生物技术在园艺上的应用

生物技術在園藝上的應用盧進輝97.9.1據國際農業生技應用推進協會報告指出，2004年全球的基因改造作物種植面積為8100萬公頃，比2003年多出20%，以美國種植面積4760萬公頃占最多，其次是阿根廷、加拿大和中國；作物種類以大豆種植面積居冠，占基改作物的6成，其次是玉米、棉花、油菜；依目的分，抗殺草劑基改作物占72﹪最多，其次為抗蟲基改作物占19﹪。這表示基因改造食品將氾濫，我們每天都會吃到基改食品，很難躲過基改的潮流。生物技術(Biotechnology/BiologicalTechnology)的意義是：凡是利用生物程序、生物的機能、特性或是成分來製造產品，來改善人類生活品質的科學技術都可稱為生物技術。本文主要談及生物技術在園藝上的應用。生物技術在園藝上的應用有：一.在園藝作物品質改良方面(1)改良儲藏性蛋白質的質與量：利用遺傳工程的技術，殖入遺傳密碼(GeneCodon)的一段，使其產生新的胺基酸遺傳密碼序列，這樣可以使豆科因缺乏某一胺基酸致使營養無法均衡的情形，因殖入了新胺基酸密碼，而得以產生此種胺基酸，因而改變了其營養品質。(2)改良油脂成分：例如改變大豆與油菜的脂肪酸的飽和度。(3)培育抗不良環境的品種：利用基因轉殖或細胞融合的方法，對植物轉殖遺傳基因，或為耐旱、或為抗寒、抗鹽等之基因，以產生抗不良環境品種，可達增產目的。(4)花色的增多：農試所的藍色菊花，澳洲變色的康乃馨等。(5)花瓣的改變：花瓣形狀的改變或花瓣數量的增多等。二.其他應用(1)生產無病毒植物體：利用生長點組織培養生產不帶病毒的健康植物體。(2)生物農藥的開發：昆蟲的防治以往使用大量農藥，除了農藥殘毒委危害人類生命外亦造成了環境汙染；可使用生物防治技術或對環境影響較小的生物性農藥，例如蘇力菌：產生的殺蟲結晶蛋白對脊椎動物並無害，但目前已發現的118種毒蛋白，都有其專一的殺蟲範圍。(3)抗病、抗蟲及耐殺草劑的作物品種改良：例如占美國玉米產量2/3的抗蟲玉米為例，可使玉米產量一年增加1000萬噸。所謂的基因改造作物，是利用人為的遺傳基因工程，將某種物種特有的基因分離，再轉植到另一生物體內，改造的目的是為了增加農作物生長性狀，包括抗病蟲害、耐殺草殺蟲劑或化學物、忍受極端生長環境等。美國卻因為一宗飼料用的基因改造玉米大量流入市面，而引起相當嚴重的後遺症，這種飼料用的基因改造玉米，被懷疑帶有引發人類過敏反應的基因，據推估已經有上千萬袋的此類玉米流入市面，這個事件正式為基因食物的安全性敲響警鐘。為了防範生態浩劫，基因轉殖作物管理，我國決定從嚴把關！農委會表示，研發中的基因改良作物質，依修正版的植物種苗法規定，必須經農委會許可後才可進行隔離田間試驗，研究者如任意於田間播種，可處三年以下有期徒刑，或科以一百至兩百萬元罰款。目前我國研發中的基因改造作物包括中研院的基因轉植水稻、馬鈴薯，中興大學的木瓜、台灣大學的蝴蝶蘭、香蕉、亞蔬中心的番茄以及農試所的藍色菊花等八種，其中僅有番茄及木瓜已經進入隔離田間試驗階段三、四年，其餘則仍在實驗室當中。所有研究中的基因改造作物要進入隔離田間試驗前，必須經過專案申請，由審議小組評定應進行哪些生物安全性評估，試驗項目視作物種類而定，大致上包括：確認改造作物不會變成生命力強韌、無法剷除的有害植物，不會與現有野生品種產生雜交，不會造成害蟲、田間動物與傳粉昆蟲等周邊生態的影響等三項為必要試驗。生物科技的目標之一是把某品種農作物的基因移植到另一品種內，以產生抗旱和抗病蟲害的新品種。科學家可以用維他命或疫苗強化某些農作物的體質。美國康乃爾大學進行的實驗顯示，假如在馬利筋屬植物上鋪了一層經過基因改造的玉米花粉，黑脈金斑蝶的幼蟲吃了之後會死去。但美國環保署進行的研究卻顯示黑脈金斑蝶不大可能受威脅。另一種技術把貝他胡蘿蔔素加入芥菜籽油內，以便增加營養價值，印度北部和孟加拉都普遍使用這種油做為烹調用油。除了備受爭議的基因改造食品外，基因工程在農業上的應用其實相當廣泛，例如發展各色觀賞用花卉、降低毒性的生物農藥乃至動物用疫苗等，農委會農業試驗研究所正計畫將我國盛產的菊花開發出藍色新品種，甚至還有廠商想研發出一碰就會發螢光的「情人花」。國內外民調顯示，一般民眾對非食用的基因工程農業技術接受度相當高。根據國科會科學資料中心新出版的「生物技術之世界趨勢」報告，台灣政府投入生技領域的研發經費，從1999~2003年平均約70多億台幣，與1994年相較，5年來政府生技研發經費成長了二倍，但一跟先進國家相比就相形見絀了，我國所投入總金額約只有日本政府的十分之一、美國的五十分之一。中研院院長李遠哲指出，有時候光是有錢並不一定能產生很傑出的研究結果，但到了基礎、人才和經濟齊備的關鍵時刻，錢就變成最重要的，有錢可以讓台灣在基因研發上跟國外一爭長短。包括李遠哲在內的多位行政院科技顧問都認為，台灣在基因等生物科技的經費投入，距離衍生重大發展的臨界值還有一段值得努力的空間。為了追上基因研發的競爭潮流，國內學術單位近年來已漸將研究重心集中在生命科學相關領域，不但國內各大醫學院均將研究層面，從細胞提升到分子生物的基因蛋白質領域，光是中興大學就有六、七十位教授從事農、園、畜產品的基因研究；台大在校總區成立生物科技研究中心後，也規劃在竹北及虎尾分部設立生技育成中心和相關實驗室，與清大、竹科業者合作；成功大學將在南科成立生技中心，期望與南科生技廠商聯手打造南部生科研究重鎮。中研院智慧財產權辦公室主任梁啟銘指出，台灣將生物技術列為重點科技發展這麼多年，雖然好像沒看到什麼成果，但累積了很多優秀人才和研究論文，只是過去一直重視「發表論文」而不重視「專利申請」和「技術轉移」，錯失很多往產業延伸的機會。我國尚未正式核准基因改造作物的商業種植，但是已有木瓜、番茄、稻米等作物完成研究開發，正依據農委會「基因轉殖植物田間試驗管理辦法」在隔離農場試種中，等待上市許可評估中；但是假以時日必定有基因改造作物的商業種植，而且會越來越多，這是不可避免的趨勢。附表：已開發的基因轉移農作物現況基因轉移的作物之種類開發國及企業商品化的國家保鮮良好的番茄美國（Calgene）美國、加拿大、英國、日本高膠質的番茄美國（Zeneca）美國、英國不受殺草劑影響的大豆美國（Monsando）美國、歐洲、日本同上美國（Aventis）美國、加拿大高olein酸大豆美國（Dupont）美國不受殺草劑影響之玉米美國（Dekalb）美國、加拿大、日本同上美國（Aventis）美國、加拿大、日本同上美國（Monsanto）美國、加拿大、日本抗害蟲（蛾類）玉米（2種）美國（Novartis）美國、加拿大、日本同上美國（Monsanto）美國、加拿大、日本抗害蟲（蛾類）及不受殺草劑影響之玉米美國（Monsanto）美國同上美國（Dekalb）美國、加拿大抗甲蟲類馬鈴薯（2種）美國（Monsanto）美國、日本抗甲蟲及病毒馬鈴薯（2種）美國（Monsanto）美國抗病毒的南瓜（2種）美國（Asgrow）美國不受殺草劑影響的甜菜加拿大（Monsanto）加拿大、美國、日本同上（3種）加拿大（Aventis）加拿大、美國、日本同上（5種）加拿大（PGS）加拿大、美國、日本同上加拿大（Aventis）加拿大、美國、日本高laurin酸生產性的油菜美國（Calgene）加拿大、美國不受殺草劑影響的棉花美國（Calgene）美國、澳洲、日本同上美國（Monsanto）美國、加拿大抗害蟲棉花美國（Monsanto）美國、加拿大抗害蟲及不受殺蟲劑影響之棉花美國（Calgene）美國、澳洲、日本變色的康乃馨澳洲（Florigene）美國、澳洲、日本雄性不稔苦萵苣Bergie（PGS）歐洲、美洲抗病毒的木瓜美國（夏威夷大學、康乃爾大學）美國參考資料：(1)James,D.Hewell,W.E.andMink,G.I.2001.MolecularevidenceoftherelationshipbetweenavirusassociatedwithflatapplediseaseandCherryraspleafvirusasdeterminedbyRT-PCR.PlantDis.85：47-52.(2)Pryor,B.andGilbertson,R.L.2001.APCR-basedassayfordetectionofAlternariaradinaoncarrot.PlantDis.85：18-23.(3)葉錫東2000.基因工程作物在植物保護之應用.科學發展月刊28(4)257-266.(4)莊景光、林長平.2000.花生簇葉病病原菌質體gyrB和gyrA基因之選殖。植病會刊9：157-166.(5)邱一中等(2000)RAPD-PCR在六種斑潛蠅(Liriomyzaspp.)(雙翅目：潛蠅科)快速鑑定技術之應用20：293-309(2000).(6)林政潔等2000，2：19-35.PAPD標誌在番椒品種鑑別應用之研究植物種苗SEED＆NURSERY(Taiwan).(7)陳福旗等2000，2：65-77.以分子標記進行文心蘭品種之遺傳鑑定植物種苗SEED＆NURSERY(Taiwan).(8)川口啟明著/王進生議2000/11-12月基因轉移的食品不要怕台灣之種苗第54期.(9)鍾維榮譯1993.園藝作物的生物技術科學農業41（9，10）：239-250.(10)陳隆鐘等1997.白絹病菌核酸探針之製備與分析.植病會刊6：181-190.(11)石正人.1994.利用基因轉殖微生物以提高殺蟲活性.生物農藥研究與發展研討會專刊.(12)中華民國植物病理會主編.1998.病原鑑定與病害診斷研習會專刊.