งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาพัฒนาถ่านชีวภาพดัดแปลงเสริมด้วยจุลินทรีย์บำรุง (Microbe-assisted modified biochar) จากเศษวัสดุเหลือทิ้งจากนาข้าวเพื่อใช้ปรับปรุงดินและส่งเสริมการเจริญของพืช โดยในการศึกษาจะหาสภาวะที่เหมาะสมในการเผาถ่านชีวภาพ หาวิธีที่เหมาะสมสำหรับการตรึงเซลล์จุลินทรียไว้ในถ่านชีวภาพให้มีอัตราการอยู่รอดสูง และศึกษาประสิทธิภาพของถ่านชีวภาพดัดแปลงเสริมด้วยจุลินทรีย์บำรุงสำหรับการปรับปรุงคุณภาพของดินและส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืช โดยทำการทดสอบอุณหภูมิในการเผาในระดับห้องปฏิบัติการ 3 ค่าคือ 300 องศาเซลเซียส 500 องศาเซลเซียส และ 700 องศาเซลเซียส และเลือกอุณหภูมิที่เหมาะสมสำหรับการเผาในเตาเผาระดับ pilot scale เพื่อผลิตถ่านชีวภาพ จากนั้นทำการศึกษาและเลือกวิธีการตรึงจุลินทรีย์สายพันธุ์ B.pumilus ไว้ในถ่านชีวภาพ โดยหาปริมาณเชื้อในถ่าน สัดส่วนการใช้งาน อุณหภูมิและระยะเวลาการเก็บรักษา อัตราการรอดชีวิต ก่อนจะนำไปทดสอบประสิทธิภาพการใช้งานในระดับโรงเรือนสำหรับการปลูกข้าวหอมมะลิสายพันธุ์ กข 105 ซึ่งจะเก็บตัวอย่างดินก่อนและหลังการปลูกเพื่อวิเคราะห์หาคุณภาพทางกายภาพ เคมีและชีวภาพ ตัวอย่างพืชจะทำการวัดความสูงของต้น ความยาวของราก น้ำหนักสดและแห้ง จำนวนใบ จำนวนต้นต่อกอ จำนวนรวงและเมล็ด และปริมาณคลอโรฟิลล์ นอกจากนั้นจะวิเคราะห์หาสาร Indole-3-Acetic Acid (IAA) ที่ผลิตได้จากเชื้อ B.pumilus และทดสอบการตอบสนองในระดับการแสดงออกของยีนพืชที่ได้รับถ่านชีวภาพดัดแปลง จากการศึกษาจะใช้อุณหภูมิในการเผาถ่านชีวภาพจากฟางข้าวที่อุณหภูมิ 500 oC โดยฟางข้าวจำนวน 2 kg. จะได้ผลผลิตเป็นถ่านชีวภาพเฉลี่ย 35-40% โดยถ่านชีวภาพที่ได้จะมีพื้นที่ผิว 45.1040 m?/g และมีปริมาณรูพรุน 0.015218 cm?/g สำหรับวิธีการเตรียมถ่านชีวภาพดัดแปลงเสริมจุลินทรีย์จะเลือกใช้วิธีการตรึงเชื้อจุลินทรีย์ด้วยหลักการแบบใช้แรงโน้มถ่วงโดยจะมีปริมาณเชื้อที่ถูกตรึงในถ่านเท่ากับ 2.77 x 108 cfu หรือ 8.44 log cfu /ml โดยอุณหภูมิที่มีความเป็นไปได้ที่จะใช้ในการเก็บรักษาเพื่อให้เชื้อมีการรอดชีวิตมากที่สุดคือที่อุณหภูมิ 4 องศาเซลเซียส และอุณหภูมิห้อง (25-30 องศาเซลเซียส) ตามลำดับ ซึ่งสามารถเก็บเชื้อได้นานถึง 2 เดือน สำหรับถ่านชีวภาพดัดแปลงที่ตรึงเซลล์ด้วยหลักการ gravity จะมีจำนวนเชื้อที่รอดชีวิต เท่ากับ 7.80 ? 0.07 และ 7.71 ? 0.02 log cfu/g ที่อุณหภูมิ 4 องศาเซลเซียส และอุณหภูมิห้อง ตามลำดับ เมื่อเก็บรักษาเป็นเวลา 8 สัปดาห์ ผลการทดสอบประสิทธิภาพของถ่านชีวภาพดัดแปลงในการปลูกข้าวพบว่าการเติมถ่านชีวภาพดัดแปลง 1% จะทำให้ข้าวเจริญเติบโตดีที่สุด โดยมีค่าความสูงของต้นเท่ากับ 92.80?10.64 เซนติเมตร ความยาวรากเท่ากับ 14.10?1.14 เซนติเมตร จำนวน9.4?1.14 ต้น/กอ จำนวนรวงเท่ากับ 7.8?1.30 รวง/กอ มีจำนวนเมล็ด 388?80 เมล็ด ในขณะที่ถ่านชีวภาพดัดแปลงสามารถปรับปรุงคุณภาพของดินให้ดีขึ้นโดยจะมีปริมาณอินทรียวัตถุในดิน ไนโตรเจนทั้งหมด ปริมาณฟอสฟอรัสที่เป็นประโยชน์และโพแทสเซียมในดินหลังการปลูกที่มีค่าสูงขึ้นและมีความหลากหลายของจุลินทรีย์ในดินที่มากขึ้น นอกจากนี้เชื้อจุลินทรีย์ที่ใช้ในการวิจัยนี้สามารถสร้าง Indole-3-Acetic Acid (IAA) ได้สูงถึง 153.7?1.55 ?g/ml นอกจากลักษณะทางสัณฐานวิทยาของพืชแล้ว การแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้องกับการตอบสนองแบบ induced systemic response (ISR) สามารถบ่งชี้ถึงการสร้างภูมิคุ้มกันและสุขภาพที่ดีของพืช ในการศึกษานี้ ผู้วิจัยใช้ยีน PR10b, Rab21, GH3-8 และ NPR1 ที่ตอบสนองและทำงานร่วมกับฮอร์โมนพืชที่หลากหลาย (ออกซิน กรดซาลิไซลิก กรดแอบไซซิก เป็นต้น) เป็นตัวชี้วัดการกระตุ้นภูมิคุ้มกันพืช โดยประเมินการแสดงออกของยีนด้วยเทคนิค real-time reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR) ผลการทดสอบพบว่าถ่านชีวภาพและเชื้อแบคทีเรียบาซิลลัส ซึ่งจัดเป็นจุลินทรีย์ส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืช (plant growth promoting rhizobacteria; PGPR) อย่างใดอย่างหนึ่งนั้น สามารถเหนี่ยวนำการแสดงออกของยีน ISR ได้ ที่น่าสนใจคือ การใช้ถ่านชีวภาพ (10 g/L) ร่วมกับเชื้อ PGPR (> 3.33 x 107 CFU/mL) สามารถเสริมฤทธิ์ในการกระตุ้น ISR ได้ การทดสอบผลกระทบของถ่านชีวภาพและเชื้อจุลินทรีย์ PGPR ในพืชเศรษฐกิจอื่น ๆ และผลกระทบต่อพืชรวมถึงสิ่งแวดล้อมในระยะยาว เป็นสิ่งที่น่าสนใจในการศึกษาต่อไป<br><br>The aim of this research was to develop microbe-assisted modified biochar from rice straw for soil amendment and plant growth promotion. In this study, pyrolysis conditions, microbial encapsulation methods, microbial survival rate and product shelf life, the efficiency of modified biochar on plantation and soil quality were studied. Three pyrolytic temperature conditions between 300oC, 500oC, and 700oC were examined and compared in lab-scale experiments. Physical properties of prepared biochar including, surface morphology by scanning electron microscope (SEM), specific surface area, and pore size by BET analysis were identified. Chemical properties of biochar; including pH, Electrical conductivity (EC), Cation exchange capacity (CEC), Carbon, Nitrogen, Sulfur, Potassium, Calcium, Magnesium, Sodium, and Phosphorus, were also studied. In the next step, the development of microbe-assisted modified biochar was carried out using the selected conditions, while B.pumilus strain was used in this study. Four microbial encapsulation procedures using broth culture and dried cultures were examined. The quality of modified biochar such as number of cells, survival rate, shelf life and other limitations were investigated. Once a reasonable strategy was obtained, the effect of microbe-assisted modified biochar application on enhancing soil properties and on the growth of Kor-Khor 105 was investigated. Five treatments with the variation of modified biochar dosages (1%, 2%, 3%) in pot experiments were carried out with triplicates. The optimum ratio of modified biochar application obtained was used for three cement pot experiments. Plant growth promotion after treatments was evaluated, while soil samples before and after 3 months were collected for physical and chemical properties analysis. Soil microbial diversity analysis and Indole-3-Acetic Acid (IAA) production of B.pumilus was also estimated. Moreover, the expression of genes involved in the induced systemic response (ISR) was investigated. It was found that the pyrolysis temperature at 500 oC was selected for biochar production in a pilot scale as it showed the best characteristic for further agricultural application. Regarding to the biochar yield, two kilograms of rice straw were turned into 30-40% of biochar. The analysis of the biochar chemical properties revealed that 8.92?0.09 of pH, 7.34 ms/cm of Electrical conductivity (EC), 3.54 % of Organic matter, 1.32 % of Nitrogen, 0.34 % of Phosphorus, 5.43 % of Potassium, 0.28 % of Calcium, 0.50 % of Magnesium, 0.16 mg/kg of Sodium, 43.48 % of Ash, and 38.10 % of Crude fiber were obtained. The analysis of the biochar physical properties revealed that the specific surface area was found to be 45.1040 m?/g with pore size of 0.015218 cm?/g. Comparing between four encapsulation methods, the gravity force method was selected to prepare microbe-assisted modified biochar with the cell number of 2.77 x 108 cfu or 8.44 log cfu /ml. The best storage temperature for microbe-assisted modified biochar was found to be at 4 oC and its shelf life was up to 8 weeks with a cell number of 7.80 ? 0.07 log cfu/g. The result obtained from the rice plantation showed that the application of 1% dosage of microbe-assisted modified biochar gave the highest plant growth promotion; in terms of shoot height (92.80?10.64 cm), root length (14.10?1.14 cm), number of stalks (9.4?1.14), and number of seed (388?80). Soil properties such as organic matters, total nitrogen, phosphorus, Potassium and soil fertilities were also increased. Moreover, the culture, B.pumilus, used in this study could produce as high as 153.7?1.55 ?g/ml of Indole-3-Acetic Acid (IAA). Apart from morphology, the expression of genes involved in the induced systemic response (ISR) can indicate the immune and health status of the plants. In this study, we used PR10b, Rab21, GH3-8, and NPR1 genes, which respond to different plant hormones (e.g., auxin, salicylic acid, and abscisic acid) as indicators for the boosted immunity and enhanced resistance against pathogens. Here, we evaluated the gene expression using a real-time reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR). We found that individually, biochar and Bacillus sp. (plant growth-promoting rhizobacteria; PGPR) could moderately increase the ISR. Intriguingly, the addition of biochar (10 g/L) together with PGPR bacterial cells (> 3.33 x 107 CFU/mL) exhibited synergistic effects as they substantially enhanced the ISR. Investigation of the impacts of the additives on other crops and the long-term effects, agriculturally and environmentally, is of interest for further studies.