P L A N T B I O L O G Y & A S T R O B O T A N Y L A B O R AT O R Y, M A H I D O L U N I V E R S I T Y

ความกาวหนางานวจยเพอการทดลองในอวกาศ (National Space Exploration)

“การศกษาไขน าภายใตแรงโนมถวงต าเพอการพฒนาระบบพยง

ชพและผลตอาหารส าหรบกจกรรมส ารวจอวกาศ”

อ. ดร.ทฏพงศ ตลยานนท

ปรญญาตร: วทยาศาสตรบณฑต (พฤกษศาสตร) มหาวทยาลยมหดล

ปรญญาเอก: Doctor of Philosophy (Biological Science)

Virginia Tech, USA

ปจจบน: อาจารยประจ า กลมสาขาวชาชวนวตกรรมฯคณะวทยาศาสตร มหาวทยาลยมหดลหองปฏบตการ Plant Biology & Astrobotany (SC1-354B) คณะวทยาศาสตร มหาวทยาลยมหดล ศาลายาEmail: tatpong.tul@mahidol.edu

โครงการวจย: ผลของสภาพอากาศตอการออกดอกของตนล าไย, การปรบตวของพชในอวกาศเพอผลตอากาศและอาหาร, ผลกระทบของสภาพแรงโนมถวงสงตอการอยรอดของพชแหลงทน: ส านกงานกองทนสนบสนนการวจย, National Space Exploration Program, JSTP, NSTDA

www.kerbalspaceprogram.com

กาวตอไปของมนษยชาต คอการไปอวกาศ

การหมนเวยนทรพยากรทมอยมความส าคญอยางมหาศาล

พชเปนสวนทส าคญทสดในการหมนเวยนคารบอนโดยการใช CO2 และพลงงานแสง

เพอสราง O2 และสารอนทรย

มองถงโลกอนาคต

ขาวใชน าในปรมาณมหาศาลตอพนท

พชหวใชดนเปนวสดปลก

สวนทรบประทานไดของขาวโพดนอยมากตอ

น าหนกตน

NASA, Wikipedia

Weight 8kg

Power requirement 90 WATT

R&D Orbital Technology

First test 2010

First production 2015

Successor Advanced Plant Habitat

โครงการ VEGGIE30 ปทแลว โครงการ Vegetable Production System “VEGGIE” กอตงโดย NASA ส าหรบ ISS

เพอเพมคณภาพของผอยอาศย โดยเปนแหลงอาหารและทพกผอนของนกบน สามารถควบคมความ

เขมแสง ชวงแสง ความเรวลม สงรปไปยงพนโลก ขอมลการทดลองอน ๆ จะถกเกบใน datalogger ท

4°C ส าหรบตนพชและวสดอน ๆ จะถกเกบท -95°C ระหวางการเดนทางกลบสโลก

Size 160 m2

Farming area 58 m2

Multipurpose area 42 m2

Designer Beijing University

Type BLSS

Finished January 2014

www.china.org.cn, www.chinadaily.com, wikipedia

โครงการ YUEGONGระบบของ YUEGONG-1 สามารถบรรจนกวจยได 3-4 คน น าและอากาศหมนเวยนภายในเตมระบบ

โดยผลต O2 จากพช ประกอบดวยธญพช 5 ชนดและผก 15 ชนด มการเลยงแมลงอาหาร โดย 55%

ของอาหารส าหรบนกวจยถกผลตขนภายในระบบ วตถประสงคเพอทดสอบระบบส าหรบ Chinese

Space Station

www.puechkaset.com, www.pantip.com

ไขน า หรอผ า (watermeal) เปนพชลอยน าในสกล Wolffia

พชดอกขนาดเลกทสดในโลก มลกษณะเปนวงรขนาดเลก

มโครงสรางไมซบซอน ไมมราก ล าตน ใบ น าหนกเฉลย 150 μg

มพนทการสงเคราะหดวยแสงตอน าหนกสงมาก เปนพชทเจรญเตบโตเรว

ทสดในโลก พบไดเกอบทวทกมมโลก โดยเฉพาะอยางยง ในเขตอบอนและ

เขตรอน สามารถใชประกอบอาหารได เชน ย า ทอด แกง

ไขน าคออะไร

จดเดนของไขน า

1. วงจรชวตสน

2. ไมใชดนในการเพาะเลยง

3. คณคาทางโภชนาการสง มแปง ไขมน ใยอาหาร และกรดอะมโนจ าเปน

4. สะสมโลหะหนก เปนประโยชนในการบ าบดของเสย

1. ศกษาการปรบตวและตอบสนองของไขน าภายใตสภาพแรงโนมถวง

ต า ทงดานการเจรญเตบโต โครงสราง สรรวทยา การแสดงออกของ

ยน การแสดงออกของโปรตน และการตอบสนองตอความเครยด

2. เพอพฒนาระบบการปลกเลยงไขน าทสามารถท างานไดจรงใน

สภาพแรงโนมถวงต า

PHASE 1

Ground station setup and basic research

Microgravity experiments

PHASE 2 PHASE 3

Further analysisConclusion and application

BIOTEC, NSTDA. School of Bioinnovation, Mahidol U.

PHASE 1 Ground station setup and basic research

Research crew Mechanic crew

• ศกษาขอมลพนฐานของไขน า

• วเคราะหจโนมและโปรตโอม

• ศกษาไขน าภายใตสภาพ microgravity จ าลอง

• ศกษาการปรบตวของพชตอสภาวะเครยดตาง ๆ

• ออกแบบ watermeal microchamber

• ทดสอบระบบดแลพช ระบบไฟ โครงสรางทเกยวของ

• วางระบบเกบและสงขอมลการทดลอง

• วางระบบเชอมตอกบ space station หรอ ดาวเทยม

PHASE 1 Ground station setup and basic research

PHASE 2 Microgravity experiments

Research crew Mechanic crew

• ตดตามและวเคราะหผลการทดลองในอวกาศ แบบ

real-time

• ท าการทดลองควบคบนพนโลก

• Social media

• ตดตามการทดลองและการแกปญหา

• ท าการทดลองควบคบนพนโลก

• ออกแบบอปกรณใหม

PHASE 2 Microgravity experiments

Watermeal Microchamber “DENDRON (tree)”

Lighting system

Watermeal chamber Water and nutrient

control unit

Sensor cluster

Observing system

ผศ.ดร.สนตพร เอมมณ

PHASE 2 Microgravity experiments

CLINOSTAT

SPACE STATION

RECOVERABLE SATELLITE

2019 2020 2021 2022 2023

ระยะเวลาในการทดลอง: โดยประมาณ 15-21 วน

Project conclusion

ปจจยทตองการวเคราะหและเปรยบเทยบ

• อตราการเจรญเตบโต

• อตราการสงเคราะหดวยแสง

• การแสดงออกของยนและโปรตน

• ลกษณะทางกายภาพทเปลยนแปลง

• การปรบตวทางสรรวทยา

• คณคาทางโภชนาการ

• ความสามารถในการดดซบโลหะหนก

• การกลายพนธ

PHASE 3 Further analysis, conclusion and application

Research crew

• วเคราะหและสรปผลการทดลอง

• ออกแบบการทดลองเพมเตม

• Outreach

• ผลงานตพมพ สทธบตร

• Prototype validation

• ศกษาขอผดพลาดของอปกรณ

PHASE 3 Further analysis, conclusion and application

รวบรวมกลมวจยขนในปลายป 2561

โครงการวจยไดเรมขนในปเดยวกน

จดตงหองปฏบตการ Plant Biology & Astrobotany ขนภายใต กลม

สาขาวชาชวนวตกรรม ฯ คณะวทยาศาสตร มหาวทยาลยมหดล

วเคราะหล าดบเบสของทงจโนมเสรจสนแลว ภายใตความรวมมอกบ

หองปฏบตการ High-throughput Rice Genomic and Phenomic

Laboratory (HRGP) ศนยวจยขาวอบลราชธาน

HRGP lab

GISTDA ก าลงพฒนาอปกรณทดลอง codename

“DENDRON”

กลมวจยและ GISTDA ไดยนขอการสนบสนนทนวจยจาก

วช.เพอเรมโครงการวจยเตมตว

โครงการวจยยอยทก าลงด าเนนการอยคอการศกษา

ประสทธภาพของไขน าภายใตสภาวะแรงโนมถวงสงจ าลอง

ทมวศวกร ดแลและพฒนาตนแบบอปกรณและการทดสอบระบบ

Whole genome DNA sequence analysis

รวบรวมไขน าและขยายพนธส าหรบการทดลอง

วเคราะหโปรตนและ proteomics

Computational analysis

Modelling and simulation

Computational analysis

ออกแบบระบบดแลพชและการวเคราะหดวย sensorศกษาผลผลตของไขน าและการออกสสงคม

สรวทยาการปรบตว การเจรญเตบโต และการสงเคราะหดวยแสงศกษาผลกระทบจากแรงโนมถวงต าตอการขยายพนธและการผลตออกซเจนModelling and simulation