7ระดับกับความสัมพันธ์ลำดับชั้นของพืช
ลำดับชั้นของพืช ไม่ได้มีความสำคัญเพียงเพื่อใช้เรียกชื่อหรือจัดหมวดหมู่พืชเท่านั้น แต่ยังช่วยให้นักวิจัย นักพัฒนาผลิตภัณฑ์ และผู้ที่ทำงานเกี่ยวกับสารสกัดจากธรรมชาติสามารถมองเห็นความสัมพันธ์ระหว่างพืชแต่ละกลุ่มกับสารเคมีที่พืชสร้างขึ้นได้ชัดเจนขึ้น โดยเฉพาะสารสำคัญอย่าง Alkaloids, Terpenoids และ Phenolic Compounds
สารเหล่านี้จัดอยู่ในกลุ่ม Secondary Metabolites หรือ Specialized Metabolites ซึ่งพืชสร้างขึ้นเพื่อใช้ในการป้องกันตัวจากศัตรูพืช ดึงดูดแมลงผสมเกสร ตอบสนองต่อความเครียด และปรับตัวให้เหมาะสมกับสิ่งแวดล้อม เมื่อพืชมีความใกล้ชิดกันทางวิวัฒนาการ พืชเหล่านั้นอาจมีเส้นทางการสังเคราะห์สารบางชนิดที่คล้ายคลึงกัน จึงเป็นเหตุผลว่าทำไมการศึกษาลำดับทางอนุกรมวิธานจึงสามารถนำมาเชื่อมโยงกับการศึกษาสารสำคัญในพืชหรือ Phytochemicals ได้ 7ระดับกับความสัมพันธ์ลำดับชั้นของพืช
ลำดับชั้นของพืช คืออะไร?
ลำดับชั้นของพืช หรือ Plant Taxonomic Hierarchy คือระบบที่นักอนุกรมวิธานใช้จัดสิ่งมีชีวิตที่เป็นพืชตามลักษณะและความสัมพันธ์ทางวิวัฒนาการ
ตั้งแต่กลุ่มขนาดใหญ่ไปจนถึงระดับพืชชนิดหนึ่ง สามารถแบ่งเป็น 7 ระดับสำคัญ ได้แก่
- Kingdom – อาณาจักร
- Division – ดิวิชัน/ไฟลัม
- Class – ชั้น
- Order – อันดับ
- Family – วงศ์
- Genus – สกุล
- Species – ชนิด
ในระบบสมัยใหม่ ข้อมูลทางพันธุกรรมและวิวัฒนาการระดับโมเลกุลถูกนำมาใช้ร่วมกับลักษณะทางสัณฐานวิทยา ทำให้การจัดจำแนกพืชสะท้อนความสัมพันธ์ทางสายวิวัฒนาการได้แม่นยำขึ้น
7ลำดับชั้นของพืชมีอะไรบ้าง?
1. Kingdom – อาณาจักร
Kingdom เป็นหนึ่งในระดับใหญ่ของการจำแนกสิ่งมีชีวิต โดยพืชอยู่ในกลุ่ม Plantae พืชส่วนใหญ่สามารถสร้างสารอินทรีย์จากการสังเคราะห์ด้วยแสง และมีระบบเมแทบอลิซึมจำนวนมากที่นำไปสู่การสร้างสารประกอบที่มีความหลากหลายสูง อย่างไรก็ตาม การอยู่ใน Kingdom เดียวกันไม่ได้หมายความว่าพืชทุกชนิดจะสร้าง Alkaloids หรือสารสำคัญชนิดเดียวกัน เพราะความแตกต่างจะชัดเจนขึ้นเมื่อพิจารณาลงไปในระดับ Family, Genus และ Species
2. Division – ดิวิชัน
Division ใช้แบ่งพืชออกเป็นกลุ่มใหญ่ตามลักษณะและประวัติวิวัฒนาการ เช่น กลุ่มพืชมีดอกและกลุ่มพืชเมล็ดเปลือย การเกิดขึ้นของโครงสร้างใหม่ระหว่างวิวัฒนาการของพืชมักมาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงของระบบเมแทบอลิซึม ซึ่งเป็นหนึ่งในปัจจัยที่ทำให้พืชแต่ละกลุ่มมี Chemical Profile แตกต่างกัน
3. Class – ชั้น
Class เป็นการจัดกลุ่มที่ละเอียดลงมาจาก Division พืชใน Class เดียวกันจะมีความสัมพันธ์ทางวิวัฒนาการใกล้กันมากขึ้น อย่างไรก็ตาม สารสำคัญบางชนิด เช่น Phenolic Compounds พบกระจายอยู่ในพืชหลายกลุ่ม ดังนั้นการพบสารชนิดหนึ่งเพียงอย่างเดียวจึงไม่เพียงพอที่จะบอกว่าพืชสองชนิดมีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกัน
4. Order – อันดับ
Order เป็นระดับที่เริ่มเห็นกลุ่มพืชที่มีลักษณะเฉพาะร่วมกันมากขึ้น การศึกษาทั้งข้อมูลทางพันธุกรรมและรูปแบบของสารเมแทบอไลต์ สามารถช่วยให้เข้าใจว่าความสามารถในการสร้างสารบางชนิดเกิดขึ้นในสายวิวัฒนาการช่วงใด
5. Family – วงศ์
Family หรือวงศ์ เป็นหนึ่งในระดับที่น่าสนใจมากที่สุดเมื่อต้องศึกษาความสัมพันธ์ระหว่าง ลำดับชั้นของพืชกับสารสำคัญ ในวงศ์เดียวกันมักมีชุดยีนและเอนไซม์บางส่วนที่สืบทอดมาจากบรรพบุรุษร่วมกัน ทำให้บางวงศ์มีแนวโน้มพบสารกลุ่มใดกลุ่มหนึ่งเด่นกว่ากลุ่มอื่น ตัวอย่างเช่น พืชหลายชนิดในวงศ์ Solanaceae สามารถสร้าง Alkaloids ได้หลากหลาย ขณะที่พืชในวงศ์ Lamiaceae หลายชนิดเป็นที่รู้จักจากสารระเหยและ Terpenoids ในน้ำมันหอมระเหย แต่สิ่งนี้เป็นเพียง “แนวโน้ม” ไม่ใช่กฎตายตัว
6. Genus – สกุล
เมื่อเข้าสู่ระดับ Genus พืชจะมีความใกล้ชิดกันมากขึ้น ทำให้รูปแบบของสารสำคัญบางชนิดอาจคล้ายคลึงกันอย่างเห็นได้ชัด นักวิจัยจึงสามารถนำ Metabolite Profile มาเปรียบเทียบระหว่างพืชภายในสกุลเดียวกัน เพื่อศึกษาความสัมพันธ์ทางวิวัฒนาการหรือคัดเลือกพืชสำหรับการค้นหาสารออกฤทธิ์
7. Species – ชนิด
Species เป็นระดับพื้นฐานที่ใช้ระบุพืชแต่ละชนิด เช่น ชื่อวิทยาศาสตร์แบบสองคำที่ประกอบด้วยชื่อ Genus และ Species แม้อยู่ใน Species เดียวกัน ปริมาณสารสำคัญก็ยังสามารถแตกต่างกันได้ตามหลายปัจจัย เช่น
- สายพันธุ์หรือพันธุกรรม
- อายุของพืช
- ส่วนของพืชที่นำมาวิเคราะห์
- ฤดูกาล
- แสง
- อุณหภูมิ
- น้ำและความชื้น
- ธาตุอาหารในดิน
- ความเครียดจากโรคหรือแมลง
ดังนั้นอนุกรมวิธานช่วยบอก “ความเป็นไปได้” ของ Chemical Profile แต่ไม่ควรนำมาใช้แทนการตรวจวิเคราะห์ทางเคมี
ลำดับชั้นของพืชสัมพันธ์กับสารสำคัญภายในอย่างไร?
ความสัมพันธ์ระหว่าง ลำดับชั้นของพืช และสารสำคัญเกิดจากพื้นฐานทางพันธุกรรม
การสร้างสาร Secondary Metabolites ต้องอาศัยยีน เอนไซม์ และกระบวนการสังเคราะห์หลายขั้นตอนหรือที่เรียกว่า Biosynthetic Pathway
เมื่อพืชมีบรรพบุรุษร่วมกัน พืชเหล่านั้นจึงอาจได้รับชุดยีนที่เกี่ยวข้องกับ Biosynthetic Pathway มาด้วย ทำให้พืชบาง Family หรือ Genus มีแนวโน้มสร้างสารในกลุ่มเดียวกัน
แนวคิดที่ใช้คุณสมบัติทางเคมีมาประกอบการจำแนกและศึกษาความสัมพันธ์ของสิ่งมีชีวิตเรียกว่า Chemotaxonomy หรือ Chemical Taxonomy
1. Alkaloids กับลำดับชั้นของพืช
Alkaloids เป็นกลุ่มสารธรรมชาติที่มักประกอบด้วยอะตอมไนโตรเจน และมีโครงสร้างทางเคมีหลากหลายมาก Alkaloids จำนวนมากมีฤทธิ์ทางชีวภาพที่เด่นชัด จึงได้รับความสนใจในด้านเภสัชกรรม การวิจัยผลิตภัณฑ์ธรรมชาติ และอุตสาหกรรมต่าง ๆ ตัวอย่างกลุ่มสารที่จัดเป็น Alkaloids ได้แก่
- คาเฟอีน
- นิโคติน
- ควินิน
- มอร์ฟีน
- อะโทรพีน
สิ่งที่น่าสนใจคือ Alkaloids บางประเภทมีการกระจายตัวเด่นในพืชบางกลุ่ม ดังนั้น Chemical Profile ของ Alkaloids จึงสามารถช่วยในการศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างพืชได้ แต่ไม่ควรสรุปว่าพืชใน Family เดียวกันต้องมี Alkaloids ชนิดเดียวกันทั้งหมด เนื่องจากเส้นทางชีวสังเคราะห์สามารถสูญหาย เปลี่ยนแปลง หรือเกิดความหลากหลายระหว่างวิวัฒนาการได้
2. Terpenoids กับลำดับชั้นของพืช
Terpenoids หรือ Isoprenoids เป็นหนึ่งในกลุ่มสารธรรมชาติที่มีความหลากหลายมากที่สุดในพืช สารในกลุ่มนี้พบได้ทั้งใน
- น้ำมันหอมระเหย
- กลิ่นของดอกไม้และใบ
- เรซิน
- Pigments บางชนิด
- ฮอร์โมนพืชบางกลุ่ม
- สารที่เกี่ยวข้องกับการป้องกันแมลง
Terpenoids สามารถแบ่งย่อยตามจำนวนหน่วยคาร์บอนได้หลายประเภท เช่น Monoterpenes, Sesquiterpenes, Diterpenes, Triterpenes และ Tetraterpenes พืชบาง Family มีระบบการสร้างน้ำมันหอมระเหยและ Terpenoids เด่นเป็นพิเศษ เช่น พืชหลายชนิดในวงศ์ Lamiaceae อย่างไรก็ตาม Terpenoids พบได้อย่างกว้างขวางในอาณาจักรพืช จึงต้องพิจารณาชนิดและโครงสร้างของสารร่วมกับข้อมูลอื่น ไม่ใช่ดูเพียงว่าพบ Terpenoids หรือไม่
3. Phenolic Compounds กับลำดับชั้นของพืช
Phenolic Compounds เป็นสารประกอบที่มีโครงสร้างเกี่ยวข้องกับวงแหวน Aromatic และหมู่ Hydroxyl โดยเป็นอีกกลุ่มหนึ่งที่พบอย่างแพร่หลายในพืช
สารกลุ่มนี้ประกอบด้วยสารหลากหลายประเภท เช่น
- กรดฟีนอลิก
- ฟลาโวนอยด์
- แทนนิน
- สติลเบนส์
- แอนโทไซยานิน
Phenolic Compounds มีหน้าที่สำคัญต่อพืช ตั้งแต่การสร้างสี การป้องกันรังสี UV การตอบสนองต่อเชื้อโรค ไปจนถึงการป้องกันการถูกกินโดยสัตว์หรือแมลง รูปแบบของ Flavonoids และสาร Phenolic บางประเภทจึงเคยถูกนำมาใช้ประกอบการศึกษาทาง Chemotaxonomy เนื่องจากพืชแต่ละกลุ่มสามารถมีรูปแบบของสารเหล่านี้แตกต่างกัน 
Chemotaxonomy คือจุดเชื่อมระหว่างลำดับชั้นของพืชกับเคมี
Chemotaxonomy เป็นแนวทางที่ศึกษาการกระจายตัวของสารเคมีในสิ่งมีชีวิตแล้วนำข้อมูลมาประกอบการจำแนกหรือศึกษาความสัมพันธ์ทางวิวัฒนาการ ตัวอย่างข้อมูลที่สามารถนำมาพิจารณา ได้แก่ Alkaloid Profile, Flavonoid Profile, Terpenoid Profile และสาร Secondary Metabolites อื่น ๆ ในอดีตข้อมูลทางเคมีมีบทบาทมากในการช่วยจำแนกกลุ่มพืช ปัจจุบัน Chemotaxonomy มักถูกนำมาใช้ร่วมกับข้อมูลหลายประเภท เช่น Morphology + Genetics + Phylogeny + Metabolomics จึงทำให้สามารถมองเห็นความสัมพันธ์ของพืชได้ลึกกว่าการศึกษาลักษณะภายนอกเพียงอย่างเดียว
ทำไมพืชใกล้เคียงกันจึงไม่ได้มีสารสำคัญเหมือนกันทั้งหมด?
แม้ ลำดับชั้นของพืช จะช่วยคาดการณ์แนวโน้มของสารสำคัญได้ แต่ปริมาณและชนิดของสารไม่ได้ถูกกำหนดโดยอนุกรมวิธานเพียงอย่างเดียว ตัวอย่างเช่น พืชชนิดเดียวกันที่ปลูกคนละพื้นที่ อาจมีปริมาณ Phenolic Compounds หรือน้ำมันหอมระเหยต่างกัน เพราะพืชต้องตอบสนองต่อสภาพแวดล้อมแตกต่างกัน ปัจจัยสำคัญประกอบด้วยพันธุกรรม แสง อุณหภูมิ น้ำ ความเครียด คุณภาพดิน ระยะการเจริญเติบโต และส่วนของพืชที่เก็บตัวอย่าง ดังนั้นการต้องการทราบปริมาณสารจริงควรใช้เทคนิควิเคราะห์ เช่น HPLC, GC-MS หรือ LC-MS ตามความเหมาะสม
ความรู้เรื่องลำดับชั้นของพืชนำไปใช้ประโยชน์อะไรได้บ้าง?
การเข้าใจความสัมพันธ์ระหว่างอนุกรมวิธานและสารสำคัญมีประโยชน์มากต่อการค้นคว้าผลิตภัณฑ์จากธรรมชาติ ในด้านการค้นหาสารใหม่ หากพบพืชหนึ่ง Species ที่สร้างสารน่าสนใจ นักวิจัยสามารถสำรวจพืชใน Genus หรือ Family ใกล้เคียงเพื่อค้นหาสารโครงสร้างคล้ายกันได้ สำหรับอุตสาหกรรมสารสกัด ความรู้ดังกล่าวช่วยในการคัดเลือกวัตถุดิบเบื้องต้น การเปรียบเทียบ Species และการตรวจสอบความสอดคล้องของ Chemical Profile ในด้านเภสัชพฤกษศาสตร์และผลิตภัณฑ์ธรรมชาติ ข้อมูลอนุกรมวิธานยังช่วยลดความเสี่ยงจากการเลือกพืชผิดชนิดก่อนเข้าสู่ขั้นตอนวิเคราะห์สารสำคัญ
สรุป: ลำดับชั้นของพืชช่วยให้เราเข้าใจ “เคมีของพืช” ได้อย่างไร?
ลำดับชั้นของพืช เป็นมากกว่าระบบสำหรับตั้งชื่อสิ่งมีชีวิต เพราะเป็นเหมือนแผนที่ที่แสดงความสัมพันธ์ทางวิวัฒนาการของพืช ซึ่งสามารถนำไปเชื่อมโยงกับความสามารถในการสร้างสารสำคัญต่าง ๆ ได้ ทั้ง Alkaloids, Terpenoids และ Phenolic Compounds ล้วนเป็นสาร Secondary Metabolites ที่มีความสัมพันธ์กับยีน เอนไซม์ และวิวัฒนาการของพืช พืชที่มีความใกล้ชิดกันอาจมี Biosynthetic Pathways คล้ายกัน และอาจสร้างสารบางประเภทใกล้เคียงกัน แต่สภาพแวดล้อม อายุ ส่วนของพืช และพันธุกรรมระดับย่อยก็มีผลอย่างมากต่อ Chemical Profile เช่นกัน ดังนั้นการศึกษาพืชอย่างครบถ้วนจึงควรพิจารณาทั้ง Taxonomy, Phylogeny, Genetics และ Phytochemistry ร่วมกัน เพื่อให้เข้าใจว่าพืชชนิดนั้นคืออะไร มีความสัมพันธ์กับพืชกลุ่มใด และมีศักยภาพในการสร้างสารสำคัญประเภทใด 7ระดับกับความสัมพันธ์ลำดับชั้นของพืช
สนใจติดต่อ เวิลด์เคมีคอล กรุ๊ป ผู้นําด้านการจําหน่ายและนำเข้า สารเคมีภัณฑ์ เคมีภัณฑ์อุตสาหกรรม ขนาดใหญ่ และ ขนาดย่อม ประเภท เคมีอุตสาหกรรม เคมีทําความสะอาด เคมีสระว่ายน้ำ เคมีบำบัดน้ำ เคมีงานปั้น-งานหล่อ เคมีอาหาร กลิ่น สารสกัด สี น้ำหอม เคมีเครื่องสำอาง อาทิ กลีเซอรีน โซดาไฟเกล็ด โซเดียมเมต้าไบซัลไฟต์ เอทิลแอลกอฮอล์ ฯลฯ สารพัดด้านเคมี เวิลด์เคมิคอล กรุ๊ป พร้อมให้บริการและให้ปรึกษากับลูกค้าทุกท่าน
สนใจสอบถามข้อมูลเพิ่มเติมได้ที่
Line ID : @worldchemical
Facebook : https://www.facebook.com/chemical.chiangmai
เว็บไซต์ : www.worldchemical.co.th
โทร : 053 204 446-7