำบัดมลพิษ” กับ “ความสามารถในการทนและปรับตัวต่อความเครียดจากสิ่งแวดล้อม” ซึ่งความเข้าใจนี้จะช่วยให้เราเลือกใช้ และดูแลพืชได้เหมาะสมกับสภาพแวดล้อมมากขึ้น ไม่ว่าจะเป็นต้นไม้ในเมือง พื้นที่สีเขียว หรือการนำพืชไปต่อยอดเป็นส่วนหนึ่งของเทคโนโลยีและนวัตกรรมด้านสิ่งแวดล้อมในอนาคต

เอกสารอ้างอิง

อินทิรา ขูดแก้ว. (2017). ความเครียดของพืช (Plant stress). โครงการจัดตั้งภาควิชาพฤกษศาสตร์ คณะศิลปศาสตร์และวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์ วิทยาเขตกำแพงแสน. https://biology.ipst.ac.th/?p=3361

Nawaz, M., Sun, J., Shabbir, S., Khattak, W. A., Ren, G., Nie, X., Bo, Y., Javed, Q., Du, D., & Sonne, C. (2023). A review of plants strategies to resist biotic and abiotic environmental stressors. Science of the Total Environment, 900, 165832. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.165832

Treesubsuntorn, C., Setiawan, G. D., Permana, B. H., Citra, Y., Krobthong, S., Yingchutrakul, Y., Siswanto, D., & Thiravetyan, P. (2021). Particulate matter and volatile organic compound phytoremediation by perennial plants: Affecting factors and plant stress response. Science of the Total Environment, 794, 148779. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2021.148779