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3 農業生技產業季刊 AgBIO CONTENTS 目錄 2010 年第二十一期 總體趨勢 MACRO TRENDS 1 1 前瞻植物生技未來發展趨勢撰文 / 余祁暐 7 全球蘭花發展現況與未來展望撰文 / 楊玉婷 政策法規 POLICY & REGULATION 日本基因改造科技發展現況與策略規劃 撰文 / 余祁暐 研發創新 RESEARCH & DEVELOPMENT 分子標誌在蔬菜種子之研發與應用 撰文 / 吳明哲 23 生物技術在果樹品種選育之應用 - 番木瓜性別檢測 撰文 / 李文立 28 植物生物反應器之應用潛力 - 以基因轉殖萵苣為例撰文 / 劉程煒 尤進欽 35 生物技術在蔬果種苗之應用 撰文 / 楊藹華 人物專訪 AgBIO PEOPLE 40 啟動植物科技展現農業升級 40 專訪農業試驗所劉大江所長 陳駿季副所長撰文 / 劉翠玲 刊名 / 農業生技產業季刊發行單位 / 財團法人台灣經濟研究院生物科技產業研究中心發行人 / 洪德生編審委員 / 鄒篪生蘇仲卿龔明鑫 ( 依姓氏筆畫排序 ) 總編輯 / 孫智麗主編 / 劉翠玲執行編輯 / 許嘉伊陳政忻朱鴻鈞美術編輯 / 湯佑蓉出版日期 / 每季出刊創刊日期 / 2005 年 3 月季刊電話 / ext. 568 季刊傳真 / 農業生技產業資訊網 / 發行地址 / 台北市德惠街 16-8 號 5 樓印刷 / 豐盈美術印刷股份有限公司本刊物由行政院農業委員會委託財團法人台灣經濟研究院生物科技產業研究中心出版 GPN: IS SN: 臺灣郵政台北雜字第 1096 號執照登記為雜誌交寄

4 農業生技產業季刊 AgBIO CONTENTS 目錄 2010 年第二十一期 資訊情報 INFORMATION 農業生物科技產業化國際趨勢發展論壇報導 SUNTORY 研發基改藍色玫瑰成功案例撰文 / 楊玉婷 48 印度環境運動者范達娜 席娃博士訪台記實撰文 / 李秉璋 楊玉婷 51 基因轉殖植物田間試驗說明會報導撰文 / 朱鴻鈞 53 分子標記輔助選種技術研習會報導撰文 / 楊玉婷 朱鴻鈞 55 日本 2009 年十大農業生技研究成果撰文 / 楊玉婷 李秉璋 國外消息美國最高法院推翻下級法院裁定撤銷 Monsanto 基改苜蓿禁令歐盟會員國可望自行決定基改作物種植禁令規則英國發表多重抗病基因應用於植物的成果美國核准基因工程桉樹田間試驗執行栽種基改棉花使非目標害蟲族群數量增加 Bayer 與 Dow 攜手開創基改棉花種子市場國內消息鴻海攜手台大及雲林縣結合太陽能光電技術建立 LED 植物工廠花蓮農改場節能培育洋桔梗寶淨環保科技與林試所合作研發痲瘋樹生質柴油

5 總體趨勢 前瞻植物生技未來發展 趨勢 撰文/余祁暐 前言 目前全球約一成的農地種植基改作物 依國際 全球人口急遽成長 地球暖化日趨嚴重 永續 農業生物技術應用推廣協會 (International Service 發展成為顯學 使得植物資源的開發與應用 成為 for the Acquisition of Agri-biotech Applications, 了 21 世紀解決糧食安全和能源安全的重要手段 ISAAA) 統計 2009 年底基改作物實際種植面積達 其中 又以基因層次相關的平台應用技術 基因改 1.34 億公頃 圖二 年成長率 7% 從基改種子上市 造技術 (Genetic Modification) 及分子標誌輔助技術 以來已成長 80 倍 而 2009 年市場規模已達 105 億 (Marker Assisted Selection, MAS) 二個育種技術為 美元 約占全球 30% 的商用種子市場 或全球 20% 提升植物價值的主要關鍵 的植物保護市場規模 估計 2010 年市場規模將超過 植物資源的應用起源於農業 因此植物生技目 110 億美元 前以農作物 植病診斷和林業上的應用較為 常見 但也由此衍生至製藥 機能性食品 能源及工業等 造成產業的量變與質變 植物生技於農業的發展現況 在 農作物部分 面臨 未來全 球人口爆 炸性成長 可耕地減少 氣候變遷加劇等因 素 為滿足全體人類對糧食作物之需求 使 用快速有效益的作物育種技術 必將成為未 來農業上的主流趨勢 依聯合國農糧組織 (FAO) 統計 目前有 88 個國家進行約 2,600 個與作物有關的生技研究 其中 36% 是使 用基改技術 且有研究指出 基改作物不但 能增加產量並降低成本 提高農民收益至少 約 268 億美元 圖一 亦有增加農業管理彈 性 減少農藥使用 提升產物品質等助益 資料來源 PG Economics ISAAA 圖一 基改作物全球發展概況及增加農民收益分析 植物種苗生技 2010 NO.21 1

6 MACRO TRENDS 及油菜 3 億美元 在全球種植面積中以基改大豆為 最大宗 在 2009 年已占全球 77% 的大豆種子市場 其它基改作物如棉花 玉米和油菜則分別占該類種 子市場銷售之 49% 26% 及 21% 表一 而目前全 球共種植了 120 種品系的基改作物 表二 其所利 用的基因性狀以耐除草劑以及抗蟲二種為主 共占 了 84% 在林業部分 因林木生長週期長 且基因複雜 度高 因此發展進程較農作物慢 性狀應用多延續 作物已發展成熟的抗蟲和耐除草劑為主 開發中國 資料來源 ISAAA 台灣經濟研究院生物科技產業研究中心整理 家發展林業生技的情形 依 FAO 資料庫統計 非基 改生技和基改技術的研究案數各為 810 件和 46 件 圖二 年全球基改種子概況 其中非基改生技以微體繁殖 (micropropagation) 技 術為主 其占了 51% 而 GM 林業研究以抗病蟲害 基改作物要成功上市須經過嚴謹的開發程序 為主 占約 54% 目前除了 2004 年中國基改抗蟲楊 而各國不同產品法規的制定 也反應每個國家對於 樹商業種植外 其餘多在研究階段 從 2000 年至 基因改造種子的接受程度 2008 年已有 55 個國家 2007 年全球約有 387 件基改樹種的田間試驗案 但 核准基因改造種子上市 圖一 而其中農民可在當 與 1987 年至 2000 年只有 93 件比較 相關研究成長 地直接種植的有 25 國 顯示這些國家對於發展基 幅度大 因改造科技的態度最為積極 另外 30 國則只開放 植物病蟲害檢測相關的生物技術發展 其在減 食品及飼料的使用及進口 相信在民眾普遍能接受 少農損部分扮演重要的角色 據估計 農業病蟲害 基因改造作物之時 將成為第二波推升基因改造種 在 2004 年造成美國的農損金額約有 330 億美元 子需求的助力 而以農業為重要經濟活動的開發中國家 因無法負 全球基改作物種植以大豆 棉花 油菜及玉米 擔植保支出 所以農損金額一定高於已開發國家 等四種大宗作物 占了全球基改植物種植面積的九 目前雖已有 954 種植物疾病可診斷 但多是以實驗 成以上 以總體產值來看 基改玉米最高 為 53 億 室為主 需專業技術與設備才可完成診斷 無法在 美元 其它依序為大豆 39 億美元 棉花 11 億美元 田間便完成即時診斷作業 表一 2009年全球基因改造作物栽種概況 種植面積 (百萬公頃) 占全球基改作物種植面積比率 種植面積年增率 產值 (億美元) 產值/面積比 (美元/公頃) 大豆 % 5.3% 77% (70%) 棉花 % 4.5% 49% (46%) 玉米 % 10.2% 26% (24%) 油菜 % 10.2% 21% (20%) 資料來源 ISAAA 台灣經濟研究院生物科技產業研究中心整理 2 占全球該作物之比率 農業生技產業季刊

7 總體趨勢 表二 全球種植基改作物之基因性狀分析 基因性狀 耐除草劑 耐除草劑+繁育控制 品系數 45 9 抗蟲 17 抗蟲+耐除草劑 27 抗蟲+抗病毒 2 抗蟲+成份改良/新增 1 抗病毒 5 成份改良/新增 6 延熟保鮮 6 花色 2 資料來源 Agbios 台灣經濟研究院生物科技產業研究中心整理(統計至 2009年10月) 資料來源 APHIS of USDA 台灣經濟研究院生物科技產業研究中心整理 圖三 APHIS基改種子田間試驗案核准數 性狀別 年產生田間試驗需求反彈 預計在此趨勢下 任何 的基因性狀應用未來都會結合此二種基因性狀 以 植物生技於農業的未來發展趨勢 強化農民生產效率 並滿足各方面的需求 基改農作物具有解決糧食安全問題 又可衍生 在未來 耐除草劑和抗蟲性狀將延伸至其它作 至醫療保健 能源和工業 所以 ISAAA 預估種植 物 如大麥 甜菜 花 生 豌 豆 馬鈴薯 稻米和 面積將會以每年 10% 成長 至 2015 年 基改大豆與 紅花 而目前的主要基改作物近年內也將有提升營 基改棉花仍將是發展重點作物 但因中國 巴西和 養成分及農藝抗逆境性狀的商品化品種上市 預 印度的玉米和油菜種植各占全球 33% 和 50% 所以 計 2015 年其它作物也將有相關性狀產品上市 如 若其大規模採用基改技術 將可快速增加此二種作 苜蓿 蘋果 棉花 萵苣 馬鈴薯 稻米 蕃茄和小 物的全球基改種植比例 麥 值得一提的是中國在 2009 年底核准抗蟲基因 基因性狀應用趨勢則可從田間試驗案的申請情 水稻的轉基因生物安全證書 生產應用 因此其 形 看出未來發展方向 依美國農業部動植物檢疫 將繼全球第一個商業化種植基改植物的國家 1992 局 (Animal and Plant Health Inspection Service, APHIS) 年首先大量種植基改抗病毒菸草 後 再次成為第 田間試驗核准數 圖三 整體而言仍以抗殺草劑性 一個商業化種植主食作物的國家 狀為主 但市場主流在 年時由抗殺草劑 而從各國政府對基改種子發展的態度來看 G8 性狀轉為提升產品品質性狀 如保鮮熟控及提高營 高峰會 1 歐盟和世界衛生組織 (WHO) 皆對外聲明 養成份等 而農藝性狀種子 提升產量及抗寒等 基因改造技術對於解決糧食危機的重要性 而開發 在此四年內則呈現穩定的成長 此二類性狀在田間 中國家的中國 印度 阿根廷 巴西和南非 更展現 試 驗的申請數在 2007 年累計 超 過 1,000 案 預計 其積極發展的態度 未來將成為引導全球使用基改 未來此二類性狀種子將會有更多產品上市 至於在 種子的五個主要國家 此五國人口共 26 億 占全球 2004 年前的二大主流 耐除草劑性狀及抗蟲性狀 人口 40% 且其中有 13 億人口依賴農業為生 面對 也因多種性狀整合之基改種子的發展 而在 2007 貧瘠的土地和資源 透過基因改造科技可以快速強 1 八國集團高峰會 包括美國 日本 德國 法國 英國 義大利 加拿大和俄羅斯 2008年7月於日本北海道召開 植物種苗生技 2010 NO.21 3

8 MACRO TRENDS 化其農業發展 其中 中國 巴西和印度三國政府 通過美國農業部 (USDA) 核准 為全球第一個基因 投入基改研究相當積極 分別每年投入 6 億 5 億 改造植物細胞技術所產生的動物疫苗 和 1 億美元 2. 抗HepB表面抗原抗體 在林業部分 抗蟲的基因性狀應用仍是最主 古 巴 遺 傳 工 程 與 生 物 技 術 中 心 (Center for 要的開發方向 但主要林業國家 如加拿大和紐西 Genetic Engineering and Biotechnology Center) 利 蘭 為避開基改林木之生物安全疑慮 將以分子標 用基 因 改 造 煙 草 製 造 單 株 抗 體 用於 純化 B 型 誌輔助技術為主要發展方向 而預計在 2012 年將有 肝 炎 疫 苗 Heberbiovac-HB 的 活 性 物 質 (active 生長快速的基改樹種上市 2015 年也會有用於造紙 pharmaceutical ingredient, API) 但該抗體本身不作 和生質酒精的低木質素基改樹種上市 除此之外 為藥物或疫苗使用 已於 2006 年獲得古巴藥品質 因熱帶和亞熱帶的林木栽種效率較好 所以也會朝 量控制中心 (CECMED) 及生物安全中心核准 向發展可於熱帶生長的基改溫帶林木 並以生長較 3. 葡萄糖腦甘脂酵素(glucocerebrosidase) 快的松樹和桉樹為主要開發對象 以 色 列 Protalix Biotherapeutics 公 司 運 用 其 另在植物病蟲害檢測領域 使用基因晶片診斷 ProCellEx 蛋白質表現系統 於胡蘿蔔細胞中表 疾病的成本和技術門檻仍相當高 但預計在 2015 年 現人類葡萄糖腦甘脂酵素 將用於治療高雪氏症 將有主要作物的多疾病診斷基因晶片上市 (gaucher disease) 由於該藥物適應症經美國食品暨 植物生技應用於醫療保健產業的發展現況 與未來發展趨勢 為了有 效 生 產蛋白質藥 物 酵 素 飼 料添 加 藥品管理局 (FDA) 認可為孤兒藥 因此該計畫不 需進行臨床二期試驗 直接進入臨床三期試驗 目 前該計畫於臨床三期試驗階段 且呈現正面試驗 結果 就連全球最大藥廠 Pfizer 也看好此成果 於 劑 抗原 抗體等物質 已經有多種蛋白質表現平台 2009 年 12 月正式與 Protalix 簽署合作協定 經被開發利用 例如大腸桿菌 酵母菌表現平台 4. 人類胰島素 動物細胞表現平台等 若考量到蛋白質修飾的影 加 拿 大 SemBioSys 公 司 利 用 基 因 轉 殖 紅 花 響 雖以動物細胞表現表現系統較佳 但動物細胞 (safflower) 生產人類胰島素 目前仍處於臨床前試 培養及基轉動物的成本高 產能擴充性較低 且隱 驗階段 但美國 FDA 已通過其適用 505(b)(2) 非新 藏著傳播人畜共通傳染病的風險 因此植物成為新 成份新藥產品審查規範 將可縮短臨床試驗期程 的蛋白質生產工廠開發標的 其中以美國的發展最 一般預期利用植物生產蛋白質可以降低藥物 為積極 該國防先進研究計畫署 (Defense Advanced 製造成本 然而 如果是以基改植物生產 則需符 Research Projects Agency, DARPA) 於 2009 年 投 入 合各國的生物安全規範 加上為了去除酚類化合物 1,200 億美元發展植物製藥平台 而相對於發酵槽 (phenolic compounds) 色素等植物特殊物質 純化 等工廠硬體設備 植物被認為具有產能調整的便利 製程亦為關鍵步驟 這些要求都會使成本增加 此 性 可以隨著需求擴大與減少栽種 而且種子本身 外 植物特殊的醣基化 (glycosylation) 可能引發人 亦為良好的儲存工具 便於運輸 目前相關的產品 類過敏 未來則須利用基因工程克服此困難 綜合 開發簡述如下 考量上述之優點與風險 業界朝向開發動物疫苗 1. 新城雞瘟(Newcastle disease)疫苗 小眾 的 孤 兒 藥 及 生 技學 名 藥 (follow-on biologics, 美國 Dow Agrosciences 以基因改造煙草細胞 生產新城雞瘟病毒的 HN 蛋白質 已於 2006 年 1 月 4 農業生技產業季刊 biosimilars) 等開發時程較短 研發經費較低的項 目 將可加快植物生產藥物上市的腳步

9 總體趨勢 在機能性食品發展中 利用基改技術可增加植 棄型生物質和非食用作物為主的植物生技研發 物中的營養成分 如 omega-3 脂肪酸等 但嚴謹的 植物生技在生質能源的應用仍少 雖全球生質 基改產品法規規範 使得以植物生技取得營養物質 能源的專利數由 2002 年的 147 件成長到 2007 年的 的成本仍高於傳統化學製造等模式 但預計在 ,045 件 但與 植物生技相關者在 2006 年和 年間仍有以高營養為訴求的基改作物上市 除 年則各只有 59 件和 51 件 目前基改相關研究仍以 此之外 開發中國家因主食較已開發國家集中 因 大宗糧食作物提升其油脂或澱粉等含量為主 如大 此較具成本效益發展基改機能性食品 預計在政策 豆 油菜 玉米 小麥等作物 且分別占其基改田間 的支持下 2015 年將有增加維他命 A E 葉酸 鐵 試驗總數 21% 19% 3% 及 2% 而以基改技術減 鈣或高蛋白的基改主食作物上市 少林木及草中的木質素 以提升纖維性酒精生產效 植物生技於工業的發展現況與未來發展趨 勢 率的研究仍不多 現階段降低木質素含量的研究多 透過基改技術可增加特定植物中生物聚合物 (biopolymer) 之含量 開發出具環保功能的生物材 料 2008 年已利用柳枝稷 (switchgrass) 生產出占其 植物總重 3.7% 的 PHB 聚脂 但仍需提升至總重的 5% 才具有生產效益 而生物聚合物目前的發展受限 於原油仍較生物質 (biomass) 具相對價格優勢 但 在永續發展的觀點上 政策將持續獎勵並朝引導廢 應用於非能源領域 如造紙 未來以非食用及非農 地種植的植物 如林木及草 最具發展前景 目前 印度和中國分別以麻瘋樹和甜高梁發展生質能源 其易栽種的特性 預計在 2012 年將開發完成 而在 2015 年也將有用於生質能源的低木質素基改桉樹和 松樹上市 基因改造技術的發展 儘管在嚴格的法規限制 下 仍持續有產品上市 這代表著其對於育種效率 之提升及跨物種之功能應用 極具 農業升級 和 植物工廠 跨領域發展之潛力 而分子標誌輔助 表三 OECD預測2015生物科技運用於農業發展-植物 技術 則可大大縮短傳統育種的時程 因此二者將 技術領域 是未來植物生技的發展主軸 在產業發展上 平台 植物新品種 目前現況 2015年發展預測 從1996年開始 基改 作物已經在全球24個 國家種植 主要為大 豆 棉花 玉米及油 菜 有超過75 的品 種包含耐除草劑或抗 蟲的性狀 此外非基 改生物技術也廣泛應 用在各類作物上 到2015年預估全球有將近 一半的作物生產會運用到生 物技術 除了四個主要基改 作物之外 增產 抗逆境及 品質改善等性狀也會出現在 其他作物上 例如稻米 小 麥 馬鈴薯 蕃茄 等 分子標誌輔助技術(Marker Assisted Selection)會被廣泛 應用 並開發其他商業化之 非基改作物 一些新的基改 樹種也開始商業化生產 技術的跨產業應用需將相關產業鏈進行整合 如纖 維素酒精在上游農業的特用植物品種開發要能和中 下游工業的微生物酵素研發整併 唯有產業發展模 式配合改變重新組合 未來植物生技產業才會有更 突破性的發展 而對於以農立國的台灣來說 深厚 的農業技術研究基礎 如何與先進的植物生技更密 切結合 以建立高科技農業實力 將是未來台灣能 否在全球植物生技產業中占有一席之地的重要關鍵 植物病理診斷 目前在已開發國家有 上百種處於實驗室階 段的植物診斷技術 大多用於植物疾病預 防 24小時即時診斷 技術目前僅能應用在 單一病原體診斷 運用基因晶片之低成本 即 時且多病原體同時診斷技術 已經可以在田間使用 而此 技術並可應用於大量之植物 病原體 且可應用於重要之 商業化作物中 AgBIO 余祁暐 台灣經濟研究院 生物科技產業研究中心 組長 資料來源 OECD 台灣經濟研究院生物科技產業研究中心整理 植物種苗生技 2010 NO.21 5

10 MACRO TRENDS 參考文獻 1. AGBIOS, From 2. APHIS, From 3. Burrill & Company (2009) Biotech 2009: Life Sciences Navigating the Sea Change. USA: Burrill Life Science Media Group LLC. 4. FAO, From 5. ISAAA, From 6. OECE (2009) The Bioeconomy to OECD. 7. OECD. From 8. USDA. From 9. 全球農業生技產業趨勢分析 代表性個案研究 台灣經濟研究院 10. 余祁暐 (2009) 全球農業生技產業發展現況與趨勢 農業生技產業季刊,17: 許嘉伊 (2009) 2009 全球農業生技年會 農業生技產業季刊,20: 農業生技產業資訊網,From agbio.coa.gov.tw 6 農業生技產業季刊

11 總體趨勢 全球蘭花發展現況與未 來展望 撰文/楊玉婷 全球蘭花發展現況 三分之一 但在 2008 年 蝴蝶蘭出口已達到蘭花總 蘭花形貌萬千 姿態高雅 向來是清高君子的 出口值的 64.6% 顯見其單位面積價格優於其他蘭 象徵 從幽谷中走入殿堂 仍然是高貴不可多得的 屬 圖一 蝴蝶蘭在 2004 年即獲選為台灣四大旗 花種 在全球 蘭花廣受消費者青睞 在世界三大 艦農產品之一 2008 年成為第三大外銷農產品 除 花卉市場 美國 亞洲及歐洲等地區皆深受歡迎 了增進出口動能之外 也是提升我國國際形象一大 在亞洲地區 蘭花尤為日本消費者喜愛 故以日本 功臣 為主要市場 在美國 蘭花市場逐年成長 蝴蝶蘭盆 台灣蝴蝶蘭外銷在 2008 年出口總值突破 5,200 花的銷售量僅次於聖誕紅 在歐洲 花卉銷售指標 萬美元 以盆花形式銷售者占整體的七成 圖二 的荷蘭花卉拍賣市場 其銷售冠軍即為蝴蝶蘭 其中有 77% 銷往日本和美國 蝴蝶蘭苗主要出口市 美國蘭花市場 以蝴蝶蘭盆花最為熱門 在日 本 蘭花盆花類有東亞蘭 石斛蘭 蝴蝶蘭等 切花 場為美國 占出口總值的 46.9% 使美國成為我國 最大蝴蝶蘭外銷市場 類則有東亞蘭 石斛蘭 文心蘭等主要品種 由於 日本消費者接觸蘭花多年 其蘭花市場已漸飽和 成長幅度趨緩 在歐洲 荷蘭花卉拍賣市場中 蝴 蝶蘭的盆花和東亞蘭的切花最受歡迎 世界主要蘭 花生產國有荷蘭 台灣 泰國等 荷蘭以長年花卉 栽培經驗 規模化栽培設備和通路網絡搶攻蘭花市 場 台灣借重育種優勢 蘭花廠商主要以接力生產 模式 和外銷國當地合作來占領市場 泰國則以人 力優勢 主打代工栽培 並掌握切花市場 一 蝴蝶蘭市場概況 1. 台灣 蘭花為高經濟價值花卉 台灣蘭花產業中以蝴 蝶蘭的產值最高 蝴蝶蘭為台灣重要外銷農產品 在台灣種植面積約 200 公頃 僅占蘭花種植面積的 資料來源 農糧署 財政部關稅總局 台灣經濟研究院生物科技產業研究中心整理 圖一 台灣蘭花及蝴蝶蘭出口值分析 植物種苗生技 2010 NO.21 7

12 MACRO TRENDS 4. 歐盟 蝴蝶蘭在歐洲花卉市場中 荷蘭約占 30% 法 國占 20% 英國占 10% 其餘東歐地區才剛起步 蝴蝶蘭相當受歐洲消費者青睞 其盆花拍賣價格為 荷蘭花卉拍賣市場中最高者 荷蘭由於花卉栽培經 驗豐富 雖為蘭花產業中的新興國家 近年已成為 我國主要競爭對手 荷蘭近年由於設備擴充而大 量向我國購買種苗 2008 年為我國第二大蝴蝶蘭 苗出口國 2004~2008 年期間出口價值年成長率為 資料來源 農產貿易統計查詢系統 台灣經濟研究院生物科技產業研究中心整理 圖二 2008年台灣蘭花及蝴蝶蘭出口品項分析 59.7% 二 文心蘭市場發展現況 文心蘭 花色多樣 唇 瓣發 達 宛如飛 舞的女 郎 而有 Dancing Lady Orchids 之稱 文心蘭為台 2. 美國 美國蘭花市場需求量大 使得全球供應量集中 該市場 以盆花為主 2008 年美國蘭花盆花進口總 值為 4,108 萬美元 由台灣進口者即占進口總值的 62.5% 以蝴蝶蘭為主 同年切花進口總值為 1,326 萬美元 最大進口國為泰國和荷蘭 分別占 53.2% 和 31.7% 自泰國進口主要為石斛蘭 美國為全球成長最快的蝴蝶蘭市場 也是台灣 蝴蝶蘭最大外銷市場 在 2008 年出口值達到 2,067 萬 美 元 2004~2008 期 間 的出口價值年 成長 率為 33% 然而市場競爭十分激烈 不可輕忽 3. 日本 日本最主要花卉銷售通 路為花卉 批發市場 其中蝴蝶蘭每年銷售量 占蘭花盆花總銷售量之 32.9% 批發總值將近 億日圓 為日本蘭花盆 花市場最大宗 日本的蝴蝶蘭多由國外進口接力栽 培 於開花後銷售 許多品種經由台灣或泰國代工 繁殖 日本蝴蝶蘭有將近八成由台灣進口 同時也 是台灣蝴蝶蘭盆花主要外銷市場之一 2008 年台灣 灣第一大外銷切花花卉 2008 年切花出口總值 1,586 萬美元 文心蘭即占 41.7% 產期以 4-6 月及 9-11 月 為高峰期 以黃色系的南西 (Onc. Gower Ramsey) 最為常見 此外近年亦育種出洋紅 粉紅 白 紫 雙色等色系 以及香水文心蘭 檸檬綠文心蘭為新 興熱門品種 具老化速度慢之優點而廣受歡迎 盆 花品種尚有蜜糖文心 (Onc. Sweet Sugar) 香水文心 (Onc. Sharry Baby) 等 分別為來自泰國 夏威夷之 品種 2008 年台灣文心蘭出口總值 735 萬美元 日本 是最大外銷市場 由於地理位置接近 且台灣文心 蘭品質價格優於鄰近國家 使得日本由台灣進口的 文心蘭從 2004 年的 82.3% 增至 2008 年的 91.6% 然而日本蘭花市場已趨成熟 文心蘭外銷成長率並 不大 日本是全世界最大蘭花切花市場 市場需求 約 98 億日圓 主要產品除文心蘭外還有東亞蘭和秋 石斛 文心蘭切花市場約 25 億日圓 一半以上為國 外進口 台灣蘭花產業 蝴蝶蘭對日本出口總值約為 1,327 萬美元 日本消費 者對於蝴蝶蘭的偏好為白色 粉紅色或白花紅心 枝條呈弧線優美的拱形 8 農業生技產業季刊 一 蝴蝶蘭產業發展及優劣勢分析 蝴蝶蘭產業可分為上 中 下游三個階段 上游

13 總體趨勢 為育種繁殖 中游為育苗催花 下游為運銷 在育 品種的則是可大量行銷的消費導向 自然環境上 種繁殖階段 育種所得的種苗為實生苗 經選拔 荷蘭氣候並不適合蘭苗生長 故荷蘭採標準化溫室 參賽後可進入商業化大量生產 商業上 95% 的種苗 栽培 除了達到全年可供貨的規模 也使蘭苗開花 為分生苗繁殖 也就是將成熟株的腋芽使用組織培 數 抽梗率整齊劃一 再加上權威機構的 植物護 養技術栽培成芽體 並誘導使其長成擬原球體或不 照 認證 使荷蘭蝴蝶蘭品質深受歐盟等國消費者 定芽後 進行分切培養 可得到大量的蝴蝶蘭苗 信賴 圖三 此外 荷蘭花卉通路遍布歐洲及世界 待蘭苗生長至合適大小即可出瓶馴化 即進入育苗 的花卉市場 帶動荷蘭的蝴蝶蘭產業迅速發展 近 階段 而後移至溫室培育至適當大小 則可進行催 年更於美國設廠 積極發展當地銜接生產 面對荷 花的調控 在運銷階段 外銷蘭苗多以海運低溫運 蘭在美國市場的威脅 成為台灣產業當思考如何因 輸 多數蘭苗為配合外銷市場的供貨 而在當地進 應之重點 行催花 1. 台灣具有育種優勢 卻忽略出貨後的服務 台灣蝴蝶蘭產業具有育種優勢 並掌握組織培 養之栽培技術 在氣候方面 台灣的氣溫條件非常 適合蘭苗生長 而冬季氣候則適合花芽分化 外銷 時亦可利用國內外氣溫差異栽培生產 例如在台灣 進行育苗 到美國再調控抽花 外銷市場中 台灣 為目前唯一可附帶介質輸入美國的國家 且美國蘭 花市場的成長率仍非常大 故美國是台灣一大利基 市場 然而台灣外銷蘭苗在產量 品質及售後服務 的提升尚需加強 在產量方面 由於資金限制 台 灣的中小型廠商難以獨自承接大宗訂單 在品質方 面 蘭苗抽梗率不一 易打斷銷貨計畫 此外 蘭 資料來源 台灣經濟研究院生物科技產業研究中心整理 圖三 台灣及荷蘭蝴蝶蘭產業之比較 苗在外銷市場當地銜接栽培時發病情形 亦多有所 聞 在售後服務方面 由於語言隔閡及心態 台灣 廠商常忽略出貨後的服務 皆是強敵環伺的蘭花競 爭市場中之隱憂 2. 荷蘭採標準溫室栽培 積極搶單 3. 台灣廠商亟需面對的難處 台灣廠商應加強終年供貨能力 並精確調控開 花時間 提高外銷產品價值 由於美國市場成長率 荷蘭為新興蝴蝶蘭栽培大國 以其深厚花卉產 仍非常大 對各種等級的蝴蝶蘭都有需求 因此對 業基礎 迅速成為我國最大蝴蝶蘭外銷競爭對手 美國的外銷 在品質方面 除無病毒的管控外 亦 荷蘭並無品種優勢 因此對於延攬育種人才以及國 需重視抽梗率之統一 花數 高度的分級 也有利 外選種十分積極 如荷蘭最大蘭花公司 Flouricultura 於末端市場銷售計畫的推行 外銷蘭苗貨櫃的整齊 支付旗下的育種專家 1 萬歐元的月薪 而第二大蘭 清潔 可大幅縮短美國海關檢疫真菌蟲害之程序 花公司 Athura 則借重台灣快速開發新品種優勢 減少檢疫時間 台灣蘭花業者為垂直分工的模式經 在每年台灣舉辦國際蘭展時 大量收購台灣品種 營 然而為增加國際競爭力 應進一步推行產業聯 台灣蘭花育種一向為趣味栽培導向 而荷蘭所收購 盟 使產量提升 蘭苗品質標準化 提供完善售後 植物種苗生技 2010 NO.21 9

14 MACRO TRENDS 服務, 將有助於大訂單的承接, 促成台灣蝴蝶蘭產業在外銷市場的持續成長 ( 二 ) 文心蘭產業發展及優劣勢分析產業繁殖上, 文心蘭可採用假球莖出苗之 分株法, 但易造成切花品質不穩定及病毒感染, 故業者多採 組織培養法 生產種苗 以文心蘭植株生長點進行組織培養, 約一年半的時間可形成瓶苗, 在溫室內馴化兩週後, 即可逐步移植到 2 吋盆, 待其生長成熟 文心蘭切花的外銷處理流程為 : 田間採收 分級 預冷 保鮮處理 包裝 裝箱 上櫃 切花外銷運輸時, 花藥蓋容易脫落而產生乙烯, 使花朵提早 2-3 日老化 若在保鮮處理階段使用農試所開發的含糖保鮮劑 文保一號 浸漬及乙烯抑制劑 MCP 進行燻蒸, 可明顯提高花朵品質及壽命 文心蘭切花外銷模式可區分為 委託拍賣 及 貿易商買斷 兩種模式 委託拍賣 為花農透過貿易商出口到國外花卉拍賣市場, 再從交易款項中扣除佣金 管理費 運費 報關等費用 花價下跌時, 此模式易造成花農不敷成本 貿易商買斷 則事先談妥價格, 外銷到國外市場的盈虧全由貿易商負擔, 惟此模式獲利較低, 但對花農較有保障且收入穩定 產業合作方面, 在文心蘭產量過低時, 啟動併櫃機制共同外銷, 可節省運費等成本, 並符合國外市場需求 台灣的文心蘭切花具競爭力, 除了因為氣候條件良好外, 台灣並能掌握栽培及保鮮技術, 故能生產品質優良的切花 然而仍應持續開發新品種, 研發抗老化技術以提升切花品質, 並加強生產流程管理, 提升供貨穩定度, 方能成功整合台灣文心蘭產業 ( 三 ) 台灣蘭花產業相關研發成果與技術分析 1. 新品種育種台灣掌握優良性狀蘭花品種, 傳統雜交育種技術亦享譽全球, 然而為維持品種優勢, 持續增強品種研發為不可或缺的動能 然而生物技術在蘭花育 種的應用上, 除了新花型 花色的開發目的外, 尚可針對開花機制的調控 耐低溫逆境及抗病育種 延遲老化等功能改善 透過功能性基因體學的研究, 包括轉錄因子 RNAi ESTs cdna BAC 等資料庫的建立, 有助於分子育種上的基因鑑定及篩選, 提供轉殖基因來源, 免除不必要的基因表現, 加速優良性狀品種改良的速度 而病毒載體篩選系統以及非抗生素篩選系統, 如農桿菌及軟腐菌之篩選平臺的建立, 亦能大幅促進蘭花新品種的開發 2. 加工保鮮台灣蘭花產業以外銷為主, 因此海運的保鮮技術為成功運銷國際的關鍵 自蝴蝶蘭可帶介質輸美後, 蘭苗運輸後的品質即大幅提升, 然而仍應整合肥培管理技術 運輸前後光照及溫度的馴化處理等, 強化台灣蘭苗競爭力 而文心蘭切花外銷, 在提升分級包裝技術, 避免花藥蓋脫落外, 延遲老化技術亦為研究發展的重點 除利用前述分子育種技術開發抗老化品種, 亦可透過保鮮劑及乙烯抑制劑的使用, 延長貨架壽命 3. 病害檢測外銷蘭苗貨櫃在通關時的真菌蟲害等病徵, 會影響入關檢疫時間, 而於外銷市場接力栽培時才出現的病毒病徵, 除了嚴重影響產品利潤之外, 也影響我國蝴蝶蘭的商譽 無論是真菌或病毒病害, 皆可利用生物晶片技術開發快速檢測的試劑套組, 同時針對多種重要病害進行篩檢 目前美國雖未對我國出口的蘭花實施病毒檢測程序, 然而台灣業者仍應加強無病種苗的生產, 並持續加強病害檢測技術, 防範於未然, 避免病毒病害成為外銷美國市場的阻礙 4. 品種鑑定台灣的豐富種原為蘭花產業發展的利基, 早年台灣業者並無品種權的概念, 錯失了不少商機 近年台灣的植物品種權已可在日本 美國 歐盟等主要市場國家申請, 但育種家仍因所費不貲且申請時程過長而卻步 目前歐盟已彈性採認台灣 10 農業生技產業季刊

15 總體趨勢 品種權性 狀檢定報告 大幅減少費用及時間 且 業戰場的風氣 在激烈的市場競爭下 各國蘭花以 其鑑 定標準步驟和 WTO 下的國際植物品種保護 品質 供應量 統一規格和銷售服務相互較勁 放 聯 盟 (International Union for the Protection of New 眼蝴蝶蘭在全球花卉市場的身價仍高居不下 未來 Varieties of Plants, UPOV) 接軌 台灣的蝴蝶蘭品種 想必將由精品級的蘭花掌握主流市場 鑑定技術領先各國 使用 AFLP 及 SSR 等分子標誌 台灣投入蘭花產業多年 不論是蝴蝶蘭在日 輔助技術 比對相關資料庫 可建立蘭花品種性狀 本 美國等地 以及文心蘭在日本 皆廣受歡迎 如 檢定之方法 使品種鑑定可在 2-3 天內完成 利用 今雖然面臨全球競爭的壓力 卻仍握有深厚產業基 ITS 序列分析和葉綠體 DNA 序列分析 也可得知 礎及技術優勢 今後若能在產業上提升產品規格的 蝴蝶蘭的雜交親本來自父本或母本 種種技術的開 一致性 終年供貨的穩定度 並加強標準化作業 發 將促使我國積極強化品種保護機制 以保障蘭 生產無病蘭苗 再配合完善的售後服務 必可發揮 花業者權益 台灣原有的育種優勢以及技術動力優勢 生產品質 出色的花卉產品 並有助於台灣農業產品的外銷 精品級的蘭花將掌握主流市場 帶動提升台灣整體的農業競爭力 蘭花為高價值花卉品種 深受全球消費者喜 愛 近年蘭花市場蓬勃發展 帶動全球投入蘭花產 楊玉婷 台灣經濟研究院 助理研究員 AgBIO 生物科技產業研究中心 參考文獻 1. 日本農林水產省網站 From 2. 林咸嘉 (2007) 蘭花產業之智慧資源規劃 國立政治大學智慧財產研究所 3. 財政部關稅總局網站 From 4. 陳世賢 (2007) 台灣蝴蝶蘭產業競爭力分析 國立台灣大學碩士論文 5. 陳加忠 國立中興大學生物系統工程研究室網站 From 6. 馮志峰 (2008) 台灣蘭花在美國的商業機會研究 國立政治大學智慧財產研究所 7. 農委會農糧署網站 From 8. 農業生物技術國家型科技計畫 (2009) 農業生物技術國家型科技計畫第三期成果特刊-植物篇 植物種苗生技 2010 NO.21 11

16 POLICY & REGULATION 日本基因改造科技發展 現況與策略規劃 撰文/余祁暐 日本基因改造科技發展現況 2008 年日本基因改造相關產品與服務的市場規 模約為 2.2 兆日圓 較 2007 年成長約 37% 表一 近年來多以水稻作物的研究為主 在 2008 年研發出 蛔蟲口服疫苗基改水稻 基改稻米生產類風濕性關 節炎治療蛋白和低植酸基因改造水稻品種等 但目 前作物僅在研發階段 仍未有產品上市 而日本啤 地方試驗研究機構也紛紛退出基改研究開發 可見 日本國內研究機構整體來說是偏向消極 不過有部 分民間企業仍握有世界最先端技術 且也已應用於 花卉商品上 日本基因改造科技所遭遇的問題 目前日本基改研究所遭遇之問題為 欠缺策略 研究開發方針 和 應加強研究體制之整合 酒大廠三得利 (SUNTORY) 於 2004 年成功的開發 出全球首見的基改藍色玫瑰花 則於 2008 年獲得日 本政府批准 2009 年 11 月上市販售 一 欠缺策略研究開發方針 當基改作物等在研究開發的同時 策略性地進 日本境內目前尚未認可商業種植栽培 不過已 行研究開發為首要重點 以將研究成果適當地回饋 有國外生產之飼料用 油糧用基改農作物原料輸 於農業生產或國民生活上 特別是當基改作物產業 入 而通過日本環境 / 食用 / 飼用安全評估之基改產 化之際 從開發目標 使用者 殖入基因以及殖入 品目前共 79 件 包括大豆 玉米 油菜 馬鈴薯 方法等 其智慧財產如何確保 利用 最終產品如 棉花 番茄 紫花苜蓿 詳細資料如表二所示 何普及 配套之綜合策略不可缺少 然目前日本各 由日本主導且投入大量資金的水稻基因解讀研 個研究者都謹守自己的專業領域 尚無邁向具體產 究成果 於 2004 年完成全序列基因體解碼 此成 業化之整合 考量日本基改農作物現況 產業化應 果將作為所有作物研究之基礎資訊 日本雖具品種 由民間主導以充分確保競爭力 但針對產業化困難 改良活用之基礎條件 但是此成果是否能往下一階 領域 則應由國家主導 段的推進 目前尚未明朗 如果此成果為世界共有 綜合上 述論點 在中長期的觀 點上 發揮國 智慧財產 將會被其他國家直接利用 日本若不加 家強大領導能力以確立目標 在不模仿國外的前提 以應用 將喪失相關專利及技術優勢 下 明示日本將可自行進行基改作物產業化之研究 而民間企業在基改相關規範不完備 且國內市 開發 不論對研究者或是日本整體的研究開發而 場對基改作物接受度不高的產業環境下 紛紛退出 言 都將成為明確的指導方針 除此之外 農業生 基改研究開發 轉向海外市場 同樣地 日本各個 產面將以稻作為主 並發展生物質 (biomass) 利用等 12 農業生技產業季刊

17 政策法規 表一 日本基改相關產品/服務市場規模 產品/服務類別 單位 億日圓 2008年 2007年 基改大豆 進口額 2,116 1,597 基改玉米 進口額 8,075 4,126 基改棉花 進口額 , 基改油菜籽 進口額 基改康乃馨 基改BT劑 動物用藥 IFN 抗體 EFG等 豬假性狂犬病疫苗 動物用基改疫苗 基改操作實驗用動物 基改動物委託製作服務 基改食品檢查服務 診斷用酵素 限制酵素 修飾酵素 ,200 1,300 基因重組荷爾蒙 顆粒性白血球群落(granulocyte-colony)刺激因子 人類胰島素 α-干擾素 β-干擾素 紅血球生成素(EPO) 基因重組凝血因子 第七 第八因子 胰島素 TPA (tissue plasminogen activator) interleukin-2 (IL-2) 含鈉利尿縮氨酸 B型肝炎疫苗 γ-干擾素 類胰島素生長因子 I (insulin-like growth factors) 治療用酵素 纖維母細胞增殖因子 治療用抗體 腫瘤壞死因子受容體 基因重組血液成分 基因植入纖維結合蛋白 (fibronectin) , 運用基改抗原之診斷用藥 運用基改酵素之抗菌物質 以基改生產的丙烯醯胺 洗滌劑 加入基改酵素 經基改蛋白質分解酵素處理之毛料 應用基改脂肪分解酵素(lipase)的紙類 基改生產之氨基酸 運用基改生產之環糊精(cyclodextrin) 使用基改酵素之異構化糖 總計 , , , ,997.3 資料來源 日經生技產業年鑑2009 台灣經濟研究院生物科技產業研究中心整理 植物種苗生技 2010 NO.21 13

18 POLICY & REGULATION 方面 以協助亞洲各國 二 應加強研究體制之整合 研究開發進行 而在體制和有限的研究資源下 為 了能與世界並駕齊驅 研究成果或智慧財產要能有 效率產出 因此需 選擇和集中 重點研究議題 並 基改作物之研究開發 不僅只有研究開發 安 全性評估程序和最終社會的接受度等種種活動都 相當重要 單由一個研究者執行是不夠的 應有組 織化的運作 辦理相關活動 而目前日本基改作物 開發 卻都由某一研究機構或者某一研究團隊為 主 幾乎沒有基礎和實用研究部門間的合作或組織 運作 單一團隊並無法擔負所有產業化之發展 因 具體為實際需求者設想與確立目標 同時考量下列 因素 加以凝聚其重點 (1) 政策的重要性 (2) 從研 究成果的社會經濟價值 以及研究開發到消費之種 種成本和損益 ( 防止混雜之其他成本 智慧財產取 得成本等費用 ) (3) 消費者 生產者等之接受度 同 時與國民進行雙方交流 掌握實施之接受可能性 (4) 與產業化 商品化之相關機構合作之可能性 此產業化中受挫案例不少 再加上民間企業 各地 方試驗研究等機構 對基改農作物產業化研究態度 消極 使得大學或獨立行政法人試驗研究機構間也 很少有策略性的組織合作 在這樣消極氛圍蔓延下的日本 各個研究者的 研究意願低落 人才外流海外 年輕研究者進入受 關於朝向產業化之研究開發 如何使生產者安 心種植 消費者能安心購買基改農作物 為重要之 發展課題 因此 葉綠體基因導入 減少花粉雜交 技術 如閉花授粉技術等 以及基改農作物檢測 技術等 將可作為日本獨特發展項目 在安全安心 策略下快速開發其技術 阻 進而基改研究整體素質下滑 導致國家知識資 源喪失 日本基因改造科技發展策略 為解決上述問題 以促進基改產業的發展 日 根據上述重點考量 現階段之重點發展領域如 下 1. 基礎研究 開發減少雜交技術 葉綠體基因導入技術 閉 本農林水產省於 2008 年 5 月進行基改作物等研究 花授粉技術等 染色體轉殖之技術開發 發展方案檢討 之後又召開六次的檢討會 從獨立 2. 短中期可實現研究成果的重點領域 行政法人 民間企業以及相關學會等機構進行公聽 會 針對基改農作物之研究開發現況 課題分析等 重點著手 針對研究開發之目標 效率 效果之相 關議題進行彙整 成果於 8 月公開 9 月之後利用此 成果 再與國民進行交流 加以深入探討 經過與 民眾深入的交流溝通後 彙整出幾個民眾所反應之 重點 11 月後進行三次檢討會 並完成最終彙整報 告 遺伝子組換え農作物等の研究開発の進め方に 関する検討会 最終取りまとめ 最終取りまとめ 未來將從中進行重點式發展 相關重要內容闡述如 下 (1) 開發低環境衝擊 低成本 減輕勞動之複合式抗 病蟲害農作物 與多產型農作物交配利用 例 如擁有抗絲狀真菌(filamentous fungi)和細菌之複 合抗菌性之水稻等 (2) 開發能抗逆境 地球暖化 耕地旱化 寒害 之農 作物 如耐乾旱 耐鹽害水稻等 (3) 擴大農作物國內需求 開發促進健康之高機能性 農作物 如高營養價值和高特定成分含量之稻米 等 3. 中長期執行的重點領域 (1) 增加水田之高度利用和糧食自給率 開發多產 一 基改研究開發之推動方針 由國家主導研究領域 讓基改作物朝向產業化 14 農業生技產業季刊 型 機能型 低成本以及高附加價值之飼料作 物 如多產型稻科飼料作物等

19 政策法規 (2) 開發能改善環境 吸收 分解有害化學物質 以 研究的發展 及能囤積重金屬之植物 例如鎘高吸收性植物 3. 建立研究體制 等 (1) 研究人才的配置 在人才配置方面 需將研究者 (3) 增加國產生質能源 開發低木質素 高產量且能 源轉換率高之植物 如多產型甘蔗等 二 基改研究產業化機制之改革 優先配置於產業化研究的領域 而在人才培育 方面 則需強化基改作物研發的相關專業性 實 用性技術之傳承轉移機制 (2) 研究課題的引導 為了培育卓越人才 並使其有 1. 強化基改相關研究策略和管理體制 發展的空間 研究課題必須兼顧研究者自身的 (1) 研究資源之重點分配 以能維持和世界同步之研 研究創意以及解決社會需求解決問題兩項考 究水準 並能快速回饋於社會之研究成果為主 量 (2) 以中長期觀點推動基礎研究 因應日後社會需求 (3) 研究人員的適當評價 應要重視研究成果是否 變動 必須具有能迅速且彈性對應之穩固研究 能與政策連結 同時對於出席國際會議或民眾 體制 座談會等等研究工作以外的場合 也要給予合 (3) 由上而下的制度(top-down) 整體發展或基改研 究之整合 必須揭示策略基本方針 並推動各地 方政府合作及產官學合作制度 理的評價 (4) 支援(back-up)體制的建立 基於卡塔赫納公約 (Cartagena Protocol)的非封閉性試驗 對於周邊 (4) 推動基改作物種植上的適當管理 除了持續遵守 居民的說明會等活動 研究機關需給予全面性 實驗規範外 對外明確公佈等透明化措施也十 支持 另外 也應該培育對於基改相關規定 制 分重要 度面具有充份知識的人才 而組織中智慧財產部 2. 健全研究交流管道 門 產學合作部門 研發部門應結為一體 肩負 (1) 產官學合作研究 透過基改技術與其它領域融 居中與產業界合作 技術產業化的任務 因此培 合 將有助研究的飛躍性發展 故要促進和醫 養 智財評價 人才相當重要 理工 社會科學等農業以外的產業共同合作 除 (5) 健全基改作物的商業種植環境 日本目前尚未核 了從個人單打獨鬥的研發轉換成組織合作研發 准基改農作物的商業種植 為了達成基改農作物 外 民間企業和政府的積極參與合作也相當重 的產業化 一方面參考在歐洲共存政策的同時 要 特別是以醫藥為目的的研究開發 必須和製 也有必要推動整合國內基改農作物的種植 流 藥企業 相關專業人士合作 尤其在研發初期 通相關條件 為了達成此目標 要以客觀的資料 必須和相關企業進行合作研究 為了使開發的農 等科學證據為基礎 並加入社會科學的觀點進 作物能夠普及 對於負責農作物種苗生產 運送 行檢討 的地方公協會的合作 也必須費心經營 最後 基因改造研究之發展需進行廣泛的公 (2) 推動研究設施的開放利用及有效利用 根據基 眾教育與溝通 建立基改技術認知的雙向溝通交 改作物研發的相關法令 需要具備 第一種使 流管道 具體來說 清楚說明基改技術內容和技 用 非封閉系統 的隔離田或 第二種使用 封 術的優點與限制 並在接受民眾意見的同時推動 閉系統 的封閉型溫室設施研發 然這些設施 產業化研究 這種雙向謹慎溝通的作法相當重要 在獨立行政法人研究機構較為完善 故有必要 而在進行這些活動的同時 展開討論或解說之調 向設施不足的民間企業或大學開放使用 以促進 解 者 (coordinator) 和 促 進 者 (facilitator) 的人 才 培 植物種苗生技 2010 NO.21 15

20 POLICY & REGULATION 育也相當重要 因為其對於活動的成敗與否扮演 及相關配套措施的重要性 所以培育以科學知識 重要角色 除此之外 也需由研究機構提供簡明易 為基礎而能向國民清楚說明的科學溝通者 (science 懂的資訊 讓民眾了解基改 技術的好處 並正確 communicator) 和培育調解者和促進者等同重要 傳達避免基因流佈 (gene flow) 所需要花費的成本 AgBIO 余祁暐 台灣經濟研究院 生物科技產業研究中心 組長 參考文獻 1. Agbios, From 2. 日経バイオテク (2008) 日経バイオ年鑑2009 東京 : 日經BP社 3. 農林水產省 (2009) 遺伝子組換え農作物等の研究開発の進め方に関する検討会 最終取りまとめ 4. GM基因改造科技資訊網 From gm.coa.gov.tw 5. 農業生技產業資訊網 From agbio.coa.gov.tw 表二 日本通過環境/食用/飼用安全評估之基改產品 物種別 大豆 玉米 基因功能 環境安全評估 食用安全評估 飼用安全評估 耐除草劑 Bayer CropScience 耐除草劑 Bayer CropScience 耐除草劑 Pioneer Hi-Bred 耐除草劑 Monsanto 耐除草劑 Monsanto 成份改良/新增 抗蟲+耐除草劑 1997 抗蟲+耐除草劑 1997 耐除草劑 1999 耐除草劑 1997 耐除草劑 DuPont Canada Agricultural Products Monsanto 1998 Pioneer Hi-Bred Dekalb Genetics Corporation Bayer CropScience Syngenta Seeds 耐除草劑 Monsanto 抗蟲+耐除草劑 Syngenta Seeds 抗蟲+耐除草劑 Syngenta Seeds 抗蟲+耐除草劑 DOW AgroSciences and Pioneer Hi-Bred 抗蟲+耐除草劑 抗蟲+耐除草劑 Monsanto 抗蟲+耐除草劑 Mycogen and Pioneer Hi-Bred 抗蟲 DOW AgroSciences 抗蟲 Syngenta Seeds 抗蟲 Monsanto Monsanto 抗蟲 Dekalb Genetics Corporation 抗蟲 Monsanto 抗蟲 Monsanto 抗蟲+耐除草劑 抗蟲+耐除草劑 抗蟲+耐除草劑 抗蟲+耐除草劑 農業生技產業季刊 Syngenta Seeds 抗蟲+耐除草劑 16 產品登記公司 2007 Syngenta Seeds DOW AgroSciences and Pioneer Hi-Bred Monsanto 2007 Syngenta Seeds

21 政策法規 表二 日本通過環境/食用/飼用安全評估之基改產品 物種別 基因功能 環境安全評估 食用安全評估 抗蟲+耐除草劑 Monsanto 抗蟲+耐除草劑 Monsanto 抗蟲+耐除草劑 Monsanto 抗蟲+耐除草劑 Monsanto 抗蟲+耐除草劑 玉米 Monsanto and Mycogen Seeds Monsanto Bayer CropScience DOW AgroSciences 抗蟲+耐除草劑 Syngenta Seeds 抗蟲+耐除草劑 DOW AgroSciences and Pioneer Hi-Bred 抗蟲+耐除草劑 DOW AgroSciences and Pioneer Hi-Bred 成份改良/新增 Monsanto 抗蟲+成份改良/新增 Monsanto 抗蟲 1997 Monsanto 抗蟲 1996 Monsanto 抗蟲+抗病毒 2003 抗蟲+抗病毒 耐除草劑 1999 耐除草劑 2003 耐除草劑 2007 Monsanto 2001 Monsanto 1999 Bayer CropScience Novartis Seeds and Monsanto Monsanto Bayer CropScience Monsanto Monsanto Bayer CropScience 抗蟲 Monsanto 抗蟲 2005 DOW AgroSciences 抗蟲 2005 DOW AgroSciences 耐除草劑 耐除草劑 1997 耐除草劑 抗蟲+耐除草劑 棉花 Monsanto 抗蟲+耐除草劑 抗蟲+耐除草劑 甜菜 產品登記公司 抗蟲+耐除草劑 抗蟲+耐除草劑 馬鈴薯 飼用安全評估 2007 抗蟲 DOW AgroSciences Monsanto 抗蟲+耐除草劑 DOW AgroSciences 抗蟲+耐除草劑 DOW AgroSciences and Pioneer Hi-Bred 抗蟲+耐除草劑 Monsanto 抗蟲+耐除草劑 Monsanto 抗蟲+耐除草劑 Monsanto 抗蟲 1997 抗蟲+耐除草劑 Calgene 耐除草劑 Calgene 番茄 延熟保鮮 紫花苜蓿 耐除草劑 Calgene 2006 Monsanto and Forage Genetics 資料來源 Agbios 台灣經濟研究院生物科技產業研究中心整理 植物種苗生技 2010 NO.21 17

22 RESEARCH & DEVELOPMENT 分子標誌在蔬菜種子之 研發與應用 撰文/吳明哲 台灣位處亞熱帶地區 夏季 6-9 月 高溫多濕 如表一 惟台灣大多數蔬菜種子業者為中小型企 病蟲害嚴重 其他季節 10-5 月 則氣候溫和 頗為 業 研發能力與投資均難以和國際種子公司匹敵 適合作物生長 如此氣候環境造就台灣蔬菜生產的 尤以近年來已有長足進步且能實際應用於提昇種子 多元化 以種苗業發展而言 台灣可利用本身先天 競爭力的分子標誌技術 台灣大多數蔬菜種子業者 氣候環境 加上後天的種原蒐集 發展出具早生耐 雖瞭解其重要性 但顯然力不從心 有賴政府研發 熱 抗病蟲害 優良品質等特性的品種 如十字花 單位針對業者迫切需求項目加強研發 並將研發成 科的青花菜 花椰菜 茄科的番茄 番椒 葫蘆科 果技術轉移業者應用 的西瓜 甜瓜等 均擁有甚強之國際種子市場競爭 分子標誌技術簡介 力 台灣曾經創造 全世界每四顆西瓜種子大約一 分子標誌是生物體內可以被偵測到能夠遺傳至 顆來自台灣 的佳績 此外花椰菜因具早生耐熱特 下一代的特定 DNA 序列或特定的蛋白質 目前分子 性 每年種子出口量可達 5 公噸 業界這些成就令 標誌之應用全為 DNA 標誌 蛋白質標誌由於用途有 人讚佩 限 現已幾乎不用 分子標誌之利用主要依據個體 植物種苗具備如下特性 (1) 研發技術性高 經 間分子層次之差異 包括點突變 (point mutation) 濟性高 (2) 品種遺傳具獨特性與永續性 (3) 體積 插入 / 缺失 (insertion or deletion) 重複序列 (variable 小運銷成本低 因此 國內產官學界一致認為植物 number repeats) 等 具備如下之優點 (1) 傳統利用 種苗產業頗為適合土地 人力資源均有限的台灣來 外表型鑑定方法 受到植物生長發育階段及環境條 發展 台灣植物種苗年產值 113 億元 出口金額 36 件因素影響 造成判定上的困擾 分子標誌是個體 億元 其中蔬菜種子每年約有 5 億元之出口值 詳 遺傳組成的一部分 沒有前述的影響 且僅需要少 表一 台灣植物種苗年產值與出口金額 單位 新台幣元 蘭花 其他花卉 果樹 蔬菜 農藝及特用作物 合計 產值 34億元 17億元 13億元 23億元 26億元 113億元 出口金額 28億元 2億元 1億元 5億元 36億元 資料來源 行政院農業委員會種苗改良繁殖場 (2008) 18 農業生技產業季刊

23 研發 創新 量的檢體 可利用種子或種苗直接進行鑑定 (2) 傳 圖的研發項目 均很容易發現有人在進行研發 統病蟲害檢測以鏡檢和血清學方法為主 利用分子 目前 全 世界 最 大 的 六 家 國 際 種 子 公司 標誌檢測有精確及靈敏度高等優點 隨技術發展檢 Monsanto Dupont Syngenta Bayer BASF Dow 等 測項目有彈性且能簡化分析流程 (3) 利用與目標性 除積極發展基因改造作物新品種外 亦不斷強化分 狀連鎖或高度相關的分子標誌 作為育種上間接選 子標誌輔助育種能力 以提昇蔬菜育種效率 期望 拔利用 有助於外表型分析困難與多基因遺傳性狀 能在競爭激烈之國際種子市場擊敗對手 以提高市 之選拔 達到提升育種效率的目的 (4) 目前品種鑑 場佔有率 詳如表二 BASF 公司甚至成立子公司 定以植物型態分類為基礎 對於外觀類似與侵權訴 DNA LandMarks 公司 專門研發 SSR SNP 微轉 訟糾紛 分子標誌鑑定有快速和精確的優點 有助 座子序 列多型 性 (Inter MITE Polymorphism, IMP) 於強化品種權保護 (5) 基因改造作物與原品種幾 等分子標誌 並可接受客戶委託 研發可資應用之 乎相同 如何檢測是否存有轉殖之外源基因 分子 分子標誌技術 有關政府經費支持分子標誌輔助育種部份 大 標誌是普遍最可行的方法 且針對加工製品亦可進 多常見於糧食作物 如美國農業部自 2002 年起成 行查驗 立全國小麥 大麥 燕麥分子標誌輔助育種計畫 國際間分子標誌技術之研發與應用概況 並建立四個核心實驗室 北卡州立大學 華盛頓 近年來 全世界分子遺傳技術之發展速度甚為 州立大學 北達科他州立大學 堪薩斯州立大學 驚人 其應用在農作物育種上主要有兩大類 一為 以因應周遭公私立育種單位之需求 進行小麥 大 基因改造作物之育成 國際種子公司由於基因改造 麥 燕麥等作物農藝性狀 產量 株高 開花時間 作物研發成本高昂 所發展出之基因改造作物主要 及抗病性等 之基因型鑑定 找出與重要性狀密切 為種子市場龐大之大豆 玉米 棉花 油菜籽等四 關連之分子標誌 提供給各育種單位 以提高育種 項作物 其他種子市場較小作物之研發主要由政府 效率 此外 日本農林水產省支持的日本越光米品 經費支持之計畫支持 較有名之例子為美國政府經 種 利用分子標誌技術育成抽穗期不同 可於北抵 費支持之抗輪點毒素病基因改造木瓜 印度政府經 北海道南至沖繩縣栽培之品種 以及國際稻米研究 費支持之抗蟲基因改造茄子 另一為分子標誌輔助 中心利用分子標誌技術育成耐淹水及抗白葉枯病之 育種技術之研發 由於研發成本較低 不論大小作 水稻品種等 均為利用分子標誌技術育成優良品種 物 也不分公司大小或政府經費支持 只要有利可 甚為成功之案例 近日日本宣布該國 2009 年十大農 表二 全球六大農業生技企業之營收比較 公司 營收項目 營業額 百萬美元 營業比重 年成長率 備註 Monsanto 生技種子 4, 含基改種子及雜交育種種子 Dupont 生技種子 3, 含基改種子及雜交育種種子 Syngenta 生技種子 2, 含基改種子及雜交育種種子 Bayer 生技種子 含基改種子及雜交育種種子 BASF 植物生技 4, 含生技種子及植物保護 Dow 農業生技 3, 含植物生技及動物生技 資料來源 台灣經濟研究院 (2008) 植物種苗生技 2010 NO.21 19

24 RESEARCH & DEVELOPMENT 業生技研究成果中 抗稻熱病基因附近影響口感 的一種 在基因組 DNA 序列中 任何鹼基均有可 基因的發現 可在育種時篩選僅含抗病基因而不含 能發生變異 因此 SNP 既有可能在基因序列內 也 影響口感基因 之研發成果高居第一名 可見分子 有可能在基因以外的非編碼序列上 而 SNP 發生 標誌技術研究在日本所受到的重視程度 機率在人類平均約為千分之一 而玉米則平均約為 分子標誌的種類 目前使用最為廣泛之分子標誌種類為 一 SSR標誌 簡單重複序列 (simple sequence repeat, SSR) 即 微衛星標誌 (microsatellite) 是指在真核生物基因組 中 由 1-5 個核苷酸以重複排列 (tandem repeat) 的 方式存在於基因組中 而這些重複序列的重複次數 差異 可視為不同的對偶基因 (allele) 因其在個體 間存在著高度的變化 故可作為遺傳相似性分析及 遺傳連鎖圖譜建構等用途 SSR 主要的特點為廣泛 且穩定存在於真核生物中 其具有高度的多型性 並且屬於共顯性 DNA 標誌 有利於異質結合基因 型分辨 早期 SSR 的利用受限於缺乏引子相關序 列資訊 因為必須先將 DNA 定序或在基因資料庫 (GenBank) 中搜尋相關的 DNA 序列 知道簡單重複 百分之一 依物種和親緣關係遠近而異 目前檢測 SNP 的方法有許多種 包括傳統的變性高效液相 層析 (dhplc) 單股構型多型性 (SSCP) 直接定序 法等 現行多採用 PCR 技術為基礎 針對 SNP 位 點設計引子之 mutiplexpcr 或 dcaps 但是不適合 大規模及高通量使用 一般認為利用生物晶片技術 是檢測 SNP 理想方法 在同一晶片上布置眾多專一 性 SNP 分析探針進行偵測 分析效率是電泳方法的 倍 美國康乃爾大學 Susan McCough 教授和 國際稻米研究所 Michael Thompson 博士積極研究 開發水稻品種間之 SNP 據估計水稻約有 160 萬個 SNP Susan McCough 教 授 主 要 利 用 Affymetrix 44K Affymetrix 600K 等 microarray 系統 Michael Thompson 博士主要利用 Illumina 公司的 bead-array 系統 國內研發概況 序列兩側相鄰保守序列 (conserved) 之 DNA 序列 才能合成引子 所需的時間與經費較多 但在目前 一 蔬菜種子純度分子鑑定 國際上 DNA 序列資料庫之不斷累積的研究成果中 目前種苗業者利用田間種植試驗 (grow-out test) 針對較常見的作物 如番茄 油菜 胡瓜等 已有大 及 RAPD 分子標誌鑑定種子純度 田間種植試驗費 量的可利用 SSR 分子標誌可由 DNA 資料庫取得 時且費工 RAPD 分子標誌技術並不穩定 均有其 故引子的取得已不再是一個限制因子 由於簡單重 重大缺點 目前農業試驗所針對葫蘆科蔬菜 西瓜 複序列的數量眾多 且分散在整個基因組 是目前 甜瓜 和十字花科蔬菜 花椰菜 結球白菜 加強 遺傳研究上最廣泛使用的分子標誌之一 研發 SSR 分子標誌技術 種苗改良繁殖場以番茄 二 SNP標誌 番椒等茄科作物為基礎 逐年建立商業品種種子純 度分子檢測技術標準化及管理體係 期望能營造優 單 核 苷 酸 多 型 性 (single nucleotide 質種子產業環境 提升種子產業國際化競爭力 polymorphism, SNP) 是 指 同 一 位 點 不 同 對 偶 基 因之間單一核苷酸的差異 這種變異可由鹼基的 二 蔬菜種子種傳病害分子檢測 同 類 轉 換 transition (A G, T C) 或 異 類 顛 換 蔬 菜 種 子種 傳 病 害 的 鑑 定 方 法 包 括 幼苗長 transversion (A C, T G) 所 引起 並包 括單一 出 試 驗 (seedling grow out test) 選 擇 性 培 養 基 鹼基的插入或缺失 SNP 是可遺傳的變異中最常見 (selective medium) 血清學技術 聚合酵素連鎖反 20 農業生技產業季刊

25 研發 創新 應 (polymerase chain reaction, 番茄抗黃化捲葉病分子標誌輔助育種技術 農業試 PCR) 為基礎之技術等 其中以聚 驗所研發西瓜抗蔓割病 苦瓜抗萎凋病 甜瓜抗白 合酵素連鎖反應之技術為分子標誌 粉病 胡瓜雄不稔性等分子標誌輔助育種技術 此 檢測技術中靈敏度最高 最穩定之技 外 農委會亦委辦大專院校針對番茄晚疫病 番椒 術 惟大多種苗業者並未具備分子檢 雄不稔性 青花菜與花椰菜早生耐熱等四項分子標 測能力 經農委會整合結果 由中興大 學等會外學研機構 種苗改良繁殖場 台 南區農業改良場等單位加強研發西瓜細菌性果斑病 誌輔助育種技術執行學界科專計畫 四 分子標誌品種鑑定 與花椰菜黑腐病分子檢測技術 由農業試驗所研發 植物品種為智慧財產之一 我國具有外銷全球 西瓜蔓枯病與炭疽病 甜瓜病毒 胡瓜嵌紋病毒 之毛豆 番茄等優良作物品種 遭受侵權損失之權 矮南瓜黃化嵌紋病毒 胡瓜綠斑嵌紋病毒 花椰 利金難以估算 植物品種侵權糾紛之判定單位為司 菜黑斑病與菌核病分子檢測技術 並由動植物防疫 法單位 農政單位應整合現行品種權之性狀檢定及 檢疫局負責審核分子標誌標準作業程序及建立出口 分子標誌為主之植物品種鑑定技術 建置服務平 種子無特定病原驗證及發證系統 台 並加強國際合作 協助我國業者進行植物品種 三 分子標誌輔助育種選拔 權之全球佈局 目前農委會植物種苗團隊中 高雄區農業改良 一般而言 蔬菜種子產業之競爭力來自於育種 場與台南區農業改良場業已進行毛豆品種分子鑑 選拔之能力 種子業者面對同業之激烈競爭 必須 定標準作業流程建立中 花蓮區農業改良場進行苦 不斷推出優良新品種 以維持自身競爭力 甚至擴 瓜 番茄 青葱分子標誌品種鑑定技術研發 台中 張市場佔有率 分子標誌輔助育種選拔需先建立 區農業改良場進行豌豆分子標誌品種鑑定技術研 高密度分子標誌連鎖群圖譜 以定位重要性狀之基 發 因座 找出與基因緊密連鎖之分子標誌 做為提高 育種選拔效率之利器 綜觀國內各大小蔬菜種子業 五 基因改造作物檢測與監測系統 者 普遍需要抗病蟲與適合有機栽培品種 希望藉 目前全世界基因改造作物已達 1 億 4 千萬公頃 由分子育種技術縮短育種期程 但大多能力不足 以玉米與大豆為大宗 近年來台灣雖已甚少飼料用 因此期待政府研發單位針對迫切需求之項目加強研 玉米與大豆之種植 但此兩項作物主要以甜玉米與 發 將基因 標誌模組技術轉移業界應用於育種選 毛豆等蔬菜用途方式生產 因此進口國外生產之基 拔 並協助業界培訓人才 因改造玉米與大豆及其產製品必須嚴密監控 防患 目前農委會植物種苗團隊業已整合各研究機 基因污染至甜玉米與毛豆產區 此外 甜玉米與毛 關 針對業界迫切需建立之分子標誌輔助育種技術 豆進口國常要求我國外銷種子業者提出非基因改造 加強研發 這些研發項目包括 亞蔬中心研發番茄 作物證明 造成非關稅貿易障礙問題 因此外銷產 抗黃化捲葉病毒 抗晚疫病 青枯病等分子標誌輔 品如能直接在本地由認證實驗室執行檢測 可避免 助育種技術 種苗改良繁殖場研發番茄抗黃化捲葉 產品重複檢測 降低產品查驗成本 暢通國際貿易 病毒 斑點萎凋病 根瘤線蟲 番椒辣椒素 木瓜 為克服前述問題 農委會業已由農糧署整合各 性別相關基因等分子標誌輔助育種技術 台南區農 單位建置基因改造作物檢測平台 中興大學建立基 業改良場研發番茄抗黃化捲葉病毒 甘藍抗黑腐病 因改造作物田間取樣模式 種苗改良繁殖場 桃園 等分子標誌輔助育種技術 花蓮區農業改良場研發 區農業改良場 台南區農業改良場 花蓮區農業改 植物種苗生技 2010 NO.21 21

26 RESEARCH & DEVELOPMENT 良場與農業試驗所負責田間取樣 田間檢測與樣品 十字花科蔬菜種子純度分子鑑定認證制度 分析 最終由種苗改良繁殖場負責樣品複檢確認 2. 蔬菜種子種傳病害分子檢測 預定在100年度建立 並建置基因改造作物檢測標準流程 基因改造作物 西瓜果斑病 十字花科蔬菜黑腐病無病源認證與 聯合實驗室檢測模式與電腦資料庫管理系統 發證制度 未來努力方向 3. 品種鑑定 預定在99年度建立毛豆 101年度建立 番茄品種鑑定標準作業流程 近年來全世界分子生物技術之發展速度甚為驚 4. 基因改造與非基因改造證明 預定在99年度建立 人 許多分生技術不僅靈敏 快速 準確 而且成本 大豆種子 100年度建立玉米種子非基因改造認 費用不斷降低 使得過去昂貴且可行性低之技術變 證制度 得非常實用化 有關分子標誌在蔬菜種苗之研發與 應用上 國際大型種子公司均已普遍採用 而且大 四 國際合作面 力投資在分子標誌技術之研發 使得這項技術之實 1. 品種分子鑑定規則必須與各先進國家如荷蘭 日 用價值愈來愈高 台灣蔬菜種子公司大多為中小型 本 美國等接軌 以確保我國蔬菜種子之品種權 企業 在資本 人力 設備上均無法像國際大型種 2. 病害分子檢定技術必須標準化 且應獲得進口國 子公司那樣大量投資在分子標誌技術之研發上 有 可能會導致台灣蔬菜種子之外銷市場占有率逐年下 降 為力挺國內蔬菜種子公司之市場競爭能力 政 府應在研發面 產業面 制度面 國際合作面上加 強分子標誌在蔬菜種子之研發與應用 之認可 3. 加強重要目標性狀之國際合作 以提升我國分子 標誌輔助育種技術之水準 4. 尋求與國際尖端機構之合作機會 例如與法國 農業科學研究院(Institut national de recherche agronomique, INRA)在基因改造作物檢測與監測 一 研發面 1. 加速開發具有利基之耐熱蔬菜作物如番茄 花椰 菜 結球白菜等的研發 2. 開發缺乏基因組資料之作物如西瓜 花椰菜等之 分子標誌系統測試 3. 建立高感度 高通量分子標誌檢測系統 4. 加強功能性基因之選殖與分析 二 產業面 1. 辦理示範觀摩與技術研討會 2. 加強辦理技術轉移 3. 加強產業發展規劃分析 4. 建置技術與諮詢服務平台 5. 促進新事業 農業生技檢測服務 業務推展 三 制度面 1. 蔬菜種子純度認證 預定在101年度建立葫蘆科和 22 農業生技產業季刊 技術之合作 吳明哲 行政院農業委員會農業試驗所 AgBIO 生物技術技組 組長

27 研發 創新 生物技術在果樹品種選 育之應用-番木瓜性別 檢測 撰文/李文立 番木瓜俗稱木瓜 (Carica papaya L.) 屬番木瓜 科 (Caricaceae ) 番木瓜屬 (Carica) 植物 番木瓜科 植物共有 4 個屬 31 個種 其中番木瓜屬有 22 種 僅原產於熱帶美洲的番木瓜具有食用性 番木瓜在 清朝末年由中國大陸引進臺灣 目前在台灣中部以 南地區均有商業生產 根據農委會農業年報統計資 料顯示 1992 年以後台灣番木瓜栽培面積維持在 3,000 公頃上下 2009 年台灣 栽 培面 積為 3,017 公 頃 產量為 87,680 公噸 圖一 總生產量因當年氣 候條件而變動 特別是豪雨或颱風來襲頻率較高的 年份 番木瓜的產量即快速銳減 是造成生產不穩 資料來源 行政院農業委員會農糧署 圖一 近10年國內番木瓜生產量變動趨勢 定的主因 批發價格高低起伏之變化亦因此而受影 響 圖二 臺灣市場上常見的番木瓜品種多為 台 農 2 號番木瓜 果型為長橢圓形 成熟果實之果肉 為橘紅色 具香氣 糖度約 12 Brix 甚受國人喜愛 約佔台灣種植面積的 90% 是國內番木瓜栽培的長 青品種 番木瓜因富含胡蘿蔔素 維生素 C 高量 酵素及多種有益人體健康的成分 對消化系統有正 面的效益 甚受國人重視 因此也有 萬壽果 一稱 未成熟的番木瓜乳汁中含豐富的番木瓜酵素 在科 學研究 食品加工 醫療 化妝品 美容等各方面具 有廣泛的應用 資料來源 行政院農業委員會農糧署 圖二 近10年國內番木瓜批發市場交易價格變化 植物種苗生技 2010 NO.21 23

28 RESEARCH & DEVELOPMENT 番木瓜性別與產業的相關性 番 木 瓜 具 有 開 雄 花 圖 三 不 結 果 的 雄 株 (male) 開雌花 圖四 結圓形果實的雌株 (female) 及 開 兩 性 花 圖 五 結 長 橢 圓 型 果 的 兩 性 株 (hermaphrodite) 等三種株性 性別 雄株通常不結 果 不具經濟價值 雌株在網室內需要人工授粉才 能結果 其果型為圓形不利於包裝 果實空腔大 圖三 番木瓜雄株產生之雄花 子房萎縮成細針狀 箭頭指處 不受消費者青睞 兩性株果實內腔小而果肉厚 長 橢圓形 方便包裝且可節省運輸空間 更重要的是 可以自花授粉 節省人力 因此世界各國的番木瓜 生產均以兩性株為對象 例如 巴西 夏威夷 墨 西哥 泰國 馬來西亞 印度及臺灣等國均以兩性 株為栽培的對象 不僅供應其國內市場也作為外銷 之用 雖然商業栽培者均希望種植純兩性株 然而 番木瓜從生長至花蕾形成前 不論是葉型 莖幹顏 色 株型等各種外部型態 都尚未發現與植株性別 圖四 番木瓜雌株發育之雌花不具有雄蕊 花藥 連鎖的外部特徵 無法利用外部型態判斷植株性 別 農民為得到較具商業價值的兩性株 須於每一 植穴中種植 2-3 株番木瓜苗 等生長 6-8 個月待植株 花蕾形成後 始能由花朵構造確認其性別 此時再 選留一棵兩性株 其餘植株砍除 以達到全園生產 長橢圓形的兩性果 然而這樣的栽培方式不僅造成 番木瓜幼苗期的養分競爭與浪費 也造成栽培者大 量的勞力支出 增加苗木費用與管理費用 此外 部分植穴可能因無栽植到兩性株而造成缺株情形 圖五 番木瓜兩性花具有完整雌雄蕊 不易控制正常株距 為了生 產同一 性 別的番木瓜種苗 無 性繁殖 法常被番木瓜種苗業者採行 如利用組織培養 扦 認為其對逆境環境的忍受性較差而不喜種植 因 插 嫁接等技術 在這些方式中 組織培養繁殖之 此 對於多數農民而言 全兩性株的種子苗被認為 商業生產 其繁殖倍數高且所有植株均為兩性株是 是極具發展價值的種苗生產方式 事實上 國內育 其優點 但是這種生產方式的技術門檻高 生產成 有全球唯一的全兩性株的番木瓜品種 種苗七號 本相對提高 致使組織培養苗的售價約為實生苗的 是科學研究上良好的材料 惟目前尚未推廣農民利 7-15 倍 嫁接苗因需要分別培養母穗及砧木 生產 用 步驟多 需要較大的生產空間及加濕設備 且苗木 生產速度較慢 扦插苗的繁殖倍率雖然較嫁接苗高 但是因為與組織培養苗同樣沒有種子根 部分農民 24 農業生技產業季刊 番木瓜性別的產生 一般來說 大多數雌雄異株植物的性別決定並

29 研發 創新 不像哺乳動物那樣在胚胎時期就已決定 而是在生 長 分化和發育成熟至某個生育階段才能確定 同 時還會因外界環境條件如水分 營養 CO2 溫度 溼度 光照時間和植物激素等因素的變化而受影 響 對番木瓜而言也不例外 其花型 性別也會因 季節 高溫 養分 逆境等條件而變化 在日夜溫 差大的環境影響下 兩性株可開出如雌株之雌花或 如雄株之雄花 或雄株可開出如兩性株之兩性花 圖六 番木瓜在日夜溫差大的環境下容易形成畸形花 具有 退化的雄蕊 箭頭指處 番木瓜花性型表現主要決定於花器形成的過程 且 番木瓜性型之遺傳基因控制 不在於控制雄蕊或心 皮分化發育基因之有無 而是各種株性之植株在花 朵形成過程中抑制雄性花器 雄蕊 或雌性花器 心 皮 之生長發育或這些器官敗育的結果 使花朵最 終形成不同的花性 若依照目前已知的植物開花調 控機制 以模式作物阿拉伯芥為例 其開花受到三 群基因的影響 第一群為開花誘導基因 調節植物 由營養時期轉變為花序 此群基包含光週期 春化 圖七 環境不適合時番木瓜兩性花將形成偏雄花 雌蕊發育 不良 箭頭指處 作用與荷爾蒙等基因 第二群為調節花序產生花器 的基因 使花序上長出花苞 第三群基因為花器發 育基因 由 A B C D E 五種不同功能的 MADS 雌蕊有時可發育成正常的兩性花得以著果 果實內 box 基因組成 控制花朵器官的發育 這些花器 的種子也可以正常發芽 不難想像 當原本是雄株 發育的基因因為與環境 植株生長狀況存在交互作 的番木瓜樹在溫度較低時得以正常開花 將會給趣 用 造成番木瓜花性的多樣性 味栽植者帶來如何的驚訝 也由此可以知道番木瓜 番木瓜 正常花性的兩性花具 5 枚萼片 5 片花 花性的彈性與多變 瓣 花藥 10 枚及心皮 5 枚 雌株之花具 5 枚萼片 5 依照 Storey 等人於 1953 年提出的番木瓜株性 片花瓣及心皮 5 枚 雄株之花具 5 枚萼片 5 片花瓣 基因控制理論 番木瓜的株性由 3 個等位基因控 花藥 10 枚及不具功能之退化性雌蕊 在這三種不同 M 兩性 及 m 雌性 M1 和 M2 制 M 雄性 1 2 株性中 除了雌株的花性表現較穩定 對於非遺傳 為顯性 m 為隱性 雄株及兩性株的基因型分別為 性 環境及營養 的影響感受性較小 亦即雌株的 M1m 和 M2m 雌 株的基因型為 mm 若基因型組 花朵發育穩定 不易有畸形花產生 兩性株的花朵 合為 M1M1 M1M2 M2M2 的種子均無法正常發育 在不合適的環境或營養缺乏的情況下 可產生花藥 另外 根據屬內雜交結果 Horovitz 及 Jimenez 於 數減少為 0~9 枚 心皮數增加為 5~10 枚之雌性化 1967 年指出 番木瓜的性別决定是 XX-XY 型 雄 兩性花 (complete or partial pistilloid) 圖六 或花 性基因型為 XY 兩性為 XY2 雌性為 XX 在 Y 染 藥數 10 枚 雌蕊退化 心皮數減少為 0~4 枚之雄 色體上含有一個致死因子 (lethal factor) Y2 是 Y 染 性化兩性花 (mild or severe carpelloid) 而形成畸形花 色體的修正版 同時 Y2 也保存了 Y 染色體上的這 圖七 番木瓜雄株在較低的溫度條件下 退化的 個致死因子 科學家認為 X-Y 染色體的分化是透過 植物種苗生技 2010 NO.21 25

30 RESEARCH & DEVELOPMENT 抑制重組實現的 這過程中聯會的染色體通過交叉 使親本的遺傳物質發生重組 產生新的重組個體 研究小組在 2190 株番木瓜的雄性染色體區域沒有 發現重組 進一步說明它是一條原始的性染色體 性染色體通常被認為是從體染色體進化而來的 番 木瓜雄性區域很小 且失效基因的比例約為 38% 低於人類 Y 染色體失效基因為 95% 的比例 此研 究結果說明番木瓜的雄性區域從體染色體分化的年 代尚淺 屬於較原始的性別染色體 進而推測番木 瓜的雄性特異區域可能與 2 億 4 千萬到 3 億 2 千萬 年前人類 Y 染色體的祖先相似 圖八 農業試驗所鳳山分所發展之番木瓜快速萃取技術 可 以大量快速萃取得PCR等級之番木瓜基因組DNA 生物技術在番木瓜性別檢測之應用 近年來 生物 科 技相關技術進展迅 速 目前 PCR(polymerase chain reaction) 已證明在生物學上 可以進行早期偵測 解決許多問題 具有極佳的應 用價值 它也被用來檢測番木瓜的性別 在番木瓜 幼苗株性尚無法以目視辨別的現況下 利用 PCR 鑑 定番木瓜花性的研究報告陸續被發表 (Chaves and Nuñez 2007; Ming et al., 2007; Ren et al., 2007) 就 檢測的實務上 操作步驟不外乎 DNA 萃取 PCR 電泳分析 基因片段選殖或 DNA 序列分析等方法 進行 PCR 檢測時首先需進行 DNA 的萃取工作 以 圖九 利用PCR的檢測方式可以獲得全兩性株的番木瓜種子苗 箭頭所指處為兩性株特有之DNA標誌 分離標的作物的 DNA 作為 PCR 反應的模版 一般 在進行 DNA 萃取時必須先解離細胞組織並讓 DNA 溶於萃取液中 然後以酵素或化學方法移除溶液中 的蛋白質 RNA 及其他巨分子以避免在 PCR 反應 之干擾 植物因細胞壁及含有許多二次代謝物質 其 DNA 萃取較困難 因此一般採行四個步驟 解 離或破碎細胞 沈降 移除雜質 清洗 DNA 及重新 溶解 DNA 依所使用的方法不同 其萃取過程約需 時 2-8 小時或更高 在作物檢測上是一項耗時費財 的工作項目 往往限制了檢測的速度 也限制了番 木瓜性別檢測在商業上的應用性 若能建立快速萃 取基因組 DNA 的技術 圖八 將可以大幅減少轉 基因作物檢測所需之時間與費用 然而在相關的農 26 農業生技產業季刊 圖十 經PCR篩檢之番木瓜種子苗 每株均為兩性株

31 研發 創新 業研究機構中 特別是希望透過雜交方式選育新品 環境條件變化時 例如溫度變化大 光照不足 水 種而必須種植種子苗的研究機關 利用 PCR 來進行 分缺少或過多 養分缺乏等因素形成逆境時 番木 早期的性別篩檢工作 圖九 可以有效且快速的獲 瓜的花性也會隨著改變 形成雌花 五裂形花 畸 得兩性株 減少田間的照護工作 可以大幅減少田 型果 不結實花或是雄花 造成生產者的損失 在 間的照護時間 爭取時效 圖十 栽培生產的實務上 對容易造成番木瓜花性改變的 因素加以留意 盡量調整果園的環境及植株的生理 結語 狀態 減少畸型花的產生 並配合摘除畸型花 果 對於番木瓜株性形成的探討 性染色體起源以 及花朵器官形成的各種分子機制 目前有許多研究 學者正進行研究中 相信在未來將有豐碩的進展 而分子標誌輔助育種工作是其中值得投入研究的一 個項次 在目前育種工作的應用上 以性別檢測 性 別標誌 被最廣泛應用 然而檢測成本仍然高於嫁 接苗的售價而未商業化 未來仍有進展的空間 期 望在檢測成本下降後成為番木瓜栽培的主流應用 然而不論苗木的販售如何演進 栽培者仍須留意當 的田間操作 讓第二順位的花蕾發育 延緩花朵發 育時間 躲避不良環境 讓植株每一節位仍能產生 正常果實 避免損失 其中最需要注意的關鍵是養 分的調控 若能提供充足的肥料 採用少量多施 在必要時採取葉面噴施 使植株的營養充足 將會 有助於減少番木瓜畸型與不結實花的產生 進而增 進收益 李文立 AgBIO 行政院農業委員會農業試驗所 鳳山熱帶園藝試驗分所 熱帶果樹系 主任 參考文獻 1. Chaves-Bedoya, G. and Nuñez, V. (2007) A SCAR marker for the sex types determination in Colombian genotypes of Carica papaya. Euphytica 153: Ming, R., Yu, Q. and Moore, P. H. (2007) Sex determination in papaya. Cell & Developmental Biology 18: Ren, C. X., Huang, J. C., Xiao, Y. and Li, L. (2007) RAPD and SCAR molecular markers for male trait in Carica papaya. Journal of Fruit Science 24(1): Storey, W. B. (1953) Genetics of papaya. J. Hered. 44: 植物種苗生技 2010 NO.21 27

32 RESEARCH & DEVELOPMENT 植物生物反應器之應用 潛力-以基因轉殖萵苣 為例 撰文/劉程煒 尤進欽 前言 萵苣 (Lettuce) 為一種常見的菊科蔬菜 根據聯 合國糧農組織 (Food And Agricultural Organization of United Nations, FAO) 統計 2008 年全球萵苣類 蔬菜的總產量約為 23,531,963 公噸 普遍使用在生 菜沙拉 三明治 漢堡等 為西式料理中常見的一項 食材 由於栽培品種的差異與飲食習慣的不同 亞 洲國家大部分還是經烹調後食用為主 藉以消除萵 苣特殊之苦味 而近年來由於國人飲食習慣逐漸西 化 生機飲食日益受到消費者的重視 具特殊風味 的結球萵苣或稱之為美生菜 (Iceberg lettuce) 深獲 國人的青睞 使我國萵苣產業發展十分迅速 年消 費量約 2 萬公噸 傳統的生物反應器 例如發酵工業 主要是以 人工設施來提供一個體外的穩定細胞培養環境 但 隨著生物科技發展迅速 開發以哺乳動物 昆蟲或 是植物細胞為高效率的生物反應器平台 亦具有有 相當優勢與發展潛力 原蛋白成功之後 在人類疫苗的發展史上立下了一 個新的里程碑 亦將轉基因植物帶入了一個新的應 用領域 尤其是疫苗的開發更是傳統生物反應器所 無法取代的 隨著新基因工程技術不斷的發展與研 究 利用各種宿主表達系統來生產大量具有醫藥價 值的酵素 蛋白質或藥品的目標已逐漸實現 利用 植物做為生物反應器與以微生物和動物平台等系統 相比 植物載體最大的優點是可以大規模並廉價的 生產異源蛋白 這些醫用蛋白保持了重組蛋白的理 化特性與生物活性 有的經純化後可做為藥劑 診 斷試劑或親合劑等 有的甚至不需純化就能作為食 用口服疫苗 這些重組蛋白甚至可長期儲藏於植物 組織如葉片 果實或種子中 便於運輸和推廣 利用轉基因植物為生物反應器平台 尤以植物 生產的次單位疫苗具有獨特優勢 植物生產疫苗具 有下列優點 (1) 疫苗主要以口服遞送抗原 而植物 細胞壁主要是由纖維素與醣類所組成 在胃中可提 供保護抗原 在腸道中達到逐步釋放抗原的目的 (2) 植物平台所生產之蛋白疫苗可直接食用或乾燥磨 植物生物反應器之發展與優勢 成粉末 植物組織尚可選擇將蛋白部分或全部萃取 自從 Mason 等人 (Mason et al., 1992) 首次以菸 做成膠囊服用 (3) 植物生產的疫苗儲運可不需低 草為生物反應器平台 用以生產 B 型肝炎表面抗 溫保存 (Cold Chain) 疫苗植物全株或部分萃取物 28 農業生技產業季刊

33 研發 創新 能在室溫下儲藏和運輸 (4) 在誘導黏膜和血清免 (McCabe et al., 2001) 等增加抗病性 對抗環境逆境 疫反應上 由於植物生產的疫苗主要用來誘導黏膜 能力或生長快速以增加產量為目標 轉而以萵苣為 免疫系統 (IgA) 這樣可預防病原體進入黏膜表面 生物反應平台 利用其優勢 快速並大量生產高經 它們也可能誘導血清和細胞毒素反應 (5) 相較於 濟價值產物 如人類疫苗 動物用疫苗等外源抗原 傳統疫苗生產平台 植物生產疫苗成本可降低 100- 蛋白 干擾素或特殊營養成分等 詳細介紹如下 1000 倍 (6) 植物可經由控制使抗原在適合的胞器 一 人類疫苗生產平台 內累積 內質網或葉綠體 這讓植物平台成為最佳 表達系統 (7) 異源基因操控容易 植物基因轉殖與 再生技術目前皆已成熟 基因操縱更加容易 (8) 植 物大規模生產容易 基因改造植物能方便儲藏 例 如 種子 便於發展中國家在有限時間內能生產大 量疫苗 (9) 植物疫苗較傳統疫苗安全 不會有哺乳 動物病原體交互污染發生 (10) 植物生產疫苗非常 適合用來防治生化武器 面對生物性恐怖攻擊日益 高漲 種植植物取得疫苗是最適合 安全並且可降 低成本 (11) 植物適合開發禽畜與動物用疫苗 因 其成本低 大規模使用可使飼主降低飼養成本 (12) 傳統注射式疫苗容易引起兒童的排斥心理 植物 生產的疫苗可添加於食物中 使用更加具有彈性 (13) 可利用轉基因植物快速製造複合式多價疫苗 (14) 口服植物生產的疫苗可減少因注射所增加的成 本以及注射針器 針頭等醫療廢棄物之汙染源等 (Streatfield and Howard, 2003; Sala et al., 2003) 萵 苣與其他植物平台如番茄 玉米等相較 萵苣主要 食用部位為地上部葉片 生長週期短 作物栽培更 加容易 單位面積複作與周轉指數高 且農藥施用 與殘留機率大幅降低 為一具有潛力與安全之植物 生物反應器平台 開發轉基因萵苣作為疫苗生物反應器平台 在 控制人類流行病傳播以及公共衛生的貢獻上 目前 已有初步的研究成果 轉殖萵苣表現抗原蛋白作為 疫苗的報告包括有麻疹 (Webster et al., 2006) 霍亂 毒素 B(Kim et al., 2006) 鼠疫 (Rosales-Mendoza et al., 2010) 以及人類 β 干擾素 (Li et al., 2007) 麻疹是由麻疹病毒 (Measles virus) 感染引起的 人類傳染病 為兒童常見的傳染病 大約 5-10% 的 患者因細菌或病毒重覆感染而併發症中耳炎 嚴重 會導致肺炎與腦炎 麻疹病毒表面具有紅血球凝集 素 (hemagglutinin) 和溶血 素 (hemolysin) 等表面蛋 白 透過辨識並附著到細胞表面的受體後 在細胞 表面開孔來幫助病毒進入並感染人類宿主細胞 為 主要引起免疫反應的抗原 Webster 等人 (2006) 將 麻疹紅血球凝集素蛋白基因轉殖到萵苣中 並成功 的於萵苣葉片中偵測到麻疹血球凝集素蛋白表現 實驗結果初步顯示不論是注射自萵苣葉片萃取出的 紅血球凝集素蛋白 餵食冷凍乾燥的萵苣葉片粉末 或是鼻腔投藥輔以佐劑 saponin 皆能在小鼠體內產 生抗體 霍亂 (Cholera) 是由霍亂弧菌 (Vibrio cholerae ) 造成急性腹瀉的疾病 患者將面臨到大量的腹瀉 基因轉殖萵苣之研究現況 並導致快速失去水分和鹽類 造成脫水 緊張和體 萵苣基因轉殖的目的 從早 期藉以大量表現 內鹽 類 不平 衡 Kim 等人 (2006) 利用霍亂毒 素 B 特 殊 蛋白質如草 酸 脫羧 酶 (Oxalate decarboxylase, 次 單 位 的 基 因 (synthetic cholera toxin B, sctb) oxdc)(dias et al., 2006) LEA (Late embryogenesis 並將此基因以農桿菌法轉殖至萵苣中 於轉殖再 abundant)(park et al., 2005) 儲 鐵 蛋 白 (Ferritin) 生萵苣葉組織中可獲得 CTB 蛋白 約占總可溶性 (Goto et al., 2000) 抗旱基因 ABF3 (Vanjildorj et al., 蛋白 (TSP) 的 0.24% 神經節糖苷免疫分析 (GM1-2005) 異戊烯轉移酶 (isopentenyl transferase, IPT) ganglioside-elisa) 結 果亦 證 實 植物產 生 的 sctb 植物種苗生技 2010 NO.21 29

34 RESEARCH & DEVELOPMENT 蛋白形成有功能的五聚體結構 大腸桿菌忌熱性腸毒素 (Heat-labile enterotoxin B, LTB) 亦是以人體細胞膜上的神經節糖苷 (GM 1 -ganglioside) 作為受體, 預估全世界每年約有十億人因大腸桿菌 (Escherichia coli) 腸毒素而導致腹瀉, 並造成將近一百萬人的死亡 Kim 等人 (2007) 將大腸桿菌忌熱性腸毒素 B 次單位基因 (synthetic LTB, sltb) 轉殖至萵苣中, 於葉組織中獲得重組 sltb 蛋白, 占總可溶性蛋白的 %, 較轉殖馬鈴薯蛋白的表現量高出百倍, 可充分的引起全身性免疫反應及黏膜免疫反應 鼠疫桿菌 (Yeresinia pestis) 是造成淋巴腺鼠疫 肺鼠疫以及原發性敗血性鼠疫的致病原, 為一種人畜共通的傳染病, 鼠疫在歷史上多次造成大流行, 特別是在十四世紀爆發的黑死病, 估計約有四分之一的歐洲人口死於此病, 而目前並無有效的疫苗可以用來預防鼠疫的傳播 人類鼠疫多來自於疫鼠的跳蚤叮咬而感染, 有 90% 的致死率, 鼠疫桿菌有兩種表面蛋白, 為莢膜蛋白 F1(fraction I) 和 V 抗原, F1 抗原具有抗吞噬作用, 是此菌重要的毒力成分 Rosales-Mendoza 等人 (2010) 將 f1 抗原基因與 v 抗原基因融合表現在萵苣葉片中, 於葉片獲得 f1-v 蛋白, 占總可溶性蛋白的 0.08% 將 10μg 轉殖萵苣葉片萃取物輔以氫氧化鋁佐劑進行小鼠皮下注射, 實驗結果顯示來自於萵苣的重組蛋白可誘導小鼠產生自體免疫反應 人類 β 干擾素 (Human Interferon-beta, HuIFNbeta) 為第一型的干擾素 干擾素 (IFN) 屬於醣蛋白, 人類身上共發現 α β γ 三種類型 β 型干擾素是由成纖維細胞產生的, 是有效的病毒抑制劑, 並具有一定的抗癌作用 Li 等人 (2007) 將人類 β 干擾素基因 (HuIFN-beta) 以農桿菌真空滲透法短暫表現在萵苣中, 其表現的人類 β 干擾素經由西方墨點檢測證實有抗病毒的作用, 並且有高的生物活性 IU/ml 其他的研究成果還包括了利用萵苣生產 B 型肝炎疫苗 (HBsAg) (Kapusta et al., 1999), 於動物與人 體試驗上皆能引起免疫反應 生產人類小腸三葉因子 (hitf) (Zuo et al., 2001) 蛋白, 用以修復消化道粘膜, 預防與治療胃潰瘍用等 以萵苣作為生物反應平台將能生產更為穩定, 且具有完全相同功能的重組蛋白 ( 二 ) 動物疫苗生產平台禽鳥類病毒性疾病很多, 若沒有好好處理, 在相互傳染之下, 常常會造成雞隻大量死亡而導致嚴重的經濟損失 例如雞傳染性華氏囊炎是由傳染性華氏囊病毒 (Infectious Bursal Disease Virus, IBDV) 引起的疾病, 主要侵襲雞隻華氏囊之淋巴組織, 引起嚴重的免疫抑制能力, 其雞隻體內抗體數量下降或無抗體, 爾後感染其他疾病 ( 二次感染 ) 導致死亡 ; 禽流感 (Avian Influenza Virus, AIV) 會引起禽類呼吸系統到嚴重全身性敗血症等多種症狀的傳染病, 禽類在感染後的死亡率很高 ; 新城病是由新城疫病毒 (Newcastle Disease Virus, NDV) 所引起的一種高度傳染力及高度致病力的病毒性疾病, 所有禽類都會受到感染, 尤其小雞的感染率高, 且致死率高 雞的 α 干擾素 (Chicken alpha interferon, ChIFN-α) 是一種蛋白質, 在雞的防禦上扮演一個重要的角色, 可以對抗病毒感染 Song 等人 (2007) 將雞的 α 干擾素基因 (ChIFN-α), 以農桿菌真空滲透法導入萵苣中, 可在每公斤葉組織中獲得 μg 的重組蛋白, 占總可溶性蛋白的 %, 其基因轉殖萵苣產生的重組蛋白顯示抗病毒活性, 可以抑制在雞胚胎纖維母細胞上水泡性口炎病毒 (vesicular stomatitis virus) 的複製 豬瘟 (Classical Swine Fever, CSF) 是由豬瘟病毒 (Classical Swine Fever Virus, CSFV) 感染造成豬隻高傳染性與高致死性之疾病, 且目前尚無藥物可以治療, 必須著重預防的工作 豬瘟病毒為單股正向的 RNA 病毒, 可轉譯出四個結構蛋白 (C Erns E1 和 E2), 其中位於病毒表面之 E2 醣蛋白為主要誘發感染豬隻產生中和抗體的結構蛋白 Legocki 等人 30 農業生技產業季刊

35 研發 創新 (2005) 利用萵苣為蛋白質生產平台 將豬瘟病毒表 球貧血 惡性貧血 神經管缺陷及嗜中性白血球斷 面 E2 醣蛋白基因轉殖入萵苣 轉殖萵苣葉片每公 裂 此外 葉酸亦參與胺基酸代謝 體內缺乏葉酸 克乾重可純化出 160μg 的 E2 醣蛋白 將純化自轉 會產生高半胱氨酸血症 (homocysteine) 植物中葉酸 殖萵苣葉片中之 E2 醣蛋白進行動物免疫試驗 結果 累積量可藉由增加鳥嘌呤核苷三磷酸環化水解酵素 顯示餵食小鼠 0.5μg 的 E2 醣蛋白 即可在小鼠體內 (GTP cyclohydrolase I, GCHI) 的濃度而提升 GTP 偵測到抗 E2 醣蛋白的 IgG 與 IgA 皆有提升現象 cyclohydrolase I 是植物合成葉酸過程中的速率決定 豬流行性下痢是由豬流行性下痢病毒 (Porcine 步驟所必須的關鍵酵素 Nunes 等人 (2009) 將禽類 epidemic diarrhea virus, PEDV) 引起的高度傳染性 動物原雞 (Gallus gallus ) 的 GTP-cyclohydrolase I 基 疾病 罹病豬隻會引起嘔吐 下痢和食慾不振 Huy 因 (gchi ) 重組並轉殖至萵苣中 於 1 g 的新鮮葉片 等人 (2009) 將 PEDV 表現抗原蛋白基因 COE 與忌 可獲得 μg 的葉酸 與未轉殖萵苣相比可增加 熱性腸毒素 B 基因 LTB 重組 成功於萵苣葉片中表 八倍的葉酸含量 目前利用萵苣生物反應器平台 現該融合蛋白 在葉中獲得 LTB-COE 重組蛋白的 確實可以達到強化基因轉殖萵苣營養成分的目的 量占總可溶性蛋白 % 三 特殊營養成分生產平台 未來之展望 目前利用轉基因植物作為蛋白質生產平台 提 對於食品製造工業上的應用 利用轉殖萵苣表 供安全 便宜且方便的食用疫苗 用來對抗五花八 現特殊蛋白或增加營養成分等皆有報導 包括有表 門的傳染性疾病或自體免疫疾病是可行的 植物生 現味覺修飾蛋白基因神秘果素 (Sun et al., 2006) 以 產疫苗或重組蛋白具備了儲藏方便 降低交叉感染 及增加葉片中維生素 C (Lim et al., 2008) 維生素 E 風險 生產成本低等特性 尤其是疫苗的開發 口 (Cho et al., 2005) 或葉酸 (Nunes et al., 2009) 等 服疫苗較傳統肌肉注射法安全 衛生 因此利用鮮 神秘果 (Richadella dulcifica ) 果實中含有一種醣 食作物如萵苣生產重組疫苗是十分有潛力的 然 蛋白 稱為 神秘果素 (Miraculin) 具有轉換味覺 而 目標基因表現量低以及無法引起免疫反應是目 的功能 然而將神秘果素商業化的可行性非常低 前無法廣泛應用到植物生產疫苗的障礙 某些研 因為神秘果很難栽培在西非原生地以外的地區 於 究的抗原蛋白表現量僅占轉基因作物的總可溶性 是許多研究學者嘗試利用大腸桿菌 酵母菌 轉殖 蛋白質含量 % 目前這個瓶頸已有辦法克 菸草等平台生產重組神秘果素 但是這些重組蛋白 服 利用專一性強的啟動子 農桿菌放大法 (viral 都缺乏甜味誘導活性 Sun 等人 (2006) 將神秘果素 replicons) 編碼序列最佳化 (codon optimization) 基因以農桿菌法轉殖至萵苣中 於 1 g 新鮮萵苣葉 葉綠體基因轉殖 (chloroplast transformation) 等皆是 片中可純化出 43.5 μg 的重組味覺修飾蛋白 此重 有效的策略 其中又以葉綠體基因轉殖法最具潛力 組蛋白經味覺修飾活性檢測證明 具有甜味誘導活 葉綠體基因轉移技術的開發是植物生物技術上 性 讓檸檬吃起來像柳丁一樣甜 未來可望大量生 的重大突破 尤其是對於克服一些來自於細胞核基 產這種蛋白質 作為食品添加劑 因轉移技術所造成環境生態影響的考量 具有潛力 葉酸是屬於維生素 B 群中之水溶性維生素 為 (Liu et al., 2007) 葉綠體 (chloroplast) 為植物光合 必需營養素 須每天由飲食或是其他營養品補充 作用的樞紐 具有雙層膜的結構 與細胞核相同 葉酸在人體內扮演輔酶的角色 參與細胞在分裂時 有自己的基因組與遺傳密碼 高等植物的葉綠體 DNA 的合成 人體若缺乏葉酸 易形成巨母紅血 DNA 的量大約占總體細胞質 DNA 的 10-20% 之高 植物種苗生技 2010 NO.21 31

36 RESEARCH & DEVELOPMENT 這是因為雙子葉植物的細胞核基因組僅有二套 但 是質體基因組卻有高達數千套 一個葉片細胞包含 有十數個甚至上百個葉綠體 在每一個豌豆葉片細 胞中可以發現 10,000 套相同的葉綠體 DNA 而在 小麥葉片細胞中 葉綠體 DNA 更可以高達 50,000 套 目前已有人類生長調節基因 -hst (Staub et al., 2000) B 型肝炎疫苗 (Daniell et al., 2001) 炭疽病 疫苗 (Koya et al., 2005) 霍亂疫苗 (Ruhlman et al., 2007) 破傷風疫苗 (Tregoning et al., 2003) 阿米巴 痢疾疫苗 (Chebolu and Daniell, 2001) 甚至是犬瘟 熱疫苗 (Molina et al., 2004) 等醫用蛋白 皆是以葉 綠體基因轉移法所完成的 以葉綠體基因轉移技術 (A) 分離自甘藍葉綠體基因序列所構築成包含篩選基因aadA的通用轉殖載體 (pascc201) (B) 如蘇力菌殺蟲晶體蛋白基因(cry1Ab )等目標基因 皆可嵌入此載體 再利 用同源重組(homologous recombination)的方式可將目標基因轉入萵苣葉綠 體組中(Liu et al., 2008) 成功的將目標基因導入葉綠體內大量表現 其結果 都較以細胞核基因轉移高出數百倍 本研究團隊目 前已建立以萵苣為蛋白質生產平台的葉綠體基因轉 殖技術 圖一 成功的將淋病雙球菌表面抗原蛋 圖一 葉綠體基因轉殖系統通用載體 白基因 人類 A 型流感病毒表面抗原基因 豬瘟病 毒構造蛋白基因等 分別利用農桿菌與葉綠體基因 轉殖法將目標基因轉移至萵苣 番茄與甘藍中 圖 二 初步結果顯示植物生物反應器皆能純化出重 組抗原蛋白 此成果將有益於利用萵苣與番茄做為 口服疫苗對抗以及預防人類或動物傳染性疾病之可 行性 劉程煒 尤進欽 AgBIO 明道大學 精緻農業學系 國立宜蘭大學 園藝學系 助理教授 副教授 (A)轉殖人類A型流感病毒表面抗原基因神經氨酸酶(Neuraminidase, NA)之再生 萵苣植株 (B)轉殖猪瘟病毒構造蛋白基因CSFV E2之再生番茄植株 圖二 基因轉殖再生萵苣與番茄 參考文獻 1. Chang, S. H., Bae, J. L., Kang, T. J., Kim, J., Chung, G. H., Lim, C. W., Laude, H., Yang, M. S., and Jang, Y. S. (2002) Identification of the region capable of induction neutralizing antibodies against the porcine epidemic diarrhea virus. Mol. Cells 14: Chebolu, S. and Daniell, H. (2007) Stable expression of Gal/GalNAc lectin of Entamoeba histolytica in transgenic chloroplasts and immunogenicity in mice towards vaccine development for amoebiasis. Plant Biotechnol J. 5: Cho, E. A., Lee, C. A., Kim, Y. S., Baek, S. H., Reyes, B. G. de los, and Yun, S. J. (2005) Expression of γ-tocopherol Methyltransferase Transgene Improves Tocopherol Composition in Lettuce (Latuca sativa L.). Mol. and Cells 19: 農業生技產業季刊

37 研發創新 參考文獻 4. Daniell, H., Lee, S. B., Panchal, T., and Wiebe, P. O. (2001) Expression of cholera toxin B subunit gene and assembly as functional oligomers in transgenic tobacco chloroplasts. J. Mol. Biol. 311: Dias, B. B. A., Cunha, W. G., Morais, L. S., Vianna, G. R., Rech, E. L., de Capdeville, G., and Aragão, F. J. L. (2006) Expression of an oxalate decarboxylase gene from Flammulina sp. in transgenic lettuce (Lactuca sativa) plants and resistance to Sclerotinia sclerotiorum. Plant Pathol. 55: Goto, F., Yoshihara, T., and Saiki, H. (2000) Iron accumulation and enhanced growth in transgenic lettuce plants expressing the iron- binding protein ferritin. Theor. Appl. Genet. 100: Haq, T. A., Mason, H. S., Clements, J. D., and Arntzen, C. J. (1995) Oral immunization with a recombinant bacterial antigen produced in transgenic plants. Science. 268: Huy, N. X., Kim, Y. S., Jun, S. C., Jin, Z., Park, S. M., Yang, M. S., and Kim, T. G. (2009) Production of a Heat-labile Enterotoxin B Subunit-porcine Epidemic Diarrhea Virus-neutralizing Epitope Fusion Protein in Transgenic Lettuce (Lactuca sativa). Biotechnol. Bioprocess Eng. 14: Kapusta, J., Modelska, A., Figlerowicz, M., Pniewski, T., Letellier, M., Lisowa, O., Yusibov, V., Koprowski, H., Plucienniczak, A., and Legocki, A. B. (1999) A plant- derived edible vaccine against hepatitis B virus. FASEB J. 13: Kim, T. G., Kim, M. Y., Kim, B. G., Kang, T. J., Kim, Y. S., Jang, Y. S., Arntzen, C. J., and Yang, M. S. (2007) Synthesis and assembly of Escherichia coli heat-labile enterotoxin B subunit in transgenic lettuce (Lactuca sativa). Protein Expr. Purif. 51: Kim, Y. S., Kim, B. G., Kim, T. G., Kang, T. J., and Yang, M. S. (2006) Expression of a cholera toxin B subunit in transgenic lettuce (Lactuca sativa L.) using Agrobacterium-mediated transformation system. Plant Cell Tissue Organ Cult. 87: Koya, V., Moayeri, M., Leppla, S. H., and Daniell, H. (2005) Plant-based vaccine: mice immunized with chloroplast-derived anthrax protective antigen survive anthrax lethal toxin challenge. Infect Immun. 73: Legocki, A. B., Miedzinska, K., Czapli nska, M., Płucieniczak, A., and Wedrychowicz, H. (2005) Immunoprotective properties of transgenic plants expressing E2 glycoprotein from CSFV and cysteine protease from Fasciola hepatica. Vaccine. 23: Li, J., Chen, M., Liu, X. W., Zhang, H. C., Shen, F. F., and Wang, G. P. (2007) Transient expression of an active human interferonbeta in lettuce. Sci. Hortic. 112: Lim, M. Y., Cho, Y. N., Chae, W. K., Park, Y. S., Min, B. W., and Harn, C. H. (2008) Transgenic lettuce (Lactuca sativa L.) with increased vitamin C levels using GalUR gene. Plant Genetics and Breed. 35: Liu, C. W., Lin, C. C., Chen, J. W., and Tseng, M. J. (2007) Stable chloroplast transformation in cabbage (Brassica oleracea L. var. capitata L.) by particle bombardment. Plant Cell Rep. 26: Liu, C. W., Lin, C. C., Yiu, J. C., Chen, J. W., and Tseng, M. J. (2008) Overexpression Bacillus thuringiensis delta-endotoxin (cry1a(b)) gene in chloroplast of Brassica spp. Theor. Appl. Genet. 7: McCabe, M. S., Garratt, L. C., Schepers, F., Jordi, W. J. R. M., Stoopen, G. M., Davelaar, E., van Rhijn, J. H. A., Power, J. B., and Davey, M. R. (2001) Effects of PSAG12-IPT Gene Expression on Development and Senescence in Transgenic Lettuce. Plant Physiol. 127: Molina, A., Hervás-Stubbs, S., Daniell, H., Mingo-Castel, A., and Veramendi, J. (2004) High-yield expression of a viral peptide animal vaccine in transgenic tobacco chloroplasts. Plant Biotechnol. J. 2: Nunes, A. C. S., Kalkmann, D. C., and Aragão, F. J. L. (2009) Folate biofortification of lettuce by expression of a codon optimized chicken GTP cyclohydrolase I gene. Transgenic Res. 18: Park, B. J., Liu, Z., Kanno, A., and Kameya, T. (2005) Increased tolerance to salt- and water-deficit stress in transgenic lettuce (Lactuca sativa L.) by constitutive expression of LEA. Plant Growth Regul. 45: Rosales-Mendoza, S., Soria-Guerra, R. E., Moreno-Fierros, L., Alpuche-Solís, Á. G., Martínez-González, L., and Korban, S. S. (2010) Expression of an immunogenic F1-V fusion protein in lettuce as a plant-based vaccine against plague. Planta. 232: 植物種苗生技 2010 NO.21 33

38 RESEARCH & DEVELOPMENT 參考文獻 23. Ruhlman, T., Ahangari, R., Devine, A., Samsam, M., and Daniell, H. (2007) Expression of cholera toxin B-proinsulin fusion protein in lettuce and tobacco chloroplasts oral administration protects against development of insulitis in non-obese diabetic mice. Plant Biotechnol. J. 5: Song, L., Zhao, D. G., Wu, Y. J., and Li, Y. (2008) Transient expression of chicken alpha interferon gene in lettuce (letter). J Zhejiang Univ Sci B. 9: Staub, J., Garcia, B., Graves, J., Hajdukiewicz, P. T. J., Hunter, P., Nehra, N., Paradkar, V., Schlittler, M., Carroll, J. A., Spatola, L., Ward, D., Ye, G., and Russwll, D. A. (2000) High yield production of a human therapeutic protein in tobacco chloroplasts. Nat Biotechnol. 18: Sun, H. J., Cui, M. L., Ma, B., and Ezura, H. (2006) Functional expression of the taste-modifying protein, miraculin, in transgenic lettuce. FEBS Letters. 580: Tregoning, J. S., Nixon, P., Kuroda, H., Svab, Z., Clare, S., Bowe, F., Fairweather, N., Ytterberg, J., van Wijk, K. J., Dougan, G., and Maliga, P. (2003) Expression of tetanus toxin Fragment C in tobacco chloroplasts. Nucleic Acids Res. 31: Vanjildorj, E., Bae, T. W., Riu, K. Z., Kim, S. Y., and Lee, H. Y. (2005) Overexpression of Arabidopsis ABF3 gene enhances tolerance to drought and cold in transgenic lettuce (Lactuca sativa). Plant Cell Tissue Organ Cult. 83: Webster, D. E., Smith, S. D., Pickering, R. J., Strugnell, R. A., Dry, I. B., and Wesselingh, S. L. (2006) Measles virus hemagglutinin protein expressed in transgenic lettuce induces neutralising antibodies in mice following mucosal vaccination. Vaccine. 24: Zuo, X. F., Zhang, X. Y., Shan, L., Xiao, C. Y., He, D. X., and Ru, B. G. (2001) Expression of human intestinal trefoil factor (hitf) gene in lettuce. Acta Botanica Sin. 43: 農業生技產業季刊

39 研發 創新 生物技術在蔬果種苗之 應用 撰文/楊藹華 1953 年 Watson and Crick 闡明 DNA 雙螺旋結 構 開啟人們對現代生物技術之追逐 事實上 人 類在上古時期就已經知道以生物技術的方法 來產 生有用的生物或物質 例如 釀酒 品種改良 而植 物生命的起源 -- 有性繁殖 種子 或無性繁殖 阡 插 壓條等 造就種苗業之發展 Context Netword 2010 年 5 月發表種苗市場調查報告 指出 2009 年 全 球 種子市場產值 較 2008 年 增 加 10% 以 上 約 達 320 億美金 主要成長空間在於雜糧作物產業玉 米 大豆及水稻種子 園藝作物 花卉與草坪植物 頂多持平或是下降 但受到氣候變遷之影響 反應 未來全球蔬菜消耗量的提高 Context 預估蔬菜種 子產值將由現值 38 億美元 成長至 2020 年的 80 億 美元 生物技術的發展將協助種子生產者和供應商 生產更多 更具有競爭力和應對不斷變化的市場 圖 一 組織培養技術應用於蔬果種苗之生產 生物技術在植物種苗之應用 最知名當屬於組 織培養之開發 組織培養應用在健康種苗生產體系 所需的技術包括去病毒技術與穩定的無變異種苗繁 殖技術 台灣地區已有許多業者投入組織培養生產 種苗的行列 近年來已成為種苗生產的主流 而最 具代表性的生技產業為蘭花種苗 蘭花種苗主要來 自植物組織培養技術所生產的分生苗 早期蘭花種 苗以實生苗為主 又稱種子播種苗 雖降低種苗生 圖一 蔬果種苗 植物種苗生技 2010 NO.21 35

40 RESEARCH & DEVELOPMENT 獲得大量均與原母株特性相同之種苗 組織培養目 的為確保無病毒及木瓜花性為兩性株所育出的木瓜 種苗 現已成為網室栽培的重要種苗來源 生物科技應用於健康蔬果種苗之檢測 科技之發達縮短人與人之間的距離 世界各國 在植物種苗的貿易蒸蒸日上 而種子傳播病毒病害 最早紀錄於西元 1919 年 由美國植物病理學會會 刊首次提出病毒可以經由瓜類與菜豆種子帶毒傳播 圖二 組織培養種苗 之報告 後經學者研究陸續發現共有 108 種種傳病 毒 我國境內發生有 22 種 近年來分子生物學的 發展迅速 為防止種傳病毒病害的流行 則發展帶 產成本 但無法百分百複製親本優良特性 大量生 毒種子檢測技術 主要檢測技術可分為二個主流 產 品質難以控制 不利於管理行銷 分生苗克服 一為針對鞘蛋白的抗血清檢定技術 以酵素連結抗 上述問題 生產健康 整齊的組織培養苗 達到量 體 吸 附 反 應 (enzyme-linked immunosorbent assay, 產階段 因此蘭花產業可為種苗產業之代表 甚至 ELISA) 為主 例如香蕉萎縮病毒單元抗體用於檢定 被稱為台灣生技產業的一環 圖二 組織培養苗以生產無病毒健康蕉苗 柑桔萎縮病毒 其次為馬鈴薯無病毒苗 馬鈴薯為無性繁殖作 單元抗體用於田間病毒系統之調查及交互保護用弱 物 健康種薯為優質豐產之先決條件 誤用帶病種 毒系統之追蹤 齒舌蘭輪斑病毒單元抗體用於蘭花 薯 將導致品質下降 減產三至五成 甚至一半以 上病毒之偵測與無病毒苗之篩選 上 若再經由蟲媒傳播 交互感染 波及鄰近健康 另一則針對內部核酸物質的核酸檢測技術 以 田區 將引爆大流行 嚴重者甚至廢園 導致農民 反轉錄核酸聚合酶連鎖反應 (reverse transcription- 血本無歸 利用微體組織培養繁殖技術 配合經過 PCR, RT-PCR) 為 主 例 如 檢 測 豌 豆 種 子 之 病毒檢測之無病毒健康母株 大量生產健康種苗 PsbMV 羽 扇 豆 種 子之 胡 瓜 嵌 紋 病 毒 (Cucumber 為維持馬鈴薯產業之重要基礎 mosaic virus, CMV) 及 菜 豆 種子之 菜 豆 嵌紋 病 毒 另一個代表之產業為番木瓜組培苗 在台灣或 (Beancommon mosaic virus, BCMV) 台南 區 農 改 夏威夷栽培番木瓜 為了要生產兩性果而栽植兩性 場曾利用 RT-PCR 檢測番茄種子及種苗之番茄嵌紋 株 主要方法係採每一植穴種植 2-3 株實生苗 待 病毒 (ToMV) 馬鈴薯 Y 病毒 (PVY) 胡瓜嵌紋病 植株生長至開花期可辨別花性時 僅留下兩性株 毒 (CMV) 及番茄斑點萎凋病 (TSWV) 協助育苗場 其餘砍除 依此種種植方式會增加種苗費及初期 或農民建立優良健康種苗之概念 96 年台南地區洋 管理之成本支出 此外 番木瓜輪點病毒 (papaya 香瓜嚴重受到薊馬傳播的西瓜銀斑病毒的感染危害 ringspot virus, PRSV) 為本省木瓜產業上最大的發 後 由農業試驗改良場所以 ELISA 及 RT-PCR 方式 展限制因子 為解決此問題 網室栽培已成為本省 監測部分種苗業者之種苗帶毒情形 宣導加強蟲媒 木瓜生產的一大特色 以組織培養方式 在瓶內進 的防治 於 97 年才未再發現該病毒大面積的發生 行番木瓜優良兩性株之頂芽繁殖 再由增殖體欉生 其他例如開發腐霉病菌之專一 性核酸探針 (DNA 苗 (multiple shoot) 的頂梢 微體扦插為扦插苗 可 probe) 可用於偵測水耕蔬菜栽培養液中之特定腐霉 36 農業生技產業季刊

41 研發創新 病菌 ; 此外, 對植物之病害如細菌性軟腐病菌 青枯病 細菌性萎凋病菌 馬鈴薯輪腐病 十字花科黑腐病 茄科植物細菌性斑點病 瓜類植物細菌性斑點病 番茄細菌性饋傷病 菜豆褐斑病及檬果細菌性黑斑均可以 ELISA 或 PCR 方式在罹病組織偵測 生物技術因其具有快速 專一性及靈敏的特性, 目前已有多種核酸探針之研發成功, 或以 PCR 為基礎之應用組合, 如 Multiplex-PCR Nested- PCR RAPD-PCR RFLP-PCR Real-time-PCR 等陸續被開發, 未來生物技術的應用將成為蔬果健康種苗偵測之重要的工具 以健康種苗而言, 目前全球健康種苗制度皆參考國際種子檢查協會 (International Seed Testing Association, ISTA) 之國際種子檢查規則 (International Rules for Seed Testing) 進行檢查程序 另外, 歐洲暨地中海地區植物保護組織 (European and Mediterranean Plant Protection Organization, EPPO) 也針對 28 種無性繁殖作物種苗建立健康種苗檢查制度, 並核發檢疫證明及種子檢查相關證書, 確保植物從苗期到生產行銷整個流程之健康狀態, 以提升作物在國際間之競爭力 台灣目前防檢局已完成火鶴花 文心蘭 綠竹 豇豆及柑橘 5 種作物之病毒驗證作業須知, 未來將繼續推動具有高經濟潛力之作物包括馬鈴薯 甘藷 百香果 大蒜加入植物種苗健康體系 基因轉殖技術在蔬果種苗之發展自 1983 年以來, 利用生物技術生產對農業與人類有用之生物, 即成為一種新興的科技, 藉由基因重組之技術, 將一特定基因片段轉入另一特定細胞中, 改變細胞特性或遺傳物質, 以符合人類之期望,1994 年第一個基改作物番茄上市後, 開啟許多基改作物的研發, 依據 ISAAA 統計截至 2009 年全球種植基因改造作物面積達 1.34 億公頃, 較 2008 年成長 7%( 約增加 0.09 億公頃 ), 以目前國際生技種苗產業之商業行為而言, 主要生技種苗輸出國 多以農藝作物之基因轉殖產品為主, 包括大豆 玉米 棉花等, 蔬果方面則以油菜為最大宗, 高月桂酸甘油酯 (laurin) 的油菜, 抗甲蟲及病毒的馬鈴薯, 保鮮良好的番茄, 高膠質番茄 雄性不稔的苦萵苣, 抗病毒的木瓜等陸續上市 目前我國研發中的基因轉殖技術, 除了水稻外, 已成功地將木瓜輪點病毒鞘蛋白基因轉殖於木瓜植株, 園藝作物上危害嚴重的胡瓜嵌紋病毒之衛星核酸轉殖於番茄植株, 此外, 馬鈴薯 白菜 甘藍菜 青花菜 香蕉 蘭花 菊花及百合等作物進行轉基因之研究, 大部分仍在實驗室階段, 僅番茄及木瓜進入隔離田間試驗, 其中抗輪點毒素病木瓜, 目前已完成田間試驗部份, 即將進行食品安全檢驗 然而面對大量出現的基因轉殖作物, 如何有效管理為目前當務之急 在各種基因轉殖作物商品化或國外之基改作物進入國內市場前, 必須事先建立有效的評估系統及管理計畫, 台灣地區除了食品用途的榖類進口受到把關之外, 做為種子 種苗用途進口的作物似未受到同樣的關注, 這些也有可能夾雜著基因改造作物, 其所造成的環境與食品安全上的衝擊更是值得進一步追蹤 台灣進口的甜玉米及番茄種苗是否夾雜有這些基改個體? 以國內之番茄種子有許多是種苗商或貿易商自國外進口, 而國際間已命名之基改番茄特性為延緩果實成熟基因或抑制果實軟化基因, 目前有六種轉殖品項, 包括 (DNA Tech 公司 ) 351N(Agritope 公司 ) 5345(Monsanto 公司 ) 8338(Monsanto 公司 ) B-Da-F(Zeneca 公司 ) 及 FLAVR SAVR(Calgene 公司 ), 這些進口蔬果, 則有賴建立快速準確的檢測體系來加以把關 以國內抗輪點病毒病 (papaya ring spot virus, PRSV) 之基因轉殖木瓜為例, 基改木瓜檢測標準流程如下 : 利用聚合酵素鏈鎖反應法 (PCR) 配合電泳分析, 檢測 抗輪點病毒病基因轉殖木瓜 ( 簡稱 單抗木瓜 ), 先檢測作為內部對照之 Papain gene, PCR 增幅產物大小為 211 bp 其次檢測 npt II gene 植物種苗生技 2010 NO.21 37

42 RESEARCH & DEVELOPMENT 與 PRSV-CP gene, 以鑑定是否為基因轉殖木瓜, 其 PCR 增幅產物大小分別為 1039 bp 與 840 bp 同樣, 檢測 雙重抗木瓜輪點病毒及木瓜畸葉嵌紋病毒性狀基因轉殖木瓜 ( 簡稱 雙抗木瓜 ), 同上先檢測 Papain gene, 再檢測 nptii gene 最後檢測轉殖目標片段 PRSV 與 PLDMV 鞘蛋白的基因 ( 合稱為 PY16-CP gene), 預期之 PCR 增幅產物為 1304 bp 確定為雙抗木瓜後, 便進一步利用 雙重抗木瓜輪點病毒及木瓜畸葉嵌紋病毒性狀基因轉殖木瓜 三個品系 (TPY10-4 TPY12-4 TPY14-1) 不同的專一性的 PCR 引子鑑別之,TPY10-4 品系之 PCR 增幅產物大小為 492 bp,tpy12-4 品系之 PCR 增幅產物大小為 769 bp,tpy14-1 品系之 PCR 增幅產物大小為 537 bp 因此, 檢測外源 DNA 序列亦成為基因轉殖植物檢測最重要而方便的技術 應用生物技術進行蔬果種苗之品種鑑定農業智慧財產權制度之施行, 是一個國家農業進步程度的指標, 農業先進國家, 莫不重視新品種智慧財產權制度的建立, 以期藉新品種良好保護環境的營造, 鼓勵育種者投入品種改良工作, 進而促進整體農業興盛發展, 各國相關法律規範雖有差異, 其要旨都在使擁有品種權者可排除他人未經其同意, 任意使用具品種權之種苗所做利用的行為, 但隨著科技之進展, 親本來源狹窄, 未來可預見新品種之差異將逐漸縮小, 因應未來之趨勢及實施品種智慧財產權保護後, 可能侵權農產品之鑑定技術, 除外觀形態差異外, 利用生物技術建立與開發品種間 DNA 指紋圖譜鑑定分析技術, 以利日後侵權事證之蒐集與確認, 愈顯重要 目前種苗的 DNA 鑑定主要是藉由分子標誌方式加以辦別, 其中分析微衛星 (microsatellite)( 又稱 simple sequence repeat, SSR) 序列的長度多型性所產生之分子標誌最常見, 主要是微衛星在演化過程中變異很快, 因此適合進行相近品種之鑑定, 具有鑑別力高 穩定性佳之優點 但其缺點是由於其變 異快速, 因此 A 物種所建立的有用引子不能應用於 B 物種, 以致需要針對每一個物種進行 SSR 分子標誌之建立 目前日本是最先將 DNA 鑑定技術應用於植物品種侵權上的國家, 完整建立圖譜且經過其它研究機構認證過的 DNA 鑑定技術有五種作物, 分別是梨子 草莓 櫻桃 燈心草 (rush) 和茶 除了進行品種鑑定外, 蔬果種苗品種純度也是相當重要, 種子公司對其品種純度的鑑定也以分子生物技術進行快速鑑定, 種子的純度不僅是確保品質的優劣, 甚至牽涉到商業行為的權益 ; 一般品種純度可由田間及實驗室兩方面來檢測 : 室內之檢查可根據該品種之種子外表特性, 予以考種 辨別品種純度 ; 另一為使用生物技術中分子標誌等技術準確檢測品種純度 如農民對所採購同一品種系結球白菜種子所種植之植株, 從外表判斷認為具有差異, 但由於外表形態受遺傳與環境因子影響, 作物外表變異常成為種苗商與生產者之紛爭來源, 此時, 除了有經驗的栽培者可參考外, 利用 DNA 鑑定技術可以大大降低彼此間的爭執不休, 因此, 可利用不同分子標誌, 例如 RFLP RAPD SSR ISSR 等標誌方式進行結球白菜種子純度檢測, 利用品種間出現之多型性差異, 是否混雜, 給予判斷種子純度夠與不夠 近年來, 由於分子生物技術的突飛猛進, 各種新的標誌不斷被研發, 農產品貿易競爭日趨激烈, 智慧財產權觀念, 使各國對植物種源和優良作物品種勢必加強保護, 因此應用分子標誌以鑑定作物品種或品系的技術, 將更成為作物品種專利制度之重要鑑定工具, 不僅作物育種家的權益落實得以受到周密保護, 更可進一步促進農業發展 ( 圖三 四 ) 結語雖然全球主要種苗產業市場以穀物作物為主占 66.1%(2008 年 ISF 統計 ), 但台灣在商用種子市場中則以蔬菜種子為主占 82.3% 約 0.28 億美金 : 早期台灣曾經是全球蔬果種苗採種重鎮之一, 隨著工資 38 農業生技產業季刊

43 研發 創新 資料來源 台南區農業專訊第38期 圖三 結球白菜外表差異來自栽培環境因子 或是種子純度 高漲 農村人口老化 產業外移 中國大陸 泰國 種苗業之興起 加上近幾年來全球種苗產業有集中 化現象 大型種苗公司進行跨國併購 形成大者恆 大 壓擠規模不大的種苗公司之生存 如何善用我 國地理優勢 利用生物技術為有利之工具 加速研 發抗病 豐產 耐貯運兼顧品質優良之新品種 嚴 格防範與控管種傳病害 導入企業化管理 以提升 品質管制技術 才能征戰國際市場 楊藹華 行政院農業委員會台南區農業改良場 AgBIO 圖四 以RAPD分子標誌進行結球白菜品種系種子 純度之鑑定 研究員 植物種苗生技 2010 NO.21 39

44 AgBIO PEOPLE 啟動植物科技 展現農業升級 專訪農業試驗所 劉大江所長 陳駿季副所長 撰文/劉翠玲 利用植物資源 成為未來解決糧食安全與達到環境 保護的重要方法 也是近年來產官學研各界積極投 入資源 亟欲實現的目標 農試所扮演台灣農業科 技發展的重要推手角色 自然不會在這場盛會中缺 席 然而應該如何藉由創新科技輔助提升傳統技 術 並協助解決當前糧食安全問題 以達成組織歷 史任務 成為這間百年老店所必須面對的挑戰 本 刊編輯團隊透過本單元 專訪到農試所二位重要掌 門人劉大江所長與陳駿季副所長 分享對於目前產 業發展的看法 以及在追求農業轉型之際 農試所 對台灣未來農業任務的展望 台灣以農立國 過去在農業研究上有豐碩成 果 同時國內農業研究的機構與組織也相當 多 請問農試所在其中的定位為何 行政院農業委員會農業試驗所 以下簡稱農 農業試驗所創立至今已有 115 年歷史 多年 試所 創立於民國前十七年 專責台灣農藝與園藝 來對糧食特用 果樹 蔬菜 花卉等農園藝作物的 作物之遺傳育種 種原 生理 組織培養 生物技 增產或品質改進 皆有良好的成果 自創設以來 術 土壤肥料 農業機械 病蟲害防治 植物營養 本所試驗研究工作一直隨著時代的變遷與社會的脈 和農業經濟等各項科技研究 百餘年來對台灣糧食 動而有所調整 以農業發展的實際需要為目標 劉 增產 農村發展以及社會安定等扮演重要角色 然 所長說道 國內與農業生產有關的研究機構相當 而 隨著社會 經濟和環境的變遷 全球面臨人口 多 有中研院 各大學如台灣大學 中興大學 嘉義 遽增 地球暖化日漸嚴重 讓人類與環境的永續發 大學等 以及隸屬於農委會的試驗所與改良場 產 展成為關注焦點 如何藉由生物技術開發與有效 業界尚包括農企業如種苗公司 花卉與菇蕈業 甚 40 農業生技產業季刊

45 人物專訪 即使在國際上 農試所以全面性從事農業試驗研究 的能力 同樣受到重視 此外 農試所的任務就 是開發新品種 新技術與新產品 支持台灣農業生 產與農村經濟的持續成長 我們也為農委會施政時 的主要技術幕僚單位 農試所著重的是全國性與前 瞻性的農業生產議題 並且以試驗研究為業務重 點 這是與區農業改良場不同的地方 不過近年來 因應環境的需求 我們直接服務農民的份量也大為 增加 例如提供直接的諮詢與分析服務 辦理農民 訓練等 每年服務的件數與人數合計近萬 又如去 年八八水災後 農試所負責協助蘭花 菇類產業進 行復耕 也主動釋出一百餘位研究人力 供台南與 高雄區農業改良場直接調配 執行救災任務 農 試所若能把前述的角色扮演好 對台灣農業生產與 發展將有很大的助益 所以農試所應該隨時自醒 在觀念 效率與成果方面力求精進 不能滿足於現 至到最基層的農民組織如生產合作社 農會與具規 模的產銷班等 中央研究院與各大學位居農業科技 研發的上游 部份基礎理論的研究成果不一定能直 況 劉所長補充 請二位分享農試所過去的研發成果 以及未 來的研發方向 接應用於農業生產 因此在整個產業化應用的價值 鏈中 農試所與改良場位處於中間的關鍵性地位 從事技術的開發 整合與包裝 再透過技術移轉機 制 具體化且放大技術的應用性 推廣至農企業 換言之 承上啟下 力求農業科技研發成果產業化 是農試所的重要目標 此外 農試所也應該進行中 游的橫向連結 以整合農委會所屬試驗場所的人力 與資源 發揮綜效 目前農試所有 195 位研究人 在農藝作物方面 農試所主要進行品種與栽 培技術改良 以育出品質優良 抗病蟲 耐倒伏且 豐產之糧食作物 如水稻台農 67 號 71 號等 台農 67 號曾占全省梗稻面積的 75% 而台農 71 號益全香 米則是因應 WTO之衝擊所研發出來的良質米品種 雜糧作物方面 全台甘薯約有 95% 都是栽培農試所 的品種 最有名得是台農 57 號 66 號與葉用品種 71 號 台農 72 號甘薯含有高量胡蘿蔔素 具產量穩 員 以農藝與園藝作物之品種與栽培技術改良為研 定 食味及營養成分佳之特性 在未來提高國內糧 究主軸 人力約占總數的三分之一 另以專業技術 食自給率方面 高品質的甘藷是可能的選項之一 區分 包括種原 生理 組織培養 生物科技 採 園藝作物上 農試所進行熱帶與溫帶果樹 蔬菜和 收後處理 土壤肥料 植物營養 病蟲害 產品開 花卉的品種改良 栽培技術改進及園產品採後處理 發 試驗統計 農業工程及氣象 農業經濟 資訊 技術的開發與應用 我們是國內唯一的鳳梨育種機 管理 技術服務及農場經營管理等 能隨時成立多 構 已經育成 21 個品種 鮮食品質世界第一 像各 面向的研究團隊 支持主軸研究 除了涵蓋的農業 位在春末至夏季最常吃到得就是台農17 號金鑽鳳梨 議題廣泛 它的完整性與機動性在國內也是僅見 農試所的木瓜台農 2 號更占全國種植面積 95% 在 植物種苗生技 2010 NO.21 41

46 AgBIO PEOPLE 其他熱帶果樹如芒果 印度棗 楊桃等 也有不錯 的成績 在花卉研究上 注重抗病 耐熱 花型及 請談談農試所現在面臨的問題 以及解決的 策略 花色新品種選育 和生產栽培模式改善 例如採收 後保鮮處理技術使蝴蝶蘭與文心蘭得以海運外銷 過去以來 農試所一直有人力資源不足的壓 對提升產業與農民收益的價值難以估計 又例如農 力 所以試驗研究多以團隊方式執行 近十年來人 試所與中興大學合作 完成全球首例的蝴蝶蘭花色 才斷層的問題日趨嚴重 有經驗且優秀的中堅人才 基因轉殖 都足以顯示我們的研發成果 農試所 流失 提前退休後轉往學術界任職 而新進人員雖 同時針對蔬菜作物進行改良 在食用與藥用菇類的 然素質好 卻缺乏田間與研究的實務經驗 又可能 研發成果最為人稱道 早年開始收集種原 改良品 缺少有經驗的研究員提攜指導 是所謂斷層的主 種與栽培技術及開發產品 曾經成就台灣為世界洋 因 探究這個現象 許多可能是跟公務機關考試進 菇罐頭外銷量第一而成為洋菇王國的紀錄 杏鮑菇 用與升遷制度有關 劉所長說明 目前農試所研 品種改良 自動化與環控生產技術也都是我們的貢 究人員的預算員額是 205 人 其中研究員 33 人 副 獻 近年來以太空包栽培香菇之數量 每年已達 1 研究員 42 人 助理研究員 129人 後兩者的比值是 1 億五仟萬包占鮮銷市場 75% 以上 農試所開創了台 比 3 助理研究員的平均年資約為 13 年 許多人有 灣的菇類產業 是台灣唯一的政府菇類研究單位 優異的表現 卻長年無法升遷 我們除了多方表達 目前與業界合作 共同支持台灣每年近一百億元的 爭取以外 如何維持研究人員的士氣與研發熱忱 產業 在此有很高的貢獻 是一項重大的考驗 農試所有一定的人才培育機 劉所長說明 農業試驗所雖然過去已有相當 不錯的成果 未來希望能兼顧傳統農業技術與新興 生物技術 透過二者的適度整合 解決台灣現有與 未來可能面對的農業問題 如分子標誌輔助育種就 是很好的例子 分子生物技術並不能單獨完成作物 生產 仍需要透過傳統農業生產方式滿足人民食 的需求 現今的大學農學教育偏重生物技術等高科 技知識的傳授 有逐漸忽略田間實務技術的趨向 值得大家深思 對農試所而言 創新研究很重要 但若捨去田間實務經驗 不僅無法擔任研發價值鏈 的中游角色 連服務性的功能也將受到質疑 因此 制 對於新進研究人員 注重他們的專長與興趣 安置適當的職位 給予輔導 學習田間實務經驗 培養團隊精神 為農試所的研發能量注入新活力 對所有的研究人員而言 塑造一個符合多數公平正 義與相互尊重的研究環境 是維繫士氣與熱忱的基 本要求 例如所長與副所長必須以身作則 在技術 轉移權利金的分配與論文發表的列名方面 與各級 主管嚴守學術研究應有的分際 不得非份逾越 又 例如關心研究人員的需要與困難 主動提供協助 配合適度的管理與討論機制 讓同仁發揮所長 同 我們必須採取兼容並進策略 瞭解並謹守自身應有 時對組織產生認同感與向心力 以農試所的現況 的定位 農試所主要任務在於解決產業 農民問 來看 我們在某些特定專業領域仍缺少在國內與國 題 農產業看的是生產面 從作物的育成 推廣 際具有翹楚領導地位的人才 這種人才需要長期的 生產 行銷等環節都有創新技術可以投入 可以是 養成與培育 有前瞻性的思維 有專業學識 有令人 生物技術 也可以是傳統技術 端看如何選擇 為 尊敬的學術地位 可以發揮整合研究能量的能力 了掌握新興技術的發展 農試所也與國內外多所研 在國際上更是台灣農業科技的代表 劉所長語重 究機構與大學開展合作關係 匯聚雙方研究資源 心長的說 這不只對農試所 對全國農界都是一個 加速研發成果的產出 陳副所長補充 挑戰 42 農業生技產業季刊

47 人物專訪 農試所的任務在於解決農業問題 那與產業 界的連結為何 農企業有不同的需求與成熟度 有的企業很 獨立 有的需要政府支持 例如台灣蔬菜種子的外 銷量曾居全球第一位 如農友種苗等都是成功案 例 本身具有研發能力 而且市場通路布局完整 因此在永續經營的目標下 公營研究機構應與其配 合 補其不足 而不是在蔬菜育種方面與之競爭 農試所可藉由人才與長期的研究經驗累積 培育具 抗病 抗蟲 抗逆境特性的自交系等中間親本 技 術移轉給種苗公司進一步作開發新品種 這一定是 術就可達成 例如一般作物品種與枝條繁殖技術 雙贏的做法 陳副所長也補充道 台灣蘭花產業 則依照慣例無償給予 但此品種權的授權僅限於繁 的業者本身具有很強的育種研發實力 新品種育成 殖 生產與銷售 不包含進出口 以保護國內自有品 效率遠優於試驗單位 因此農試所對產業的協助主 種 藉由這二種作業方式 農試所希望可以更有效 要著重在栽培技術的改良與種苗儲運技術的改進 率的服務農民 協助農業升級 也生產品質優良的 並提供必要的套裝技術 如目前蝴蝶蘭的空運成本 農產品嘉惠消費者 高 很難與目標市場的業者競爭 藉由農試所的採 產業的運輸模式 海運可讓蝴蝶蘭的成本一株降到 二位認為台灣農業目前遭遇的最大問題為 何 8-9 元 更具有市場競爭優勢 為提升整體產業競 劉所長說明 與農業相關的範圍很廣 農試 爭力 農試所在技術授權上 也朝向一般性授權 所只是一個技術單位 如果只從技術面而不能兼顧 非只專屬授權給特定業者 陳副所長進一步說明 政策面 制度面與社會面來討論台灣農業遭遇的困 收後處理與儲運技術的套組技術 可以改變整體 智慧財產權保護議題 最近在所內也面臨一些執行 難 一定失之偏頗 我希望以技術為出發點 表達 上的調整 隨著產官學研各界開始重視智財權 同 我個人對目前及未來走向的一些意見 全球氣候變 時認為無形資產具有價值的觀念逐漸形成 對應於 遷已經顯現影響 未來一定更為加劇 因此如何以 農試所服務農民的目標上便產生某些衝突 過去若 新的育種與栽培觀念改進農業生產技術 達到節能 育成好的品種 大都是無償提供給農民栽種 並藉 減碳的目標 已經刻不容緩 換言之 低碳農業與 此推廣 達到好品種擴散效果 提升農產品品質 生物經濟是我們研發的重要依據指標 糧食的安全 但隨著使用者付費的概念形成 要求農民支付授權 供應或提高國內糧食自給率也是重要課題 以水稻 費用 有其難度 而被授權人自然不會免費提供農 而言 台灣水稻栽種面積最高峰曾達 78 萬公頃 三 民使用 新品種可能只為少數人所用 也難以擴大 倍於目前的栽培面積 主要跟民眾飲食習慣的改變 應用規模 為此 農試所建議依據授權標的與對象 有關 然而隨著全球人口增加與氣候變遷等因素 作區隔 若授權標的需要技術配合 如花卉生產需 糧食自給率與糧食安全是各國農業主管機關必須 要培養設施 生物製劑需要工廠量產 則依照現有 面對的挑戰 對台灣來說 瞭解國內生產糧食作物 規定進行收費授權 若授權標的僅需一般栽種技 的最大潛能 考量整體栽培作物的土地與灌溉水 植物種苗生技 2010 NO.21 43

48 AgBIO PEOPLE 等資源分配 研發更高產的品種與技術 都是當務 本增加 若建立產品分級制度 教導業者生產出整 之急 此外 生產安全的農產品是農委會當前重要 齊 等級穩定的花卉 業者專注生產自有等級的產 政策 不僅攸關國人健康 也是台灣農業科技持續 品 並經營不同的市場 也是提升整體產值的策略 領先國際的另一個契機 如果能建立台灣農產品安 之一 現在花卉研究團隊已逐漸整合各試驗機構的 全的普世信譽 台灣農業與農民將永遠立於不敗之 蘭花技術 針對國外市場進行特定標的開發 因應 地 身為農委會最大的試驗研究機構 農試所應該 未來全球各版塊市場的變化 打造台灣成為全球蘭 與國內其他學術機關與試驗場所合作 勉力達到這 花運籌中心之願景 些目標 陳副所長補充說明 如果以單一作物為例 植物生物技術的投入 如何協助農業轉型 在花卉產業方面 國內的消費習慣是要求少量多 樣化 但開拓國外市場則重視競爭力 包括研發實 力 產業規模與地理條件下的生產環境 去年雖全 球遭受金融海嘯襲擊 但台灣蝴蝶蘭外銷營業額成 生物技術的投入 可輔助傳統育種 提升育 種效率 例如組織培養技術可用於建構重要蘭花及 觀葉植物的量產模式 達到優質種苗繁殖的標準作 長 20% 顯示台灣蝴蝶蘭的競爭力 目前生產成本 業體系 近來農試所投入的功能性基因研究與分 高仍是產業面臨的一大問題 所以包含農試所在內 析 則是與學術機構合作 聯合實驗室運作方式 的農委會花卉團隊正推動接力生產 即在台灣育種 以所內累積的研究材料 如水稻白葉枯病的病原菌 與生產初級種苗 運輸到目標市場後再進行中苗培 種或抗耐病植株 進行基因功能性分析 基因改造 養與催花步驟 因為小苗的運輸成本較花苗低 此 技術是當前在植物生技領域熱門研究的主題 整體 模式可望解決現有產業困難 另外 很多人認為蘭 而言 中研院與學校等研發機構對特殊基因的轉殖 花產品的品質很重要 是影響市場占有率的關鍵 研究 主要目的在於探討基因功能及其表現 對於 但一昧追求無病毒的健康種苗等品質標準 會使成 所產生之基改作物是否具商品價值反而成了次要目 44 農業生技產業季刊

49 人物專訪 的 有別於上游研發機構 農試所開發的基因轉殖 具有優勢 技術 主要目的在商品化產品之育成 短中期目標 在建立具產業利用性的基因轉殖關鍵技術平台 針 對重要且具經濟潛力之作物 開發高效率之基因轉 請談談對農試所未來的展望 長期以來 農試所在有限的資源下 仍然能以 殖與產品性狀評估技術 長期目標則希望該技術平 團隊的方式建立相當不錯的研究成果 今後在內部 台能結合上游之基因平台 並進一步發展成生技服 管理面 我們期許能以開放與先進的觀念打造更理 務業 陳副所長說 另外 在分子標誌輔助育種 想的研究環境 提供研究人員必要資源與支持 創 上 本所主要目標設定在提高傳統育種效率 目前 新研發 農試所追求傳統與新興科技間的平衡 兩 已針對水稻 木瓜 茄科與十字花科蔬菜等國內重 者都是我們研究的領域 在對外方面 期待與各研 要作物 分別結合生物技術與相關作物育種研究人 究機構在人才培育 議題倡導 解決農業生產問題 員 以團隊方式建立特定性狀分子標誌與品種鑑定 與開創農業前景等方面多所合作 由於農試所對台 之分子圖譜 另一方面 本所分子標誌研究也應用 灣現階段與未來的農業生產技術問題負有責任 因 於病原 病毒 昆蟲等分子生物鑑定 並配合健康 此必須重視全方位與前瞻性的試驗工作 未來將加 種苗生產制度 開發精確 快速的分子檢測技術 強低碳農業與農產品安全方面的研究 以選育新 劉所長補充道 品種 改進栽培管理技術 研發保鮮及加工技術等 然而 基因改造作物的生物安全問題 是開發 為手段 透過產學合作 技術移轉及國際交流等方 基改產品的一大挑戰 農試所的農業生物科技研究 式 期待以先進的農業科技帶動產業升級 為我國 中心於 96 年落成啟用 包括精密溫室與隔離田陸 農業發展再造新局 續完工並通過隔離田認可 97 年陸續進行青花菜和 劉翠玲 台灣經濟研究院 AgBIO 生物科技產業研究中心 專案經理 馬鈴薯的安全評估試驗 和雙抗木瓜之生物安全評 估之試驗 同時也配合農委會農糧署訂定 基因轉 殖植物遺傳性狀調查及生物安全評估原則 及 基 因轉殖植物遺傳性狀調查及生物安全評估原則 - 實 施參考方法 以健全相關法規與制度 藉由生物 安全評估服務的執行 讓農試所必須隨時掌握國際 基因改造科技的管理現況 以及生物安全評估的原 則 在研究資源的投入下 進一步讓農試所成為主 管機關的技術幕僚單位 協助政策制定 最後 在生物技術開發上 農試所也投入新 材料的開發 過去本所利用台農 67 號進行化學誘 變 疊氮化鈉 經多年自交純化 已培育出超過 3,000 個突變品系 建立突變品系的 DNA 資料庫 可為水稻分子生物研究的材料 農試所也幫國際稻 米研究所 (IRRI) 生產 IR64 突變庫 並進一步擴大 應用到其他作物如甘藷 由於此技術並無使用基因 轉殖來開發新品種 對於未來產品的上市推廣 更 植物種苗生技 2010 NO.21 45

50 資訊情報 INFORMATION 農業生物科技產業化國際趨勢發展論壇報導 SUNTORY研發基改藍色玫瑰 成功案例 撰文/楊玉婷 為開拓國內產官學研各界對農業生技領域的 在日本花卉產業方面 日本曾為全球花卉產量 國際視野 促使我國農業生技研發創新思維得與國 最大的國家 近年由於受經濟不景氣的影響 國內 際互動 行政院農業委員會特於 99 年 6 月 23 日舉 產量逐 漸減少 部份由國外進口 以切花產業而 辦 99 年度農業生物技術研發成果產業化輔導計 言 拍賣市場銷售值最高者依序為菊花 玫瑰 百 畫國際趨勢發展論壇 由農委會科技處葉瑩處長 合 康乃馨 蘭花等花卉 除國內生產外 主要進 致詞揭開序幕 日本三得利株式會社 (SUNTORY 口國包含 菊花來自馬來西亞及中國 康乃馨來自 Holdings Ltd.) 植 物 科 學 研 究 所 所 長 田 中 良 和 哥倫比亞及中國 蘭花來自泰國及台灣 玫瑰來自 (Yoshikazu Tanaka) 博士受邀來台分享 SUNTORY 印度及肯亞 三得利公司以其食品及製酒產業的基 blue rose APPLAUSE 研發全球首例藍色玫瑰之 礎 同時握有植物的育種栽培及生物技術經驗 已 成功案例 會同國內產 官 學 研知名專家學者進 於 1989 年以新品種的矮牽牛投入花卉市場 而其行 行產業 技術及法規三方面的專題研討 葉瑩處長 銷能力和客製化的產銷物流模式亦為成功的關鍵 提到 二十世紀是知識經濟的時代 農業科技轉 向健康農業及安全農業發展 台灣蝴蝶蘭產業享譽 國際 今後應維持台灣花卉獨有品牌 開拓國外市 場 以產業生產力及行銷力領先創新研究成果 促 進農業生技產業加速成長 為促成國際充分交流 除了解農業生技趨勢現況 也希望能共同商討如何 提升農業生技於產業的應用 建立全民共享的科技 產業 開創農業的新世代 本論壇的內容在於探討花卉的產業面 技術面 及法規面的國內外趨勢 在產業面 田中所長的 日 本切花市場及 SUNTORY 的介紹 以及農業試驗所 花卉研究中心的謝廷芳主任的 台灣花卉產業現況 分析 分別提供日本及國內花卉產業的發展現況資 訊 46 農業生技產業季刊

51 台灣方面 花卉年產值為 122 億元新台幣 其 經植物防禦素測試後 並沒有毒性化合物的合成 中蘭花為單位面積產值最高的品項 亦為重要出口 (3) 基因流布方面 三得利公司先以在千葉 岡山 農產品 欲促進台灣花卉產業升級 應於強化國內 北海道 歧阜等地的實驗 證實栽 培種和野生種 外產銷資訊 技術上提升品種優勢及品質 以及促 在自然條件下不會雜交 又分別以蜜蜂和人工授粉 進產業升級 創新行銷輔導等 實驗 證實雜交後代不帶有外源基因 基於上述理 論壇的第二部分為花卉技術的交流 田中所長 以 Blue Rose 誕生的秘密 為主題 介紹以基因工 由 藍色玫瑰成為日本首批可商業生產上市的基改 作物 程進行花色改良的技術 解說此一國際知名的農業 而關於我國的管理機制 乃以 分散立法 為 生技研發成果 國內技術則由國立中興大學園藝系 主要的架構 研發階段由國科會管理 生物安全性 的朱建鏞教授以 台灣花卉技術應用探討 觀賞作 由農委會管理 食品安全由衛生署管理 在我國的 物利用組織培養進行誘變育種 為例 分享台灣農 基改作物管理現況部分 農委會除持續支持相關研 業生技育種技術成果 發計畫外 亦表明 以非食用用途為優先 為現階 日本三得利藍玫瑰成功的關鍵技術在於 色素 段之政策 並以審慎中立之態度提供客觀透明的科 生合成路徑的掌握 轉基因品種的選擇 有效的轉 學證據 由社會各界自由選擇 而為求周全 宜從 殖系統的建立等 經過多年利用矮牽牛 康乃馨等 科技 產業及社會等面向 並考量國家整體利益 花卉進行的實驗 最終藉由來自三色堇和鳶尾花酵 確立基改產品推廣之發展策略 素基因的轉入 成功研發出含有可合成飛燕草素基 本論壇最後之綜合座談 講者對於無論來自 因而呈現藍色的玫瑰 在台灣方面 已利用組織培 試驗單位 產業或學界的問題皆提供更加完整的答 養誘變育種技術 開發出不同花色 花型 株型的 覆 補足技術或法規的細節 透過產業 技術 法 品種 朱教授使用疊氮化鈉和鈷 60 的誘變技術 配 規三方面的講演及綜合討論 並藉由與會來賓的經 合組織培養及雜交育種的基礎 先後做出多花菊 驗分享交流 可增加我國對國內外市場的掌握度 黛粉葉 非洲菊 聖誕紅和長壽花等新穎品種 提升國際行銷能力 並激發我國農業生技研發的創 在法規面 田中所長以 Blue Rose上市法規探 新思維 成就農業核心技術 再經由農業科技相關 討 提供日本基改作物上市經驗 國內法規則由農 法規體制的建構推動 將可增進新興生技的經營管 委會科技處洪偉屏科長的 台灣 GMO 法規探討 理效率 進而落實台灣農業生技產業化的經濟價值 介紹全球及我國的基改作物管理現況 雖然日本民 與效益 眾對基改食品始終存有疑慮 然而對於基改花卉 楊玉婷 台灣經濟研究院 助理研究員 AgBIO 生物科技產業研究中心 消費者的接受度卻相對較高 這也是促成藍色玫瑰 成功上市的關鍵 在日本 基改花卉的法定主管機 關 在研發階段須受文部科學省的管轄 在田間試 驗階段則受農林水產省及環境省的規範 基改生物 如須離開隔離設備 如藍色玫瑰的栽培及銷售 必 須經過 生物多樣性評估 三得利藍玫瑰評估結果 可歸納如下 (1) 生態方面 由於藍色玫瑰和原生種 的生長特性和型態差異不大 此一新品種應不致對 其他植物造成威脅 (2) 生物安全性方面 藍色玫瑰 植物種苗生技 2010 NO.21 47

52 資訊情報 INFORMATION 從量子物理到種子銀行 科學人的反思與社會關懷 印度環境運動者范達娜 席娃博士訪台記實 撰文/李秉璋 楊玉婷 的今日 若是為了大眾環境權與社會正義 挺身向 反映跨國企業策略密辛 以傳統智慧保護 農民生計 擁有雄厚資本及法律顧問團隊的大型企業對抗 難 在全球化方興未艾的潮流下 早在上世紀九零 免被視為螳臂擋車之舉 然而遠在社經 教育條件 年代初期 席娃就已觀察到跨國企業藉機利用基改 均不及我國的印度 環境運動者范達娜 席娃 (Dr. 種子及種原專利 以所謂 二次綠色革命 的 現代 Vandana Shiva ) 博士仍相信人道主義的力量 透過 農業 進行包裝 透過獨占性的農業資材 種原來 她條理分明且極具說服力的演說丰采 以堅定的行 汲取營農利潤 導致在地農民作物生產成本高於市 動決心 對內凝聚在地力量 對外匯集國際關注 場售價 另一方面 美國政府又以全球最高的國內 為印度打開一條另類的永續發展新徑 農業補貼 使美國農產品得以低價出口傾銷 造成 在自由貿易掛帥 市場經濟掌握國家政經要脈 席娃身為量子物理學博士 她以科學邏輯的觀 點兼容文化思維 對於綠色革命 基因智財權 基 許多印度農民難以營農維生 間接鼓勵勞動力流入 勞安 工安 環保均缺乏規範的低薪加工出口區 改科技以及全球化議題辨反歸正 著作專書逾 20 早 年的印度為自給自足 土壤肥 沃的農業國 本 並身體力行推動改革 故因此陸續獲得聯合國 家 但在 1997 年全球化風浪逐漸滲透之後 耕作方 環境規劃署 (UNEP) 地球日獎項 1993 年另類諾貝 式大為改變 農作物趨向單一化 多樣性降低 然 爾獎 (Right Livelihood Award) 德國倫理暨經濟委 而印度每人所能分配到的糧食卻不增反減 席娃博 員會藍星球獎 (ethecon blue planet award) 等肯定 士指出 跨國企業孟山都 (Monsanto Co.) 推廣的基 今 (2010) 年 5 月 1 日席娃博士應邀來台參加亞太綠 改種子常無法適應當地環境 且不允許自行留種 人 大 會 (Asia Pacific Greens Network, APGN) 並 致 許多農民每年需貸款購買種子 若基改種子未能帶 詞 且在當天 牛糞傳奇 紀錄片放映會中 倡談現 來預期的收成時 農民往往因而破產甚至選擇走上 代農業問題點 並接受台灣民眾自由提問 本期農 絕路 因此希娃博士創設 種子銀行 制度 就是 業生技產業季刊將以採訪團隊現場紀錄的訊息與 希望帶領印度農業回歸傳統模式 找回農民的種子 相關資料 對席娃及會場與談人的論點加以歸納整 自主權 理 盼能讓諸位讀者對這位別樹一格的活躍人物能 有初步瞭解 種子銀行是一種將種子保存與分享的制度 席 娃 創立 的 九 種 基金會 (Navdany Foundation) 於 1987 年成立 由種子保存及有機農業的工作者集合 48 農業生技產業季刊

53 (Azadirachta indica ) 這種在印度的常見樹種來說 當地人常隨手折下樹枝拿來刷牙 笑著說 這是最 好的牙膏 然而這種深植於印度文化的大樹 由於 含有一種抗真菌的衍生物 竟被美國農業部和跨國 企業 W. R. Grace and Company 拿來申請專利 在 希娃博士的努力奔走下 歐洲專利局才重新審核 撤銷此一專利 同樣的案例還有印度種香米和小麥 (Naphal) 等 在席娃博士的觀點中 生命系統是複雜而多樣 化的 所以當人類以單一功能的改良為理由 獨占一 個生命體的使用權 便是一種剝削及壟斷 過去跨 國企業為了取得種子專利權 往往宣稱所持有的基 改種子獨特且新穎 但面對安全性的質疑時 卻表 示新的種子和原有的種子沒有兩樣 希望規避標示 而成 成員主要來自於印度 16 個州 過去二十幾年 的責任 更進一步來說 今日農業所使用的每一顆 來 在印度已建立 54 個種子銀行 並將種子自主 種子 都是經過千百年來人類運用智慧選種 育種 權 糧食自主權以及永續農業的知識 傳授給 50 萬 的結晶 是人類無償共享的公共財 如今種子被植 人以上的農民 同時促進印度國內的公平交易的推 入基因後申請專利 成為大公司營利的工具 影響 行 形成最大的有機產品產地直銷網絡 九種基金 小農生存 這種制度造成社會 自然付出的成本 會也在北印度成立一所種子學校 開設生物多樣性 恐怕不是綠色革命科技可以解決的問題 也不是站 保育及有機農業的課程 在資本市場的角度看得到的層面 傳統上 印度農民在收成後就有交換種子的習 席娃博士鼓勵有機種植 也帶領印度農民建立 慣 作物的多樣性透過這種傳統文化而保存下來 有機食品的產銷網絡 在當前以化肥 農藥 生物 他們的習慣是種子可以免費給予農民 但當年所得 科技為主流的環境下 她看似反其道而行 回歸傳 收成中應以一定比例回饋給種子銀行 除了分享種 統 推崇以牛糞做為有機肥種植 在她的著作 大 子外 亦同時教育採種知識 在席娃拍攝的 牛糞 地非石油 (Soil not Oil 中譯本由綠色陣線協會發 傳奇 紀錄片中 也強調九種基金會的種原具備最 行 ) 一書中 提供大量科學研究報告與數據 顯 充份的多樣性 並了解各種穀物的生育特性 足以 示 現代農業 建立在化學農藥及肥料的使用 而 因應未來潛在的氣候變遷風險 化肥 農藥的製程又高度倚賴石油 已致農業生產 所需的能源其實遠大於綠色革命之前的生產模式 以科學觀點結合文化思維 針砭生物技術 應用方向 生命是可以被擁有的嗎 熱愛大地的希娃 就以玉米來說 美國大型農場生產每公斤玉米 消 耗的能源是墨西哥傳統農場的 33 倍 這些數據反 映所謂 現代化規模農業比傳統小農體制更有效率 博士向來對種子專利制度多所質疑 包括多次前往 的論述並不盡然正確 考量環保 全民福址 生物 歐 洲 專 利局 (European Patent Office, EPO) 提 出 撤 多樣性等多重層面下 席娃主張未來印度農業仍應 銷對植物專利的要求 並成功取得勝利 以 楝樹 基於有機栽培的原則來發展 植物種苗生技 2010 NO.21 49

54 資訊情報 INFORMATION 強調保有環境公共財的重要性 在種子權爭議之外 公眾環境權同樣是席娃積 極涉入的議題 席娃在會場提供一段影片來說明印 度可口可樂公司曾如何濫用 污染地下水資源 由 於碳酸飲料在生產過程耗水甚高 而且為了增加飲 料刺激 冰涼口感 添加磷酸與能夠降低水凝固點 的抗凍劑 製程廢棄物和污水卻任意鑿深井傾倒 導致印度 Panchayat 地區居民日常使用的地下水位 快速下降 水質惡化 甚至因沸點過低無法用於烹 調 儘管最初只有區區十餘名婦女進行長期靜態 抗爭 但席娃在瞭解實情之後 全力將資訊廣為公 開 並號招媒體 政治人物介入關心 終於在各方 施壓之下 可口可樂公司經印度法庭宣判敗訴 於 2004 年被迫關閉 Panchayat 地區的工廠 證明有組 織 有系統的公民行動 確實能發揮影響力 席娃在接受民眾提問時 特別強調環境公共 財不應該被私有化 商品化 這些打著 追求效率 口號的作法 往往會走向失控 席娃舉玻利維亞為 例 前玻利維亞政府曾經為了名義上 節省 政府 開支 向世界銀行的援助條件妥協 將國家水資源 所有權讓渡給來自美國的跨國企業 (Bechtel) 結果 導致水價暴漲 全國發生多起罷工暴動 跨國企業 並變本加厲宣稱 從天而降的雨水 也屬於該公司 財產 以致玻國付出慘痛社會成本後才將水資源回 歸國營 所以席娃鼓勵在場民眾應該 Reclaim the public 重新喚回大眾對於環境 公共財自主權的 重視 力倡與自然共存共榮的新發展模式 面對今日越來越受到關注的糧食安全問題 席 娃認為農業生產必須朝向分散 (decentralization) 多元的體制發展 而不是僅依賴美國 澳洲等大農 國家來支撐糧食體系 才能有效分散風險 並同時 降低食物里程 (food mileage) 和減少運輸過程中的 溫室氣體排放 在生產面的思維之外 席娃也不忘 倡導教育消費者層面的解決方案 當消費者意識到 50 農業生技產業季刊 Bigness is now not a virtue 瞭解可以透過共享原 則避免不必要的消費 許多現代社會面臨的僵局便 能豁然開朗 席娃博士推行的運動 已使許多人重新省思對 自然的態度 在過去 綠色革命的興起 使得人類 得以運用化學農藥及肥料大量生產農作物 相對產 生的副作用諸如生物多樣性破壞 土壤肥力衰退 病蟲害抗藥性 化石能源耗用等等 再三反映出不 符合永續原則的問題 席娃透過對穀物種子的保 存 栽培知識的傳遞 試著維護傳統農村文化的智 慧 她表示 農民是最有智慧的人 除了上知天文 下知地理 了解動植物 昆蟲等物種 熟悉育種 防 治等技術 無論是向自然學習 或口耳相傳而來 皆不亞於書本內的科學知識的重要性 循環永續的 生態是與自然互惠的不變法則 或許是未來的方向 之一 也是現代農業必須思考的一大課題 李秉璋 楊玉婷 台灣經濟研究院 助理研究員 台灣經濟研究院 助理研究員 生物科技產業研究中心 生物科技產業研究中心 AgBIO

55 基因轉殖植物田間試驗 說明會報導 撰文/朱鴻鈞 隨著生物技術的快速發展與多方應用 基因轉 植物田間試驗參考手冊中 田間試驗機構方面 凡 殖植物的研發成果豐碩 全球基因轉殖植物之種植 具備執行基因轉殖植物田間試驗能力 相關隔離設 規模亦日趨擴大 隨之而來造成的排擠效應 促使 施 相關檢驗設備之研究機關或法人團體皆可提出 原生種生物的多樣性與生態平衡問題逐漸獲得重 認可申請 隔離設施的類別依照試驗環境分為密 視 相關環境危害的防治與有效管理 仰賴於基因 閉溫室 半密閉溫室 隔離溫室或網室 隔離田四 轉殖植物田間試驗之確實執行及正確評估 目前國 類 各類設施在安全等級上及硬體設備上的要求不 內現行之基因轉殖植物田間試驗管理辦法中對於試 同 可分個案申請審查 自 2005 年起陸續有機構取 驗機構及田間試驗之認 許 可申請 審查 執行 得認可成為田間試驗機構 目前為止共計有農業試 與管理程序均已立法完成 因此農委會農糧署委託 驗所 國立中興大學 亞蔬 - 世界蔬菜中心以及優 國立台灣大學針對學研機構 認證機構 民間產業 克力農林科學股份有限公司四家取得核可 其中農 與政府單位 於 2009 年 12 月 25 日辦理說明會 藉 業試驗所及中興大學在四類隔離設施皆已取得認可 由各界人員之互動與討論 提升目前基轉植物相關 亞蔬 - 世界蔬菜中心在密閉溫室及隔離田兩項隔離 體系之能見度 信賴度與競爭力 設施取得認可 優克力農林科學股份有限公司取得 會議初始 農糧署顏雯玲技正重申政府政策 政府採積極研發 有效管理之立場 在確保國民健 隔離田一項的認可 取得認可的田間試驗機構認可 期限為 10 年 康與環境生態安全及不影響我國主要產品輸出之前 農委會在發出許可後 為確保田間試驗機構隔 提下 積極促進基因改造科技發展 我國目前對基 離設施之功能及其田間試驗之安全管理 指派田間 因轉殖植物的管理 由國科會依照基因重組實驗守 試驗機構追蹤查驗小組不定期實地了解田間試驗執 則 針對研發階段的基因轉殖實驗進行規範 另外 行情形 針對隔離設施設備應具備之功能 作業管 由於自國外引進或於國內培育基因轉殖植物須經田 理 安全管制及專業人員應具備條件等事項進行現 間試驗審查通過始能種植 此一部分 則由農委會 場查驗及書面資料評核 此一作業現況也邀請查驗 根據植物品種及種苗法訂定的基因轉殖植物田間試 小組成員台灣大學生物產業機電工程系方煒教授為 驗管理辦法 負責基因轉殖植物田間試驗相關事物 在場與會人士做一追蹤查驗結果說明 的管理 除了解田間試驗機構的設立 查驗外 田間試 同時 農糧署顏技正介紹基因轉殖植物田間試 驗調查項目也由台灣大學農藝系劉麗飛教授說明基 驗機構及田間試驗之認 許 可申請 審查 執行 因轉殖植物遺傳特性調查及生物安全評估原則以及 與管理之辦法 內容詳述於農糧署出版的基因轉殖 實施細則確立的流程 農委會依照基因轉殖植物遺 植物種苗生技 2010 NO.21 51

56 資訊情報 INFORMATION 傳特性調查及生物安全評估所需之內容 邀請來自 公尺 另外作業區中的密閉式溫室共有 15 個隔間 中央研究院 公私立學校 試驗單位等共 27 位專家 每間大小 平方公尺 隔離田 8 區共約 3 公頃 學者 成立土壤微生物組 作物組 植物保護組 中興大學的田間試驗隔離設施分屬兩個區域 分別 應用毒理組 雜草組五個工作小組 進行基因轉殖 為 半 密閉式溫室與隔離田 隔離溫 網室 半 植物遺傳特性調查及生物安全評估原則之研討修 密閉式溫室位於校總區 密閉式溫室 5 間 包含空 訂 並於民國 96 年 8 月 22 日頒布此評估原則 依 氣淋洗室 更衣室 滅菌消毒室及緩衝空間等設施 據該原則 專家們同時也訂定基因轉殖植物田間調 共 183 平方公尺 半密閉式溫室 11 間 包括工作準 查所需調查項目 並以檢核表 (check list) 型式列出 備室鍋爐室等設施共 255 平方公尺 此一部分由中 提供試驗申請者與審議者實際執行調查評估時參 興大學生物科技發展中心負責管理 隔離田與隔離 考 田間試驗分為兩階段 第一階段為遺傳特性調 溫 網室則設立於霧峰的中興大學農業試驗場 由 查 調查重點其一在於繁殖特性是否因轉殖基因的 農業試驗場負責管理 隔離溫 網室各有 3 間 每 過程或所轉殖的基因 而改變其在自然狀態下的繁 間約 115 平方公尺 隔離田面積約 2 公頃 共分為 殖與生存能力 其二為該基因轉殖植物的性狀 包 11 塊田區 田區大小介於 平方公尺之間不 含株高 鮮重 乾重 葉數 產量等農 園藝性狀是 等 在使用狀況方面 目前密閉式溫室已有 2 間接 否有所改變 第二階段生物安全評估 主要就基因 受校內教授的申請使用 隔離溫室供轉基因甜瓜 轉殖植物之雜草化 基因之流佈及對目標及非目標 水稻基因體功能性狀分析等研究 使用率為 25% 生物之毒性及影響加以評估及探討 隔離網室全用於轉基因木瓜田間試驗 使用率達 會中農業試驗所生技組吳明哲組長 中興大學 100% 隔離田現正有 4 塊田區在使用中 進行水稻 農藝系陳宗禮教授 亞蔬 - 世界蔬菜中心陳惠美博 基因分析與抗病毒木瓜的研究 費用部分 中興大 士分別為其所屬單位之田間試驗設施之營運 試驗 學收取設施使用費及委託管理費 作為設施 設備 委託及管理做進一步的說明 農業試驗所目前共有 購置與維護等管理相關之基金 而不同設施 不同 密閉室溫室 8 間 每間 45 平方公尺 半密閉式溫 面積大小 種種收費標準已明訂清楚 唯一一家的 室 12 間每間 75 平方公尺 隔離溫室 12 間每間 128 私人公司優克力農林科學股份有限公司長期與林業 平方公尺 隔離網室 4 間每間 公頃 隔離田 8 試驗所合作 現有的隔離田設施僅供林業試驗所進 區共 1.6 公頃 目前正在進行試驗的法定田間試驗 行林木環保性基因改造的研究 因此並不接受外界 有 轉植酸水稻 轉普魯南糖水稻 轉豬乳鐵蛋白 委託之隔離田田間試驗 水稻 轉 IPT 青花菜 轉植酸馬鈴薯 單抗及雙抗 透過本次說明會 農糧署說明政府對基因轉殖 病毒轉基因木瓜以及基因轉植水稻花粉擴散之田 植物研發積極推動的立場 也讓產 官 學 研各 間評估 此外 其他經過生物安全委員會通過 現 界了解政府在基因轉殖植物管理的進程 達到推廣 正進行田間試驗的則包括轉殖基因新品種育成之 之效 同時藉由各田間試驗機構設施的介紹 將成 蘭花 海芋 菊花及香蕉和水稻功能性基因體之研 為未來基因轉殖植物之研究與發展上重要助力 究 費用收取部分 硬體設施將參考台大人工氣候 室及興大隔離設施收費標準酌收場地使用費 試驗 調查費用則將依個案實際狀況計價 亞蔬 - 世界蔬 菜中心的基因轉殖實驗室中包含實驗室 組培室 密閉溫室 密閉室溫室共有 5 個隔間 每間 13 平方 52 農業生技產業季刊 AgBIO 朱鴻鈞 台灣經濟研究院 助理研究員 生物科技產業研究中心

57 分子標記輔助選種技術 研習會報導 撰文/楊玉婷 朱鴻鈞 為促進國內種苗業者新品種之研發技術 提升 貢獻親本 在兩項種原皆存在的狀況下才能進行下 我國國際競爭力 行政院農委會農糧署委託台灣大 一步的育種 另外 在確認分子標記方面 分子標 學農藝系 於 2009 年 12 月 29 日舉 辦 分 子標記輔 記的定義不限於標記基因 也包含任何可透過分子 助選種技術研習會 推廣分子標記相關研究之進 技術偵測的遺傳序列 目前分子標記系統依照技術 展 及其於作物育種選拔上之應用 會議係由胡凱 開發的先後順序區分為三代 第一代為限制片段長 康副教授介紹 分子標記輔助選種的基本原理 進 度多型性 (restricted fragment length polymorphism, 展與應用 陳凱儀助理教授介紹 分子標記輔助 RFLP) 第 二 代 有 隨 機 增 幅 多 型 性 DNA(random 選種的試驗設計 最後再由胡副教授介紹西瓜 甜 amplified polymorphism DNA, RAPD) 增幅片段長 瓜分子選種的技術盤點 深入淺出的解說 帶動種 度多型性 (amplified fragment length polymorphism, 苗廠商 學術研究機構以及農業試驗單位的交流 AFLP) 簡 單 重 複 序 列 (simple sequence repeat, 並進一步討論未來合作的可能性 本文以下針對會 SSR) 第三代則有單核苷酸變異 (single nucleotide 議重點進行摘錄 polymorphism, SNP) 等 皆可作為分子標記系統 分子標記輔助選種 marker-assisted selection 若具有標的性狀的種原尚未有合適的分子標記 則 以下簡稱為分子選種 為一透過分子標記的應用 須先進行數量性狀基因座定位 找出標的性狀基因 輔助現行育種方法的技術 分子選種利用和目標基 所坐落的位置 再行後續的分子選種 因連鎖的遺傳分子標記 可間接選拔出符合需求 利用分子選種技術進行西瓜及甜瓜的育種 特性的作物 分子標記在育種上主要的優點在於 其策略為先對品種進行種原庫品系分析 之後利 正向選拔上 可以避免目標基因以外的其他片段干 用分子標記技術 進行甜瓜及西瓜的連鎖群圖譜 擾 而達到 精準育種 的目的 在背景選拔上 也 的建立 一方面大幅提升分子選種的效率 另一方 可以迅速確認原優良性狀得到保留 增加回交育種 面可進一步進行基因選殖以及複雜性狀的分析 的效率 此外 分子選種尚具有節省土地資源 提 至 於應 用於兩 種 瓜 類 的 分 子選 種 技 術 經 過 盤 高選拔效率 減少田間試驗風險 以及在作物栽培 點結果顯示 目前在研究上主要使用的分子標記 早期可以快速檢定多種性狀之優點 有 RAPD 簡單序 列間重 複 (inter-simple sequence 在分子選種的試驗設計上 須考慮兩項重要決 repeat, ISSR) 及 SSR 其他 還 有 RFLP AFLP 核 定因子 分別是 是否有合適的種原 以及 確認 糖體內轉錄區間 (internal transcribed spacer, ITS) 目標性狀是否已有緊密連鎖的分子標記 種原的 切割增幅多型性序列 (cleaved amplified polymorphic 部分包括欲改良的優良親本以及具有標的性狀的 sequence, CAPS) 序列特徵化增幅區域 (sequence- 植物種苗生技 2010 NO.21 53

58 資訊情報 INFORMATION characterized amplified region, SCAR) 及 相 關 序 列 增 幅 多 型 性 (sequence-related amplification polymorphism, SRAP) 等 重要基因則包含抗病 抗 逆境特性 如南瓜黃化嵌紋病毒 (ZYMV) 西瓜果 農業生技產業季刊 徵稿啟事 班病 蔓割病 炭疽病 白粉病等病害 以及糖度 果肉顏色 全雌性 雄不稔等農藝性狀 本次研習會最終 與會的農試單位人員 國內 種苗業者以及學界教授熱切的討論目前的產業概況 農業生技產業季刊 之發行 目的在於建構一 資訊交流平台 累積農業生技產業發展知識庫 提 供產 官 學 研各界進行決策時之重要參考 和未來合作模式 我國的農業技術需要學研單位在 技術上不斷的創新 開發 同時也須極富產業經驗 刊物內容涵蓋 產業暨市場概況 政策法規 的業者兩者共同合作 才能有效提升在農業領域的 與管理 科技發展趨勢 研發與創新 創新力 種苗公司掌握種原資源並了解市場動態 廠商動向 及 國內外重要訊息 等專題 期能 學研單位累積技術研發成果 開發可技轉模組 進 以全方位角度探討農業生技相關主題產業 行人才培育與資料庫分享 在農業科技政策的輔導 之下 雙方經由合作模式相互的分享與交流 勢必 能使未來台灣種苗研發技術更具優勢 楊玉婷 朱鴻鈞 台灣經濟研究院 助理研究員 台灣經濟研究院 助理研究員 生物科技產業研究中心 AgBIO 若您或貴單位 有符合農業生技產業主題的相關 文章願意分享予所有讀者 請將文稿 至本 EXT. 568 劉翠玲主編 生物科技產業研究中心 學習無界限 知識樂分享 農業生技產業季刊 歡迎大家踴躍賜稿 54 農業生技產業季刊

59 日本2009年十大農業生技 研究成果 撰文/楊玉婷 李秉璋 日本農林水產省的農林水產技術會議事務局 紫色 此品種在 2004 年培育成功 在確認雜交無 日前宣布 2009 年日本十大農業研究的票選結果 票 不良影響後 2008 年取得農林水產省和環境省的許 選對象為 47 個社會關切的農業課題 並由 29 個農 可 並開始商業栽培 成為日本基改作物上市的首 業相關報章雜誌社進行投票 以下為各研究技術的 例 基因轉殖將有助未來新花色品種的開發 並激 重點成果摘錄 起民眾購買花卉的需求 第一名 抗稻熱病基因的發現 水稻品種 改良邁入新里程碑 第三名 高產 抗病 低成本之製粉/飼 料用水稻開發成功 日本農業生物資源研究所在愛知縣進行研究 日本農研機構九州沖繩農業研究中心開發出新 發現新型抗稻熱病基因 (pi21) 並利用基因體資訊 品種稻米 瑞穗之力 (Mizuho Chikara) 不只產量 培育出新品種 中部 125 號 兼具口感佳且抗稻 高 且不易倒伏 對稻熱病的抵抗力強 以往用米 熱病的優良特性 過去研究使用旱稻作為交配親 粉製造麵包時 麵團發酵的體積往往不夠理想 但 本 雖然可抗稻熱病 但會降低水稻的口感 研究 瑞穗之力比其他米品種更容易做出膨鬆有彈性的麵 人員發現抗稻熱病基因附近有影響口感的基因 在 包 瑞穗之力 也擁有台灣和韓國稻米品種的特性 育種時篩選僅含抗病基因而不含影響口感的基因的 產量比日本一般主食用米多兩成 使得此品種在未 子代 此項研究不僅應用基因體資訊而發現重要基 來可望應用於飼料生產或生質酒精的開發 備受各 因 並闡明水稻抗病機制 有助於穩定生產 此外 界矚目 利用基因定位資訊可去除不必要基因而留下重要性 狀 對品種改良將有很大貢獻 第四名 家豬基因體定序已初步完成 由日本農業生物資源研究所 美國伊利諾州大 第二名 世界首見藍玫瑰新上市 學和英國劍橋桑格研究所 (Wellcome Trust Sanger 日本三得利公司 (Suntory Holdings Limited.) Institute) 等十二個國家和地區進行的跨國研究 已 利 用 基 改 技 術 開 發 的 藍 玫 瑰 定 名 為 喝 采 完成家豬基因體 98% 的定序工作 定序品種為農牧 (Applause) 自 2009 年 11 月起在日本首都圈 京阪 業者十分熟悉的杜洛克 (Duroc) 該品種肉質優良 神 愛知縣內銷售 炙手可熱的藍玫瑰 身價一朵 在日本亦廣泛用於配種 隨著科學儀器和技術的 日圓 為其他玫瑰售價的十倍 藍玫瑰 日新月異 核酸解碼速率大幅加速 也使基因體定 的研發在二十年前就已開始 來自三色堇的藍色基 序的競爭日益加劇 基因體定序完成後 基因和肉 因 使玫瑰可合成飛燕草素 (delphinidin) 而呈現藍 質 瘦肉率 抗病性等的關係 尚待進一步研究釐 植物種苗生技 2010 NO.21 55

60 資訊情報 INFORMATION 清 未來可望利用 DNA 資訊推動優質性狀家豬品 降為以往土壤復育技術 客土工法 的七分之一 種改良 以及醫療用實驗動物的開發 實驗結果顯示 此技術可使受污染水田的鎘濃度降 第五名 微生物的休眠基因調控 可作為 新藥開發的革新技術 日 本 農 研 機 構 食 品 綜 合 研 究 所 和 Astellas Pharma Inc. 的共同研究中 發現放線菌休眠狀態的 基因 可經調控加以 喚醒 並用於開發新型抗生 低 20-40% 所種出的食用米中 鎘濃度更降低 4050% 對於鎘吸收水稻在栽種 收穫 儲藏等環節 上 研究團隊分別採用了 早期湛水直播 稻穀 稻桿分開收割 現場乾燥 三大關鍵技術 不只 灌溉用水需求少 也能以現有的農機進行大範圍 低成本的操作 素 土壤中的放線菌雖可產生抗生素 但其合成抗 生素的基因多數處於休眠狀態 若把放線菌接種到 第八名 一劑雙效的豬用疫苗 含有鏈黴素的培養基上培養 約 20% 的菌株的抗生 日本動物衛生研究所與動物疫苗微生物化學研 素基因會解除休眠 開始合成前所未見的新型抗生 究所 共同開發出世界首創可以同時預防豬丹毒症 素 該研究單位人員希望不透過基因改造而用較簡 與黴漿菌肺炎的新型疫苗 這兩種對日本養豬業影 單的方式 來找出可應用在醫藥 農業領域的新抗 響甚大的傳染病 過去必須分別注射疫苗 如今新 生素 在現今新型抗生素開發日趨艱難的環境下 型的二合一口服疫苗 不但能降低疫苗生產成本 此技術將可帶來劃時代的貢獻 也省去不少業者在注射作業上的辛勞 然而此新型 第六名 農 畜 水產品的產地與生產履 歷判別技術 疫苗運用了基因重組技術 產品尚須先進行實驗室 及田間試驗 並經食品安全委員會審查通過 故距 離正式實用化仍需一段時間 針對層出不窮的農產品產地標示不實問題 首 都大學東京 (Tokyo Metropolitan University) 的伊永 第九名 優質肉牛美味的原因可望闡明 隆史教授透過原子同位素檢測 開發出可以鑑別產 傳說中極美味的霜降牛肉種牛 安福 由於配 地與生產履歷的方法 目前 DNA 檢測方法 雖能 種所得的子代肉質美味 價值高 對於推動日本牛 判別品種 對於產地辨識上卻無能為力 因此同位 品牌化有著重要貢獻 被稱為 飛驒牛之父 目前 素檢測將是產地辨識技術的新方向 由於作物在 繼承此血統的種雄牛 全日本僅存 150 頭 日本岐 不同生長環境 水源 氣候 下 碳 氧元素的同 阜縣畜產研究所和近畿大學利用 13 年前死去後冷凍 位素組成不同 乾燥地帶碳元素的穩定同位素比例 保存的牛體 從精囊中取出細胞進行複製 成功培 較高 而氧元素在低緯度區域的穩定同位素比例較 育出 安福 的複製牛 並命名為 望安福 以往 高 因此即可判斷農產品的產地 此外 從氮元素 體細胞複製技術通常只用在活體動物上 能從未經 的穩定同位素也可以分辨是否使用化學肥料 故可 特殊處理下冷凍保存的殘體中 取出僅存的活細胞 望助於提升有機農產品認證的公信力 成功複製 意義十分重大 也讓已絕種的動物重新 第七名 低成本的大規模污染土壤復育方 法 對於受重金屬鎘污染的農地 日本 農業環境 復育的夢想不再遙不可及 第十名 新型水稻病害防治方法 農業生物資源研究所已成功解開稻熱病菌迴 技術研究所 利用 鎘吸收水稻 (indica 品種長米 ) 避水稻防禦系統的感染相關機制 由於病菌會覆蓋 開發出大規模的土壤淨化 復育方法 可望使成本 讓水稻防禦系統無法偵測到的物質 彷彿是 隱形 56 農業生技產業季刊

61 能開發出新的防治技術 病菌侵入水稻後 水稻防 美國最高法院推翻下級法院裁定 撤銷Monsanto基改 苜蓿禁令 禦系統可由病菌的幾丁質 β- 聚葡萄醣得知受到入 美國聯邦最高法院首件基改作物訴訟案判決於 2010 年 6 月 侵 而分泌酵素來對抗 然而稻熱病會在表面覆蓋 21 日出爐 結果推翻下級法院裁定 認為地方法院裁定基改苜蓿 α- 聚葡萄醣 躲過防禦系統的偵測 若能找到具分 國外消息 戰機 的反雷達塗料一般 解開這項機制後 可望 (Roundup Ready alfalfa) 販售與種植禁令已濫用其自由裁量權 並撤銷該禁令 此基改苜蓿為 Monsanto 公司產品 具有抗農達 解 α- 聚葡萄醣的植物 或使病菌無法生成 α- 聚葡 除草劑性狀 2005 年已獲得美國農業部 (USDA) 解除管制 核准 萄醣 即能有效防治病害 研究計劃負責人西村麻 種植 但 2006 年食品安全中心 (Center for Food Safety) 等非營 里江並表示 不只是稻熱病 其他病原菌可能也擁 利組織及農民向美國北加州聯邦地方法院提出告訴 質疑 USDA 於開放基改苜蓿商業化種植之前 即解除管制 (deregulation) 時 有同樣的機制 未依照國家環境政策法 (National Environmental Policy Act, NEPA) 規定 完成環境影響報告 (environmental impact statement, EIS) 資料來源 1. 別紙 20 09年農林水產研究成果10大トピック ス 位) 日本農業新聞2009/12/30 李秉璋 台灣經濟研究院 助理研究員 台灣經濟研究院 助理研究員 中 必須完成環境評估 (environmental assessment, EA) 或 EIS 其中 若 EA 結果為解除管制將不會對環境造成重大影響 則不 2. 09年農林水產技術会議選定-光る研究成果 (6~10 楊玉婷 根據 NEPA 規定 主管機關於基改作物解除管制審核程序 生物科技產業研究中心 生物科技產業研究中心 AgBIO 需製備 EIS 文件 反之則需要 美國農業部動植物檢疫局 (APHIS) 表示 針對 Roundup Ready alfalfa 案 USDA/APHIS 於解除管 制前已完成 EA 結果為不會對環境造成重大影響 因此不需製備 EIS 文件 然而 2007 年地方法院的判決使得 Roundup Ready alfalfa 再度被列管 北加州地方法院以核准該基改苜蓿解除管制可 能對環境造成重大影響為由 要求 USDA 製備 EIS 文件 並判定 Roundup Ready alfalfa 在 USDA 完成 EIS 之前 禁止販售與種植 該基改苜蓿 且未來須再經由 USDA 核准才可解禁種植 此案上 訴至聯邦第九巡迴上訴法院 但 2008 年的二審裁決仍維持一審 法院的判決結果 Monsanto 不服判決結果 遂於 2009 年 10 月 向美國聯邦最高法院提起上訴 最高法院的判決於日前 (2010 年 6 月 21 日 ) 出爐 結果以 7 票對 1 票推翻下級法院的裁定 認為 地方法院 2007 年裁定的禁令已濫用其自由裁量權 撤銷該禁令 在 EIS 評估方面 USDA/APHIS 於 2007 年即依照地方法院 要求著手進行 2009 年 12 月已完成草案 並公開徵求公眾意 見至 2010 年 3 月 3 日止 評估作業仍在執行中 目前 USDA/ APHIS 尚未表示 Roundup Ready alfalfa 何時可獲得解禁 但在 完成 EIS 之前 主管機關已有權決定是否實施局部解除管制 (partial deregulation) 此最高法院判例勢必對其他基改作物訴訟案造成影 響 Monsanto 則認為在基改作物種植審核方面 此判例結果傾向 於相信 USDA 的專業性 仰賴以科學根據為基礎的審查 而非只 僅僅依靠猜測 資料來源 摘譯自USDA/APHIS, 2009/12 USDA, 2009/12/17 Monsanto, 2010/6/21 植物種苗生技 2010 NO.21 57

62 資訊情報 INFORMATION 歐盟會員國可望自行決定基改作物種植禁令規則 歐盟會員國將可能有權頒布各自的基改作物種植禁令, 以自行決定是否讓歐盟所核准之基改作物於各會員國境內商業化種植 該草案將於下個月提出, 企圖改變歐盟現行幾乎癱瘓的基改政策, 目前歐盟會員國必須提出有健康疑慮的科學證據, 方可施行基改作物種植禁令, 此舉可能耗時多年, 若提案通過則各國可自訂規範, 期望能為基改作物商業化種植紛爭解套 該提案之草案將由歐盟委員會中負責健康與消費者政策部門代表 John Dalli 於下個月 (2010/07) 提出 透過此一提案,John Dalli 期望一些堅決反對基改作物的國家, 像是奧地利與匈牙利等棄用拖延戰術, 讓其他國家有權接受基改作物 不論基改作物的支持者與反對者, 對於此消息皆持謹慎但善意的態度 歐洲地球之友的農業專家 Adrian Bebb 表示, 該提案讓歐洲國家有機會禁止基改作物, 並認為應該提供抗拒基改作物之國家更強的防護措施, 以免遭受來自接受基改之國家的衝擊 DuPont 公司麾下專事基因改作物研究之 Pioneer Hi-Bred 公司發言人 Mike Hall 表示, 該公司支持任何可提供農民更多選擇的提案, 但認為魔鬼總在細節裡, 因此提案可能與歐盟的共同市場規則相抵觸, 例如西班牙與斯洛伐克的農民可使用基改作物種子, 但附近的法國及匈牙利農民卻不行 Syngenta 公司發言人 Médard Schoenmaeckers 則提醒, 此提案可能使管理程序變得更加複雜 今 (2010) 年 3 月歐盟委員會核准基改馬鈴薯 Amflora 的商業化種植, 突破 12 年以來未核准基改作物種植的情況 基改馬鈴薯 Amflora 為 BASF 公司的產品, 因其澱粉含量較高, 適用於造紙及其他工業用途, 將於德國 捷克及瑞典種植 基改馬鈴薯 Amflora 的核准種植獲得 John Dalli 及歐盟委員會主席 José Manuel Barroso 支持, 他們認為基改政策應該以科學為根基, 符合歐洲迎向創新的理念, 為歐盟的基改政策帶來可能的大轉變 此外, 歐盟委員會也預計要在今年提出新的規範, 以鬆綁進口牛飼料完全不可含有未核准基改作物之規定 ( 資料來源 : 摘譯自 Financial Times, 2010/6/4) 英國發表多重抗病基因應用於植物的成果英國 Norwich 的 Sainsbury 實驗室的國際研究小組, 日前宣布成功將一具有廣泛性抗性的基因移轉於不同科的植物上, 該抗病基因對多種重要植物病害皆能產生抵禦效果, 這項突破提供了人們嶄新的方式, 去生產 製造出具有廣泛性及永續性抗病性的作物 一般作物的抗病育種方式, 多是依賴單一抗病性基因產物, 能夠辨識特定品系病原菌的特定分子, 透過這樣的機制來產生抗病性, 該做法缺點在於產生的具抗病性植物, 僅對特定病原菌具有抗病性, 而且抗病性也有可能隨著病原菌的快速演化或是突變而消失 然而植物擁有另一套建立於模式辨識受體 (Pattern Recognition Receptors, PRRs) 之上的防禦系統,PRRs 可以辨識病原菌的重要小分子, 進而決定病原菌是否能侵染植物, 這些重要的的小分子普遍存在許多不同的病原菌中, 如此經過辨識而後產生侵染行為的方式, 意謂著若是植物能夠對這些小分子產生抗性, 便能同時對多種病原微生物產生廣泛的抗病性 此外, 這些小分子一旦變異則會危及病原菌的存活, 因而較少發生變異, 連帶的產生的抗病性也將能夠在田間維持的更久 Sainsbury 實驗室的 Cyril Zipfel 博士及其團隊善用這項原理, 將來自十字花科植物的 PRR, 轉殖到茄科植物菸草及番茄上, 再以多種不同的植物病原菌對轉殖植物進行感染測試 實驗結果顯示, 轉入 PRR 的植物對於多種病原細菌有顯著的抗性產生, 其中包括一些重要的病原菌如青枯病菌 Rastonia solanaceraum 等 這項研究已經發表於 Nature Biotechnology 期刊上, 目前 Zipfel 博士的團隊正延伸這項研究於包括馬鈴薯 蘋果 木薯等其他遭受細菌性疾病危害嚴重的作物上, 希望藉由基因工程導入不同科植物的 PRR 的方式讓這些作物產生抗病性 ( 資料來源 : 摘譯自 Science Daily, 2010/04/23) 58 農業生技產業季刊

63 美國聯邦管理機構日前准許一個大型且富爭議的基因工程樹木的田間試驗, 試驗區規劃從佛羅里達州到德克薩斯州共 7 個州 該試驗是由 ArborGen 公司提出申請, 主要為測試帶有外來基因的桉樹, 是否可在南部木材地帶抵禦寒冷氣候 成為紙漿和造紙原料, 甚至是生質能源 在農業部門的環境評估中, 認為該田間試驗並不會造成任何環境問題, 該試驗規模預計將有超過 20 萬棵桉樹在 28 處種植, 面積涵蓋 300 英畝 田間試驗是由 ArborGen 公司提出申請, 該公司係由三間林木產品公司所共同持有, 包括美國的 International Paper MeadWestvaco 和紐西蘭的 Rubicon 此外,ArborGen 公司另向農業部門申請基因轉殖樹木的商業化栽種 雖然基因轉殖的抗病毒木瓜和李樹現已在美國商業化種植, 但林木類植物尚未獲得核准 而基因工程樹木較基因改造大豆或玉米更容易引起爭論, 因為樹木較一年生作物活的更久, 且可將花粉散佈的更遠, 因此對於森林環境的影響可能更久遠 農業部門表示, 它們收到共 12,462 位民眾或組織反對田間試驗的意見, 而只有 45 個支持, 但最主要的反對意見都來自相似的文章 反對者認為桉樹即使沒有外來基因, 都可能變得具侵略性 此外, 該樹木用的水量大, 又容易造成火災, 且帶有可感染人類的真菌, 使得大規模基因工程樹木田間試驗可能產生對環境的衝擊, 和生態環境問題 但農業部門認為上述的可能性很低, 因為在本次試驗的桉樹, 即使在較暖和的氣候中, 若無人類的種植仍是很難大規模生長, 而從初步的環境評估中, 也已反駁基因工程樹木會像野草般散佈, 對環境其他的影響也有限, 因為每一個試驗區都不超過 20 公頃, 且是被獨立區隔開 ( 資料來源 : 摘譯自 New York Times,2010/5/12) 栽種基改棉花使非目標害蟲族群數量增加 國外消增加 息美國核准基因工程桉樹田間試驗執行植物種苗生技 2010 NO.21 中國農業科學院植物保護研究所於基改作物對於生態影響方 面, 日前完成大規模的評估工作, 該研究發表於 2010 年 5 月科 學期刊 (Science) 其結果顯示, 隨著基改棉花種植增加, 可能因 為減少殺蟲劑使用, 反而使非目標害蟲盲椿象的族群數量也逐漸 從中國北部歷經 10 年的田間試驗評估發現, 盲椿象 ( 異翅目 ) 的數量逐漸增加, 且已經成為棉花及其他作物的害蟲, 而此現象 與增加基改 Bt 棉花種植有關 可能是因為基改 Bt 棉花種植減少 殺蟲劑使用, 由於蟲害防治管理方法改變, 使得非目標害蟲反而 有機會擴大族群 該研究說明基改 Bt 棉花對於非目標害蟲的長期 生態影響, 也為基改抗蟲作物對於害蟲族群之影響有所闡明並提 供理論基礎, 然而更重要的是, 應該要發展新的蟲害防治理論與 技術, 才能達到長期有效的控制蟲害 ( 資料來源 : 摘譯自 Crop Biotech Update, 2010/5/21) Bayer 與 Dow 攜手開創基改棉花種子市場 Bayer CropScience 與 Dow AgroSciences 兩間農業生技種子龍頭大廠決定交互授權雙方的棉花種子技術, 共同攜手打拼全球基改棉花市場, 也使得農民可同時獲得兩間公司所開發之新性狀及技術使用權 Dow AgroSciences 獲得 Bayer CropScience 的授權後, 可將 Bayer CropScience 所開發的 GlyTol 耐嘉磷塞除草劑技術應用於自身的 PhytoGen 美國棉花種子品系 另外, 授權協議尚包含一選擇權, 即當其他國家批准 Bayer CropScience 的 GlyTol 技術使用後,Dow AgroSciences 即可將此技術應用在這些地區 對於 Bayer CropScience 而言, 則可將 Dow AgroSciences 的 WideStrike 抗蟲技術應用在巴西或其他拉丁美洲國家, 同樣地, 當其他國家批准 WideStrike 技術的使用後, Bayer 則可應用至不同國家 另外,Bayer CropScience 亦獲得 Dow AgroSciences 於 2004 年所獲得的耐嘉磷塞棉花之美國專利 Bayer CropScience 近來積極深耕拉丁美洲市場, 因此亟欲取得 WideStrike 抗蟲技術, 加上自身的棉花種子 FiberMax 除草劑 LibertyLink 及其他作物保護產品等, 提供當地棉花農民整合的技術方案 而 Bayer CropScience 和 Dow AgroSciences 雙方認為結合 WideStrike 抗蟲技術與 GlyTol 耐除草劑技術, 可提供全球棉農, 有更多創新方案, 改善農民的生產效率 ( 資料來源 : 摘譯自 Bayer CropScience, 2010/05/20) 59

64 資訊情報 INFORMATION 鴻海攜手台大及雲林縣結合太陽能光電技術建立 LED 植物工廠 鴻海科技集團將與台大農學院的植物工廠發展團隊合作, 由台大農學院提供關鍵技術, 鴻海憑藉龐大企業資源及 LED 綠能科技及產品胃納去化能力, 並結合雲林縣政府的平台, 今年底前國內將會出現結合 LED 及太陽能光電技術的植物工廠 台大農學院教授方煒表示, 植物工廠內的蔬菜 水果及其他作物, 生產線可立體化, 但需要培養液及足夠的光源 其中光電成本占大部分, 具有減少耗電的發光二極體 (LED) 照明設施, 成為導入工廠的重要設施, 但目前需克服成本過高問題 據了解, 鴻海要跨入植物工廠產業, 除評估擁有 LED 產品技術優勢,40 多萬名員工也是很大的需求消費單位, 適合發展植物工廠產業 跨入植物工廠初期所生產的高品質蔬菜 水果等作物, 可能先供應集團員工使用, 未來則視市場需求向外發展 台大農學院長陳保基也與日本千葉大學簽訂植物工廠學術合作契約, 明年可望在台大雲林分校設立植物工廠研究實習中心, 協助企業界推動植物工廠產業, 並建立聯盟機制 雲林縣政府表示, 今年底前縣政府將仿照日本貨櫃型植物工廠的成功模式, 建立第一個貨櫃型植物工廠, 結合西螺 虎尾 北港等三所國立農工職校, 加速培養植物工廠人力資源, 協助植物工廠產業發展 ( 資料來源 : 摘錄自經濟日報,2010/3/29) 花蓮農改場節能培育洋桔梗 花蓮農改場經過三年研發, 首度利用海洋深層水當作冷源, 取代一般溫室冷氣, 來培育洋桔梗種苗, 天然不耗電, 降低農民耕作成本,30 坪的溫室在夏天培育洋桔梗, 每個花期可節省 5 萬 2700 元電費 水深 200 公尺以下 陽光照射不到的深層海水, 終年維持攝氏 9 度低溫狀態, 從深海抽取上來後, 經過熱交換器, 將冷源送到溫室, 吹出 19 度的涼風, 可培育洋桔梗種苗 一般農民約在每年 9 月培育洋桔梗, 育種工作必須在夏季進行, 但洋桔梗培育需要在攝氏 26 度以下環境生長, 農民育種必須讓種苗長期吹冷氣, 成本相當高, 因此目前農民寧可向丹麥購買種苗, 在台灣培育後, 再賣到日本去, 將來成本降低收益增加, 也增加農民耕作意願 目前這項技術已轉移, 未來可運用在蝴蝶蘭以及高冷蔬菜栽培上, 但唯一的缺點是受限於海洋深層水的地緣位置, 目前僅能在深層水製造園區栽培, 還無法拓展到外地去 ( 資料來源 : 摘錄自聯合晚報,2010/1/4) 國內消息寶淨環保科技與林試所合作研發痲瘋樹生質柴油 為因應全球生質柴油提煉原料的需求, 目前中國大陸 東南亞及印尼, 開始廣值痲瘋樹作為生質柴油原料來源 寶淨環保科技多年前與國內林試所合作, 研發出矮化樹種, 產量及含油量高於原生種數倍的優良品系種 此外, 寶淨環保科技在台東縣太麻里, 建立 5 公頃痲瘋樹優良品系種苗木採穗園, 以無性繁殖扦插技術, 大量提供優良品系種苗母株 並在高雄縣岡山鎮南區環保科學園區內, 建立全世界第一座生質柴油原料痲瘋樹示範園區, 提供國內外產業 學術界研究 另即將在高雄縣田寮鄉, 完成國內最大痲瘋樹優良品系種苗木生產基地, 占地 100 公頃, 足以支應國外龐大優良品系種苗木訂單 並在生產基地內, 設置三合一示範農場, 利用痲瘋樹鳥獸不食的特性, 肩負驅蟲工作, 成功營造無毒農業的示範及觀摩, 為國內提供精緻農業發展可能 寶淨環保科技董事長鄭憲章表示, 痲瘋樹所產的果實, 含有豐富油脂, 可作為生質柴油提煉原料 因具備毒蛋白特性, 鳥獸不食, 無法提供人類食用, 卻很適合提煉生質柴油 尤其近年生質柴油需求量逐年大增, 以美國為例,2004 年生質柴油產量僅 8 萬噸, 但 2007 年估計為 149 萬噸 美國約有 100 家生質柴油工廠, 另有 80 家工廠正在建造或擴廠, 因此總產能可提升至 800 萬噸以上 歐盟 27 個國家共有 185 個生產工廠, 在 2006 年生質柴油總生產量為 489 萬噸, 較 2005 年增加 54%;2007 年再度成長到 1,029 萬噸, 較 2005 年增加 110% 歐盟在 2005 年推動生質柴油添加量需要 2%,2010 年要求提升 5.75%, 屆時需求量將達到 1,700 萬噸 2009 年哥本哈根氣候變遷會議, 歐盟在會後決定, 願提供 30 億到 150 億歐元, 支助落後地區國家, 輔助綠化造林動作, 協助地球節能減碳 其中四成造林計畫, 優先選擇可以提煉生質柴油的痲瘋樹, 作為造林樹種首選, 可見痲瘋樹未來發展潛力 鄭憲章表示, 國內對種苗培育的優勢, 有利於發展此產業, 尤其所研發的矮化樹種, 產量及含油量高於原生種數倍的優良品系種 因此預估所研發的矮化樹種 2010 年國際訂單, 將有 4 億株需求 ( 資料來源 : 摘錄自聯合晚報,2010/1/4) 60 農業生技產業季刊

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