2008年6月7日 星期六

綠色革命再起 基因科技解糧荒

中國時報 2008.05.27  朱立群╱專題報導

     印度洋上的納吉斯(Nargis)熱帶氣旋今年5月初重創稻米重要生產國緬甸,聯合國糧農組織(FAO)估計緬甸全國65%稻田流失,糧災損失1000萬美元以上,且災後無法立即重建,嚴重影響下一季耕作,恐將惡化全球糧食危機

     傳統農業看「天」吃飯,面對天災,人們也只能問天:怎樣才能調控作物生長,免受惡劣天候威脅?

     防腐番茄上市 吹響基改號角

     繼60、70年代第一波綠色革命(矮化水稻與小麥品種育種及改善耕作、灌溉方式等)提高糧食產量後,80年代出現的基因生物科技為現代農業開啟第二波綠色革命。第一株基因改造作物是誕生於1983年的抗抗生素菸草,但僅止於實驗階段,沒有進入商業化生產

     1994年首批「防腐番茄」在美國上市,吹響「基改」(genetic modification;GM) 的號角。自此科學家開始相信:基改作物可以無視於「栽種有時、收成有時」的自然規律,「訂做」早熟的作物已不是問題。

     基因轉殖技術是基改的關鍵,只要在作物細胞裡送進特定基因,科學家便可調控作物生長。但如何將符合人們期待的基因送進農作物?「基因槍」與「農桿菌」是兩種常用的植物基因轉殖工具

     基因槍轉殖 猶如亂槍打鳥

     按動力形式區分,基因槍分為火藥式與氣動式,分別以火藥點火及氦氣推動將特定基因打入植物細胞。基因槍基因轉殖類似「打靶」,成功的射擊必須將槍內的子彈(特定基因)打進靶(植物細胞)內,但成效有限,轉殖率約千分之一,猶如「亂槍打鳥」。

     相較之下,農桿菌可將轉殖率大幅提升至5﹣10%,它是存在於自然界的病源菌,藉植物表皮傷口進入植物細胞,誘發植物長瘤。只要拿掉菌中的致病基因,換上特定(例如讓作物快速生長)基因,農桿菌就能變成基因轉殖的好幫手。

     農桿菌插入水稻 余淑美第1人

     中央研究院分子生物研究所特聘研究員余淑美是全球第一位成功利用農桿菌完成單子葉植物(水稻)基因轉殖的科學家,她的研究團隊突破先前認為農桿菌基只能用在菸草、矮牽牛、番茄等雙子葉植物基因轉殖的說法。

     以農桿菌轉殖「早開花」基因至水稻細胞為例,先將水稻細胞在攝氏28度培養1個月,然後在攝氏26度下,將帶有早開花基因的農桿菌與水稻細胞共同培養3天。余淑美指導的博士研究生李國維表示,在混合培養期間,農桿菌會啟動它奇妙的生物機制,將早開花基因送進水稻細胞、再插入水稻基因體內表現,育出來的成品就會是早熟水稻品種。

     基因轉殖 作物可量身訂做

     除了當作基因轉殖的媒介,農桿菌還可幫忙挑選植物基因體內特定基因。例如,經過農桿菌轉殖,如果種出種子巨大的水稻,代表插入的外源基因改變了某個可使水稻種子變大的基因表現。

     這個可使水稻變大的基因被「選出」後,循前述農桿菌或基因槍轉殖法再轉入正常水稻中表現,就能生產出米粒變大的水稻。

     基因轉殖科技為農業發展提供新選擇,如果基改作物能夠對抗風雨、乾旱及病蟲害,糧食生產將更具競爭優勢。人類按自身需要而「量身訂做」特別(高纖、高鈣、低脂肪、富含維生素、造型可愛…)的糧食,也不再是夢想

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