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3 農 業 生 技 產 業 季 刊 AgBIO CONTENTS 目 錄 2008 年 第 十 三 期 總 體 趨 勢 MACRO TRENDS 1 1 全 球 基 因 改 造 種 子 產 業 現 況 與 趨 勢 撰 文 / 余 祁 暐 法 規 管 理 REGULATION & MANAGEMENT 7 7 植 物 品 種 權 智 慧 資 源 規 劃 與 全 球 化 之 產 業 經 營 - 以 蝴 蝶 蘭 產 業 為 例 撰 文 / 傅 子 煜 20 基 因 轉 殖 作 物 田 間 試 驗 管 理 及 生 物 安 全 評 估 之 建 立 撰 文 / 吳 明 哲 陳 烈 夫 研 發 創 新 RESEARCH & DEVELOPMENT 植 物 分 子 育 種 技 術 平 台 之 建 構 撰 文 / 吳 方 盛 沈 翰 祖 孫 永 偉 郭 宏 遠 莊 淑 貞 鍾 文 全 李 美 娟 劉 明 宗 陳 駿 季 36 植 物 病 毒 載 體 應 用 於 疫 苗 生 產 系 統 之 開 發 潛 力 撰 文 / 徐 堯 煇 生 質 能 源 Ⅰ 46 生 質 能 源 作 物 之 開 發 與 潛 力 撰 文 / 古 森 本 生 質 能 源 Ⅱ 54 纖 維 產 氫 技 術 於 生 質 能 源 之 應 用 潛 力 撰 文 / 黃 啟 裕 61 農 業 生 技 國 家 型 科 技 計 畫 成 果 盤 點 分 析 撰 文 / 余 祁 暐 人 物 專 訪 AgBIO PEOPLE 68 台 灣 紅 豆 杉 栽 培 產 業 之 前 景 與 競 爭 力 54 專 訪 行 政 院 農 業 委 員 會 林 業 試 驗 所 何 政 坤 組 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 總 編 輯 / 孫 智 麗 主 編 / 劉 翠 玲 執 行 編 輯 / 陳 政 忻 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 TEL: 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: ISSN: 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 2008 年 第 十 三 期 產 業 動 態 INDUTSTRY 專 訪 生 生 種 子 股 份 有 限 公 司 撰 文 / 陳 政 忻 基 磐 建 設 AgBIO INFRASTRUCTURE 78 打 造 世 界 級 熱 帶 植 物 保 存 基 地 78 辜 嚴 倬 雲 植 物 保 種 中 心 撰 文 / 劉 翠 玲 基 因 改 造 科 技 的 保 險 栓 82 農 業 試 驗 所 基 因 轉 殖 植 物 隔 離 試 驗 設 施 採 訪 紀 實 撰 文 / 陳 政 忻 資 訊 情 報 INFORMATION 台 灣 國 際 蘭 展 暨 研 討 會 國 外 消 息 NASA 提 供 資 金 研 究 生 質 能 源 農 作 物 對 環 境 與 氣 候 的 影 響 紐 西 蘭 核 准 基 改 玉 米 進 口 美 國 通 過 大 型 能 源 法 案 積 極 發 展 生 質 能 源 義 大 利 農 民 期 待 栽 種 基 改 作 物 SemBioSys 建 立 植 物 生 產 胰 島 素 技 術 平 台 玉 米 基 因 序 列 解 碼 有 助 提 升 產 量 並 影 響 生 質 能 源 產 業 國 內 消 息 中 興 大 學 基 因 重 組 脂 防 酵 素 開 創 第 二 代 生 質 柴 油 發 展 農 試 所 研 發 甜 高 粱 變 燃 料 中 國 興 起 蘭 花 炒 作 熱 潮 龍 鬚 菜 生 質 酒 精 潛 力 原 料 農 業 金 庫 展 開 三 大 希 望 工 程 生 技 新 藥 產 業 發 展 條 例 施 行 細 則 公 告 我 國 基 因 改 造 科 技 管 理 政 策 確 立

5 產 總 業 體 趨 勢 全 球 基 因 改 造 種 子 產 業 現 況 與 趨 勢 撰 文 / 余 祁 暐 前 言 依 國 際 農 業 生 物 技 術 應 用 推 廣 協 會 (International Service for the Acquisition of Agribiotech Applications, ISAAA) 統 計, 基 因 種 子 核 准 上 市 行 銷 的 十 二 年 內 (1996 年 至 2007 年 ), 全 球 每 年 種 植 面 積 皆 以 兩 位 數 字 增 長,2007 年 底 之 種 植 面 雞 積 已 達 1.14 億 公 頃, 佔 全 球 作 物 面 積 的 8%, 市 場 規 模 更 高 達 69 億 美 元 ( 圖 一 ), 佔 全 球 20% 的 商 用 種 子 市 場 及 全 球 16% 的 植 物 保 護 市 場 估 計 2008 年 市 場 規 模 將 提 升 至 75 億 美 元, 年 成 長 率 超 過 10% 百 萬 公 頃 資 料 來 源 :ISAAA, 台 灣 經 濟 研 究 院 生 物 科 技 產 業 研 究 中 心 整 理 圖 一 1996 年 至 2007 年 基 因 改 造 種 子 全 球 概 況 基 因 改 造 種 子 九 成 以 上 為 大 豆 棉 花 油 菜 及 玉 米, 又 以 基 改 大 豆 發 展 最 為 傑 出 無 論 總 體 市 場 價 值 及 全 球 種 植 面 積, 基 改 大 豆 皆 為 基 因 改 造 種 子 之 最 大 宗, 在 2006 年 已 佔 全 球 64% 的 大 豆 種 子 市 場 ; 其 它 基 改 作 物, 如 棉 花 油 菜 和 玉 米 則 分 別 佔 該 類 種 子 市 場 銷 售 之 38% 18% 及 17% 而 在 2007 年 種 植 面 積 的 數 據 中, 基 改 玉 米 以 接 近 40% 的 年 增 率, 表 現 最 為 強 眼, 而 大 豆 則 無 明 顯 成 長, 依 英 國 經 濟 學 人 (The Economists)2007 年 底 之 報 告 指 出, 全 球 玉 米 轉 作 乙 醇 的 產 量, 由 2000 年 為 的 1,500 萬 公 噸, 成 長 至 2007 年 的 8,500 萬 公 噸, 因 此 全 球 生 質 酒 精 政 策 的 推 動, 與 基 改 玉 米 的 強 十 億 美 元 勁 增 長 比 率 有 極 大 的 關 係 基 因 改 造 種 子 要 成 功 上 市 需 經 過 嚴 謹 的 開 發 程 序 ( 請 參 閱 圖 二 基 因 改 造 產 品 發 展 關 鍵 程 序 鏈 ), 而 各 國 不 同 產 品 法 規 的 制 定, 也 反 應 每 個 國 家 對 於 基 因 改 造 種 子 的 接 受 程 度 統 計 至 2006 年 10 月, 已 有 51 個 國 家 核 准 基 因 改 造 種 子 上 市 ( 如 圖 三 ), 而 其 中 農 民 可 在 當 地 直 接 種 植 的 有 22 國, 顯 示 這 些 國 家 對 於 發 展 基 因 改 造 科 技 的 態 度 最 為 積 極 ; 另 外 29 國 則 只 開 放 食 品 及 飼 料 的 使 用 及 進 口, 相 信 在 體 驗 基 因 改 造 作 物 的 優 勢 後, 將 成 為 第 二 波 推 升 基 因 改 造 種 子 需 求 的 助 力 植 物 種 苗 生 技 2008 NO.13 1

6 MACRO TRENDS 資 料 來 源 : 台 灣 經 濟 研 究 院 生 物 科 技 產 業 研 究 中 心 整 理 圖 二 基 因 改 造 產 品 發 展 關 鍵 程 序 鏈 而 至 2007 年 年 底, 全 球 已 有 23 個 作 物 通 過 上 市 核 准, 共 計 124 種 品 系 獲 得 615 項 產 品 銷 售 權 各 國 基 因 改 造 種 子 發 展 概 況 截 至 2007 年 底, 全 球 共 有 23 個 國 家 種 植 基 因 改 造 種 子 ( 見 表 一 ), 包 含 11 個 已 開 發 國 家 及 12 個 開 發 中 國 家 前 六 大 種 植 國 依 序 為 美 國 阿 根 廷 巴 西 加 拿 大 印 度 和 中 國 ( 表 二 ), 合 計 種 植 面 積 超 過 1 億 公 頃, 佔 全 球 95% 另 外, 就 連 一 向 保 守 的 歐 盟 國 家 如 西 班 牙 德 國 葡 萄 牙 法 國 捷 克 和 波 蘭, 都 已 核 准 使 用 基 改 抗 蟲 玉 米, 種 植 面 積 超 過 10 萬 公 頃, 年 成 長 幅 度 高 達 77%, 其 中 以 西 班 牙 最 為 積 極 發 展,2007 年 基 改 玉 米 種 植 面 積 已 為 歐 盟 之 首 全 球 種 植 基 因 改 造 種 子 的 農 民 約 1,030 萬 人, 其 中 90% 為 開 發 中 國 家 農 民, 估 計 種 植 全 球 超 過 三 分 之 一 的 基 因 改 造 作 物, 並 以 21% 的 年 增 率 穩 定 增 加 主 要 原 因 為 發 展 中 國 家 的 農 耕 技 術 較 為 落 後, 使 用 基 因 改 造 種 子 則 能 快 速 提 昇 產 量, 同 時 提 高 農 民 收 入, 彌 補 與 已 開 發 國 家 的 差 距, 因 此 使 用 基 因 改 造 種 子 是 開 發 中 國 家 加 速 經 濟 成 長 的 最 佳 利 器 比 較 2006 至 2007 年 間, 各 國 基 因 改 造 種 子 種 植 面 積, 美 國 增 加 了 約 310 萬 公 頃, 印 度 增 加 了 240 萬 公 頃, 巴 西 增 加 了 350 萬 公 頃, 係 實 際 種 植 面 積 增 加 最 多 的 前 三 個 國 家, 而 印 度 共 增 加 了 63% 的 種 植 面 積, 是 全 球 成 長 比 率 最 高 的 國 家 因 此, 除 美 國 外, 印 度 及 巴 西 已 成 為 最 具 成 長 潛 力 的 基 因 改 造 種 子 市 場 另 外, 在 基 改 稻 米 方 面, 伊 朗 雖 於 2005 年 率 先 宣 布 正 式 種 植 基 改 稻 米, 但 已 在 2007 年 停 止 所 有 基 改 作 物 種 植 ; 然 而 中 國 在 基 改 稻 米 的 研 發 上 不 遺 餘 力,2001 年 至 2005 年 的 相 關 研 發 經 費 已 提 升 至 1,200 萬 美 元, 並 且 在 2005 年 已 有 超 過 100 個 基 改 稻 品 系 進 入 田 間 試 驗, 未 來 中 國 將 以 全 球 最 2 農 業 生 技 產 業 季 刊

7 總體趨勢 織 OECD Organization for Economic Cooperation and Development 的 基 改 種子資 料庫 統 計 如 表三 2006 年 2 月之前 共有 96 種成功商業化之 基 改 種子 供 OECD 會員 國 ¹ 進 口 加 工 食 用 飼 用或 種 植 其 中以 美 國 核准最多種 類之基改 種 子 共 有 73 種 品 種 方 面則 以 玉 米 馬 鈴 薯 和 資料來源 台灣經濟研究院生物科技產業研究中心整理 油菜的基改 應用開發 最 圖三 核准基因改造種子上市的國家 為競爭 有許多產品在各 國上市 除了歐盟及挪威 在政 策和市場較能接受 表一 2007年全球栽種概況 種植面積 (百萬公頃) 佔全球基改作物種植 面積比率 種植面積 年增率 佔全球該作 物之比率* 市場價值 (億美元) 市值/面積比 (美元/公頃) 觀賞用植物在基改上的 應 用 而各 核 准了 11 種 大豆 % 0% 64% 康乃馨上市外 大部分的 棉花 15 13% 11.9% 38% 9 60 國家仍以核准大宗 作物 油菜 5.5 5% 14.6% 18% 或食用植物為主 其中最 玉米 % 39.7% 17% 受 亞洲國家注目的基 改 *為2006年資料 稻米 有二種由 Bayer 所 資料來源 ISAAA 台灣經濟研究院生物科技產業研究中心整理 開發抗殺草劑的基改 稻 米 已可在美國種植 食 大基改稻米投資國的角色 影響全球基改稻米之發 用及飼用 在日本則受農林水產省核准可進口 分析 2001 年至 2005 年與基因改造種子相關之 展 比較 1998 年至 2004 年開發基改種子的三大經 重要科學研究後發現 如表四 研究量前五大國 濟體 美國 加拿大及歐盟的田間試驗核准案件 為美國 德國 日本 英國及加拿大 亞洲國家中除 可知美國一直占有此三大經濟體總案件的 60% 以 了日本外 中國 印度和南韓也具有一定程度之研 上 如圖四 於 2004 年達最高峰 除此之外 美 究能量 由引證率可知 前五國中 英國 美國及日 國一直以來為基改種子最大之市場 2005 年佔全球 本皆往重量及重質的方向發展 而葡萄牙 芬蘭 基改種子市場的 52.89% 該市場由 Monsanto 主導 義大利 瑞士及印度這五個國家 在基因轉殖植物 其在美國核准上市之基改種子佔總數之 54% 遠超 領域 都有很強的研究能力 且受世界同儕認可 過第二位之 Bayer 而在基改應用品種部分 由經濟合作暨發展組 2001 年至 2005 年的基因改造種子重要專利中 如表五 以美國最多 再來是加拿大 法國 日 1 OECD為世界重要議題的智庫兼發動機構 許多世界重要議題的政策研究和形成都來自於OECD 因此其三十個會員國乃為全球最具影響力且最富有的已開發國家 目前成員為德 國 奧地利 比利時 加拿大 丹麥 西班牙 美國 法國 希臘 愛爾蘭 冰島 義大利 盧森堡 挪威 荷蘭 葡萄牙 英國 瑞典 瑞士 土耳其 日本 芬蘭 澳大利 亞 紐西蘭 墨西哥 捷克 匈牙利 波蘭 南韓及斯洛伐克 植物種苗生技 2008 NO.13 3

8 MACRO TRENDS 表 二 2007 年 種 植 基 因 改 造 種 子 的 國 家 單 位 : 百 萬 公 煩 基 因 改 造 種 子 種 植 面 積 超 過 5 萬 公 頃 的 國 家 美 國 57.7 南 非 1.8 阿 根 廷 19.1 烏 拉 圭 0.5 巴 西 15.0 菲 律 賓 0.3 加 拿 大 7.0 澳 洲 0.1 印 度 6.2 西 班 牙 0.1 中 國 3.8 墨 西 哥 0.1 巴 拉 圭 2.6 基 因 改 造 種 子 種 植 面 積 少 於 5 萬 公 頃 的 國 家 哥 倫 比 亞 智 利 * 法 國 宏 都 拉 斯 捷 克 葡 萄 牙 德 國 斯 洛 伐 克 羅 馬 尼 亞 波 蘭 * 緊 腳 步 在 此 領 域 深 耕 另 外 值 得 注 意 的 是, 日 本 和 印 度 在 重 要 研 究 國 家 別 分 析 中, 為 具 有 相 當 研 究 實 力 的 國 家, 而 在 專 利 分 析 中 可 得 知 其 也 擁 有 優 秀 的 產 業 化 能 力, 相 信 在 未 來 將 可 能 成 為 亞 洲 發 展 基 因 改 造 種 子 的 指 標 國 家 而 由 專 利 跨 領 域 廣 度 進 行 分 析, 可 知 印 度 芬 蘭 和 挪 威 三 國, 相 當 積 極 從 其 它 不 同 的 科 技 領 域 來 發 展 基 因 改 造 種 子, 試 圖 避 開 此 領 域 中 科 技 強 國 之 智 財 佈 局 未 來 基 因 改 造 種 子 發 展 趨 勢 以 下 從 投 資 者 生 產 者 消 費 者 環 境 生 態 與 能 源 及 全 球 整 體 發 展 的 觀 點, 利 用 不 同 的 面 向 來 分 析 未 來 基 因 改 造 種 子 發 展 趨 勢 * 為 2007 年 開 始 種 植 基 因 改 造 種 子 的 國 家, ( 一 ) 投 資 者 觀 點 伊 朗 於 2007 年 不 再 種 植 基 改 種 子 資 料 來 源 :ISAAA; 由 股 市 觀 點 來 看, 以 2002 年 一 月 為 基 期, 可 看 台 灣 經 濟 研 究 院 生 物 科 技 產 業 研 究 中 心 整 理 2 到 以 投 資 基 改 種 子 為 主 的 Burrill 農 業 生 技 指 數 績 效 至 2006 年 底 ( 如 圖 五 ), 其 投 資 報 酬 率 超 過 道 瓊 本 及 德 國, 而 將 此 結 果 與 上 述 分 析 相 較, 可 知 法 國 工 業 指 數 及 那 斯 達 克 指 數 約 三 倍, 徹 底 打 敗 大 盤, 雖 在 重 要 專 利 數 上 排 行 第 三, 但 在 重 要 科 學 研 究 可 知 投 資 者 相 當 看 好 基 因 改 造 種 子 的 未 來 發 展 性, 中 已 落 後 至 第 十 一, 可 推 測 法 國 在 基 因 轉 殖 領 域 的 而 在 食 品 原 物 料 日 趨 重 要 的 氛 圍 下, 以 農 業 生 技 突 發 展 上 已 逐 漸 喪 失 優 勢, 而 德 國 日 本 及 英 國 則 加 破 供 不 應 求 的 問 題, 將 會 是 延 續 此 多 頭 行 情 的 重 點 題 材 除 此 之 外, 華 爾 街 投 資 生 技 產 業 乃 著 重 於 (1) 具 有 清 楚 可 見 之 需 求 缺 口 的 大 市 場 ;(2) 具 高 度 成 長 潛 力 ;(3) 具 智 財 保 護 之 技 術 以 維 持 高 毛 利 及 永 續 價 值, 因 此 投 資 者 多 將 資 金 注 入 醫 藥 生 技 而 過 去 農 業 生 技 產 業 對 投 資 資 料 來 源 :OECD; 台 灣 經 濟 研 究 院 生 物 科 技 產 業 研 究 中 心 整 理 者 而 言 只 是 食 品, 圖 四 三 大 經 濟 體 田 間 試 驗 核 准 案 比 例 雖 然 食 品 市 場 很 2 Burrill 為 一 家 創 投 公 司, 也 是 全 球 第 一 家 看 好 農 業 生 技 而 進 行 投 資 的 公 司, 其 所 投 資 的 農 業 生 技 公 司 ( 尤 其 是 基 改 作 物 公 司 ) 的 績 效 指 數, 多 年 被 公 認 為 最 具 代 表 性 的 農 業 生 技 發 展 指 標 4 農 業 生 技 產 業 季 刊

9 總 體 趨 勢 表 三 OECD 會 員 國 成 功 上 市 之 基 改 植 物 品 種 ( 統 計 至 2006 年 2 月 ) 國 家 康 乃 馨 棉 花 亞 麻 玉 米 油 菜 馬 鈴 薯 稻 米 大 豆 甜 菜 蕃 茄 總 計 美 國 加 拿 大 日 本 澳 洲 紐 西 蘭 歐 盟 南 韓 墨 西 哥 挪 威 瑞 士 捷 克 1 1 總 計 註 : 成 功 上 市 表 示 該 基 改 種 子 已 受 該 國 核 准, 而 可 進 口 食 用 飼 用 或 種 植 資 料 來 源 :OECD; 台 灣 經 濟 研 究 院 生 物 科 技 產 業 研 究 中 心 整 理 大, 但 為 一 成 長 有 限 的 成 熟 市 場, 毛 利 相 當 低 而 現 在, 農 業 生 技 已 不 再 是 食 品 的 代 名 詞, 其 代 表 的 是 一 種 整 合 性 技 術 以 充 分 應 用 於 全 球 四 大 重 點 議 題 的 需 求 : 1. 生 質 能 源 生 產 低 成 本 之 再 生 永 續 性 能 源, 以 降 低 能 源 使 用 成 本 減 少 碳 使 用 及 減 低 對 石 化 能 源 之 依 賴 度, 用 以 維 護 國 家 之 能 源 安 全 相 關 的 農 業 生 技 產 品 有 生 質 酒 精 澱 粉 酵 素 作 物 提 升 生 質 能 源 產 量 的 基 改 作 物 等 2. 生 物 材 料 開 發 重 覆 再 利 用 之 材 料, 以 提 升 產 品 之 附 加 價 值 相 關 的 農 業 生 技 產 品 有 可 再 生 利 用 之 聚 合 物 或 化 學 品 具 高 度 成 本 效 益 之 植 物 基 質 提 升 醱 酵 效 率 之 酵 素 作 物 玉 米 聚 合 物 / 纖 維 等 3. 環 境 保 護 降 低 全 球 暖 化 衝 擊 以 符 合 全 球 之 碳 排 放 規 定, 而 與 植 物 相 關 之 農 業 生 技 產 品, 除 在 生 產 過 程 中 本 就 具 有 吸 取 二 氧 化 碳 之 額 外 效 益, 仍 可 利 用 基 因 改 造 技 術, 提 升 植 物 對 環 境 有 害 物 質 之 吸 收 能 力 表 四 全 球 基 因 改 造 種 子 重 要 研 究 之 發 展 分 析 研 究 數 引 證 數 引 證 率 USA Germany Japan UK Canada Belgium China Italy Netherlands Switzerland Australia Finland France Greece India Israel Korea Portugal 總 計 資 料 來 源 : 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 2008 NO.13 5

10 MACRO TRENDS 表 五 全 球 基 因 改 造 種 子 重 要 專 利 之 分 析 專 利 數 引 證 數 引 證 率 跨 領 域 廣 度 平 均 跨 領 域 廣 度 USA Canada France Japan Germany UK Belgium Switzerland New Zealand Australia China Spain Finland India Norway 總 計 註 : 跨 領 域 廣 度 : 用 以 衡 量 專 利 所 引 證 之 專 利 所 分 佈 之 領 域 廣 度, 越 高 表 示 該 專 刺 技 術 的 知 識 融 合 程 度 越 高, 對 於 發 展 潛 在 新 技 術 相 對 較 有 利 資 料 來 源 : 台 灣 經 濟 研 究 院 生 物 科 技 產 業 研 究 中 心 整 理 4. 保 健 產 品 以 保 健 及 營 養 為 主 的 疾 病 預 防 飲 食, 降 低 龐 大 的 醫 療 開 支 相 關 的 農 業 生 技 產 品 有 低 反 式 脂 肪 酸 含 量 作 物 高 Omega-3 脂 肪 酸 含 量 作 物 符 合 個 人 化 之 營 養 素 強 化 作 物 ; 因 此 基 因 改 造 技 術 除 了 能 解 決 食 品 的 問 題 外, 也 能 充 分 解 決 上 述 四 大 問 題 換 言 之, 基 改 種 子 科 技 已 從 原 來 農 業 本 身 的 輸 入 型 性 狀 (input traits) 實 際 擴 散 到 整 體 產 業 應 用 的 輸 出 型 性 狀 (output traits) 此 四 大 議 題 代 表 的 是 全 新 清 楚 可 見 之 全 球 需 求 缺 口 和 高 度 的 成 長 潛 力, 而 除 了 基 改 種 子 六 大 跨 國 公 司 每 年 共 投 入 10 億 美 元 之 研 發 費 用 外, 新 興 國 家 如 中 國 和 巴 西 每 年 也 投 入 約 10 億 美 元 印 度 每 年 投 入 2.5 億 美 元, 加 上 其 智 財 保 護 也 越 來 越 完 整, 相 信 不 久 後, 投 資 者 將 會 挹 注 更 多 資 金 來 加 速 基 因 改 造 種 子 之 發 展, 也 將 觸 發 全 球 基 改 種 子 之 投 資 熱 潮 ( 二 ) 生 產 者 觀 點 資 料 來 源 :Burrill & Company. 圖 五 Burrill 農 業 生 技 指 數 由 生 產 廠 商 的 觀 點 來 看, 在 基 改 種 子 目 標 性 狀 方 面, 依 ISAAA 的 資 料 顯 示, 目 前 仍 以 抗 殺 草 劑 性 狀 應 用 最 多, 佔 全 球 基 改 作 物 種 植 面 積 的 63%, 再 來 為 具 抗 蟲 抗 殺 草 劑 之 雙 抗 性 狀, 佔 19%, 而 抗 蟲 性 狀 則 為 18% 雙 抗 性 狀 的 應 用 對 生 6 農 業 生 技 產 業 季 刊

11 總 體 趨 勢 鮮 熟 控 及 提 高 營 養 成 份 等 ), 而 農 藝 性 狀 種 子 ( 提 升 產 量 及 抗 寒 等 ) 在 此 四 年 內 則 呈 現 穩 定 的 成 長, 此 二 類 性 狀 在 田 間 試 驗 的 申 請 數 在 2007 年 累 計 超 過 1,000 案, 預 計 未 來 此 二 類 種 子 將 會 有 更 多 產 品 上 市 至 於 在 2004 年 前 的 二 大 主 流 : 抗 殺 草 劑 性 狀 及 抗 蟲 性 狀, 也 因 多 種 性 狀 整 合 性 基 改 種 子 (Stacked Trait) 的 發 展, 而 在 2007 年 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 產 生 田 間 試 驗 需 求 反 彈, 預 計 在 此 趨 勢 下, 輸 出 型 性 狀 圖 六 APHIS 基 改 種 子 田 間 試 驗 案 核 准 數 ( 性 狀 別 ) 未 來 都 會 結 合 輸 入 型 性 狀, 除 草 劑 資 料 來 源 :NASS surveys. 殺 蟲 劑 以 強 化 農 民 生 產 效 率, 並 滿 足 消 費 者 的 需 求 而 從 生 產 者 中 的 農 民 角 度 分 析, 除 了 美 國 擁 有 基 因 改 造 種 子 最 大 種 植 面 積 外, 另 外 二 個 重 點 新 興 國 家 : 中 國 及 印 度, 因 為 背 負 養 活 全 球 37% 人 口 的 農 業 使 命, 此 二 國 農 民 的 態 度 將 對 全 球 基 改 種 子 的 發 展 有 相 當 之 影 響 因 此 以 下 逐 一 闡 述 此 三 圖 七 美 國 主 要 田 地 農 作 物 的 農 藥 使 用 狀 況 ( 單 位 : 磅 / 英 畝 - 年 ) 國 的 農 民 對 於 基 改 種 子 之 接 受 度 美 國 農 民 因 基 改 種 子 能 提 升 農 耕 的 產 量 及 效 產 者 所 帶 來 的 便 利 性 更 多, 因 此 在 2007 年, 雙 抗 應 用 首 度 超 越 抗 蟲 之 單 一 性 狀 應 用 而 依 美 國 農 業 部 動 植 物 檢 疫 局 (Animal and Plant Health Inspection Service, APHIS)2004 年 至 2007 年 田 間 試 驗 核 准 數 ( 如 圖 六 ), 整 體 而 言 仍 以 抗 殺 草 劑 性 狀 為 主, 但 市 場 主 流 在 2005 年 到 2006 年 時 由 抗 殺 草 劑 性 狀 轉 為 提 升 產 品 品 質 性 狀 ( 如 保 率, 且 在 1996 年 至 2005 年 間 共 增 加 農 民 270 億 美 元 的 收 入, 除 此 之 外, 更 在 此 五 年 間 共 減 少 了 15% 殺 蟲 劑 的 使 用 ( 如 圖 七 ), 約 降 低 萬 噸 的 殺 蟲 劑 使 用 量, 所 以 美 國 農 民 對 基 因 改 造 種 子 的 接 受 度 成 長 相 當 快 從 1996 年 開 始, 在 被 採 用 的 基 改 作 物 中 ( 如 圖 八 ), 耐 除 草 劑 (HT) 品 種 因 可 達 到 控 制 野 草 的 同 時 維 持 農 作 物 生 長 的 效 果, 而 被 農 民 採 用 植 物 種 苗 生 技 2008 NO.13 7

12 MACRO TRENDS 施種土地比率 斤產 量 一 年可增 加共 40 億美元之整體效益 在此驚 人的成效下 相信中國農民 對基 改 種子的接受度 將會 持續上揚 而印度由 2002 年引進 抗蟲基改棉花 開啟基改種 子之 大 量 應 用 統 計 2004 年共減少殺 蟲劑 39% 的使 用 提高 31% 產量 每公頃 則增加農民收入 250 美元 資料來源 Fernandez-Cornejo. 淨收入增幅約 88% 在基改 圖八 美國基改作物的農民接受度 種子對印度 農 業的外溢 效 果下 未來該國農民也將和 的速度較抗蟲 Bt 性徵品種快 中國由 1997 年開始引進抗蟲基改棉花 發展至 2005 年 每公頃可增加農民收入 305 美元 包括減 少每公頃 195 美元的栽種成本及 16% 的產量增加 美國及中國一樣 對於基改種子接受度越來越高 三 消費者觀點 根 據 國 際 食 品 資 訊 協 會 International Food Information Council, IFIC 2007 年在美國的生技食 該年增加約 10 億美元收入 而根據中國科學院農 品消費者調查 33% 的消費者認為未來五年生物科 業政策研究中心估計 中國農民若由傳統稻米改種 技會對自己和家人帶來益處 而 54% 的消費者則不 植基改稻米 每年每公頃可減少使用殺蟲劑 17 公 確定 在認同生物科技的消費者中 42% 的民眾最 斤 約可減少使用量 80% 且每公頃可增加 200 公 希望獲營養與健康之益處 此部分八成以上的消費 表六 中國目前研發之基改稻米 統計至2007年4月 資料來源 聯合國大學高級研究院報告(UNU-IAS Working Paper) 8 農業生技產業季刊

13 總 體 趨 勢 表 七 下 列 哪 些 情 況 下 您 可 以 考 慮 購 買 GMO 食 品 ( 可 複 選 ) 較 高 營 養 價 值 % 較 少 化 學 物 質 ( 農 藥 或 抗 生 素 ) 殘 留 % 較 低 價 格 % 較 方 便 食 用 % 保 存 期 限 較 長 % 較 好 風 味 與 口 感 % 都 不 願 購 買 % 資 料 來 源 : 台 灣 經 濟 研 究 院 生 物 科 技 產 業 研 究 中 心 於 2007 年 7 月 針 對 200 名 消 費 者 調 查 報 告 者 支 持 利 用 基 因 改 造 技 術 降 低 作 物 飽 和 脂 肪 含 量 及 增 加 作 物 健 康 脂 肪 含 量 而 在 台 灣 的 調 查 中 ( 如 表 七 ), 消 費 者 則 對 於 基 改 食 品 能 減 少 化 學 物 質 殘 留 有 較 高 的 接 受 度, 再 來 則 為 具 有 較 高 營 養 價 值 的 基 改 食 品 根 據 上 述 結 果, 未 來 基 改 種 子 若 往 健 康 功 能 取 向 發 展, 應 會 在 市 場 上 得 到 更 多 消 費 者 的 支 持 ( 四 ) 環 境 生 態 與 能 源 觀 點 由 減 少 溫 室 效 應 及 氣 侯 變 遷 的 方 向 分 析, 使 用 基 因 改 造 種 子 可 由 二 個 方 式 減 少 二 氧 化 碳 : 第 一, 減 少 翻 土 而 保 留 土 壤 中 的 碳, 僅 在 2006 年 便 降 低 大 氣 中 約 136 億 公 斤 的 二 氧 化 碳 ; 第 二, 減 少 於 噴 灑 農 藥 所 需 使 用 之 燃 油,2006 年 降 低 排 放 二 氧 化 碳 12 億 公 斤 整 體 而 言, 選 擇 種 植 基 改 種 子, 在 2006 年 至 少 減 少 148 億 公 斤 的 二 氧 化 碳 排 放, 相 當 於 650 萬 台 汽 車 的 使 用 量 若 以 Nord Pool 北 歐 電 力 交 易 所 市 場 2008 年 二 月 十 五 日 碳 交 易 CERs(Certified Emission Reductions: 核 證 的 減 排 量, 交 易 的 貨 幣 單 位 元 ) 收 盤 價 :1 噸 二 氧 化 碳 15.6 歐 元 計 算, 每 年 基 改 種 子 減 碳 的 價 值 高 達 2 億 3 千 萬 歐 元 除 此 之 外, 根 據 BP Statistical Review of World Energy 調 查, 目 前 石 油 蘊 藏 量 只 可 供 人 類 使 用 至 2044 年, 在 傳 統 石 化 能 源 終 將 用 罄 的 壓 力 下, 生 質 能 源 的 利 用 變 成 重 要 的 發 展 方 向, 最 新 研 究 指 出 生 質 能 源 可 減 少 65% 燃 油 的 使 用, 而 基 因 改 造 技 術 的 導 入 更 可 加 速 生 質 能 源 的 開 發, 在 2007 年 已 有 超 過 1 千 萬 公 頃 的 基 改 作 物 用 於 生 質 能 源 的 應 用, 佔 全 球 基 改 種 子 種 植 面 積 約 9%, 其 中 約 700 萬 公 頃 種 植 基 改 玉 米 於 生 質 酒 精 的 製 造, 約 415 公 頃 的 基 改 大 豆 及 5 萬 公 頃 的 基 改 油 菜 用 於 生 質 柴 油 的 生 產 在 此 趨 勢 下, 基 改 種 子 除 了 本 身 種 植 上 的 環 境 效 益 外, 仍 具 有 使 用 於 能 源 上 的 附 加 價 值 整 體 全 球 觀 點 ISAAA 針 對 2006 年 年 進 行 十 年 的 預 測 中, 其 中 有 六 大 趨 勢 值 得 注 意 :(1) 多 種 性 狀 整 合 性 基 改 種 子 將 為 主 流,2007 年 的 使 用 種 植 面 積 約 達 2,200 萬 公 頃, 佔 全 球 基 改 種 子 種 植 面 積 的 19%, 性 狀 則 以 提 升 營 養 品 質 及 抗 旱 為 主 要 趨 勢 ;(2) 基 改 種 子 第 二 個 十 年 將 以 亞 洲 為 主, 以 中 國 和 印 度 及 新 起 國 家 如 越 南 巴 基 斯 坦 成 長 最 快 ;(3) 拉 丁 美 洲 最 有 發 展 潛 力 的 國 家 為 巴 西 ;(4) 非 洲 會 適 度 發 展, 整 體 以 布 吉 納 法 索 為 首, 北 非 則 以 埃 及, 東 非 則 以 肯 亞 為 主 ;(5) 歐 盟 仍 發 展 緩 慢, 歐 洲 有 潛 力 的 地 方 為 東 歐 ;(6) 基 改 種 子 在 生 質 能 源 的 應 用 將 以 美 國 和 巴 西 為 主 結 語 依 芝 加 哥 商 品 交 易 所 的 資 料, 大 宗 作 物 中 的 黃 豆 價 格 在 2007 年 共 漲 75%, 玉 米 則 漲 17%, 二 者 在 今 年 二 月 二 十 五 日 甚 至 創 下 七 月 期 貨 的 歷 史 天 價, 黃 豆 每 英 斗 價 格 來 到 1,498.5 美 分, 玉 米 則 為 美 分, 再 加 上 CRB 商 品 指 數 的 履 創 新 高, 此 整 體 表 現 所 代 表 的 是 糧 食 及 生 質 能 源 的 需 求, 與 大 宗 作 物 的 供 給 缺 口 仍 不 斷 擴 大 中 因 此 從 投 資 者 生 產 者 消 費 者 環 境 生 態 能 源 或 全 球 整 體 觀 點 來 看, 未 來 基 因 改 造 種 子 持 續 發 展 的 趨 勢 能 見 度 相 當 高 而 目 前 規 模 已 達 530 億 美 元 的 全 球 生 技 投 資 額, 多 以 生 技 藥 品 為 主 要 挹 注 目 標, 但 與 2004 年 全 球 前 二 十 大 銷 售 額 之 生 技 藥 品 比 較 ( 如 圖 九 ), 3 CRB 商 品 指 數 : 全 球 商 品 價 格 的 綜 合 領 先 指 標, 涵 蓋 農 產 品 畜 產 品 能 源 工 業 軟 性 商 品 及 貴 金 屬 等 19 種 期 貨 合 約, 包 含 玉 米 黃 豆 小 麥 棉 花 活 牛 活 豬 可 可 咖 啡 橘 汁 糖 輕 原 油 熱 燃 油 天 然 氣 無 鉛 汽 油 銅 金 鋁 鎳 白 銀 ; 九 十 七 年 三 月 三 日 收 盤 指 數 為 , 創 下 歷 史 最 高 點 植 物 種 苗 生 技 2008 NO.13 9

14 MACRO TRENDS RoundupReady 性 狀 類的整體產品價值預估 為 32.2 億 美 元 只少於 Ortho Biotech 的 明 星 藥 紅血球生成素 Procrit 而 BT 性 狀 類 的產 品 則 預 估 約 有 10 億 美 元 的 價值 超 過 人體 胰島素 Humulin 預防和治療 感染性呼吸道融合病毒 的單株抗體 Synagis 及 治療類風濕關節炎的單 株抗體 Humira 之銷售 資料來源 Signals Magazine; Phillips McDougalland Monsanto estimation, 圖九 2004年全球銷售前二十大生技藥品與農業生技產品比較 額 再加上基 改 種子平 均開發期為 10 年 花費 1 億美元 成功率為 5% 整體開發風險遠低於新藥 表八 基因改造種子與醫藥生技開發效益比較 新藥開發 開發 產品毛利率也達 50% 以上 在比較效益下 時程 開發成本 產品上市成功率 預期全球生技投資金額將會有更多的部位支持基 約12年 8~10億美元 0.02% 因改造種子的發展 以繼續建立此產業更蓬勃的未 10年 1億美元 5% 基因改造種子 來 AgBIO 平均毛利率 >50% 余祁暐 資料來源 台灣經濟研究院生物科技產業研究中心整理 台灣經濟研究院 生物科技產業研究中心 組長 參考文獻 1. APHIS 2. Fernandez-Cornejo, J. & Caswell, M The First Decade of Genetically Engineered Crops in the US. USDA. 3. IFIC Food Biotechnology: A Study of U.S. Consumer Attitudinal Trends 4. ISAAA 5. OECD 6. Sano M. Shimoda, Ag Biotech is About to Move to the Center Stage Move over Medical Biotech, ABIC USDA 8. Wang, Y. & Johnston, S UNU-IAS Working Paper No 余祁暐 2007年 基因轉殖植物之全球發展趨勢 農業生技產業季刊 No.9 頁 孫智麗 許嘉伊 劉翠玲 2007年 我國消費者對基因改造食品認知程度與接受度之調查分析 農業生技產業季刊 No.11 頁 農業生技產業季刊

15 法 規 管 理 植 物 品 種 權 智 慧 資 源 規 劃 與 全 球 化 之 產 業 經 營 - 以 蝴 蝶 蘭 產 業 為 例 撰 文 / 傅 子 煜 前 言 植 物 品 種 權 (Plant variety rights) 或 植 物 育 種 家 權 利 (Plant breeders'rights) 是 一 種 授 予 育 成 新 品 種 的 育 種 家 的 智 慧 財 產 權, 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, 對 取 得 品 種 權 之 種 苗 所 做 利 用 的 行 為 世 界 各 國 對 於 植 物 品 種 權 的 保 護 均 採 屬 地 主 義, 也 就 是 必 須 在 發 生 侵 權 行 為 的 所 在 國 申 請 植 物 品 種 權 並 獲 得 保 護, 才 能 據 以 向 侵 權 者 訴 訟 求 償 或 訴 請 貿 易 限 制 早 期 獲 得 植 物 品 種 權 或 專 利 保 護 的 品 種 被 侵 權 的 情 形 十 分 嚴 重, 邊 境 管 制 及 損 害 救 濟 的 機 制 的 發 展 也 相 對 落 後, 植 物 品 種 權 執 行 效 能 受 到 相 當 程 度 的 限 縮, 農 企 業 運 用 植 物 品 種 權 等 智 慧 財 產 的 保 護 操 作 空 間 十 分 有 限 近 年 來, 由 於 植 物 品 種 權 的 行 使 擴 及 收 穫 物, 與 衍 生 品 種 的 生 產 及 其 銷 售, 皆 在 歐 盟 及 日 本 的 法 庭 獲 得 確 認, 對 開 發 中 國 家 生 產 花 卉 等 作 物, 銷 往 其 品 種 權 受 保 護 的 已 開 發 國 家 的 侵 權 行 為 產 生 了 相 當 程 度 的 嚇 阻 作 用, 加 上 各 國 在 植 物 品 種 權 保 護 邊 境 管 制 措 施 的 強 化, 品 種 權 的 效 能 遠 較 過 去 強 大 而 花 卉 等 非 糧 食 作 物 的 產 銷 也 已 全 球 化, 其 市 場 規 模 不 斷 放 大, 相 關 的 發 展 也 重 新 燃 起 了 農 企 業 對 植 物 品 種 權 等 智 財 權 的 興 趣 隨 著 農 產 品 貿 易 日 趨 自 由 化, 全 球 農 業 產 業 在 種 子 資 材 設 備 栽 培 與 運 銷 整 個 產 業 鏈 與 價 值 鍊 整 合 的 趨 勢 也 越 來 越 明 顯, 如 何 善 用 品 種 權 創 造 最 大 的 利 潤, 已 成 為 全 球 農 企 業 必 修 的 課 題 下 一 個 階 段 的 問 題 是, 農 企 業 應 如 何 選 擇 具 有 產 業 規 模 的 適 當 品 項, 運 用 植 物 品 種 權 及 相 關 智 慧 財 產 保 護, 以 在 產 業 鏈 與 價 值 鏈 佔 據 最 有 利 的 戰 略 位 置, 創 造 最 大 的 獲 利? 從 產 業 結 構 的 角 度 進 行 植 物 品 種 權 等 智 慧 資 源 規 劃 與 運 用, 對 農 企 業 而 言 是 一 個 相 對 新 穎 的 概 念, 在 工 業 界 最 成 功 的 典 範 莫 過 於 半 導 體 業 巨 人 英 代 爾 INTEL, 其 將 核 心 獲 利 來 源 的 中 央 處 理 器 (CPU) 及 晶 片 組 生 產 銷 售, 透 過 專 利 植 入 式 設 計 (patent embedded design) 整 合 了 相 關 專 利, 藉 此 智 財 排 他 權 與 其 他 週 邊 零 組 件 建 立 密 切 的 聯 結 關 係, 進 而 控 制 整 個 產 業 鏈 成 為 市 場 的 主 宰 者 農 企 業 有 無 可 能 出 現 如 INTEL 一 般 透 過 智 慧 財 產 操 作 而 主 宰 市 場 的 巨 人? 為 了 回 答 這 個 問 題, 本 文 擬 以 蝴 蝶 蘭 產 業 為 例, 從 既 存 的 文 獻 網 路 資 訊 及 業 者 訪 談 發 掘 蝴 蝶 蘭 產 業 全 球 的 產 值 與 價 值 鏈, 並 研 究 產 業 的 上 中 下 游 的 關 係 及 發 展 現 況, 以 探 討 農 企 業 植 物 品 種 權 及 相 關 智 慧 財 產 的 創 造 保 護 經 營 管 理 與 運 用 植 物 種 苗 生 技 2008 NO.13 11

16 REGULATION & MANAGEMENT 蝴 蝶 蘭 植 物 品 種 及 相 關 智 慧 財 產 在 產 業 價 萬 美 元 ( 圖 一 ), 在 盆 花 類 中 市 佔 率 僅 次 於 聖 誕 紅, 值 鏈 的 定 位 自 1996 以 來 銷 售 額 成 長 達 220% ( 圖 二 ), 其 平 均 每 株 成 交 價 格 為 8 美 元, 而 其 中 蝴 蝶 蘭 佔 了 整 體 蘭 ( 一 ) 全 球 主 要 蝴 蝶 蘭 市 場 現 況 及 發 展 背 景 花 銷 售 額 的 絕 大 部 分 值 得 注 意 的 是, 此 項 統 計 尚 蝴 蝶 蘭 是 目 前 美 國 日 本 及 歐 洲 等 已 開 發 國 家 未 計 入 蘭 花 公 司 對 超 市 及 其 他 零 售 通 路 直 接 銷 售 的 市 場 上 最 為 炙 手 可 熱 的 盆 栽 植 物, 許 多 條 件 的 水 部 份, 因 此 蝴 蝶 蘭 在 美 國 的 整 體 銷 售 金 額 應 更 為 可 到 渠 成 帶 動 了 蝴 蝶 蘭 產 業 的 高 度 成 長 就 需 求 面 而 觀 在 日 本 方 面, 依 據 農 林 水 產 省 大 臣 官 房 統 計 部 言, 近 年 來 已 開 發 國 家 人 民 住 宅 型 態 改 變, 帶 動 了 統 計 2006 年 日 本 全 國 蝴 蝶 蘭 產 量 達 641 萬 盆, 批 對 蝴 蝶 蘭 此 類 較 長 花 期 室 內 盆 栽 植 物 的 需 求, 其 高 發 市 場 交 易 量 為 421 萬 5 千 盆, 每 盆 平 均 批 發 價 為 貴 形 象 異 國 風 味 與 多 采 多 姿 的 花 色 花 型 牢 牢 的 抓 3,675 日 圓, 故 日 本 2006 年 蝴 蝶 蘭 盆 花 批 發 產 值 可 住 了 全 球 消 費 者 的 目 光 ; 就 供 給 面 而 言, 包 括 大 量 達 1.5 億 美 元 ( 表 一 ) 在 歐 洲 方 面,2007 年 上 半 年 複 製 蝴 蝶 蘭 的 組 織 培 養 技 術 的 成 熟 與 普 及 長 程 運 在 荷 蘭 聯 合 花 卉 拍 賣 市 場 銷 售 額 約 達 1 億 9 百 萬 歐 輸 技 術 的 開 發 檢 疫 條 件 的 克 服, 以 及 跨 國 接 力 栽 元, 較 2006 上 半 年 相 較 成 長 了 23.8%, 在 供 應 量 增 培 模 式 的 建 立 等 等, 都 使 全 球 蝴 蝶 蘭 產 業 鏈 的 生 產 加 了 25.5% 的 情 形 下, 其 平 均 每 株 成 交 價 格 仍 維 持 規 模 與 效 率 不 斷 提 升, 蝴 蝶 蘭 的 價 格 因 而 可 符 合 大 在 5.04 歐 元, 僅 小 幅 下 跌 7%, 準 此 其 年 度 蝴 蝶 蘭 多 數 消 費 者 的 接 受 水 準, 更 進 一 步 推 升 市 場 對 蝴 蝶 拍 賣 銷 售 金 額 可 望 逼 近 3 億 美 元, 超 過 4 千 萬 株 蝴 蘭 的 需 求, 高 貴 不 貴 的 蝴 蝶 蘭 讓 全 球 消 費 者 趨 蝶 蘭 經 由 荷 蘭 拍 賣 流 通 銷 售 ( 表 二 ) 同 樣 的, 此 部 之 若 鶩 份 統 計 數 字 並 未 顯 示 未 進 入 拍 賣 市 場 的 蝴 蝶 蘭 銷 售 以 美 國 市 場 為 例, 美 國 農 業 部 統 計 分 析 指 出, 金 額, 如 依 據 商 業 周 刊 2007 年 赴 荷 蘭 訪 查 所 獲 資 2005 年 蘭 花 在 美 國 批 發 市 場 銷 售 額 達 1 億 4 千 4 百 訊, 若 荷 蘭 主 要 蘭 花 公 司 未 進 入 拍 賣 市 場 的 銷 售 額 約 與 拍 賣 數 額 相 當, 則 歐 洲 整 體 蝴 蝶 蘭 銷 售 金 額 將 更 為 驚 人 從 全 球 主 要 蝴 蝶 蘭 消 費 市 場 批 發 價 格 與 銷 售 量 來 估 計, 目 前 全 球 目 前 蝴 蝶 蘭 的 零 售 市 場 價 值 已 達 15 至 20 億 美 元, 加 上 未 來 成 長 的 空 間, 蝴 蝶 蘭 與 智 財 操 作 已 行 之 有 年 的 工 業 產 品 相 較, 顯 然 已 具 備 ( 單 位 : 百 萬 美 元 ) 值 得 發 展 植 物 品 種 權 等 智 慧 財 產 所 需 資 料 來 源 : USDA, 的 經 濟 規 模 圖 一 美 國 盆 栽 植 物 2005 年 批 發 市 場 銷 售 金 額 分 布 圖 12 農 業 生 技 產 業 季 刊

17 法 規 管 理 資 料 來 源 : USDA, Indoor plants Indoor plants 圖 二 美 國 盆 栽 植 物 批 發 市 場 銷 售 變 動 情 形 表 二 2007 上 半 年 荷 蘭 聯 合 花 卉 拍 賣 市 場 室 內 盆 栽 植 物 銷 售 額 Proceeds (1000 Euro) % Up / Down Supply (1000 plants) % Up / Down Price '07 Price '06 Phalaenopsis 108, , Kalanchoe 28, , Hydrangea 23, , Anthurium 22, , Dracaena 21, , Rosa 20, , Ficus 19, , Spathiphyllum 14, , Narcissus 14, , Begonia 12, , Indoor plants total 705, , 資 料 來 源 : VBN, 表 一 2006 日 本 花 卉 批 發 市 場 室 內 盆 栽 植 物 銷 售 額 Proceeds (1000 Yen) % Up / Down Supply (1000 pots) % Up / Down Price '06 % Up / Down Phalaenopsis 15,489, , , Orchids total 27,851, , , Indoor plants total 101,818, , 資 料 來 源 : 日 本 農 林 水 產 省 大 臣 官 房 統 計 部,2007 蝴 蝶 蘭 開 花 株 在 歐 洲 主 要 的 銷 售 通 路 為 各 國 的 花 卉 拍 賣 系 統, 如 著 名 的 荷 蘭 Aalsmeer 及 Flora Holland (2007 年 已 合 併 ) 等, 再 由 物 流 商 配 售 至 專 業 花 店 (florists), 園 藝 中 心 (garden center) 及 超 級 市 場 ; 部 分 產 品 由 蘭 花 公 司 以 直 銷 方 式 出 售 給 上 述 末 端 通 路, 網 路 銷 售 則 仍 在 發 展 中 美 國 蝴 蝶 蘭 產 品 的 行 銷 通 路 依 據 中 興 大 學 陳 加 忠 教 授 之 資 料,2006 年 蝴 蝶 蘭 銷 售 通 路 拍 賣 市 場 只 占 有 15%,55% 的 市 場 為 批 發 商,27% 為 零 售 商, 直 銷 商 僅 有 3% 批 發 商 的 產 品 也 可 再 銷 售 至 超 級 市 場 連 鎖 店 量 販 店 等, 相 對 於 歐 洲 而 言, 蝴 蝶 蘭 生 產 者 必 須 較 為 辛 苦 的 建 立 自 己 銷 售 的 通 路 日 本 的 蝴 蝶 蘭 市 場 則 正 處 於 變 動 階 段, 依 據 農 業 試 驗 所 花 卉 中 心 蔡 媦 婷 博 士 的 分 析, 傳 統 大 白 花 為 主 的 蝴 蝶 蘭 多 由 拍 賣 市 場 出 售, 再 進 入 專 業 花 店 組 裝 三 株 以 上 的 組 合 盆 禮 品 出 售, 但 此 部 份 需 求 因 日 本 經 濟 發 展 趨 緩 及 年 齡 層 結 構 改 變 似 有 植 物 種 苗 生 技 2008 NO.13 13

18 REGULATION & MANAGEMENT 萎 縮 現 象 ; 受 個 人 及 家 庭 喜 好 之 低 梗 雙 梗 多 花 的 新 興 蝴 蝶 蘭 則 以 單 盆 出 售, 目 前 的 通 路 包 括 百 貨 公 司 DIY 賣 場 乃 至 於 超 市 皆 正 在 蓬 勃 發 展 中 由 於 大 型 通 路 佔 蝴 蝶 蘭 整 體 銷 售 的 比 例 越 來 越 高, 在 規 模 經 濟 的 帶 動 之 下, 量 產 能 力 與 穩 定 供 貨 已 成 為 商 業 化 蝴 蝶 蘭 生 產 的 必 備 要 素, 蝴 蝶 蘭 也 越 來 越 趨 近 於 工 業 產 品, 在 產 業 經 營 與 智 財 佈 局 上 需 要 進 行 縝 密 的 思 考 ( 二 ) 全 球 蝴 蝶 蘭 供 應 鏈 與 價 值 鏈 結 構 目 前, 蝴 蝶 蘭 產 業 全 球 分 工 接 力 生 產 的 產 業 鏈 已 經 形 成, 從 育 種 測 試 組 織 培 養 蘭 苗 栽 培 催 花 乃 至 於 銷 售 都 可 能 在 不 同 國 家 進 行 ( 圖 三 ) 在 現 階 段 的 全 球 產 業 分 工 中, 育 種 測 試 組 織 培 養 乃 至 於 育 成 兩 吋 盆 苗 主 力 廠 商 以 荷 蘭 的 Floricultura 公 司 與 Anthura 公 司 為 代 表, 主 要 供 應 歐 洲 地 區 如 Optiflor 等 生 產 蘭 花 開 花 株 的 公 司, 這 ( 修 改 自 陳 昌 岑 2007) 圖 三 蝴 蝶 蘭 生 產 鏈 示 意 圖 些 公 司 再 以 半 年 時 間 將 2 吋 盆 苗 栽 培 至 4 吋 盆 苗, 再 催 梗 開 花 出 售 若 干 歐 洲 公 司 如 Pothos 以 及 德 國 丹 麥 瑞 士 業 者 組 成 之 NEON 集 團 美 國 加 州 Matusi 及 佛 羅 里 達 州 Kerry's Bromeliad 蘭 花 公 司, 以 及 為 數 眾 多 的 日 本 中 型 蘭 園 則 向 各 國 業 者 購 買 組 織 培 養 苗, 種 植 至 2 吋 盆 苗 出 售, 也 向 外 購 買 2 吋 盆 苗, 持 續 栽 培 4 吋 盆 苗 將 其 催 梗 成 開 花 株 出 售, 若 干 業 者 甚 而 直 接 購 買 大 苗 直 接 催 花 出 售, 而 荷 蘭 台 灣 與 中 國 等 地 蘭 花 業 者 都 有 供 應 前 述 各 種 不 同 生 長 階 段 的 蘭 苗 ( 圖 四 ) 因 應 蘭 花 種 苗 的 各 個 成 長 階 段 所 需, 包 括 組 織 培 養 無 菌 操 作 設 備 精 密 溫 室 自 動 化 設 備 均 出 現 客 製 化 (custom-made) 發 展 的 趨 勢, 強 化 了 產 業 的 分 工 與 接 力 生 產 效 率 從 整 個 蝴 蝶 蘭 產 業 供 應 鏈 來 看, 育 種 及 測 試 是 最 耗 費 時 間 的 階 段 蘭 苗 公 司 在 建 立 親 本 品 種 保 存 園 後, 由 選 擇 父 母 本 進 行 雜 交, 至 形 成 果 莢 需 要 0.5 年, 經 無 菌 播 種 組 織 培 養 至 實 生 苗 出 瓶 至 少 需 1 年, 復 經 小 苗 ( 二 吋 苗 ) 大 苗 ( 四 吋 苗 ) 至 開 花 株, 共 需 1.5 年 接 下 來 剪 下 所 挑 選 的 品 種 開 花 株 花 梗 悉 數 製 作 成 為 分 生 苗, 並 進 行 組 培 苗 量 產 最 佳 作 業 條 件 之 試 驗, 至 完 成 分 生 苗 製 作 尚 需 要 2.0 年 分 生 苗 自 組 培 瓶 取 出 後 再 栽 培 至 開 花 株 進 行 栽 培 條 件 測 試, 又 另 需 1.5 年 至 此, 整 個 育 種 及 商 業 化 生 產 測 試 長 達 6.5 年 由 於 育 種 及 測 試 的 時 間 甚 長, 新 投 入 蝴 蝶 蘭 產 業 者 多 半 無 法 自 行 育 種 及 測 試, 只 能 仰 賴 其 他 先 進 業 者 供 苗 生 產, 這 個 現 象 相 當 程 度 的 影 響 蝴 蝶 蘭 產 業 鏈 分 工 的 形 成 由 於 蝴 蝶 蘭 從 育 種 到 開 花 株 的 產 程 長 達 8-9 年, 市 場 變 動 快 速, 且 所 栽 培 品 種 多 以 生 產 分 生 苗 為 主, 因 此 品 種 不 只 要 在 花 型 與 花 色 上 力 求 表 現, 更 必 須 具 備 包 括 組 織 培 養 14 農 業 生 技 產 業 季 刊

19 法 規 管 理 ( 註 : 黃 色 圓 圈 代 表 歐 盟 市 場, 荷 蘭 廠 商 為 該 市 場 內 需 主 要 供 應 者 ; 黑 色 實 線 箭 頭 代 表 蝴 蝶 蘭 苗 的 出 口 ; 黑 色 虛 線 箭 頭 代 表 投 資 設 廠 生 產 蘭 苗 後 在 當 地 銷 售 或 轉 出 口 ) 圖 四 蝴 蝶 蘭 組 織 培 養 苗 及 盆 栽 苗 的 全 球 供 應 鏈 示 意 圖 變 異 率 低 且 量 產 效 率 高 生 長 勢 佳 易 栽 培 葉 片 挺 立 受 光 性 佳 抗 病 早 花 矮 梗 以 及 好 花 率 高 而 族 群 表 現 均 一 等 性 狀, 以 提 高 育 成 率 及 設 備 廠 房 週 轉 率, 為 企 業 創 造 最 大 的 利 潤 由 於 所 育 成 的 品 種 在 種 苗 及 植 株 的 不 同 生 長 階 段 可 能 必 須 面 對 差 異 度 極 大 的 栽 培 環 境, 如 何 針 對 目 標 市 場 量 身 打 造 適 合 的 品 種, 是 商 業 化 育 種 的 重 要 考 量 從 另 一 個 角 度 來 看, 如 果 能 針 對 組 織 培 養 各 種 生 長 階 段 蘭 苗 栽 培 跨 國 長 距 離 運 輸 需 求 催 花 條 件 物 流 通 路 乃 至 於 消 費 者 家 居 環 境 的 不 同 需 求, 在 育 種 及 測 試 上 充 分 滿 足 產 業 鏈 不 同 階 段 參 與 者, 此 種 量 身 訂 做 的 蝴 蝶 蘭 品 種 權 及 相 關 技 術 所 有 者 將 有 機 會 運 用 植 物 品 種 權 及 相 關 智 慧 財 產 權 主 導 整 體 產 業 的 走 向 蝴 蝶 蘭 產 業 植 物 品 種 權 與 相 關 智 慧 財 產 的 應 用 策 略 在 蝴 蝶 蘭 產 業 蓬 勃 發 展 的 背 景 因 素 當 中, 品 種 的 繁 複 多 樣 及 不 斷 推 陳 出 新 的 是 其 中 相 重 要 的 一 股 助 力, 這 些 爭 奇 鬥 艷 的 不 同 品 種 讓 各 種 型 態 消 費 者 都 能 各 取 所 好 值 得 注 意 的 是, 由 於 蝴 蝶 蘭 的 育 種 濫 觴 於 養 蘭 者 追 逐 珍 稀 品 種 交 換 所 衍 生 之 趣 味 育 種, 即 使 到 了 蝴 蝶 蘭 已 大 量 商 業 化 生 產 的 今 天, 業 餘 育 種 家 仍 然 是 蘭 花 育 種 的 主 力, 這 可 以 從 各 國 蘭 展 獲 獎 名 單 中 窺 知 端 倪 這 個 現 象 背 後 的 重 要 意 義 是 目 前 在 市 面 流 通 的 品 種 甚 少 具 備 品 種 權 與 專 利 的 保 護, 降 低 了 包 括 荷 蘭 蝴 蝶 蘭 狂 熱 附 魔 者 在 內 的 新 進 栽 培 業 者 跨 進 這 個 行 業 的 門 檻 從 另 一 個 角 度 來 看, 商 業 化 育 種 的 需 求 也 帶 動 了 從 育 種 到 植 株 栽 培 者 此 段 產 業 鏈 的 整 合 趨 勢, 創 造 出 具 有 企 圖 心 的 農 企 業 進 行 品 種 權 及 相 關 智 慧 財 產 布 局 操 作 的 空 間 對 蝴 蝶 蘭 產 業 而 言, 申 請 植 物 品 種 權 需 要 耗 費 許 多 的 時 間 與 金 錢, 如 果 不 能 充 分 掌 握 目 標 市 場 的 需 求, 並 且 建 立 奠 基 於 品 種 權 的 獲 利 模 式, 品 種 權 對 產 業 就 不 見 得 有 太 大 的 意 義 如 果 育 種 家 在 培 育 蝴 蝶 蘭 的 商 業 品 種 時, 將 組 培 苗 生 產 種 苗 生 產 植 物 種 苗 生 技 2008 NO.13 15

20 REGULATION & MANAGEMENT 催梗與開花等不同階段生產者的栽培需求 以及儲 於種苗售價的方式向購買種苗的下游蘭園收取權利 運以及目標市場通路商與消費者的需要納入考量 金 由於市面上屬於公共領域 (public domain) 的無 這些針對市場需求量身打造的品種一般而言可在特 品種權蝴蝶蘭品種繁多 除非所育成的品種與市面 定市場有較佳的銷售量與產品壽命期 這時申請當 上流通之品種有很大的區隔性與不可取代性 下游 地的植物品種權或專利就可能創造更佳利潤 農企 蘭園可能會因成本墊高轉而採購其他類似的品種的 業應該要思考的是 如何依據本身產業特性 從全 蘭苗 因此蝴蝶蘭育種家必須更為靈活的運用品種 球蝴蝶蘭產業鏈中育種者 種苗生產者 開花株生 權來創造利潤 產者 通路商及消費者的不同角度發展出植物品種 權的最佳運用策略 植物品種權的靈活運用方式之一是透過授權操 作調節特定品種市場供需 以避免供需失衡壓縮獲 傳統上 植物品種權及相關智慧財產的行使方 利 由於許多較具規模的蝴蝶蘭育種者多具蝴蝶蘭 式是向被授權的生產者收取權利金 royalty 只有 種苗產能 這些業者透過品種權授權的操作 僅有 向品種權所有人付出權利金的栽培者才能生產該品 獲授權的蘭花公司得以生產及銷售具有目標市場品 種 以全球蝴蝶蘭產業鏈的現狀來看 許多商業化 種權的蝴蝶蘭 擁有品種權的蘭苗生產者可以根據 品種育種家兼具了種苗生產者的角色 如果用內含 自己與授權廠商的產能調節對目標市場下游蘭園的 (鍾明娟 攝) 圖五 蝴蝶蘭上下游產業結盟的例子-台灣世芥蘭業(SOGO)與歐洲NEON集團組成產銷聯盟 共同於2007年 11月荷蘭Hortifair參展行銷 16 農業生技產業季刊

21 法 規 管 理 供 貨 量, 以 獲 取 最 大 利 潤 如 果 銷 往 目 標 市 場 的 品 種 均 具 備 植 物 品 種 權, 且 市 場 上 不 具 備 性 質 類 似 的 替 代 性 品 種, 就 能 有 效 的 排 除 其 他 未 經 授 權 的 競 爭 者 在 本 國 或 第 三 國 生 產 後 銷 往 這 些 市 場, 而 僅 有 獲 得 授 權 的 蘭 園 得 以 生 產 及 銷 售 這 些 具 有 品 種 權 的 蝴 蝶 蘭, 減 少 因 為 超 量 生 產 導 致 價 格 崩 盤, 影 響 獲 利 的 可 行 性 品 種 權 運 用 的 另 一 種 商 業 模 式 是 仿 效 半 導 體 產 業 已 經 運 作 成 熟 的 IC 設 計 的 產 業 運 作 方 式 如 同 IC 設 計 公 司 專 注 積 體 電 路 佈 局 設 計 與 產 品 行 銷 而 將 實 際 製 程 外 包 給 專 業 的 晶 圓 代 工 及 封 裝 測 試 的 協 力 廠 商, 對 國 際 蘭 花 市 場 具 有 獨 到 眼 光 行 銷 能 力 以 及 商 業 化 育 種 能 力 的 蝴 蝶 蘭 業 者 也 可 以 運 用 品 種 權 所 有 人 得 排 除 未 經 授 權 者 生 產 及 銷 售 的 權 利, 在 考 量 整 體 運 籌 成 本 的 前 提 下, 將 具 有 品 種 權 的 蝴 蝶 蘭 透 過 訂 定 授 權 契 約 的 方 式 交 由 專 業 的 組 織 培 養 業 者 及 蘭 園 代 工 生 產, 並 以 自 有 品 牌 或 與 下 游 業 者 共 組 品 牌 的 方 式 進 行 產 品 行 銷, 賺 取 更 大 利 潤 ( 圖 五 圖 六 ) 長 於 育 種 及 行 銷 的 業 者 如 能 開 發 出 具 備 市 場 區 隔 性 的 新 品 種 並 善 用 品 種 權 及 相 關 智 慧 財 產, 又 能 在 從 瓶 苗 到 開 花 株 的 產 業 鏈 全 球 重 要 的 生 產 節 點 找 到 業 界 頂 尖 的 代 工 夥 伴, 或 許 可 以 實 現 無 溫 室 的 蘭 花 設 計 產 業, 形 成 另 一 種 獲 利 模 式 值 得 注 意 的 是, 蘭 花 產 業 從 育 種 到 開 花 株 產 出 可 能 長 達 8-9 年, 與 IC 產 業 快 速 開 發 及 生 產 的 特 性 迥 異, 育 種 者 代 工 廠 與 市 場 間 的 金 流 與 物 流 的 安 排 必 須 相 互 配 合, 方 能 共 存 共 榮 近 來 有 蘭 界 先 進 提 出 蝴 蝶 蘭 生 產 整 場 規 劃 與 輸 出 (Turn Key Project) 的 新 興 獲 利 模 式, 這 種 模 式 將 國 內 蝴 蝶 蘭 的 生 產 鏈 予 以 套 件 化 (packaging), 並 配 合 國 內 外 的 客 戶 需 求 調 整 修 改, 完 成 整 個 生 產 場 的 規 劃 與 興 建, 並 且 提 供 教 育 訓 練 以 訓 練 買 方 的 工 作 人 員 以 這 種 模 式 進 行 的 行 銷 可 稱 為 產 業 行 銷, 這 種 型 態 的 行 銷 不 但 可 銷 售 種 苗 生 產 資 材 ( 溫 室 機 械 設 備 介 質 化 學 藥 劑 ), 還 可 以 銷 售 服 務 ( 建 廠 規 劃 管 理 技 術 教 育 訓 練 ) 等, 可 以 ( 鍾 明 娟 攝 ) 圖 六 台 灣 世 芥 蘭 業 與 歐 洲 NEON 集 團 共 同 推 出 Little Lady 與 Table Dance 品 牌 行 銷 稱 得 上 是 囊 括 了 蝴 蝶 蘭 產 業 生 產 端 所 有 可 獲 利 的 空 間 這 種 模 式 也 可 以 借 重 品 種 權 及 相 關 智 慧 財 產 的 行 使, 因 為 整 廠 輸 出 乃 是 針 對 對 方 市 場 的 需 求 與 當 地 的 立 地 生 產 條 件, 為 此 顧 客 規 劃 設 計 適 用 的 溫 室 與 適 合 栽 培 的 品 系, 再 完 整 的 輸 出 種 苗 與 選 擇 其 他 資 材, 倘 使 賣 方 擁 有 為 顧 客 規 劃 的 蝴 蝶 蘭 品 系 品 種 權 及 相 關 智 慧 財 產, 將 可 透 過 相 關 權 利 的 操 作 主 導 種 苗 供 應 鏈, 強 化 品 種 與 搭 配 銷 售 資 材 及 服 務 的 連 結 性, 並 提 高 同 業 模 仿 後 與 之 競 爭 的 門 檻 這 種 獲 利 模 式 成 功 的 要 件 在 於 蘭 花 產 業 必 須 具 備 將 蝴 蝶 蘭 生 產 切 割 成 可 精 確 調 控 的 套 件 ( 育 種 套 件 測 試 套 件 組 織 培 養 套 件 植 株 栽 培 套 件 運 輸 套 件 及 催 花 套 件 ), 掌 握 品 種 及 其 中 的 關 鍵 技 術, 並 具 備 針 對 客 戶 需 要 調 整 套 件 設 定 的 能 力 從 長 遠 來 看, 雖 然 蝴 蝶 蘭 品 種 繁 多, 目 前 在 國 際 間 銷 量 較 大 的 品 種 亦 多 不 具 植 物 品 種 權 與 專 利, 陸 續 育 成 的 新 品 種 與 目 前 流 通 品 種 的 區 隔 仍 屬 有 限, 品 種 權 看 似 對 業 者 現 階 段 經 營 幫 助 不 大, 然 而 隨 著 國 際 蝴 蝶 蘭 產 業 競 爭 日 趨 激 烈, 兼 具 降 低 生 產 成 本 ( 如 抗 病 早 花, 適 當 植 株 大 小 等 ) 及 增 加 商 品 價 值 ( 如 新 花 色 花 型 等 ) 特 性 植 物 種 苗 生 技 2008 NO.13 17

22 REGULATION & MANAGEMENT 圖七 在台灣獲得品種權保護的蝴蝶蘭 的新品種勢必陸續推陳出新 運用品種權與專利 作已引起若干開發中國家及反全球化團體的疑慮 保 護 這 些 新 品 種 並 創 造 更 大 利 益 對 於 企 業 化 深恐全球糧農產業的命脈落入少數跨國公司手中 經 營 的 蝴 蝶 蘭 產 業 將 更 形 重 要 蝴 蝶 蘭 業 者 除 跨國公司本身也警覺到反對的聲浪漸大 在相應的 了 可 以 思 考 如 何 根 據 本 身 條 件 將 育 種 能 力 轉 智財操作上也漸趨謹慎 相對於大宗經濟作物 農 化經營優勢外 育種者有無足夠的眼光及技術針 企業在蝴蝶蘭等與糧食安全無關的作物的智財操 對產業鏈 ( 異地生產 ) 及市場的不同需求 從全 作比較沒有道德上的爭議 正是智財操作的最佳的 球 規 模 經 濟 的 角 度 思 考 獲 利 的 模 式 培 育 出 真 測試與發揮的領域 正能獨領風騷的新品種或許才是關鍵 圖七 結語 從蝴蝶蘭的發展趨勢看來 具有企圖心的農企 業應可以選擇具有產業規模的適當品項 如 虎與 時至今日 跨國性農企業運用農業智慧財產保 狐的智慧力 一書作者周延鵬教授所指出有計畫的 護做為全球運籌經營的策略 許多案例仍集中於大 累積植物品種權等智慧財產並進行適當的佈局 從 宗經濟作物與農業資材的策略性結合 如著名的孟 產業的技術結構和產品組合提升智慧財產權的經營 山都 (Monsanto) 抗除草劑大豆種子與除草劑的搭售 效率 並發展據以獲利的商業模式 從規模經濟和 策略 而且是以保護程度較高的專利保護為之 然 全球競爭的觀點 發揮智慧財產權的綜效 如果能 而 跨國性農企業在糧食及大宗經濟作物的智財操 掌握供應鏈中關鍵的 Killer application 並以植物品種 18 農業生技產業季刊

23 法 規 管 理 權 等 不 同 型 態 的 智 慧 財 產 進 行 類 似 專 利 聯 合 授 權 (Patent Pool) 的 佈 局, 透 過 交 互 授 權 產 業 結 盟 的 方 式 強 化 產 業 鏈 的 鏈 結 或 新 創 獲 利 模 式, 將 有 機 會 主 導 整 個 產 業 的 發 展 並 獲 取 巨 大 的 利 益 誌 謝 本 文 撰 寫 承 蒙 國 際 商 業 蘭 花 生 產 者 組 織 (ICOGO) 顧 問 王 寅 東 教 授 中 興 大 學 陳 加 忠 教 授 李 皇 照 教 授 種 苗 改 良 場 陳 駿 季 副 場 長 農 糧 署 張 明 郎 科 長 農 業 試 驗 所 花 卉 中 心 戴 廷 恩 系 主 任 蔡 媦 婷 博 士 農 委 會 國 際 處 葛 兆 佳 簡 任 技 正 賴 彥 良 技 正 鍾 明 娟 技 正, 科 技 處 李 紅 曦 科 長 郭 坤 峰 技 正 陳 昌 岑 技 正 以 及 世 芥 蘭 園 馮 將 魁 總 經 理 台 大 蘭 園 賴 本 智 總 經 理 台 灣 蘭 花 產 銷 發 展 協 會 林 豐 沛 秘 書 長 與 中 華 盆 花 發 展 協 會 蘭 花 行 銷 及 病 蟲 害 防 治 研 討 會 與 會 的 蘭 界 先 進 不 吝 賜 教 並 提 供 寶 貴 意 見 及 相 關 參 考 資 料, 謹 此 致 謝 AgBIO 傅 子 煜 行 政 院 農 業 委 員 會 國 際 處 技 正 參 考 文 獻 1. Blanchard, M., R. Lopez, E. Runkle, and Y.-T. Wang Growing the best phalaenopsis, part 4: A complete production schedule. Orchids 76(4): Evans, A. (2007) Creativity is in the interest of all. FloraCulture International. Feb: Lopez, R., E. Runkle, Y.-T. Wang, M. Blanchard, and T. Hsu Growing the best phalaenopsis, part 3: Temperature and light requirements, height, insect and disease control. Orchids 76(3): Runkle, E., Y.-T. Wang, M. Blanchard, and R. Lopez Growing the best phalaenopsis, part 1: An introduction to potted phalaenopsis orchids. Orchids 76(1): Runkle, E Growing Trends: What s up with orchids? Greenhouse Management and Production 25(4): Wang, Y.-T., M. Blanchard, R. Lopez, and E. Runkle Growing the best phalaenopsis, part 2: Media, transplanting, water and nutrient problems. Orchids 76(2): ANTHURA 8. FLORICUTURA 9. Orchid Research Program, Dept. of Horticulture, Michigan State University Orchid_Research.htm 10. 李 皇 照 (2008) 日 本 花 卉 批 發 業 務 概 況 台 灣 花 卉 園 藝 No 吳 錦 勳 李 盈 穎 (2007) 一 間 公 司, 幹 掉 一 個 王 國 商 業 周 刊 第 1026 期. 12. 周 延 鵬 (2006) 虎 與 狐 的 智 慧 力 - 智 慧 資 源 規 劃 的 9 把 金 鑰 天 下 文 化. 13. 陳 加 忠 (2007) 要 如 何 使 台 灣 蝴 蝶 蘭 產 業 走 出 國 際 - 省 思 與 檢 討 種 苗 科 技 專 訊 No.59, 陳 駿 季 (2007) 如 何 落 實 品 種 權 制 度 - 日 本 遏 止 植 物 品 種 權 侵 權 行 為 之 執 行 措 施 介 紹 種 苗 科 技 專 訊 No.59, 生 物 系 統 工 程 研 究 室, 國 立 中 興 大 學 植 物 種 苗 生 技 2008 NO.13 19

24 REGULATION & MANAGEMENT 基 因 轉 殖 作 物 田 間 試 驗 管 理 及 生 物 安 全 評 估 之 建 立 撰 文 / 吳 明 哲 陳 烈 夫 前 言 自 1983 年 首 例 基 因 轉 殖 菸 草 研 發 成 功 後, 至 1996 年 基 因 轉 殖 大 豆 開 始 大 規 模 田 間 生 產, 全 球 基 因 轉 殖 作 物 栽 培 面 積 快 速 擴 增 根 據 國 際 農 業 生 物 技 術 諮 詢 及 服 務 機 構 (International Service for the Acquisition of Agri-biotech Application, ISAAA) 調 查 結 果 顯 示,2006 年 已 達 1 億 零 2 百 萬 公 頃, 並 涵 蓋 22 個 國 家, 短 短 的 10 年 間 增 加 近 60 倍, 預 估 未 來 全 球 生 物 技 術 作 物 面 積 將 持 續 增 長 但 由 於 基 因 轉 殖 作 物 及 其 產 物 對 人 畜 食 用 安 全 性 基 因 污 染 及 其 他 層 面 的 生 態 環 境 安 全 問 題, 使 得 各 界 對 基 因 轉 殖 作 物 仍 存 有 疑 慮 因 此, 為 顧 及 應 用 上 的 安 全, 必 須 對 這 項 新 科 技 有 透 徹 的 瞭 解, 更 須 在 推 廣 前 有 科 學 的 方 法 妥 善 評 估 與 研 究, 規 範 其 應 用 的 範 圍 與 方 式, 讓 民 眾 瞭 解 生 物 安 全 的 風 險 程 度 已 降 低 至 最 小 或 接 近 零 風 險 程 度, 防 止 可 能 的 負 面 影 響, 避 免 造 成 環 境 生 態 或 人 類 健 康 等 不 可 挽 回 的 危 害 由 於 基 因 轉 殖 植 物 之 生 物 安 全 評 估 試 驗 需 耗 費 龐 大 經 費 及 人 力, 各 界 咸 認 為 政 府 應 集 中 資 源, 並 於 農 業 試 驗 所 設 置 基 因 轉 殖 植 物 隔 離 試 驗 設 施 因 此, 由 農 業 試 驗 所 召 集 國 內 外 專 家 學 者 成 立 規 劃 設 計 委 員 會, 邀 請 日 本 澳 洲 等 國 專 家 來 台 指 導, 並 選 派 人 員 至 日 本 荷 蘭 英 國 法 國 德 國 加 拿 大 等 國 考 察 研 習, 期 能 建 立 一 處 符 合 國 際 規 範 之 基 因 轉 殖 植 物 隔 離 試 驗 設 施 更 與 中 央 研 究 院 國 內 外 各 大 學 院 校 及 相 關 研 究 機 構 共 同 合 作 研 究, 進 行 基 因 轉 殖 作 物 之 生 物 安 全 性 評 估, 落 實 農 業 科 技 研 究 與 應 用, 引 導 我 國 農 業 邁 向 更 高 層 次 發 展, 造 福 農 民 與 全 體 消 費 大 眾 基 因 轉 殖 作 物 隔 離 試 驗 設 施 之 設 置 經 由 農 業 生 物 技 術 國 家 型 計 畫 辦 公 室 協 助, 農 業 試 驗 所 自 民 國 91 年 起 至 95 年 獲 得 國 科 會 及 農 委 會 經 費 共 計 新 台 幣 3 億 6 千 萬 元 之 補 助, 設 置 國 家 級 農 業 生 物 科 技 研 究 中 心, 佔 地 10 公 頃, 歷 時 5 年 始 興 建 完 成, 於 96 年 4 月 27 日 正 式 落 成 啟 用, 並 於 同 年 5 月 3 日 獲 行 政 院 農 業 委 員 會 公 告 本 會 農 業 試 驗 所 為 本 會 認 可 之 基 因 轉 殖 植 物 田 間 試 驗 機 構 ( 隔 離 田 3.25 公 頃 ), 及 於 同 年 12 月 25 日 再 獲 公 告 認 可 本 會 農 業 試 驗 所 基 因 轉 殖 植 物 田 間 試 驗 場 之 密 閉 式 溫 室 半 密 閉 式 溫 室 隔 離 溫 室 及 隔 離 網 室 等 四 項 隔 離 設 施 該 中 心 依 據 農 委 會 植 物 品 種 及 種 苗 法 於 94 年 6 月 30 日 授 權 訂 定 發 布 之 基 因 轉 殖 植 物 田 間 試 驗 管 理 辦 法, 提 供 各 項 設 施 進 行 基 因 轉 殖 植 物 之 生 物 安 全 評 估 該 中 心 經 農 委 會 認 可 的 設 施 項 目 面 積 及 其 功 能 如 下 : ( 一 ) 密 閉 式 溫 室 共 8 間, 每 間 45 平 方 公 尺, 基 地 面 積 共 計 2,103 平 方 公 尺, 設 有 空 氣 過 濾 裝 置 HEPA(high 20 農 業 生 技 產 業 季 刊

25 法規管理 圖一 密閉式溫室(2樓)及半密閉式溫室(1樓) efficiency particulate air filter) 可防止花粉 孢子 (四) 隔離網室 種子等微粒外流的功能 環境控制系統可調控室 共 4 間 每間 845 平方公尺 共計 3,380 平方公 內溫度及濕度 並具備處理相關排放水 植體廢棄 尺 設有可防止昆蟲及動物進出功能的裝置 並具 物 栽培介質及器具等之滅菌或焚化設備 可進行 備處理相關排放水 植體廢棄物 栽培介質及器具 實驗室剛育成遺傳性狀尚未穩定之基因轉殖植物的 等之滅菌或焚化設備 ( 圖三 ) 試驗 ( 圖一 ) (二) 半密閉式溫室 共 12 間 每 間 75 平 方公尺 基 地 面 積 共 計 2,103 平方公尺 設有空氣過濾裝置 HEPA 可防止 花粉 孢子 種子等微粒外流的功能 並具備處理 相關排放水 植體廢棄物 栽培介質及器具等之滅 菌或焚化設備 可進行實驗室剛育成遺傳性狀尚未 穩定之基因轉殖植物的試驗 ( 圖一 ) (三) 隔離溫室 共 12 間 每間 128 平方公尺 基 地面 積 共 計 1,920 平方公尺 設有可防止昆蟲及動物進出功能 的裝置 並具備處理相關排放水 植體廢棄物 栽 培介質及器具等之滅菌或焚化設備 ( 圖二 ) 圖二 隔離溫室 植物種苗生技 2008 NO.13 21

26 REGULATION & MANAGEMENT 料 處 理 室 農 機 修 護 室 農 機 存 放 室 乾 燥 室 種 原 保 存 庫 灌 溉 用 水 沉 澱 排 放 池 污 水 處 理 系 統 殘 株 處 理 場 及 焚 化 爐 等 ( 七 ) 人 員 管 制 措 施 試 驗 場 區 出 入 口 均 有 人 員 及 車 輛 出 入 管 制 之 設 施 基 因 轉 殖 作 物 田 間 試 驗 管 理 圖 三 隔 離 網 室 ( 五 ) 隔 離 田 面 積 3.25 公 頃, 設 有 鐵 絲 網 圍 籬 及 綠 籬 植 物 與 外 界 隔 離 的 裝 置, 並 具 備 處 理 相 關 排 放 水 植 體 廢 棄 物 栽 培 介 質 及 器 具 等 之 滅 菌 焚 化 或 掩 埋 設 備 ( 圖 四 ) ( 六 ) 其 他 周 邊 設 施 園 區 整 體 之 周 邊 設 施 附 設 符 合 基 因 轉 殖 隔 離 試 驗 需 求 之 相 關 設 施, 如 生 物 安 全 評 估 研 究 室 材 基 因 科 技 研 發 既 為 當 今 國 際 潮 流 趨 向, 開 發 與 開 發 中 國 家 皆 挹 注 龐 大 的 經 費, 積 極 進 行 相 關 研 發, 俾 掌 握 重 要 的 關 鍵 技 術 台 灣 有 鑑 於 農 業 生 物 技 術 的 重 要 性, 對 於 現 階 段 基 因 轉 殖 植 物 之 研 發 及 應 用, 在 國 科 會 和 農 委 會 的 共 同 推 動 下 規 劃 出 重 點 方 向, 如 轉 殖 具 經 濟 價 值 之 功 能 性 基 因 以 提 高 各 目 標 作 物 之 附 加 價 值 增 強 對 逆 境 之 耐 性 以 提 高 品 質 及 收 穫 產 量 等, 尤 其 在 觀 賞 花 卉 部 分 則 著 重 於 花 期 調 節 花 色 花 型 改 良 與 採 收 後 保 鮮 期 之 延 長, 期 能 透 過 本 土 性 及 適 時 性 的 特 色 研 發, 與 世 界 同 步 競 爭 農 委 會 在 基 因 轉 殖 植 物 之 安 全 管 理 的 政 策 性 輔 導 方 面, 也 自 民 國 93 年 起 相 繼 訂 定 相 關 法 規 的 規 範 條 文, 如 94 年 6 月 30 日 修 正 植 物 品 種 及 種 苗 法 圖 四 隔 離 田 22 農 業 生 技 產 業 季 刊

27 法 規 管 理 94 年 6 月 29 日 訂 定 發 布 基 因 轉 殖 植 物 田 間 試 驗 管 理 辦 法 及 植 物 品 種 及 種 苗 管 理 收 費 標 準 等 法 規 依 據 94 年 6 月 29 日 訂 定 發 布 的 基 因 轉 殖 植 物 田 間 試 驗 管 理 辦 法, 規 範 國 內 基 因 轉 殖 植 物 田 間 試 驗 的 各 項 相 關 事 務 該 辦 法 係 參 酌 農 委 會 基 因 轉 殖 植 物 田 間 試 驗 管 理 規 範 基 因 轉 殖 植 物 委 託 田 間 試 驗 作 業 要 點 及 農 委 會 基 因 轉 殖 植 物 審 議 小 組 設 置 要 點 三 項 行 政 規 則, 合 併 研 訂 之 全 文 涵 括 : 總 則 田 間 試 驗 試 驗 機 構 設 置 之 申 請 及 審 查 田 間 試 驗 之 管 理 ( 含 田 間 試 驗 之 申 請 遺 傳 特 性 調 查 生 物 安 全 評 估 執 行 與 監 測 ) 與 附 則 共 四 章 節, 計 三 十 五 條 條 文 詳 細 條 文 內 容 請 上 農 糧 署 網 頁 ( asp?catid=211), 參 閱 基 因 轉 殖 植 物 田 間 試 驗 管 理 辦 法 農 委 會 審 理 各 項 田 間 試 驗 申 請 案, 以 隨 到 隨 辦 個 案 審 查 為 原 則 申 請 案 的 受 理 和 審 查 時 間 之 長 短, 則 依 受 體 植 物 種 類 外 源 基 因 類 別 及 申 請 人 準 備 情 形 ( 申 請 文 件 之 齊 備 情 形 品 系 鑑 定 過 程 改 善 或 補 件 時 間 等 ) 而 異 鑑 於 申 請 人 之 權 益, 並 未 強 制 規 定 一 致 的 辦 理 期 程, 以 避 免 安 全 評 估 證 據 不 足 而 遭 否 決 惟 為 使 申 請 人 就 案 件 審 理 期 間 之 可 預 見 性, 農 委 會 以 案 件 正 式 受 理 ( 申 請 人 齊 備 申 請 文 件 且 品 系 鑑 定 結 果 確 定 ) 日 起 10 個 月 內, 完 成 案 件 審 議 為 原 則 ; 是 項 期 間, 並 不 包 括 申 請 案 件 所 為 之 補 正 改 進 期 程 至 於 農 委 會 函 復 申 請 案 每 次 之 遞 件 時 程, 以 不 超 過 3 個 月 ( 含 主 管 機 關 文 件 審 閱 召 開 委 員 會 議 討 論 徵 詢 相 關 意 見 等 所 含 時 程 ) 為 原 則 有 關 田 間 試 驗 收 費 基 準, 由 於 申 請 個 案 之 受 體 植 物 所 使 用 之 外 源 基 因 及 載 體 之 不 同, 所 需 調 查 評 估 項 目 差 異 甚 大 ; 為 符 實 際, 試 驗 收 費 基 準 由 申 請 人 及 田 間 試 驗 機 構 雙 方 自 行 約 定 至 於 申 請 案 之 申 請 規 費, 其 收 費 標 準 依 植 物 品 種 及 種 苗 管 理 收 費 標 準 第 七 條 及 第 八 條 規 定 辦 理 : 申 請 認 可 為 基 因 轉 殖 植 物 田 間 試 驗 機 構 之 申 請 費, 每 案 新 台 幣 1 萬 2 千 元 ; 申 請 許 可 為 基 因 轉 殖 植 物 遺 傳 特 性 調 查 或 生 物 安 全 評 估 之 申 請 費, 每 案 新 台 幣 8 千 元 ; 二 項 ( 遺 傳 特 性 調 查 生 物 安 全 評 估 ) 合 併 申 請 為 新 台 幣 1 萬 2 千 元 基 因 轉 殖 植 物 生 物 安 全 評 估 之 建 立 農 業 試 驗 所 之 農 業 生 物 科 技 研 究 中 心, 負 責 執 行 農 委 會 依 據 植 物 品 種 及 種 苗 法 第 五 十 二 條 第 三 項 規 定 授 權 訂 定 發 布 之 基 因 轉 殖 植 物 田 間 試 驗 管 理 辦 法 依 據 該 辦 法 第 十 八 條, 基 因 轉 殖 植 物 之 田 間 試 驗 應 分 兩 階 段 進 行 : 第 一 階 段 為 遺 傳 特 性 調 查, 其 申 請 應 於 完 成 實 驗 室 試 驗 後 或 自 國 外 引 進 前 為 之 ; 第 二 階 段 為 生 物 安 全 評 估, 原 則 上 應 於 遺 傳 特 性 調 查 完 成, 並 經 審 議 通 過 後 始 得 申 請 上 述 遺 傳 特 性 調 查 項 目 及 生 物 安 全 評 估 項 目, 已 分 別 明 定 於 該 辦 法 第 二 十 二 條 及 第 二 十 五 條 惟 因 基 因 轉 殖 植 物 之 特 性 甚 為 多 樣 化, 其 表 現 常 因 植 物 種 類 不 同 而 有 所 差 異, 為 符 實 際, 得 依 基 因 轉 殖 植 物 種 類 及 外 源 基 因 之 特 性, 視 個 案 決 定 所 需 調 查 及 評 估 之 項 目 如 相 關 調 查 評 估 項 目 業 經 申 請 人 提 供 足 資 信 賴 之 科 學 證 據 時, 亦 得 省 略 該 部 分 試 驗 為 使 各 界 明 瞭 上 述 基 因 轉 殖 植 物 田 間 試 驗 兩 階 段 應 行 調 查 及 評 估 之 內 容, 農 委 會 農 糧 署 亦 已 於 96 年 8 月 22 日 訂 定 基 因 轉 殖 植 物 遺 傳 特 性 調 查 及 生 物 安 全 評 估 原 則 及 依 其 內 容 訂 定 基 因 轉 殖 植 物 遺 傳 特 性 調 查 及 生 物 安 全 評 估 原 則 - 實 施 參 考 方 法, 以 檢 核 表 (check list) 型 式, 提 供 試 驗 申 請 者 與 審 議 者 實 際 執 行 調 查 評 估 之 參 考 申 請 者 得 依 個 案, 參 考 該 實 施 參 考 方 法 表 列 資 料, 逐 項 鉤 選 符 合 個 案 特 性 及 其 適 切 之 調 查 評 估 項 目 方 法 及 規 劃 田 間 試 驗 計 畫, 以 申 請 許 可 鉤 填 之 檢 核 表, 得 併 計 畫 書 一 同 送 件, 以 為 審 議 之 參 考 其 調 查 及 評 估 項 目 如 下 : ( 一 ) 遺 傳 特 性 調 查 1. 基 因 轉 殖 植 物 之 繁 殖 特 性 及 一 般 性 狀 表 現 植 物 種 苗 生 技 2008 NO.13 23

28 REGULATION & MANAGEMENT 2. 基 因 轉 殖 植 物 與 近 緣 植 物 野 生 種 或 同 種 雜 交 之 可 能 性 3. 外 源 基 因 在 基 因 轉 殖 植 株 之 表 現 部 位 及 其 穩 定 性 4. 外 源 基 因 在 基 因 轉 殖 植 株 之 基 因 產 物 毒 性 分 析 5. 其 他 必 要 項 目 ( 二 ) 生 物 安 全 評 估 1. 基 因 轉 殖 植 物 演 變 成 雜 草 之 可 能 性 及 其 影 響 2. 基 因 轉 殖 植 物 對 目 標 生 物 可 能 之 直 接 或 間 接 影 響 3. 基 因 轉 殖 植 物 對 非 目 標 生 物 可 能 之 直 接 或 間 接 影 響 4. 基 因 轉 殖 植 物 所 含 外 源 基 因 流 入 其 他 動 植 物 病 原 生 物 之 可 能 性 及 其 影 響 5. 基 因 轉 殖 植 物 發 生 基 因 外 流 時, 對 國 內 生 態 環 境 及 原 生 種 可 能 之 影 響 6. 其 他 必 要 之 評 估 事 項 詳 細 內 容 請 參 閱 基 因 轉 殖 植 物 田 間 試 驗 參 考 手 冊 之 附 錄 二 及 附 錄 三 基 因 轉 殖 作 物 共 存 管 理 制 度 有 關 基 因 轉 殖 作 物 與 非 基 因 轉 殖 作 物 之 共 存 模 式, 主 要 乃 建 立 基 因 轉 殖 作 物 與 傳 統 有 機 作 物 共 存 栽 培 的 方 法 所 謂 共 存, 其 基 本 原 則 在 於 不 論 基 因 轉 殖 傳 統 或 有 機 作 物, 都 能 夠 讓 農 產 業 者 ( 耕 作 者 ) 自 由 選 擇 所 要 種 植 的 作 物 類 型 或 消 費 者 有 知 情 和 自 由 選 擇 購 買 相 關 產 品 的 權 利 若 單 從 基 因 轉 殖 公 司 的 角 度 來 看 整 個 農 業 結 構, 自 種 植 基 因 轉 殖 作 物 以 後, 有 機 農 業 的 種 植 面 積 亦 相 對 大 幅 增 加, 因 此 共 存 的 發 生 是 必 然 的 趨 勢 且 無 可 避 免 但 是 由 於 食 品 中 使 用 人 工 佐 料 或 化 學 原 料 的 情 形 常 有 發 生, 有 機 農 法 生 產 的 作 物 及 產 品 能 否 完 全 達 到 有 機 天 然, 尚 有 疑 慮 倘 單 方 面 針 對 基 因 轉 殖 產 物 要 求 用 嚴 格 規 定 之 超 低 界 限 值 來 防 止 其 對 田 間 種 植 的 影 響, 或 對 於 基 因 轉 殖 產 品 的 生 產 作 出 限 制, 實 為 不 公 平 的 待 遇 ; 再 者, 訂 定 超 低 界 限 值 亦 將 加 重 實 行 規 定 的 成 本, 其 影 響 將 擴 及 許 多 農 產 業 者 的 作 業 範 疇 而 若 從 法 規 的 層 面 來 看 共 存 問 題, 主 要 是 考 慮 經 濟 因 素, 而 非 單 純 考 量 這 些 基 因 轉 殖 作 物 及 產 品 的 安 全 性, 原 因 是 政 府 既 已 核 准 種 植 基 因 轉 殖 品 種, 基 本 上 就 已 完 成 安 全 性 評 估 審 查 或 已 將 安 全 顧 慮 置 放 在 較 次 要 的 位 階 上 ; 而 所 謂 經 濟 考 量, 應 是 傳 統 或 有 機 農 作 產 品 被 基 因 轉 殖 品 種 混 雜 所 產 生 的 經 濟 損 失, 包 括 有 機 產 品 無 法 以 有 機 的 名 義 出 售 傳 統 產 品 必 須 張 貼 不 含 基 因 轉 殖 字 樣, 以 及 因 需 要 檢 驗 所 額 外 增 加 的 成 本 等, 從 而 導 致 市 場 競 爭 力 降 低 現 今 各 界 亦 主 張 透 過 立 法 來 明 訂 標 示 辦 法 與 界 限 值 標 準, 明 示 基 因 轉 殖 作 物 及 產 品, 或 產 品 內 容 基 因 轉 殖 物 質 的 比 例 是 否 合 乎 出 產 國 家 的 界 限 值 規 定, 使 農 產 業 者 ( 耕 作 者 ) 或 消 費 者 能 清 楚 分 辨 產 品 屬 性, 並 有 完 全 的 自 主 選 擇 權 來 決 定 是 否 要 使 用 基 因 轉 殖 產 品 以 歐 盟 的 情 況 來 看, 凡 產 品 含 基 因 轉 殖 成 份 達 0.9 % 以 上 者, 必 須 標 示 為 基 因 轉 殖 產 品 因 此 若 採 用 一 些 措 施, 使 基 因 轉 殖 作 物 鄰 近 的 傳 統 農 作 被 污 染 程 度 能 降 至 0.9 % 以 下, 就 達 到 兩 者 共 存 的 目 標 根 據 歐 盟 聯 合 研 究 中 心 (European Commission's Joint Research Centre, JRC) 的 研 究 報 告 指 出, 當 基 因 轉 殖 物 質 不 超 過 污 染 標 準 範 圍 時, 對 於 現 今 農 業 規 範 的 影 響 極 為 輕 微, 甚 至 沒 有 ; 然 而, 報 告 中 亦 強 調 共 存 模 式 的 成 功 前 提 是 種 子 所 含 之 基 因 轉 殖 物 質 不 得 超 過 0.5% 歐 盟 對 於 非 食 用 及 飼 料 用 的 偶 然 外 來 基 因 轉 殖 物 質 污 染 標 準 限 定 在 0.9%; 因 此, 此 篇 報 告 所 分 析 之 可 行 性, 必 須 取 決 在 此 一 標 準 內 報 告 中 還 強 調 利 用 氣 候 及 農 業 規 範 等 數 據 來 測 量 玉 米 甜 菜 及 棉 花 之 基 因 轉 殖 作 物, 結 果 顯 示 甜 菜 及 棉 花 在 0.9% 的 標 準 內 是 不 會 對 農 業 規 範 造 成 改 變 而 以 種 子 來 說, 傳 統 的 甜 菜 及 棉 花 種 子 中 24 農 業 生 技 產 業 季 刊

29 法 規 管 理 含 基 因 轉 殖 種 子 少 於 0.5%, 亦 不 至 於 改 變 現 今 種 子 生 產 之 規 範 然 而, 對 於 玉 米 則 仍 需 要 更 多 的 研 究, 因 為 氣 候 情 況 或 是 農 田 位 置 可 能 會 影 響 作 物 間 交 互 授 粉, 故 較 為 健 全 的 作 法 是 在 基 因 轉 殖 作 物 與 非 基 因 轉 殖 作 物 間 建 立 一 道 緩 衝 區, 或 是 種 植 不 同 開 花 期 的 品 種 當 建 立 比 現 在 更 大 的 隔 離 範 圍, 亦 毋 須 改 變 現 今 農 業 規 範, 但 此 舉 可 能 會 造 成 產 量 降 低 該 報 告 提 供 歐 盟 未 來 設 計 及 實 行 共 存 機 制 時 一 個 重 要 的 科 學 依 據 環 境 生 態 安 全 性 評 估 是 採 用 適 當 的 原 則 程 序 與 方 法, 確 認 與 基 因 轉 殖 作 物 及 其 產 品 對 環 境 及 人 類 健 康 的 影 響, 力 求 對 這 些 風 險 提 供 可 靠 的 定 性 及 定 量 預 測, 並 同 時 採 用 適 當 的 機 制 和 技 術 措 施, 管 理 基 因 轉 殖 作 物 及 其 產 品 的 開 發 工 作, 從 而 使 其 風 險 降 至 最 低 程 度 由 於 相 關 研 究 均 表 明 基 因 轉 殖 作 物 與 傳 統 有 機 作 物 是 可 共 存 的, 因 此 歐 盟 於 2003 年 發 布 基 因 改 造 食 品 及 飼 料 管 理 規 則 (Regulation (EC) No.1829/2003) 及 基 因 改 造 食 品 與 飼 料 標 示 及 追 蹤 規 則 (Regulation (EC) No.1830/2003), 要 求 基 因 轉 殖 作 物 及 其 產 品 必 須 具 有 標 示 和 可 追 溯 性 法 國 國 家 農 業 研 究 院 (INRA) 也 協 調 歐 盟 各 國 進 行 CO-EXTRA 研 究 計 畫 設 計 可 靠 工 具, 使 基 因 轉 殖 作 物 與 非 基 因 轉 殖 作 物 在 種 植 運 輸 和 產 品 加 工 等 過 程 中 能 夠 獨 立 隔 離 運 作, 來 解 決 兩 者 的 共 存 問 題, 確 保 基 因 轉 殖 作 物 在 食 品 加 工 過 程 中 的 可 追 溯 性, 為 消 費 者 提 供 詳 細 的 產 品 訊 息 及 可 靠 的 標 示 有 關 共 存 的 關 鍵 措 施 主 要 有 三 項 原 則, 即 是 隔 離 公 開 與 賠 償 制 度 的 執 行 :( 一 ) 隔 離 - 指 在 基 因 轉 殖 作 物 生 產 與 食 物 飼 料 加 工 的 每 一 步 驟 中, 妥 善 隔 離 基 因 轉 殖 作 物 及 其 產 品, 主 要 手 段 是 在 種 植 時 確 保 田 間 有 固 定 分 隔 的 距 離, 且 之 後 的 田 間 採 收 調 製 儲 藏 運 輸 等 都 經 過 適 當 的 監 控, 以 將 混 雜 降 至 界 限 標 準 以 下, 再 依 分 類 標 示 其 成 份 內 容, 使 大 眾 能 自 主 選 擇 所 要 的 產 品 ;( 二 ) 公 開 - 採 用 登 記 公 開 措 施, 基 因 轉 殖 作 物 栽 種 者 必 須 將 基 因 轉 殖 作 物 的 種 植 時 間 地 點 內 容 等 向 主 管 機 關 辦 理 登 記, 資 訊 公 開 透 明 化, 使 大 眾 能 得 知 所 需 之 資 訊, 以 進 行 必 要 的 防 範 措 施 ;( 三 ) 賠 償 制 度 - 制 定 相 關 規 範, 明 訂 一 旦 造 成 污 染 時 種 植 或 研 發 基 因 轉 殖 種 子 者 應 負 之 責 任, 或 作 為 調 解 農 民 糾 紛 及 處 理 賠 償 問 題 的 依 據 農 業 合 作 與 國 際 交 流 之 策 略 固 然 不 同 國 家 對 待 基 因 轉 殖 作 物 的 立 場 未 必 相 同, 但 基 因 轉 殖 作 物 上 市 前 必 須 通 過 各 項 安 全 性 驗 證, 是 國 際 上 共 同 的 認 知 目 前 我 國 雖 然 尚 未 正 式 准 許 基 因 轉 殖 作 物 之 商 業 化 種 植, 為 因 應 國 內 研 發 人 員 及 國 外 各 種 基 因 轉 殖 作 物 的 成 果 推 廣, 仍 必 須 有 各 項 的 相 關 法 規 以 為 因 應 與 對 策 消 費 者 方 面 是 否 接 受 基 因 轉 殖 作 物 及 其 產 品, 要 經 過 相 當 嚴 格 而 植 物 種 苗 生 技 2008 NO.13 25

30 REGULATION & MANAGEMENT 有 公 信 力 的 驗 證 與 檢 測 作 業 農 業 試 驗 所 對 於 基 因 轉 殖 作 物 及 其 產 品 的 測 試 或 檢 測 技 術, 已 積 極 進 行 相 關 技 術 的 研 發 工 作, 同 時 更 積 極 培 養 專 業 的 風 險 管 理 及 風 險 評 估 技 術 人 才, 並 藉 由 國 際 化 與 認 證 專 業 的 認 證 檢 驗 機 構 (inspection body), 結 合 國 內 相 關 專 業 團 體 之 專 家 的 技 術 協 助, 從 而 建 立 各 階 段 試 驗 之 試 驗 規 範 及 標 準 操 作 手 冊, 提 供 更 適 切 與 有 力 的 支 援 與 協 助 這 對 未 來 基 因 轉 殖 作 物 的 國 際 間 貿 易, 必 須 經 過 有 嚴 密 科 學 依 據 而 可 讓 國 際 公 開 檢 視 的 驗 證 與 檢 驗 作 業, 將 是 邁 入 全 球 交 流 合 作 重 要 事 項 的 一 環 結 語 及 展 望 一 個 新 技 術 體 系 之 研 發, 不 能 單 純 以 農 業 專 家 的 立 場 來 思 考 問 題, 而 是 站 在 農 民 的 立 場 思 考 如 何 有 效 地 利 用 新 技 術, 以 配 合 新 的 機 制 隨 著 全 球 基 因 轉 殖 作 物 栽 培 面 積 迅 速 擴 增 及 生 產 重 要 性 日 趨 重 要, 共 存 機 制 之 趨 勢 將 無 可 避 免 為 達 基 因 轉 殖 作 物 與 非 基 因 轉 殖 作 物 共 存 的 栽 培 目 的, 一 般 採 取 三 大 原 則 : 防 止 花 粉 混 雜 如 設 定 隔 離 距 離 緩 衝 帶, 或 錯 開 開 花 期 等 之 方 法 ; 公 開 原 則 是 種 植 基 因 轉 殖 作 物 農 民 向 政 府 登 記, 或 通 知 鄰 農 ; 發 生 汙 染 的 損 害 賠 償 責 任 在 基 改 方 就 標 示 及 追 蹤 制 度 而 言, 其 所 涵 蓋 並 不 僅 是 產 品 標 示 本 身 的 問 題, 在 檢 驗 制 度 與 方 法 之 建 立 也 同 樣 重 要, 因 此 不 單 需 要 政 府 機 關 以 審 慎 的 態 度 參 與, 也 需 要 更 多 的 專 家 學 者 們 對 於 基 因 轉 殖 作 物 議 題 的 投 入 固 然 各 界 對 基 因 轉 殖 作 物 能 否 與 有 機 農 業 共 存 的 看 法 仍 然 岐 異, 有 些 認 為 不 切 實 際, 但 就 我 國 而 言 應 儘 速 制 定 健 全 法 規, 確 定 基 因 轉 殖 作 物 的 發 展 方 向, 同 時 就 共 存 課 題 進 行 公 聽 討 論, 冀 望 能 擬 定 出 更 能 符 合 我 國 國 情 的 基 因 轉 殖 作 物 共 存 模 式, 成 立 基 因 轉 殖 作 物 專 區 或 鼓 吹 無 基 因 轉 殖 農 區 的 設 置, 群 策 群 力 與 相 互 合 作, 方 能 使 制 度 趨 於 完 善 基 因 轉 殖 作 物 的 研 發 及 利 用 在 歐 盟 體 系 雖 然 仍 有 所 爭 議, 但 從 全 球 整 體 的 趨 勢 來 看, 基 因 轉 殖 作 物 的 栽 培 面 積 仍 會 呈 現 穩 定 成 長, 主 要 是 許 多 開 發 中 國 家 已 推 廣 種 植 此 類 作 物, 而 新 的 複 合 抗 性 基 因 ( 如 抗 蟲 抗 病 抗 旱 抗 殺 草 劑 基 因 等 ), 更 能 提 供 較 為 穩 定 且 廣 泛 的 抗 性 性 狀 (input and output traits), 故 不 論 從 技 術 與 研 發 的 層 次 或 實 際 應 用 的 需 要, 全 球 基 因 轉 殖 作 物 將 會 持 續 的 受 到 矚 目 台 灣 有 鑑 於 基 因 轉 殖 作 物 的 發 展 已 經 是 國 際 間 重 要 的 趨 勢, 在 考 量 環 境 生 態 及 食 品 安 全 的 前 提 下, 正 積 極 推 動 基 因 轉 殖 植 物 之 管 理 法 規 及 建 置 完 整 的 管 理 體 系, 以 有 效 因 應 國 際 間 之 發 展 趨 勢 與 貿 易 之 挑 戰 農 委 會 為 推 動 農 業 生 物 技 術 研 究 發 展, 加 強 基 因 轉 殖 植 物 安 全 管 理, 並 維 護 生 態 環 境, 歷 經 5 年 完 成 我 國 首 座 基 因 轉 殖 植 物 隔 離 試 驗 核 心 設 施 - 農 業 生 物 科 技 研 究 中 心, 將 由 具 備 各 項 專 業 背 景 的 完 整 團 隊 嚴 格 遵 照 相 關 法 規 進 行 營 運 與 管 理, 並 將 以 嚴 謹 的 科 學 方 法 對 國 內 基 因 轉 殖 植 物 的 環 境 生 態 安 全 問 題 進 行 嚴 格 把 關, 更 以 多 功 能 的 方 式 與 國 際 學 界 以 及 社 會 大 眾 一 起 參 與 推 動 我 國 基 因 轉 殖 植 物 的 研 發 及 產 業 化 工 作 該 中 心 現 階 段 將 依 法 進 入 營 運 階 段, 並 與 國 內 外 相 關 之 專 家 以 及 機 關 團 體 密 切 合 作, 從 法 規 研 發 到 應 用 等 各 階 段 形 成 一 完 整 體 系, 期 能 充 分 發 揮 核 心 設 施 的 功 能, 在 我 國 生 物 技 術 的 發 展 及 其 產 業 化 的 進 程 上 扮 演 重 要 的 角 色 AgBIO 吳 明 哲 行 政 院 農 業 委 員 會 農 業 試 驗 所 生 物 技 術 組 組 長 陳 烈 夫 行 政 院 農 業 委 員 會 農 業 試 驗 所 生 物 技 術 組 助 理 研 究 員 26 農 業 生 技 產 業 季 刊

31 法 規 管 理 參 考 文 獻 1. 陳 烈 夫 呂 秀 英 呂 椿 棠 魏 夢 麗 2004 轉 基 因 作 物 安 全 性 風 險 評 估 的 程 序 與 方 法 科 學 農 業 52(5,6): 陳 烈 夫 陳 邦 華 呂 秀 英 2004 基 因 轉 殖 作 物 之 環 境 風 險 分 析 及 管 理 模 式 農 業 試 驗 所 技 術 服 務 59: 郭 華 仁 周 桂 田 2004 基 改 作 物 的 全 球 經 驗 郭 華 仁 牛 惠 之 ( 編 輯 ) 基 因 改 造 議 題 - 從 紛 爭 到 展 望 頁 行 政 院 農 業 委 員 會 動 植 物 防 疫 檢 疫 局 4. 鄒 箎 生 洪 偉 屏 黃 鵬 林 陳 良 築 劉 邦 基 王 清 玲 呂 秀 英 陳 烈 夫 2005 考 察 歐 盟 國 家 GM 作 物 生 態 安 全 評 估 之 硬 體 設 施 與 法 規 制 度 基 因 轉 殖 植 物 之 生 物 安 全 評 估 與 檢 測 專 刊 頁 林 俊 義 石 信 德 王 強 生 張 有 明 ( 編 ) 行 政 院 農 業 委 員 會 農 業 試 驗 所 特 刊 第 120 號 5. 劉 麗 飛 張 孟 基 2004 GM 作 物 的 現 況 與 前 景 郭 華 仁 牛 惠 之 ( 編 輯 ) 基 因 改 造 議 題 - 從 紛 爭 到 展 望 頁 行 政 院 農 業 委 員 會 動 植 物 防 疫 檢 疫 局 6. 劉 麗 飛 顏 雯 玲 ( 編 輯 ) 2007 基 因 轉 殖 植 物 田 間 試 驗 參 考 手 冊 頁 行 政 院 農 業 委 員 會 農 糧 署 印 行 7. European Commission. 2003a. Regulation (EC) No. 1829/2003 of the European Parliament and of the Council of 22 September 2003 on genetically modified food and feed. Official J. European Union L 268/1. 8. European Commission. 2003b. Regulation (EC) No. 1830/2003 of the European Parliament and of the Council of 22 September 2003 concerning traceability and labeling of genetically modified organisms and the traceability of food and feed products produced from genetically modified organisms and amending Directive 2001/18/EC. 9. James, C GM Crops: The First Ten Years-Global Socio-Economic and Environmental Impacts. ISAAA Brief No.36. ISAAA. Ithaca, New York. 10. JRC/ESTO/IPTS New Case Studies on the Coexistence of GM and Non GM Crops in European Agriculture. Technical Report Series: Eur EN. 16P. 11. Nap, J. P., P. L. J. Metz, M. Escaler, and A. J. Conner The release of genetically modified crops into the environment: I. Overview of current status and regulations. Plant J. 33: Schiemann, J Co-existence of genetically modified crops with conventional and organic farming. Environ. Biosafety Res. 2: Weighardt, F European GMO labeling thresholds impractical and unscientific. Nat. Bio-technol. 24: 植 物 種 苗 生 技 2008 NO.13 27

32 RESEARCH & DEVELOPMENT 植 物 分 子 育 種 技 術 平 台 之 建 構 撰 文 / 吳 方 盛 沈 翰 祖 孫 永 偉 郭 宏 遠 莊 淑 貞 鍾 文 全 李 美 娟 劉 明 宗 陳 駿 季 植 物 分 子 育 種 略 分 為 三 個 技 術 平 台, 第 一 個 為 植 物 分 子 育 種 的 生 物 資 訊 學 平 台, 此 平 台 著 重 於 植 物 之 基 因 標 誌 第 二 個 為 基 因 分 子 標 誌 技 術 平 台, 此 平 台 將 提 供 新 的 或 改 良 式 的 篩 選 方 式 服 務, 使 得 優 良 基 因 型 的 選 拔 更 加 迅 速 而 有 效 率 第 三 個 是 直 接 基 因 移 轉 平 台, 能 使 DNA 轉 移 進 入 細 胞 的 工 作 更 有 效 率 產 出 量 也 更 高 以 下 將 介 紹 每 一 個 目 標 平 台 的 現 況 與 內 容 第 一 部 份 : 建 構 整 合 生 物 資 訊 學 和 植 物 育 種 之 平 台 概 述 生 物 資 訊 學 對 於 未 來 植 物 研 究 和 植 物 育 種 而 言 是 一 項 重 要 的 資 源 基 於 此 我 們 將 有 能 力 去 處 理 和 連 結 大 量 的 資 料, 這 些 資 料 能 發 掘 出 育 種 上 植 物 種 和 屬 特 性 的 問 題 爭 議, 如 此 便 能 鑑 定 和 使 用 適 當 的 自 然 資 源 ( 植 物 材 料 ), 這 在 未 來 數 十 年 的 植 物 育 種 工 作 上, 將 是 一 個 重 要 資 源 和 工 具 基 因 組 學 在 生 物 資 訊 學 上 是 不 可 或 缺 的 一 部 分, 它 能 提 供 大 量 的 DNA 和 蛋 白 質 序 列 的 相 似 性 研 究, 並 且 標 明 出 該 序 列 是 在 何 時 何 地 被 發 表 對 於 分 子 育 種 工 作 而 言, 基 因 組 學 同 樣 是 非 常 重 要 的 使 用 更 尖 端 的 基 因 工 具 來 研 究 便 能 發 現, 雖 然 複 雜 的 性 狀 是 由 許 多 的 基 因 構 成, 然 而 有 時 候 表 現 型 所 表 現 的 許 多 變 異, 只 是 由 少 量 的 主 要 調 節 基 因 所 引 起 基 於 序 列 的 相 似 性 基 因 表 現 和 分 子 標 誌, 這 些 基 因 現 在 已 經 能 被 鑑 定 和 標 定 在 圖 譜 上 近 年 來, 許 多 令 人 印 象 深 刻 的 遺 傳 學 和 基 因 組 學 上 的 長 足 進 步, 已 經 讓 我 們 對 植 物 基 因 組 上 結 構 性 和 功 能 性 等 方 面 更 加 了 解 配 合 上 發 展 迅 速 的 電 腦 技 術, 讓 我 們 可 以 利 用 電 腦 來 整 合 大 量 的 資 訊, 以 提 升 作 物 改 良 的 能 力 阿 拉 伯 芥 和 水 稻 的 完 整 基 因 序 列 及 大 量 的 植 物 表 現 序 列 標 籤 (plant expressed sequence tags, ESTs) 都 已 完 成 而 為 了 讓 我 們 對 其 他 主 要 作 物 有 更 加 深 入 認 識, 近 一 步 延 續 性 計 畫 也 已 在 持 續 進 行 中 結 合 傳 統 育 種 方 法 對 基 因 組 研 究 中 所 獲 得 的 新 知 識, 對 於 提 升 品 種 改 良 已 是 一 項 不 可 少 的 技 術 優 良 的 品 種 可 因 發 現 新 的 基 因 變 異 改 良 式 的 選 拔 技 術, 或 鑑 定 因 為 多 基 因 座 的 優 良 等 位 基 因 組 合 所 產 生 新 的 或 改 良 的 基 因 型 特 性 而 產 生 基 因 組 學 的 研 究 產 生 了 許 多 新 工 具, 諸 如 功 能 性 的 基 因 標 誌 和 資 訊 學 統 計 和 遺 傳 表 現 的 新 知 識, 使 得 作 物 改 良 的 效 率 和 準 確 性 更 加 提 升 高 昂 的 花 費 是 目 前 限 制 基 因 組 學 輔 助 作 物 改 良 的 原 因, 特 別 是 對 品 系 純 化 和 次 要 作 物 而 言 然 而, 基 因 標 誌 輔 助 的 育 種 和 選 拔 工 作, 將 逐 漸 發 展 成 生 物 資 訊 學 輔 助 育 種 的 作 物 改 良 建 構 並 持 續 更 新 感 興 趣 的 作 物 遺 傳 質 資 源 的 資 料 庫, 對 於 持 續 性 的 作 物 改 良 工 作 是 必 須 的 理 想 上, 育 種 者 必 須 掌 握 所 有 可 利 用 的 遺 傳 質 資 源 的 所 28 農 業 生 技 產 業 季 刊

33 研 發 創 新 有 基 因 甚 至 所 有 等 位 基 因 的 資 訊 但 即 使 是 所 有 的 等 位 基 因 都 認 識 了, 一 個 等 位 基 因 在 農 藝 學 特 性 方 面 的 貢 獻 通 常 不 單 是 它 本 身 的 好 或 壞, 而 需 評 估 其 他 等 位 基 因 在 基 因 組 網 絡 中 的 整 體 表 現 最 後, 我 們 可 能 想 設 計 一 個 比 自 然 形 成 更 好 的 合 成 的 等 位 基 因, 所 以 基 因 組 和 擴 增 育 種 材 料 一 樣, 都 將 帶 給 育 種 者 一 個 更 好 的 可 用 材 料 在 此, 我 們 所 遇 到 的 瓶 頸 是 評 估 無 數 的 等 位 基 因 所 形 成 的 不 同 表 現 型 和 使 用 可 利 用 的 遺 傳 質 資 源 所 形 成 的 等 位 基 因 組 合 的 能 力 即 使 這 些 基 因 中 已 知 的 變 異 尚 未 透 過 基 因 研 究 來 進 行 觀 察, 然 而, 分 子 標 誌 能 透 過 混 合 篩 檢 的 策 略 用 來 協 助 篩 選 出 大 量 的 品 系, 也 能 被 用 於 從 收 集 的 種 原 中 篩 選 參 與 了 重 要 過 程 的 候 選 基 因 (candidate genes) 中 的 等 位 基 因 例 如 : 國 際 水 稻 研 究 學 會 (International Rice Research Institute) 以 發 掘 等 位 基 因 為 基 礎 來 發 展 DNA 庫 (DNA bank), 並 進 行 等 位 基 因 的 發 掘 工 作 未 來 發 展 ( 一 ) 建 立 分 子 育 種 用 之 生 物 資 訊 庫 不 僅 作 為 分 子 育 種 資 訊 資 料 庫 外, 更 可 成 為 基 因 庫 與 該 相 關 生 理 特 性 之 連 結 者 對 於 台 灣 農 業 特 別 重 要 之 經 濟 作 物, 提 供 篩 選 作 物 生 理 病 理 與 基 因 完 整 之 分 子 標 記 的 資 訊 平 台 此 資 訊 平 台 可 以 藉 由 相 關 之 分 子 標 記, 區 別 具 有 候 選 特 色 可 辨 識 或 選 擇 性 之 基 因, 作 為 進 行 相 關 試 驗, 篩 選 合 適 之 分 子 標 記, 及 相 關 工 具 的 持 續 研 發 使 用 者 為 了 發 現 作 物 相 關 的 基 因, 將 允 許 進 入 已 建 構 的 資 訊 庫 與 允 許 提 供 簡 單 使 用 權 和 搜 尋 能 力, 如 鑑 別 與 顯 性 特 性 相 關 基 因, 或 數 量 性 狀 基 因 座 (quantitative trait loci, QTL) 研 究 這 樣 的 資 訊 資 源 的 發 展, 不 僅 可 應 用 於 阿 拉 伯 芥 模 式 植 物, 亦 可 應 用 於 一 般 作 物, 如 此 才 可 統 整 作 物 相 關 的 生 理 資 源, 變 成 改 進 作 物 之 目 標 的 基 礎 ( 二 ) 發 展 標 準 化 的 分 子 標 記 技 術 平 台 利 用 特 殊 的 分 子 標 記 技 術 如 PCR 或 非 PCR 基 礎 性 標 記 技 術 基 因 定 位 對 偶 基 因 數 量 及 相 關 基 因 等, 使 發 展 相 關 技 術 的 搜 尋 相 關 連 結 ( 如 基 因 預 測 (gene prediction) 蛋 白 質 交 互 反 應 等 ) 更 加 容 易, 如 此 複 雜 且 精 密 的 介 面 將 會 持 續 改 進 植 物 種 苗 生 技 2008 NO.13 29

34 RESEARCH & DEVELOPMENT 第 二 部 分 : 分 子 標 誌 技 術 平 台 之 建 立 概 述 建 立 分 子 標 誌 技 術 平 台 可 提 供 育 種 者 利 用 現 有 分 生 技 術 來 輔 助 田 間 育 種 選 拔,DNA 標 誌 能 在 育 種 早 期 世 代 鑑 定 基 因 型, 因 此 可 減 少 育 種 過 程 需 分 析 鑑 定 之 品 系 數 目 及 後 裔 族 群 大 小 而 加 速 育 種 時 程 以 DNA 分 子 標 誌 輔 助 作 物 育 種 選 拔 (marker assisted selection, MAS), 主 要 有 三 個 目 的, 一 為 追 蹤 各 世 代 之 目 標 對 偶 基 因 ( 顯 性 或 隱 性 ) 以 累 積 目 標 對 偶 基 因 之 頻 度 ; 其 次 為 鑑 定 部 份 或 全 部 基 因 組 之 對 偶 基 因 組 成 ( 即 基 因 型 ), 於 分 離 世 代 族 群 中 鑑 定 出 最 適 當 之 單 株 ; 第 三 為 改 變 目 標 優 良 基 因 與 不 良 基 因 連 鎖 現 象 : 當 目 標 優 良 性 狀 是 由 單 一 基 因 所 控 制, 則 由 供 源 親 轉 移 基 因 組 單 一 區 域 至 接 受 品 系, 可 顯 著 改 善 性 狀 分 子 標 誌 輔 助 選 拔 可 加 速 育 種 時 程 而 於 育 種 計 畫 中 日 顯 重 要, 若 建 立 分 子 標 誌 生 物 資 訊 平 台, 我 們 將 有 機 會 利 用 源 自 於 遺 傳 圖 譜 上 農 業 重 要 性 狀 控 制 基 因 位 置 與 相 連 鎖 分 子 標 誌 之 訊 息, 目 前 研 究 結 果 顯 示, 下 列 情 況 最 適 合 以 分 子 標 誌 輔 助 選 拔 : 不 需 進 行 試 交 或 後 裔 試 驗 即 可 進 行 選 拔 分 子 標 誌 可 於 植 物 生 長 任 何 時 期 進 行 偵 測, 故 可 早 期 進 行 選 拔 選 拔 不 需 耗 費 人 力 之 天 工 作 或 繁 複 之 實 驗 室 工 作 選 拔 不 受 環 境 及 植 物 栽 培 條 件 影 響 篩 選 困 難 或 耗 費 人 物 力 之 性 狀 ( 如 植 物 對 病 原 菌 之 抗 性, 稔 性 回 復 基 因 ) 選 拔 複 基 因 和 / 或 由 多 基 因 控 制 之 複 雜 性 狀 所 組 成 之 性 狀 ( 如 產 量 組 成 性 狀 複 基 因 控 制 之 抗 病 性 之 或 數 量 性 狀 ) 以 高 效 率 應 用 時 間 和 成 本 方 式 分 析 大 量 單 株 個 體 整 個 基 因 組 層 次 的 選 拔 等 擁 有 鑑 定 過 之 育 種 材 料 對 育 種 者 非 常 重 要, 而 我 們 如 何 將 材 料 轉 變 成 品 種 呢? 這 必 須 努 力 促 進 有 趣 的 是 育 種 公 司 通 常 較 研 究 者 更 為 重 視 縮 短 育 種 時 程, 且 兩 者 鮮 少 趨 於 一 致 在 模 式 植 物 如 阿 拉 伯 芥 和 一 些 作 物 如 玉 米, 調 控 重 要 之 農 園 藝 性 狀 的 基 因 正 以 加 快 腳 步 的 方 式 不 斷 被 選 殖 出 來, 包 括 如 株 高 始 花 時 間 春 化 作 用 種 夾 之 開 裂 和 莖 節 之 分 枝, 為 數 不 少 的 這 些 植 物 基 因 解 碼 出 轉 錄 因 子, 進 而 調 控 更 大 量 其 他 基 因 之 表 達 對 於 更 複 雜 之 性 狀, 如 產 量 和 非 生 物 性 逆 境 之 耐 性, 許 多 因 子 成 為 有 效 應 用 分 子 標 誌 輔 助 選 拔 的 限 制 因 子, 由 於 近 來 基 因 型 鑑 定 技 術 與 比 較 性 功 能 性 基 因 體 研 究 之 進 展, 因 而 在 進 行 選 拔 優 良 農 藝 性 狀 之 基 因 型 時 提 供 了 非 常 實 用 之 工 具 利 用 分 子 標 誌 輔 助 育 種 選 拔 來 加 速 回 交 育 種 計 畫 中 輪 迴 親 性 狀 之 回 復, 比 較 傳 統 的 回 交 育 種, 利 用 分 子 標 誌 可 提 高 回 交 育 種 效 率, 至 少 有 三 個 方 面 : 首 先 針 對 難 以 表 現 型 分 類 之 性 狀, 從 非 輪 迴 親 篩 選 與 目 標 基 因 連 鎖 相 近 之 標 誌, 可 以 增 加 選 拔 效 率 及 正 確 性 其 次 分 子 標 誌 可 用 於 選 拔 除 移 轉 目 標 基 因 外, 基 因 組 中 具 較 少 非 輪 迴 親 遺 傳 質 之 回 交 育 種 後 裔, 也 可 用 於 選 拔 目 標 基 因 附 近 經 雜 交 重 組 產 生 之 少 數 後 裔, 而 將 連 鎖 效 應 降 至 最 低 第 三 在 傳 統 上 回 交 育 種 之 目 標 基 因 若 為 隱 性, 每 次 回 交 後 必 須 再 次 自 交, 而 使 育 種 效 率 低 落, 由 於 低 至 中 等 之 遺 傳 率, 選 拔 超 級 基 因 型 之 機 率 並 不 高, 傳 統 育 種 選 拔 過 程, 植 物 育 種 者 必 須 製 造 並 鑑 定 大 量 的 雜 交 組 合 後 裔, 以 低 選 拔 強 度 重 複 試 驗 及 多 世 代 之 觀 察 測 試 來 克 服 這 個 問 題 希 望 MAS 可 以 幫 助 我 們 解 決 這 些 問 題 目 前 MAS 已 應 用 在 作 物 育 種 上, 許 多 以 基 因 標 誌 輔 助 不 同 作 物 之 抗 病 篩 選 的 精 選 案 例 已 被 報 導, 以 下 是 最 近 的 兩 個 例 子 : 1. 荷 蘭 Wageningen 大 學 和 私 人 種 子 公 司 De Ruiter Seeds 已 經 應 用 MAS 於 他 們 的 育 種 計 畫 將 具 有 灰 黴 病 抗 性 的 野 生 種 番 茄 Solanum habrochaites LYC4 與 感 病 的 栽 培 種 番 茄 S. lycopersicum cv. Moneymakestarted 雜 交, 即 可 利 用 分 子 標 誌 去 鑑 定 兩 個 具 有 抗 病 基 因 之 區 域, 按 部 就 班 地 掃 描 整 個 野 生 番 茄 之 基 因 組 DNA, 再 用 以 鑑 定 可 能 影 響 抗 病 性 的 區 域, 結 果 發 現 了 10 個 區 域 會 調 節 對 30 農 業 生 技 產 業 季 刊

35 研 發 創 新 灰 黴 病 的 抗 性, 並 針 對 每 一 區 域 發 展 出 相 對 應 之 DNA 標 誌, 用 以 偵 測 每 個 抗 性 因 子 的 存 在 與 否, 而 加 以 選 拔, 最 後 育 成 抗 灰 黴 病 (Botrytis cinerea) 的 番 茄 新 品 種, 這 個 研 究 提 供 了 突 破 番 茄 育 種 困 境 的 一 個 策 略 2. 根 瘤 線 蟲 侵 襲 了 整 個 南 美 洲 的 大 豆, 植 物 育 種 家 正 以 與 病 原 菌 競 賽 的 方 式 企 圖 育 成 抗 根 瘤 線 蟲 的 品 種, 但 卻 因 傳 統 費 時 和 昂 貴 的 篩 選 方 法 而 延 宕, 現 在 Georgia 大 學 的 研 究 人 員 研 究 發 現 許 多 與 根 瘤 線 蟲 抗 性 連 鎖 的 分 子 標 誌, 也 發 展 出 高 效 率 的 MAS 方 法 來 協 助 大 豆 育 種 者 精 確 選 拔 抗 病 單 株, 且 較 傳 統 方 法 省 時, 且 成 本 低 綜 合 以 上 我 們 認 為 MAS 為 達 成 育 出 高 產 與 高 經 濟 價 值 作 物 品 種 的 重 要 因 子,MAS 在 20 年 前 就 成 為 一 實 用 可 行 之 技 術, 現 在 也 應 用 於 田 間 篩 選, 但 需 要 複 雜 的 組 織 與 相 當 的 投 資, 如 特 殊 設 備 實 驗 室 設 計 和 管 理 數 據 處 理 與 統 計 和 生 物 資 訊 處 理 能 力 有 效 應 用 MAS 技 術 也 需 要 專 業 人 員 及 充 足 的 資 金 除 了 投 資 需 求 外, 大 多 數 國 家 面 臨 MAS 技 術 應 用 最 大 的 限 制 在 於 缺 乏 技 術 平 台, 無 法 使 策 略 規 劃 評 估 及 應 用 顯 現 MAS 的 實 用 價 值 未 來 目 標 是 建 立 智 慧 型 生 物 資 訊 庫 ( 學 ), 使 用 者 擁 有 一 個 分 子 標 誌 基 因 或 序 列 即 可 透 過 此 智 慧 型 生 物 資 訊 庫 去 確 認 基 因 體 的 DNA 序 列 蛋 白 質 序 列 特 殊 結 構 (motifs) 序 列 任 何 已 知 序 列 變 異 和 基 因 中 之 單 核 苷 酸 多 態 性 (single nucleotide polymorphism, SNPs) 物 理 圖 譜 資 料 BAC 選 殖 (clones) 和 其 它 適 用 之 資 源 相 同 物 種 之 已 知 基 因 所 在 圖 譜 之 位 置 和 其 它 物 種 之 同 源 性 已 知 或 質 疑 的 交 互 作 用 基 因, 基 因 表 現 的 產 物 或 生 合 成 途 徑 在 基 因 和 同 源 性 之 轉 錄 組 學 (transcriptomics) 和 表 現 資 料 (expression data) 在 種 內 或 其 它 同 源 物 種 中 是 否 有 任 何 特 性 報 告 (reports of traits) 與 此 基 因 有 關 聯 的 出 版 品 研 究 報 告 和 其 它 有 關 聯 的 資 訊 等 建 置 專 一 性 分 子 標 記 平 台 ( 一 ) 分 子 標 記 應 用 於 多 樣 性 研 究 及 遺 傳 演 化 以 分 子 標 記 資 料 解 釋 遺 傳 分 類 及 多 樣 性, 將 受 到 不 確 定 之 多 型 性 及 偽 同 質 結 合 基 因 型 (false homology) 結 果 所 混 淆 以 RFLPs(restriction fragment length polymorphism) 在 水 稻 方 面 為 例, 核 酸 因 為 插 入 及 缺 失 (insertions and deletions, InDels) 之 故, 所 以 利 用 限 制 酶 切 位 可 以 產 生 更 多 多 型 性 InDels 及 晶 片 二 者 也 可 以 提 升 AFLPs(amplification fragment length polymorphism) 與 RAPDs(random amplified polymorphic DNA) 靈 敏 度 InDels 及 晶 片 二 者 比 例 變 化 對 於 研 究 多 樣 性 是 非 常 重 要 的, 因 為 分 子 標 記 被 用 於 估 算 核 苷 酸 多 樣 性 時, 若 只 由 InDel 獲 得 多 型 性 將 出 現 高 估 現 象 確 認 SNP 最 植 物 種 苗 生 技 2008 NO.13 31

36 RESEARCH & DEVELOPMENT 佳 多 型 性 技 術 是 直 接 分 析 確 認 基 因 每 一 序 列 差 異 SSR(simple sequence repeat) 分 子 標 記 技 術 適 用 於 延 伸 重 複 序 列 多 型 性 以 遺 傳 距 離 (genetic distance) 為 例, 遺 傳 變 異 性 增 加 可 提 升 InDel 使 用 機 會 ( 二 ) 異 源 同 形 (homoplasy) 問 題 在 RAPDs ISSRs 及 AFLPs 分 子 標 記 方 面, 異 源 同 形 可 發 生 於 二 個 或 更 多 基 因 座 類 似 分 子 量 PCR 產 物 雖 然 愈 多 DNA 條 帶 可 獲 得 較 多 遺 傳 訊 息, 但 必 須 考 慮 平 衡 及 可 能 增 加 異 源 同 形 風 險 性 逐 步 使 用 SSR 標 記 突 變 模 式, 不 適 用 於 高 度 族 群 遺 傳 多 樣 性 SSR 也 存 在 異 源 同 形 問 題, 因 為 高 度 遺 傳 多 樣 性 受 等 位 基 因 大 小 影 響, 異 源 同 形 包 含 平 行 演 化 (parallelism) 同 源 演 化 (convergence) 逆 轉 演 化 (reversion) 逆 轉 演 化 將 影 響 轉 座 子 (transposonbased) 分 子 標 記 或 其 他 來 自 於 Class II DNA 轉 座 元 素 (transposable elements, TEs) 產 生 之 多 型 性 標 記 這 種 TEs 可 切 割 黏 貼 跳 躍 子 轉 位, 故 TE 可 插 入 基 因 座 ( 三 ) 分 子 標 記 資 料 的 再 現 性 對 單 一 物 種 而 言, 在 引 子 來 源 不 明 方 法 (AFLP DarTs ISSRs 及 RAPDs) 中, 即 使 不 知 道 基 因 序 列 情 況 下 仍 有 非 常 高 價 值 性 然 而, 分 子 標 記 資 料 難 以 紀 錄 且 需 要 較 高 技 術 技 術 層 次 與 DNA 樣 品 品 質 及 PCR 條 帶 出 現 情 形 有 關 此 外, 任 何 一 種 方 法 均 與 測 定 DNA 條 帶 分 子 量 ( 如 SSRs) 有 關, 每 一 條 等 位 基 因 所 獲 得 正 確 分 子 量 可 能 受 標 記 PCR 產 物 不 同 而 有 差 異 若 無 控 制 每 一 個 等 位 基 因, 將 很 困 難 獲 得 有 用 分 子 標 記 一 個 正 確 的 分 子 標 記 結 論 應 該 是 與 試 驗 結 論 具 有 一 致 性 由 獨 立 資 料 組 可 信 度 觀 點 而 言,SNP 分 子 標 記 技 術 是 較 受 歡 迎 SNP 資 料 組 可 以 很 容 易 整 合 基 因 序 列, 而 且 對 於 低 突 變 率 之 演 化 推 論 特 別 具 有 價 值 性 ( 四 ) 分 子 標 記 技 術 的 選 擇 如 之 前 已 提 到, 並 無 任 何 一 種 技 術 可 檢 測 所 有 分 子 標 記 影 響 決 定 性 的 因 素, 包 括 研 究 目 的 生 物 特 定 序 列 的 有 效 性 設 備 技 術 資 源 及 品 種 的 生 物 特 性 每 一 種 分 子 標 記 技 術 均 有 其 優 缺 點, 第 一 部 分 所 提 及 分 子 資 料 庫 對 於 建 立 特 定 育 種 目 標 之 分 子 標 記 是 非 常 重 要 MAS 是 一 種 更 可 靠 且 更 方 便 高 品 質 分 子 標 記 技 術 共 顯 性 分 子 標 記 不 需 32 農 業 生 技 產 業 季 刊

37 研 發 創 新 進 行 後 裔 檢 定 (progeny test) 有 時 使 用 MAS( 如 RAPDs ISSRs AFLPs) 可 能 在 所 需 要 的 等 位 基 因 上 獲 得 較 少 分 子 標 記 一 旦 找 到 一 個 分 子 標 記, 可 能 將 其 對 應 DNA 條 帶 解 序 這 種 基 因 序 列 可 能 可 作 為 共 顯 性 分 子 標 記, 如 CAPS(cleaved amplified polymor phic sequences) 或 SCARs(sequence characterized polymorphic regions) SCAR 及 CAPs 是 一 種 適 用 共 顯 性 分 子 標 記 且 可 簡 化 大 量 篩 檢 個 體 當 有 遺 傳 圖 譜 時, 分 子 標 記 可 標 示 基 因 圖 譜 位 置 及 與 其 他 基 因 連 鎖 關 係 額 外 的 分 子 標 記 可 作 為 有 效 率 找 出 有 用 等 位 基 因 上 其 他 連 鎖 分 子 標 記 如 有 可 能, 微 衛 星 (microsatellite) 及 SNP 分 子 標 記 技 術 是 不 錯 的 選 擇 挑 選 適 合 的 SSR 試 劑 組 及 可 擴 增 理 想 多 型 性 基 因 組,SSR 技 術 使 用 機 會 將 可 提 高 且 分 析 成 本 降 低 利 用 SSR 試 劑 組 在 水 稻 遺 傳 研 究 上 有 不 錯 成 效 且 成 本 低 廉 如 同 SNPs 一 樣, 有 需 要 開 發 有 用 的 大 量 的 及 低 成 本 的 分 子 標 記 由 分 子 資 料 庫 或 分 析 其 他 實 驗 式 資 料 庫, 以 建 置 SNP 試 劑 組 是 非 常 具 有 優 勢 除 了 分 子 標 記 試 劑 組 外, 有 需 要 準 備 控 制 基 因 組 (control genotypes) 樣 品, 特 別 是 整 合 SSR 資 料 組 遭 遇 困 難 時, 有 其 必 要 性 當 無 法 使 用 SNPs 或 SSRs 時, 可 以 改 用 與 特 定 品 種 有 高 度 相 關 之 分 子 標 記 技 術 若 有 經 費 限 制 問 題, RAPDs AFLPs 和 ISSRs 是 不 錯 的 選 擇, 搭 配 使 用 自 動 定 序 儀, 可 產 生 高 效 率 分 子 標 記, 最 小 的 設 備 投 資 觀 點 可 採 用 RAPDs 及 ISSRs 方 式 每 種 技 術 效 果 因 品 種 及 使 用 方 式 而 異 因 此, 研 究 初 期 應 多 使 用 不 同 方 式 進 行 分 析 ( 五 ) 分 子 標 記 功 能 在 過 去 幾 年 期 間, 研 究 功 能 性 基 因 EST 及 基 因 組 序 列 之 計 畫, 有 利 於 發 展 基 因 組 轉 錄 區 域 分 子 標 記 能 夠 從 ESTs 發 展 出 更 重 要 更 受 歡 迎 的 分 子 標 記 技 術, 是 SNPs SSRs 或 COSs(conserved orthologous sets) 推 測 是 否 可 作 為 分 子 標 記 功 能, 可 從 尋 找 蛋 白 質 資 料 庫 BLASXT 之 ESTs 或 基 因 中 取 得 ( 如 NR-PEP 及 SWISSPROT) ( 六 ) 高 效 能 技 術 基 因 晶 片 可 從 偵 測 數 以 千 計 基 因 轉 錄 作 用 雜 合 反 應 試 驗 中, 獲 得 有 用 功 能 性 基 因 寡 核 苷 酸 晶 片 及 基 因 表 達 系 列 分 析 (serial analysis of gene expression, SAGE) 為 高 效 能 檢 測 技 術, 適 合 作 為 特 定 組 織 或 特 定 時 期 之 全 體 基 因 表 達 分 析 晶 片 上 數 以 千 計 獨 特 DNA 序 列 方 格 中, 可 辨 識 特 定 基 因 影 響 力 基 因 晶 片 之 DNA 來 源, 有 cdna ESTs 特 定 染 色 體 次 基 因 組 區 域 或 整 個 基 因 組 以 寡 核 苷 酸 作 為 基 因 晶 片 探 針 之 技 術, 已 被 應 用 至 商 業 化 阿 拉 伯 芥 基 因 上, 應 用 至 水 稻 及 其 他 研 究 正 進 行 中 未 來 建 置 各 種 有 用 基 因 表 達 資 料 庫 將 有 其 必 要 性 開 發 高 效 能 基 因 組 技 術 可 剖 析 複 雜 的 遺 傳 特 色, 如 遺 傳 基 因 間 隔 (genetic intervals) 辨 識 特 定 基 因 及 顯 現 一 個 等 位 基 因 對 於 外 表 性 狀 貢 獻 度 基 因 晶 片 極 化 螢 光 法 (fluorescence polarization) 質 譜 分 析 法 (mass spectrometry) 及 分 子 條 碼 (molecular barcodes) 均 是 有 用 的 新 技 術, 達 成 10,000 個 分 子 標 記 是 有 可 能 的, 這 顯 示 以 自 然 變 異 / 自 然 族 群 為 基 礎 之 高 效 能 分 析 技 術, 可 作 為 反 向 遺 傳 學 (reverse genetics) 研 究 策 略 開 發 功 能 性 基 因 過 程 中, 有 賴 於 利 用 高 效 能 技 術 研 究 植 物 數 以 萬 計 基 因 功 能 許 多 尚 未 被 檢 測 植 物 基 因 角 色, 已 在 細 菌 酵 母 或 動 物 中 被 確 認 ( 七 ) 以 基 因 轉 殖 作 為 育 種 工 具 基 因 轉 殖 的 方 法 是 利 用 許 多 轉 殖 技 術 直 接 移 動 個 別 基 因, 可 導 入 有 用 基 因 進 入 植 物 王 國 內 一 系 列 等 位 基 因 轉 殖 至 同 源 基 因 可 確 定 個 別 功 能 性 基 因 序 列 區 域 以 非 同 源 末 端 連 接 (nonhomologous end joining) 為 基 礎 方 法, 因 轉 殖 基 因 在 基 因 組 任 意 整 合 位 置 效 應 轉 殖 基 因 間 多 重 插 入, 導 致 等 位 基 因 與 數 量 性 狀 間 關 植 物 種 苗 生 技 2008 NO.13 33

38 RESEARCH & DEVELOPMENT 係 模 糊 此 可 以 利 用 同 源 基 因 重 組 及 標 的 基 因 座, 以 避 免 上 述 情 形 發 生 在 水 稻 中, 約 可 發 現 1% 插 入 現 象 是 由 同 源 基 因 重 組 造 成 若 能 改 進 轉 殖 技 術 將 可 大 幅 提 升 育 種 效 率 在 第 三 部 份 中, 我 們 將 描 述 如 何 建 置 基 因 轉 殖 技 術 平 台 第 三 部 份 : 直 接 基 因 轉 殖 技 術 平 台 概 述 經 過 許 多 時 間 與 精 力 的 消 耗, 且 經 許 多 無 效 的 錯 誤 嘗 試 後, 即 將 藉 由 基 因 槍 電 穿 孔 與 其 他 系 統, 達 成 直 接 轉 殖 基 因 進 入 未 受 傷 的 植 物 細 胞 雖 然 要 針 對 特 殊 的 植 物 組 織 或 類 型 需 要 有 一 些 改 進, 每 一 個 轉 殖 系 統 各 有 其 有 利 與 不 利 的 條 件, 並 且 沒 有 任 何 單 一 系 統 能 像 以 農 桿 菌 為 媒 介 進 行 DNA 間 接 轉 殖 一 樣, 被 如 此 廣 泛 的 應 用, 植 物 基 因 轉 殖 ( 特 別 是 雙 子 葉 植 物 ), 大 部 分 都 可 藉 由 農 桿 菌 來 達 成, 但 卻 比 直 接 基 因 轉 殖 操 作 繁 瑣 例 如, 需 在 共 培 養 (co-cultivation) 階 段 添 加 農 桿 菌, 又 必 須 在 共 培 養 後 清 除 農 桿 菌 也 需 要 在 大 腸 桿 菌 中 操 作 質 體 構 築 後, 再 將 質 體 送 進 農 桿 菌 中 另 外, 農 桿 菌 轉 殖 系 統 並 不 容 易 應 用 在 單 子 葉 與 某 些 雙 子 葉 植 物 另 外, 只 有 直 接 基 因 轉 殖 技 術 能 被 使 用 來 傳 遞 其 他 分 子, 如 RNA 蛋 白 質 誘 變 劑 以 及 其 他 化 學 物 質, 這 也 是 農 桿 菌 無 法 達 到 的 無 疑 的, 一 種 有 效 率 且 高 產 能 的 直 接 基 因 轉 殖 系 統, 並 非 仰 賴 於 寄 主 與 載 體 間 的 相 互 作 用, 就 能 具 備 簡 單 快 速 適 合 廣 泛 應 用 等 優 勢 目 前 學 術 研 究 報 導 相 關 直 接 性 基 因 轉 殖 技 術 (direct DNA delivery) 包 括 利 用 極 性 非 質 子 性 溶 劑 dimethyl sulfoxide (DMSO), 於 超 音 波 震 盪 (ultrasonication) 作 用 下, 將 外 來 基 因 直 接 送 入 活 化 煙 草 葉 片 然 而 當 細 胞 遭 受 到 超 音 波 刺 激 達 亞 致 死 劑 量 (sub-lethal doses) 時, 會 改 變 細 胞 之 正 常 代 謝, 甚 至 導 致 細 胞 破 裂 部 分 研 究 指 出 若 利 用 碳 化 矽 (Silicon Carbide, SiC) 纖 維 震 盪 的 方 式 轉 殖 外 來 基 因, 通 常 於 試 驗 震 盪 的 過 程 中, 往 往 會 造 成 細 胞 嚴 重 的 傷 害, 同 時 這 種 碳 化 矽 纖 維 對 於 操 作 者 也 有 如 同 石 綿 一 樣, 具 有 使 用 上 的 危 險 性 此 外, 亦 有 部 分 研 究 報 導 利 用 雷 射 微 光 束 (Laser microbeam) 將 外 來 基 因 導 入 植 物 細 胞 級 葉 綠 體, 但 需 要 相 當 精 細 複 雜 之 儀 器 設 備 近 年 來, 利 用 基 因 槍 法 (Microprojectile bombardment, Gene gun) 進 行 轉 殖 較 為 盛 行 在 年 代 期 間, 將 此 技 術 成 功 的 廣 泛 應 用 於 豆 類 植 物 (leguminous) 及 單 子 葉 植 物 之 轉 殖 試 驗, 包 括 豆 類 之 胚 培 養 大 豆 莖 頂 培 養 以 及 細 胞 懸 浮 培 養 甘 蔗 之 分 生 組 織 培 養 水 稻 未 成 熟 胚 培 養 經 活 化 之 玉 米 胚 培 養 玉 米 之 雄 蕊 原 體 組 織 培 養 (stamen primordia) 小 麥 胚 盤 培 養 (scutellar) 及 榖 類 花 器 培 養 (cereal inflorescence) 等 相 關 研 究 由 於 基 因 槍 法 是 以 金 屬 顆 粒 來 傳 輸 外 來 基 因, 於 機 械 力 機 制 的 基 34 農 業 生 技 產 業 季 刊

39 研 發 創 新 因 槍 轉 移 下, 較 長 片 段 的 DNA 很 有 可 能 因 此 斷 裂 另 外, 在 大 多 種 的 植 物 細 胞 內, 液 泡 (vacuole) 的 空 間 分 布 占 細 胞 90% 以 上, 基 因 槍 所 攜 帶 的 基 因 很 容 易 打 入 至 液 泡 當 中, 而 無 法 達 到 標 地 的 細 胞 核, 因 而 導 致 無 法 進 行 短 暫 性 的 基 因 表 現 或 嵌 入 基 因 體 中 的 試 驗 需 求, 而 植 物 分 生 組 織 細 胞 內 所 含 的 液 泡 比 例 較 低, 較 容 易 轉 殖 成 功 許 多 試 驗 結 果 指 出 基 因 轉 殖 的 效 率 大 多 限 制 於 這 些 金 屬 粒 子 所 嵌 入 的 細 胞, 而 無 法 達 成 傳 送 基 因, 因 此, 大 部 分 基 因 槍 轉 殖 效 率 普 遍 較 低 另 外, 在 基 因 槍 轉 殖 系 統 下, 操 作 者 必 須 明 瞭 在 進 行 基 因 槍 轉 殖 後, 細 胞 不 僅 會 因 為 金 屬 嵌 入 細 胞, 甚 至 金 屬 微 粒 進 而 穿 透 細 胞, 造 成 細 胞 的 傷 害, 由 於 目 前 沒 有 出 現 較 好 的 轉 殖 系 統, 基 因 槍 轉 殖 系 統 仍 為 科 學 家 常 使 用 的 轉 殖 方 法 之 一 在 以 原 生 質 體 為 材 料 研 究 上, 常 選 用 電 穿 孔 (electroporation) 轉 殖 法, 此 技 術 亦 為 世 界 上 第 三 大 常 使 用 之 轉 殖 技 術 如 水 稻 的 原 生 質 體 培 養 上, 使 用 電 穿 孔 轉 殖 較 PEG( 聚 乙 二 醇 ) 技 術, 可 高 達 13 倍 轉 殖 效 率 2 倍 的 細 胞 存 活 率 及 6.2 倍 的 高 穩 定 性 轉 殖 效 率 大 多 數 電 穿 孔 轉 殖 技 術 的 轉 殖 結 果 較 外 來 基 因 嵌 入 基 因 位 置 單 純 然 而 對 不 同 的 植 物 來 說, 植 物 體 原 生 質 體 的 養 成 培 養 及 繼 代 等 試 驗 程 序 有 相 當 的 差 異 與 困 難 度, 甚 至 有 些 植 物 從 未 有 相 關 的 試 驗 報 告 一 般 來 說, 無 受 到 傷 害 的 細 胞 較 容 易 進 行 養 成 培 養 與 繼 代 等 程 序 因 此, 早 從 十 多 年 前 起, 如 何 發 展 一 套 不 會 傷 害 植 物 細 胞 的 電 穿 孔 基 因 轉 殖 技 術, 普 遍 受 到 學 者 相 當 迫 切 關 注 儘 管 基 因 槍 法 仍 有 較 低 的 轉 殖 效 率 和 穩 定 性 不 佳 等 兩 大 缺 點, 然 相 對 於 電 穿 孔 法 較 為 簡 單 容 易 執 行 及 較 符 合 經 濟 效 益 目 前 各 種 轉 殖 技 術 仍 舊 不 斷 的 加 以 精 進 改 良, 以 達 試 驗 所 求 如 菠 菜 (spinach) 的 原 生 質 轉 殖 技 術 研 究 上, 已 經 能 夠 使 得 報 導 基 因 (reporter gene) 在 轉 殖 成 功 的 植 物 上 進 行 基 因 的 表 現 更 加 重 要 的 是, 使 用 此 技 術 已 經 能 達 成 相 當 穩 定 的 轉 殖 效 果 未 來 發 展 目 標 我 們 提 出 具 邏 輯 的 有 系 統 的 及 健 全 的 計 劃, 去 建 立 一 個 具 有 高 效 率 和 高 生 產 力 的 方 式, 完 整 運 送 DNA 分 子 進 入 植 物 細 胞 的 平 台, 最 後 的 目 標 是 建 立 一 個 具 有 高 效 率 且 迅 速 的 基 因 轉 殖 科 技 平 台, 我 們 的 理 論 是 同 時 組 合 數 個 流 程 成 為 一 個 系 統, 才 能 產 生 一 個 有 效 率 可 靠 適 合 廣 泛 應 用 花 費 較 少 時 間 較 少 勞 力 的 方 法, 將 基 因 送 入 植 物 細 胞 建 立 這 個 平 台, 首 先 可 以 整 合 挑 選 出 溫 和 的 預 措 處 理 包 括 真 空 滲 透 超 音 波 振 盪 研 磨 劑, 使 細 胞 壁 的 部 分 酵 素 消 化 分 解, 特 別 是 質 壁 分 離 的 發 生, 用 以 創 造 路 徑 使 DNA 分 子 穿 越 細 胞 壁 並 進 入 原 生 質 膜 及 細 胞 壁 兩 者 間 的 空 間, 然 後 使 用 電 穿 孔 去 傳 送 DNA 進 入 細 胞 其 次 是 開 發 一 個 高 產 量 的 方 法, 也 就 是 在 完 整 的 植 物 組 織 中 直 接 進 行 基 因 轉 殖 假 如 我 們 在 建 構 直 接 基 因 轉 移 的 技 術 平 台 上 獲 得 成 就, 將 哺 乳 動 物 的 轉 殖 法 應 用 在 改 良 農 作 物 上, 基 因 轉 移 技 術 在 植 物 分 子 育 種 中 的 研 究 將 打 開 潛 在 的 新 視 界 AgBIO 吳 方 盛 美 國 維 吉 尼 亞 大 學 教 授 沈 翰 祖 種 苗 改 良 繁 殖 場 助 理 研 究 員 孫 永 偉 種 苗 改 良 繁 殖 場 助 理 研 究 員 郭 宏 遠 種 苗 改 良 繁 殖 場 助 理 研 究 員 莊 淑 貞 種 苗 改 良 繁 殖 場 副 研 究 員 鍾 文 全 種 苗 改 良 繁 殖 場 副 研 究 員 李 美 娟 種 苗 改 良 繁 殖 場 副 研 究 員 劉 明 宗 種 苗 改 良 繁 殖 場 副 研 究 員 陳 駿 季 種 苗 改 良 繁 殖 場 研 究 員 兼 副 場 長 植 物 種 苗 生 技 2008 NO.13 35

40 RESEARCH & DEVELOPMENT 植 物 病 毒 載 體 應 用 於 疫 苗 生 產 系 統 之 開 發 潛 力 撰 文 / 徐 堯 煇 基 因 載 體 七 十 年 代 細 菌 質 體 核 酸 鑑 識 酶 連 接 酶 等 研 究 進 展, 催 生 了 重 組 DNA 的 技 術, 也 就 是 說 一 段 外 來 的 DNA 可 以 剪 接 到 細 菌 質 體, 經 轉 形 作 用 送 入 細 菌 後, 藉 由 質 體 的 複 製 及 細 菌 的 繁 殖, 外 來 DNA 可 在 細 菌 體 內 大 量 複 製 隨 後, 原 核 細 胞 的 基 因 表 現 包 括 轉 錄 及 轉 譯 的 調 控 機 制 逐 漸 被 研 究 瞭 解, 並 且 加 以 開 發 應 用, 原 生 型 質 體 遂 得 逐 漸 改 造 成 高 複 製 高 蛋 白 質 轉 譯 的 載 體 系 統, 經 由 醱 酵 生 產 外 源 蛋 白 的 生 物 技 術 工 業 油 然 而 起 蛋 白 質 能 在 細 菌 大 量 表 現, 經 由 純 化 結 晶, 也 加 速 了 蛋 白 質 的 結 構 功 能 分 析 利 用 原 核 細 胞 表 現 的 許 多 蛋 白 都 不 具 生 物 活 性, 除 非 它 們 經 過 真 核 細 胞 的 轉 譯 後 修 飾, 例 如 醣 化 作 用 或 磷 酸 化 作 用, 真 核 系 統 的 酵 母 菌 質 體 也 隨 之 應 用 而 生 相 同 於 質 體 DNA 於 細 胞 內 自 動 複 製 的 特 性, 感 染 細 菌 的 病 毒 一 正 式 的 名 稱 為 噬 菌 體, 也 發 展 成 載 體 系 統, 或 與 細 菌 質 體 重 組 合 成 噬 質 體 載 體 感 染 鱗 赤 目 昆 蟲 的 桿 狀 病 毒 (baculoviruses) 所 發 展 的 載 體 系 統, 可 在 昆 蟲 細 胞 株 或 蟲 體 生 產 外 源 蛋 白 ; 相 同 於 動 物 的 大 型 DNA 病 毒 ( 如 SV40) 的 載 體 發 展, 感 染 植 物 的 花 椰 菜 嵌 紋 病 毒 (Cauliflower mosaic virus, CaMV), 因 為 是 雙 股 DNA 病 毒, 七 年 代 晚 期 至 八 年 代 初 期 許 多 研 究 者 均 寄 予 厚 望, 希 望 能 發 展 成 可 以 應 用 於 植 物 科 學 研 究 的 載 體, 終 因 其 載 體 的 穩 定 性 及 容 量 的 問 題 難 以 克 服, 而 使 這 項 研 究 沉 寂 下 來 但 是 花 椰 菜 嵌 紋 病 毒 的 35S 轉 錄 啟 動 子 卻 成 為 是 植 物 遺 傳 工 程 的 主 角, 可 使 剪 接 於 其 下 游 的 基 因 在 植 物 體 大 量 表 現 另 外, 感 染 植 物 的 雙 生 病 毒 (geminiviruses), 其 基 因 體 為 兩 段 或 單 條 單 股 DNA, 每 條 DNA 大 小 僅 約 2.7 kb, 目 前 在 載 體 構 築 上, 尚 未 有 好 的 研 究 結 果 可 應 用 於 蛋 白 質 大 量 的 表 現 應 用 植 物 基 因 轉 殖 與 病 毒 載 體 在 植 物 表 現 蛋 白 質 的 策 略 1983 年 後, 製 備 基 因 轉 殖 植 物 在 植 物 生 物 學 和 生 物 技 術 領 域 開 始 被 廣 泛 的 使 用, 其 方 法 是 利 用 農 桿 菌 或 基 因 槍 將 客 製 化 的 基 因 表 現 卡 匣 送 入 植 物 細 胞 染 色 體, 再 利 用 篩 選 之 標 識 基 因 ( 通 常 為 抗 藥 性 基 因 ) 和 組 織 培 養 再 生 的 步 驟, 產 生 具 遺 傳 穩 定 性 的 基 因 轉 殖 植 物 株 系, 表 現 所 轉 殖 的 基 因 這 種 步 驟 通 常 至 少 需 要 數 個 月, 多 數 要 更 長 的 時 間, 才 能 獲 得 一 穩 定 的 轉 殖 株 系 基 因 轉 殖 技 術 應 用 在 植 物 生 物 學 的 研 究 貢 獻 極 大, 但 是 以 量 產 為 導 向 的 生 物 技 術 應 用, 則 尚 難 與 大 腸 菌 或 酵 母 菌 蛋 白 質 表 現 系 統 競 爭, 至 目 前 為 止, 應 用 基 因 轉 殖 植 物 生 產 外 源 蛋 白 質 的 產 量 一 般 均 在 1% 總 蛋 白 質 以 下 即 使 如 此, 基 因 轉 殖 作 物 吸 引 人 之 處 在 能 進 行 蛋 白 質 轉 譯 後 修 飾 作 用, 生 產 模 式 相 對 的 較 不 消 耗 能 源, 藉 由 農 作 物 之 生 長 栽 培 可 以 大 量 生 產 均 質 的 材 料, 且 具 36 農 業 生 技 產 業 季 刊

41 研 發 創 新 有 較 高 的 安 全 性 雖 然 植 物 病 毒 感 染 作 物 造 成 病 害, 影 響 產 量 造 成 生 產 者 的 經 濟 損 失, 但 是 由 生 物 技 術 的 角 度 觀 之, 病 毒 可 充 作 " 分 子 工 具 ", 其 中 極 引 人 興 趣 的 應 用 即 是 當 做 基 因 載 體 為 什 麼 考 慮 病 毒 載 體? 最 重 要 的 好 處 是 病 毒 載 體 代 表 一 非 常 快 速 的 步 驟 來 試 驗 所 希 望 表 現 的 蛋 白 質, 除 了 極 少 數 的 例 子 外, 植 物 病 毒 基 因 體 並 不 會 嵌 入 植 物 染 色 體, 病 毒 載 體 在 植 物 體 能 自 動 複 製 能 系 統 性 感 染 機 械 接 種 簡 便, 能 在 接 種 後 數 天 內 短 暫 表 現 高 量 的 目 標 基 因 (5-10 % 總 蛋 白 質 ), 大 量 的 外 源 蛋 白 質 可 以 在 接 種 植 物 後 1-2 週 分 離 如 果 需 要 生 產 不 同 的 蛋 白 質, 可 以 快 速 的 將 新 的 外 源 蛋 白 質 基 因 重 新 構 築 至 病 毒 載 體, 而 不 需 要 另 外 產 生 一 轉 殖 株 系 病 毒 載 體 也 提 供 另 一 彈 性, 即 是 可 選 擇 不 同 的 寄 主 在 基 因 轉 殖 植 物 常 可 發 現 大 量 表 現 某 些 成 份, 會 影 響 植 物 的 正 常 生 長 發 育 使 用 病 毒 載 體 可 以 大 規 模 使 用 正 常 生 長 的 植 物 快 速 的 檢 測, 在 接 種 以 前 植 物 不 會 受 到 外 源 基 因 的 影 響, 這 些 特 性 使 植 物 病 毒 載 體 的 發 展 較 傳 統 植 物 基 因 轉 殖 更 具 彈 性 以 基 因 轉 殖 植 物 系 統 表 現 疫 苗 B 型 肝 炎 病 毒 表 面 抗 原 為 例 在 1992 年 之 前, 以 生 物 技 術 製 造 重 組 蛋 白 疫 苗 的 生 產 過 程, 皆 使 用 大 腸 桿 菌 酵 母 菌 或 動 物 細 胞 組 織 培 養 等 方 式 進 行, 但 是 大 都 並 不 能 直 接 作 為 口 服 疫 苗 而 利 用 植 物 來 生 產 口 服 疫 苗 的 概 念, 係 由 Arntzen 博 士 等 人 在 1992 年 前 後 開 始 著 手 進 行 根 據 Arntzen 博 士 的 受 訪 時 的 說 法 (Brown, 1996), 他 是 在 一 次 到 泰 國 旅 行 的 時 候, 在 一 處 水 上 市 場, 看 見 一 位 母 親 用 手 指 沾 了 香 蕉 餵 食 她 的 嬰 兒, 而 開 始 產 生 了 以 植 物 生 產 疫 苗 的 念 頭 他 認 為, 香 蕉 是 最 理 想 的 口 服 疫 苗 生 產 材 料, 因 為 香 蕉 在 大 多 數 第 三 世 界 國 家 的 產 量 很 大, 價 格 便 宜, 也 經 常 直 接 用 來 餵 食 嬰 兒, 最 重 要 的 是, 香 蕉 可 以 生 吃, 因 此 不 會 因 為 加 熱 烹 煮 而 破 壞 了 疫 苗 蛋 白 的 結 構 當 時, 幾 乎 所 有 的 免 疫 學 家 都 認 為 這 是 不 可 能 的 事 情, 認 為 他 們 只 是 一 群 不 懂 免 疫 學 的 天 真 分 子 生 物 學 家 但 是 他 的 研 究 團 隊 ( 當 時 仍 在 Texas A&M University) 仍 然 不 畏 譏 嘲 而 開 始 了 以 植 物 種 苗 生 技 2008 NO.13 37

42 RESEARCH & DEVELOPMENT 植 物 做 為 疫 苗 生 產 工 具 的 研 究 工 作 而 當 時 最 新 穎 而 流 行 的 技 術 就 是 基 因 轉 殖 植 物, 所 以 Arntzen 博 士 的 團 隊 就 利 用 B 型 肝 炎 病 毒 的 表 面 抗 原 基 因 (HBVsAg), 來 製 造 基 因 轉 殖 菸 草 ( 當 時 轉 殖 技 術 最 成 熟 的 植 物 ), 期 望 能 初 步 證 明 這 種 作 法 的 可 行 性 經 過 了 許 多 努 力 後, 他 們 終 於 獲 得 了 HBVsAg 基 因 轉 殖 菸 草, 並 利 用 電 子 顯 微 鏡 觀 察 到 HBV 似 病 毒 顆 粒 (virus-like particle) 的 產 生 (Mason et al., 1992) 然 而, 確 仍 然 未 能 證 實 這 些 由 植 物 產 生 的 抗 原 蛋 白 可 以 刺 激 動 物 的 免 疫 系 統 而 產 生 保 護 作 用 之 後,Arntzen 博 士 的 研 究 團 隊 陸 續 發 表 了 許 多 增 強 表 現 量 的 質 體 構 築 方 法, 及 其 它 以 植 物 產 生 的 基 因 重 組 疫 苗 蛋 白, 但 是 僅 有 少 數 可 經 由 口 服 而 引 起 實 驗 動 物 的 免 疫 反 應, 進 而 達 到 保 護 效 果, 例 如 以 轉 殖 馬 鈴 薯 生 產 大 腸 桿 菌 熱 穩 定 性 內 毒 素 (Escherichia coli heat-labile enterotoxin, LT-B) 或 諾 瓦 克 病 毒 鞘 蛋 白 (Norwalk virus capsid protein)(haq et al., 1995; Richter et al., 1996; Mason et al., 1996) 等 ; 其 他 大 部 分 的 疫 苗 蛋 白 並 未 如 預 期 的 產 生 保 護 作 用 而 直 到 2000 年, 他 們 才 發 表 了 以 馬 鈴 薯 生 產 的 B 型 肝 炎 病 毒 的 表 面 抗 原 作 為 口 服 疫 苗 的 結 果 (Richter et al., 2000) 但 是 在 這 篇 研 究 中, 口 服 HBVsAg 疫 苗 必 須 再 以 商 用 的 疫 苗 進 行 增 強 作 用 (booster), 才 能 產 生 保 護 作 用 Arntzen 博 士 的 研 究 團 隊 認 為 基 因 轉 殖 植 物 生 產 的 疫 苗 蛋 白 較 無 效 率 的 主 要 原 因, 有 可 能 為 :(1) 轉 基 因 表 現 量 太 低 ;(2) 轉 基 因 表 現 的 蛋 白 不 穩 定 ;(3) 轉 殖 基 因 插 入 植 物 基 因 體 內 的 前 後 序 列 等 等 因 此, 他 們 進 行 了 系 統 性 的 分 析, 並 進 行 了 各 種 改 良, 進 而 發 現 使 用 其 他 的 聚 腺 苷 酸 化 (polyadenylation) 信 號 並 將 可 使 蛋 白 質 插 入 或 保 留 於 內 質 網 (endoplasmic reticulum) 的 細 胞 內 運 輸 信 號 黏 接 在 HBVsAg 上 時, 可 以 獲 得 表 現 量 與 累 積 量 的 提 升 儘 管 如 此, 此 系 統 仍 然 無 法 與 當 時 擁 有 的 疫 苗 生 產 系 統 之 產 量 相 比 擬 而 大 部 份 利 用 基 因 轉 殖 植 物 以 生 產 疫 苗 蛋 白 的 方 法 都 有 兩 個 普 遍 缺 點 :(1) 生 產 轉 殖 植 物 的 過 程 極 為 費 工 且 耗 時, 同 時 必 須 經 過 不 斷 的 篩 選 基 因 分 析 確 認 自 交 回 交 等 育 種 與 品 種 穩 定 過 程, 需 要 大 量 的 人 力 物 力 成 本 ;(2) 轉 基 因 蛋 白 產 量 低 且 穩 定 性 較 差, 不 易 在 植 物 體 中 累 積 到 可 以 刺 激 免 疫 反 應 產 生 所 需 的 高 量 也 因 為 這 些 原 因, 甚 至 連 這 個 做 法 的 創 始 人,Arntzen 博 士 團 隊, 也 已 經 在 近 年 中 轉 往 使 用 TMV 病 毒 載 體 (Marillonnet et al., 2003) 來 表 現 疫 苗 蛋 白 例 如 Huang 等 人 (2006) 使 用 TMV 病 毒 載 體 快 速 而 大 量 的 表 現 B 型 肝 炎 core 蛋 白 (HBVcAg), 在 七 天 後 的 表 現 量 可 達 到 2.38 mg HBVcAg/ 每 公 克 ( 鮮 重 ) 葉 片, 且 在 部 分 純 化 並 注 射 後, 可 使 實 驗 老 鼠 產 生 免 疫 性 ; 而 Santi 等 人 (2008) 也 使 用 TMV 病 毒 載 體, 在 接 種 菸 草 十 二 天 後 獲 得 重 組 諾 瓦 克 病 毒 之 似 病 毒 顆 粒 (0.8 mg rnv/ 每 公 克 葉 片 ), 並 可 經 口 服 而 有 效 產 生 抗 體 因 此 這 些 例 子 說 明 以 病 毒 載 體 大 量 表 現 疫 苗 蛋 白 的 優 越 性 與 實 用 性 38 農 業 生 技 產 業 季 刊

43 研 發 創 新 圖 一 三 種 具 感 染 力 的 病 毒 cdna 株 與 接 種 植 物 的 策 略 植 物 RNA 病 毒 載 體 RNA 病 毒 如 何 構 築 成 載 體? 隨 著 病 毒 分 子 生 物 學 的 神 速 進 展,RNA 病 毒 的 基 因 體 可 藉 由 逆 轉 錄 作 用 (reverse transcription) 合 成 全 長 具 感 染 力 的 cdna 株, 並 且 能 以 質 體 形 式 在 大 腸 菌 複 製 ( 圖 一 ), 也 就 是 說 過 去 重 組 DNA 技 術 無 法 遺 傳 操 縱 RNA 分 子 的 限 制, 變 成 可 以 突 破 此 外, 吾 人 近 年 來 對 病 毒 基 因 體 結 構 複 製 及 基 因 功 能 有 更 清 楚 的 認 識, 使 RNA 病 毒 也 可 發 展 成 有 用 的 載 體 系 統, 這 對 植 物 病 毒 學 家 尤 其 重 要, 因 為 感 染 植 物 的 病 毒 絕 大 多 數 是 屬 於 RNA 病 毒 研 究 較 具 長 遠 歷 史, 瞭 解 較 透 徹 的 植 物 RNA 病 毒, 如 菸 草 嵌 紋 病 毒 (Tobacco mosaic virus, TMV) 豇 豆 嵌 紋 病 毒 (Cowpea mosaic virus, CPMV) 馬 鈴 薯 病 毒 X (Potato virus X, PVX) 等, 最 早 被 應 用 於 載 體 系 統 的 開 發 近 二 十 年 來,TMV 仍 為 植 物 病 毒 載 體 構 築 與 應 用 的 模 式, 其 他 數 十 種 病 毒 載 體 也 隨 後 發 展 應 用 病 毒 載 體 表 現 標 的 蛋 白 質, 依 不 同 的 表 現 策 略 而 有 不 同 的 構 築 設 計, 大 致 上 可 以 分 為 四 類 (1) 基 因 取 代 : 標 的 基 因 取 代 病 毒 基 因 體 上 不 影 響 病 毒 複 製 基 因 表 現 或 病 毒 移 動 的 基 因 (2) 基 因 插 入 : 在 病 毒 基 因 體 上 的 基 因 區 間 插 入 標 的 基 因, 通 常 標 的 基 因 的 表 現 是 受 病 毒 調 控 因 子 所 控 制, 如 次 基 因 體 啟 動 子, 蛋 白 質 分 解 切 位 或 核 醣 體 由 內 部 進 入 的 辨 識 訊 號 (3) 基 因 融 合 : 此 項 策 略 通 常 是 將 個 胺 基 酸 的 胜 肽 序 列 融 合 於 病 毒 外 鞘 蛋 白, 形 成 雜 合 病 毒, 在 病 毒 顆 粒 表 面 嵌 合 標 的 胜 肽 (4) 互 補 功 能 : 當 標 的 基 因 取 代 病 毒 載 體 上 的 重 要 基 因 後, 需 以 共 同 感 染 表 現 類 似 功 能 基 因 的 病 毒 或 次 病 毒, 以 互 補 其 缺 失 之 功 能 植 物 種 苗 生 技 2008 NO.13 39

44 RESEARCH & DEVELOPMENT 已 有 許 多 基 礎 研 究 利 用 不 同 的 病 毒 載 體 為 工 具, 例 如 (1) 應 用 病 毒 載 體 在 植 物 - 病 毒 的 研 究 : 利 用 病 毒 載 體 傳 送 其 他 病 毒 的 特 定 核 酸 片 段, 可 用 來 分 析 病 毒 核 酸 或 所 轉 譯 的 蛋 白 質 的 功 能, 例 如 5' 端 未 轉 譯 的 RNA 片 段 對 病 徵 的 影 響 RNA 複 製 酶 及 外 鞘 蛋 白 在 交 互 保 護 作 用 的 機 制 參 與 媒 介 昆 蟲 傳 播 的 病 毒 蛋 白 作 用 病 毒 載 體 表 現 螢 光 蛋 白, 則 被 用 來 研 究 病 毒 蛋 白 的 細 胞 定 位 (2) 應 用 病 毒 載 體 在 植 物 生 物 學 的 研 究 : 以 植 物 為 生 物 反 應 器, 應 用 病 毒 載 體 來 大 量 表 現 其 他 非 病 毒 蛋 白, 進 一 步 純 化 或 研 究 它 們 的 物 理 化 特 性 病 毒 載 體 同 樣 可 用 來 研 究 植 物 的 基 因 及 其 產 物, 尤 其 近 年 在 基 因 靜 默 的 實 驗 更 是 一 方 便 快 速 的 工 具 而 近 年 許 多 實 驗 証 明 基 因 靜 默 在 病 毒 防 禦 和 跳 躍 子 靜 默 扮 演 很 重 要 的 角 色 (3) 應 用 病 毒 載 體 在 植 物 功 能 性 基 因 的 研 究 : 植 物 基 因 體 計 畫, 定 序 了 阿 拉 伯 芥 166Mbp 及 水 稻 400Mbp 的 基 因 體 序 列, 這 些 序 列 所 決 定 的 基 因 功 能 是 接 續 的 大 工 程, 生 物 資 訊 學 工 具 雖 可 以 推 測 許 多 未 知 ORFs (open reading frames) 的 生 物 和 物 化 的 特 性, 但 仍 需 要 直 接 的 生 物 特 性 的 研 究, 植 物 病 毒 載 體 則 負 起 決 定 這 些 基 因 功 能 的 重 要 角 色 病 毒 載 體 可 以 用 來 當 作 踢 除 基 因 (gene knock-out) 的 載 體 或 大 量 表 現 的 載 體 應 用 病 毒 載 體 較 之 基 因 轉 殖 策 略 快 速,TMV 載 體 是 目 前 最 常 用 來 表 現 外 源 蛋 白 的 載 體 利 用 病 毒 載 體 亦 可 攜 帶 基 因 片 段 序 列 以 基 因 靜 默 的 機 制 抑 制 植 物 基 因 的 表 現, 這 類 的 研 究 以 PVX 及 菸 草 脆 裂 病 毒 (Tobacco rattle virus, TRV) 為 代 表, 此 種 策 略 提 供 有 效 性 專 一 性 及 速 度 快 的 特 性, 同 時 可 以 高 通 量 來 決 定 基 因 之 功 能 植 物 病 毒 載 體 應 用 於 疫 苗 生 產 系 統 之 開 發 在 生 物 技 術 的 應 用 上, 植 物 病 毒 載 體 系 統 已 相 當 成 功 的 在 植 物 體 大 量 表 現 蛋 白 質 或 胜 肽 疫 苗 ( 表 一 ) 這 些 例 子 主 要 的 策 略 有 兩 種 ( 圖 二 ):(1) 藉 由 外 鞘 蛋 白 質 次 基 因 體 啟 動 子 之 功 能, 主 要 是 以 基 因 插 入 病 毒 基 因 體 的 方 式, 由 次 基 因 體 訊 息 核 酸 (subgenomic mrna) 轉 譯 產 生 蛋 白 質 疫 苗, 在 細 胞 內 大 量 表 現 但 重 組 病 毒 載 體 的 穩 定 性 常 會 因 重 覆 的 次 基 因 體 啟 動 子 序 列, 造 成 同 源 重 組 而 影 響 ; 外 源 基 因 插 入 基 因 體 的 位 置 也 會 影 響 重 組 病 毒 之 穩 定 性 及 外 源 基 因 的 表 現 量 (2) 抗 原 決 定 基 表 達 ( 或 稱 胜 肽 展 示 ) 系 統 (Epitope Presentation System), 將 疫 苗 胜 肽 或 蛋 白 融 合 於 病 毒 外 鞘 蛋 白 的 表 現 方 式, 胜 肽 融 合 外 鞘 蛋 白 能 在 細 胞 內 組 裝 成 病 毒 顆 粒, 最 大 的 好 處 是 容 易 純 化 嵌 合 病 毒, 但 此 策 略 之 選 擇 首 先 需 對 外 鞘 蛋 白 之 三 度 結 構 完 全 了 解 此 外, 此 策 略 並 非 通 盤 性 的, 有 些 胜 肽 融 合 於 外 鞘 蛋 白 無 法 在 感 染 的 細 胞 內 成 功 的 組 裝 成 病 毒 顆 粒, 胜 肽 的 大 小 等 電 點 與 結 構 均 會 影 響 嵌 合 病 毒 的 產 量 利 用 TMV 病 毒 載 體 在 植 物 體 內 表 現 重 組 抗 原, 上 述 兩 種 方 式 包 括 抗 原 決 定 基 表 達 系 統 及 轉 錄 次 基 因 體, 均 為 其 他 病 毒 載 體 建 構 的 模 式 Turpen 等 人 (1995) 將 瘧 疾 原 蟲 的 抗 原 決 定 基 融 合 於 TMV 鞘 蛋 白 之 內 部 或 C 端, 該 融 合 蛋 白 可 被 針 對 此 抗 原 決 定 基 的 單 株 抗 體 辨 識 Fitchen 等 人 (1995) 將 可 作 為 免 疫 避 孕 之 標 的 物 的 卵 細 胞 zona pellucida ZP3 蛋 白, 其 包 含 13 個 胺 基 酸 的 抗 原 決 定 基 和 TMV 的 鞘 蛋 白 融 合 後, 也 可 在 植 物 體 大 量 表 現 Lim 等 人 (2002) 將 neuropeptide nocistatin 的 17 個 胺 基 酸 的 抗 原 決 定 基 融 合 在 TMV 載 體 上 的 鞘 蛋 白 C 端, 並 在 其 間 建 構 Factor Xa 的 裂 解 位 置 以 利 於 表 現 及 純 化 Wigdorovitz 等 人 (1999) 利 用 轉 錄 次 基 因 體 的 策 略, 以 TMV 病 毒 載 體 表 現 口 蹄 疫 病 毒 (foot-andmouth disease virus, FMDV) VP1 蛋 白, 以 葉 片 萃 取 液 免 疫 老 鼠 並 能 保 護 FMDV 的 感 染 Wagner 等 人 (2004) 則 以 TMV 載 體 表 達 大 腸 桿 菌 的 heat-labile enterotoxin 的 B subunit 在 N. benthamiana 植 株, 以 作 為 黏 膜 免 疫 的 免 疫 原 及 佐 劑 CPMV 載 體 的 應 用, 主 要 為 利 用 抗 原 決 定 基 表 達 系 統, 將 抗 原 胜 肽 表 達 於 病 毒 顆 粒 表 面 (Chimeric virus particles, CVPs) 例 如 表 達 FMDV VP-1 抗 原 (Usha et al., 1993) 表 現 Human 40 農 業 生 技 產 業 季 刊

45 研 發 創 新 圖 二 兩 種 表 現 外 源 蛋 白 質 或 胜 月 太 的 植 物 病 毒 載 體 rhinovirus 14 (HRV-14) 及 Human immunodeficiency virus 1 (HIV-1) 抗 原 能 使 兔 子 產 生 免 疫 反 應 (Porta et al., 1994); 表 現 Mink enteritis virus (MEN) VP2 於 CPMV 病 毒 顆 粒 表 面, 可 用 以 發 展 疫 苗 對 抗 MEN Canine parvovirus 與 Feline panleukopenia virus (Dalsgaard et al., 1997); 表 現 Staphylococcus aureus fibronectin-binding protein B 之 D2 胜 肽 於 CPMV 病 毒 顆 粒 表 面, 藉 由 口 服 或 鼻 腔 吸 入 方 式 經 黏 膜 組 織 免 疫 老 鼠 (Brennan et al., 1999) PVX 載 體 系 統 也 已 廣 泛 應 用 於 細 胞 生 理 之 研 究 及 疫 苗 與 抗 體 之 生 產, 例 如 : 表 現 Staphylococcus aureus fibronectin-binding protein B 之 D2 胜 肽 於 PVX 病 毒 顆 粒 表 面, 能 使 老 鼠 產 生 高 力 價 之 抗 體 (Brennan et al., 1999); 以 融 合 蛋 白 方 式 或 以 次 基 因 體 方 式, 表 現 Rotavirus 主 要 之 內 鞘 蛋 白 (VP6) 於 N. benthamiana 植 株 (O'Brien et al., 2000); 表 現 對 抗 PVX 外 鞘 蛋 白 之 抗 體 單 鏈 (single-chain Fv, scfv) scfv40 於 N. clevelandii 植 株, 且 純 化 自 植 物 的 scfv 與 原 始 之 單 元 抗 體 具 相 同 之 抗 原 專 一 性 反 應 (Hendy et al., 1999); 表 現 對 抗 Diuron 殺 草 劑 之 scfv 於 N. clevelandii 植 株 (Smolenska et al., 1998); 表 現 對 抗 Tomato spotted wilt tospovirus 之 scfv 於 N. benthamiana 植 株, 同 時 使 用 來 自 Phaseolus vulgaris PGIP (poly-galacturonase-inhibiting protein) 之 訊 息 胜 肽, 使 其 分 泌 至 胞 外 (Franconi et al., 1999) 近 年 來 愈 來 愈 多 不 同 的 病 毒 載 體 被 研 究 開 發, 以 適 用 於 不 同 的 寄 主 植 物 例 如 利 用 Tomato bushy 植 物 種 苗 生 技 2008 NO.13 41

46 RESEARCH & DEVELOPMENT 表 一 利 用 病 毒 基 因 體 作 為 表 現 載 體 以 產 生 重 要 疫 苗 的 應 用 實 例 病 毒 載 體 表 現 系 統 表 現 疫 苗 蛋 白 表 面 抗 原 ( E ) 或 多 胜 鏈 (P) 參 考 文 獻 備 註 AlMV respiratory syncytial virus G protein E Yusibov et al., 2005 AlMV rabies virus/human immnuodeficiency virus-1 (HIV1) E Yusibov et al., 1997 BaMV foot-and-mouth disease virus VP1 E Yang et al., 2007 CMV Hepatitis C virus epitope E Nuzzaci et al., 2007 CGMMV Hepatitis B virus surface antigen E Ooi et al., 2006 CPMV Malaria merozoite peptides E Yasawardene et al., 2003 CPMV canine parvovirus VP2 E Dalsgaard et al., 1997 CPMV canine parvovirus VP2 E Langeveld et al., 1994; 2001 CPMV CPMV CPMV Pseudomonas aeruginosa outer membrane protein F Staphylococcus aureus D2 domain of fibronectinbinding protein Small immunogenic proteins specific to transmissible gastroenteritis virus E Brennan et al., 1999 E Rennermalm et al., 2001 P Monger et al., 2006 PMV hepatitis C virus E2 epitope E Denis et al., 2007 PMV lymphocytic choriomeningitis virus (LCMV) p33 immunodominant CTL epitope E Lacasse et al., 2008 PPV canine parvovirus VP2 E Fernandez-Fernandez et al., 1998 PVX gp41 of HIV-1 E Marusic et al., 2001 PVX human papillomavirus 16 E7 Franconi et al., 2002 PVX porcine coronavirus transmissible gastroenteritis virus P Monger et al., 2006 PVX Classical Swine Fever Virus E2 glycoprotein P Marconi et al., 2006 PVX Tuberculosis antigen ESAT-6 P Zelada et al., 2006 PVX human papillomavirus 16 E7and L2 peptide P ČCeřrovskaá et al., 2008 似 病 毒 顆 粒 TBSV Gp120 of HIV-1 E Joelson et al., 1997 TMV glycoprotein ZP3 from the murine zona pellucida E Fitchen et al., 1995 TMV influenza virus haemagglutinin epitope E Sugiyama et al., 1995 ( 待 續 ) 42 農 業 生 技 產 業 季 刊

47 研 發 創 新 表 一 利 用 病 毒 基 因 體 作 為 表 現 載 體 以 產 生 重 要 疫 苗 的 應 用 實 例 病 毒 載 體 表 現 系 統 表 現 疫 苗 蛋 白 表 面 抗 原 ( E ) 或 多 胜 鏈 (P) 參 考 文 獻 備 註 TMV HIV gp120 E Sugiyama et al., 1995 TMV mouse hepatitis virus E Koo et al., 1999 TMV foot-and-mouth disease virus E Wu et al., 2003 TMV TMV Pseudomonas aeruginosa outer membrane protein F Pseudomonas aeruginosa outer membrane protein F E Staczek et al., 2000 E Gilleland et al., 2000 TMV rabies virus/hiv-1 E Modelska et al., 1998 TMV TMV hepatitis C linked to the C-terminus of the cholera toxin B subunit 38C13 scfv specific to the 38C13 mouse B-cell lymphoma (tumor) E Nemchinov et al., 2000 P McCormick et al., 1999 TMV Betv1, a major birch pollen antigen P Krebitz et al., 2000 TMV gdc from bovine herpes virus type P Perez-Filgueira et al., 2003 TMV HIV-1 tat protein P Karasev et al., 2005 TMV foot-and-mouth disease virus VP1 epitope E Jiang et al., 2006 TMV mosquito decapeptide hormone, trypsinmodulating oostatic factor E Borovsky et al., 2006 TMV poliovirus peptide E Fujiyama et al., 2006 TMV chicken anemia virus VP1 P Lacorte et al., 2007 TMV Dengue virus 2 envelope domain III P Saejung et al., 2007 TMV TB vaccine proteins (Ag85B, ESAT6, and ESAT6:Ag85B fusion) P Dorokhov et al., 2007 TMV Norwalk virus coat protein P Santi et al., 2008 似 病 毒 顆 粒 ZYMV Dermatophagoides pteronyssinus group5 allergen P Hsu et al., 2004 M13 phage eptiopes on RNAIII activating protein of Staphylococcus aureus E Yang et al., 2006 M13 phage epitopes on various cancer cells E Riemer and Jensen-Jarolim, 2007 (Review) JGMV neutralization epitopes of Japanese Encephalitis Virus envelope protein E Saini and Vrati, 2003a, b Bacterial system Bacterial system Bacterial system 縮 寫 : AlMV, alfalfa mosaic virus; BaMV, bamboo mosaic virus; CMV, cucumber mosaic virus; CGMMV, cucumber green mosaic mottle virus; CPMV, cowpea mosaic virus; HIV, human immunodeficiency virus; JGMV, Johnson grass mosaic virus; PMV, papaya mosaic virus; PPV, plum pox virus; PVX, potato virus X; TBSV, tomato bushy stunt virus; TMV, tobacco mosaic virus; ZYMV, zucchini yellow mosaic virus. 植 物 種 苗 生 技 2008 NO.13 43

48 RESEARCH & DEVELOPMENT stunt virus 為 外 來 短 鏈 蛋 白 之 表 現 載 體, 表 現 HIV-1 gp120 之 13-amino-acid peptide 供 診 斷 用, 同 時 亦 能 於 NMRI 老 鼠 誘 發 專 一 性 之 免 疫 反 應 (Joelson et al., 1997) 利 用 Alfalfa mosaic virus (AlMV) 表 現 Rabies virus epitopes (Modelska et al., 1998; Yusibov et al., 1997) 與 HIV-1 antigenic peptides 於 鞘 蛋 白 (Yusibov et al., 1997), 能 免 疫 老 鼠 使 其 產 生 專 一 性 抗 體 Plum pox potyvirus (PPV) 載 體 能 用 以 表 現 Canine parvovirus VP2 capsid protein (Fernández- Fernández et al., 1998) 以 複 合 型 疫 苗 包 含 流 行 性 感 冒 病 毒 載 體 或 CPMV 載 體 與 TMV 載 體 表 達 Pseudomonas aeruginosa 外 膜 蛋 白 F 之 抗 原 決 定 基 之 不 同 組 合, 可 供 為 人 體 使 用 之 疫 苗 (Gilleland Jr. et al., 2000) 結 語 植 物 病 毒 載 體 在 植 物 體 的 表 現 量, 若 以 次 基 因 體 表 達 方 式, 目 前 產 量 最 高 者 為 TMV, 達 可 溶 蛋 白 10% 以 上 Marillonnet et al., (2004) 發 展 了 模 組 方 式 (deconstructed virus vector strategy), 將 TMV 負 責 複 製 移 動 的 蛋 白 及 外 鞘 蛋 白 之 基 因 序 列 分 別 選 殖, 再 以 重 組 方 式 組 合 成 高 複 製 效 率 的 載 體 系 統, 其 外 源 基 因 的 表 現 可 達 40% 以 上, 但 植 物 之 生 長 受 限 (Gleba et al., 2004) 若 以 農 桿 菌 真 空 加 壓 的 接 種 方 式 (Magnification, Marillonnet et al., 2005; Gleba et al., 2007), 整 株 植 物 同 時 感 染, 可 以 改 善 病 毒 載 體 接 種 效 率 與 病 毒 的 表 達 量 以 嵌 合 病 毒 (Chimeric virus particles, CVPs) 表 達 胜 肽, 量 最 高 者 為 CPMV,CVPs 約 1-2mg/g 葉 片, 其 中 融 合 胜 肽 約 0.1-1% 利 用 X 光 繞 射 結 構 預 測 以 及 免 疫 分 析, 證 明 PVX 的 外 鞘 蛋 白 結 構 近 似 於 Tobamovirus 與 Potyvirus 的 外 鞘 蛋 白,Potexvirus 的 外 鞘 蛋 白 具 有 一 個 暴 露 於 病 毒 體 表 面 的 可 變 的 N- 端 區 域 為 一 高 度 免 疫 原 性 區 域 依 據 PVX 病 毒 體 的 資 料, 約 515-nm 長 的 病 毒 顆 粒 具 有 3.5-nm 外 鞘 蛋 白 次 單 元 間 距 (pitch), 以 及 147 圈 (helical turns), 同 時 每 圈 具 有 約 8.9 個 外 鞘 蛋 白 次 單 元, 所 以 每 一 個 病 毒 體 大 約 具 有 1300 個 外 鞘 蛋 白 次 單 元 (Atabekov et al., 2001) 因 此, 若 以 已 知 之 病 毒 顆 粒 結 構 來 推 斷,Potex 屬 病 毒 可 融 合 外 源 胜 肽 之 空 間 較 TMV 或 CPMV 大 (Parker et al., 2002) TMV 每 圈 具 有 約 16 個 外 鞘 蛋 白 次 單 元, 且 其 外 鞘 蛋 白 緊 密 排 列, 因 此 可 融 合 之 外 源 胜 肽 於 空 間 上 受 到 較 多 限 制, 而 CPMV 則 因 為 每 一 個 病 毒 體 大 約 只 有 60 個 外 鞘 蛋 白 單 元, 並 非 是 完 美 的 載 體 系 統 本 實 驗 室 已 構 築 完 成 之 竹 嵌 紋 病 毒 (Bamboo mosaic virus, BaMV) 及 其 衛 星 核 酸 載 體 系 統, 可 成 功 的 表 現 外 源 基 因, 或 以 及 抗 原 決 定 基 表 達 系 統 生 產 嵌 合 病 毒 體, 用 以 表 達 FMDV 抗 原 決 定 基, 經 動 物 試 驗 此 疫 苗 可 完 全 保 護 豬 隻, 效 果 極 佳 (Yang et al., 2007) BaMV 可 感 染 單 子 葉 植 物 和 少 數 雙 子 葉 植 物, 其 複 製 效 率 與 PVX 相 似, 自 然 界 中 無 傳 播 媒 介, 且 不 感 染 大 多 數 經 濟 作 物, 對 發 展 成 為 高 效 率 具 安 全 性 之 外 源 基 因 表 現 平 台, 有 極 大 潛 力 達 成 此 一 應 用 目 標 44 農 業 生 技 產 業 季 刊

49 研 發 創 新 目 前 文 獻 上 雖 已 有 許 多 病 毒 載 體 的 開 發 (Yusibo et al., 2006, Gleba et al., 2007), 但 是 距 離 理 想 的 載 體, 尚 有 改 進 發 展 空 間, 原 因 在 吾 人 對 病 毒 複 製 仍 未 全 然 瞭 解, 對 病 毒 的 基 礎 研 究 仍 需 加 強 (Ahlquist et al., 2005) 病 毒 感 染 寄 主, 寄 主 表 現 轉 錄 後 基 因 靜 默 (posttranscriptional gene silencing, PTGS) 的 抗 病 機 制, 而 病 毒 擁 有 PTGS 抑 制 子 抵 抗 寄 主 的 抗 病 性, 近 年 來 對 這 兩 者 相 互 拮 抗 作 用 的 瞭 解, 相 信 對 未 來 利 用 病 毒 載 體 感 染 植 物 的 表 現 系 統 會 有 很 大 的 助 益 回 顧 細 菌 質 體 的 發 現 應 用 及 改 造, 歷 經 幾 乎 半 世 紀, 而 發 展 出 多 元 化 的 載 體 系 統, 既 使 在 今 日 仍 有 各 種 創 新 的 載 體 發 明 可 預 期 的 是, 未 來 一 個 高 效 率 的 植 物 病 毒 載 體 系 統, 將 融 合 各 種 不 同 的 調 控 序 列, 以 符 合 各 種 不 同 的 使 用 目 的 AgBIO 徐 堯 煇 國 立 中 興 大 學 生 物 科 技 學 研 究 所 教 授 參 考 文 獻 1. Gleba, Y., Kimyuk, V., and Marillonnet, S. (2007). Viral vectors for the expression of proteins in plants. Current Opinion in Biotechnology 18, Yusibov, V., Rabindran, s., Commandeur, U., Twyman, R. M., and fischer, R. (2006). The potential of plant virus vectors for vaccine production. Drugs R. & D. 7, Yang, C. D., Liao, J. T., Lai, C. Y., Jong, M. H., Liang, C. M., Liang Y., Lin, N. S., Hsu, Y. H., and Liang, S. M. (2007) Induction of protective immunity in swine by recombinant bamboo mosaic virus expressing foot-and-mouth disease virus epitopes. BMC Biotechnology 7, 62 後 記 因 限 於 篇 幅, 本 文 未 詳 列 所 有 參 考 文 獻, 特 別 致 歉 植 物 種 苗 生 技 2008 NO.13 45

50 RESEARCH & DEVELOPMENT 生 質 能 源 作 物 之 開 發 與 潛 力 撰 文 / 古 森 本 人 類 追 求 經 濟 發 展, 長 期 使 用 廉 價 的 化 石 燃 料, 釋 放 出 大 量 的 溫 室 氣 體, 造 成 全 球 暖 化 氣 候 變 遷 與 環 境 污 染 等 公 害, 也 使 得 石 油 日 漸 枯 竭 若 要 解 決 人 類 所 面 臨 的 環 境 與 能 源 危 機, 必 須 在 短 期 內 開 發 出 符 合 環 保 且 永 續 的 替 代 能 源 從 技 術 層 面 與 經 濟 效 益 角 度 考 慮, 利 用 能 源 作 物 作 為 太 陽 能 板 或 是 綠 色 油 田 來 生 產 生 質 能 源 為 一 可 行 的 方 法, 然 而 利 用 糧 食 作 物 生 產 燃 料 不 僅 影 響 糧 食 的 供 應 與 民 生, 且 經 濟 效 益 不 高, 甚 至 可 能 再 度 破 壞 環 境 利 用 高 產 纖 維 質 或 油 質 豐 富 的 新 興 能 源 作 物 配 合 新 的 能 源 轉 換 技 術 生 產 第 二 代 生 質 能 源, 則 將 更 符 合 環 保 的 規 範 與 經 濟 效 益 前 言 自 工 業 革 命 以 來, 科 技 發 展 突 飛 猛 進, 人 類 追 求 繁 榮 的 經 濟 活 動 大 量 使 用 廉 價 的 化 石 燃 料 (fossil fuels), 雖 然 大 幅 提 高 了 物 質 生 活 並 帶 來 便 捷 的 交 通, 但 長 期 使 用 化 石 燃 料 卻 使 大 氣 中 的 二 氧 化 碳 等 溫 室 氣 體 (greenhouse gases) 急 速 累 積, 造 成 環 境 汙 染, 全 球 暖 化 與 氣 候 變 遷 等 問 題, 對 環 境 自 然 資 源 生 態 系 統 農 業 及 人 類 健 康 造 成 日 益 明 顯 的 負 面 衝 擊 1997 年 京 都 協 議 (Kyoto Protocol) 要 求 締 約 國 逐 年 降 低 六 種 溫 室 氣 體 的 排 放 量, 以 降 低 對 全 球 的 汙 染 與 公 害 台 灣 人 口 佔 全 世 界 人 口 的 0.35%, 但 每 年 二 氧 化 碳 的 排 放 量 卻 高 達 3 億 噸, 佔 全 球 的 5%, 每 年 每 人 平 均 排 放 量 約 13 公 噸, 排 名 僅 次 於 美 國 加 拿 大 與 澳 洲 等 工 業 國 家, 而 且 排 放 量 的 增 加 速 率 高 居 全 球 第 一 雖 然 台 灣 非 締 約 國 之 一, 但 身 為 地 球 村 的 一 員 亦 應 善 盡 保 護 地 球 環 境 的 義 務, 否 則 遲 早 會 受 到 國 際 的 抵 制 地 球 的 資 源 有 限, 特 別 是 地 下 蘊 藏 之 各 種 寶 貴 的 能 源 物 質, 但 人 類 無 止 盡 的 追 求 經 濟 發 展, 造 成 各 種 傳 統 能 源 日 漸 枯 竭, 終 有 耗 盡 的 一 天 目 前 全 球 能 源 主 要 來 自 石 油 (35%) 煤 (23%) 天 然 氣 (21%) 生 質 能 源 (10%) 與 核 能 (7%), 其 他 能 源 ( 包 含 太 陽 能 風 力 水 力 地 熱 與 潮 汐 等 ) 大 約 占 4% 估 計 全 球 石 油 儲 藏 量 只 剩 下 一 兆 338 桶, 以 目 前 的 消 耗 速 度 僅 可 使 用 43 年 ; 天 然 氣 儲 藏 量 剩 下 146 兆 立 方 公 尺, 僅 可 使 用 62 年 ; 煤 礦 儲 藏 量 剩 下 9842 億 噸, 可 使 用 230 年 ; 鈾 礦 儲 藏 量 剩 下 395 萬 噸, 僅 可 使 用 64 年 台 灣 自 有 能 源 則 更 為 有 限, 98% 的 石 油 仰 賴 進 口, 加 上 當 前 國 際 油 價 持 續 高 漲, 除 了 節 省 能 源 之 外, 積 極 尋 找 符 合 環 保 與 永 續 之 綠 色 替 代 燃 料 (green alternative fuels) 及 再 生 能 源 (renewable energy) 益 顯 急 迫 替 代 能 源 與 生 質 能 源 (Alternative Energy and Bioenergy) 不 會 排 放 二 氧 化 碳 及 其 他 溫 室 氣 體 的 替 代 能 源 46 農 業 生 技 產 業 季 刊

51 研 發 創 新 中, 太 陽 能 光 電 風 力 水 力 與 潮 汐 發 電 等 方 式 因 投 入 技 術 資 金 與 成 本 門 檻 高, 能 源 轉 換 率 低, 不 容 易 立 刻 產 生 產 業 規 模 和 經 濟 效 益, 而 核 能 發 電 雖 然 可 提 供 廉 價 乾 淨 的 能 源, 也 因 建 造 核 電 廠 昂 貴 核 廢 料 處 理 棘 手 等 問 題, 無 法 發 展 成 主 要 能 源, 因 此 開 發 成 本 低 又 可 再 生 的 生 質 能 源 (bioenergy) 以 替 代 石 油 煤 礦, 已 經 成 為 全 球 各 國 竭 盡 全 力, 競 相 投 入 的 課 題 生 質 能 源 是 一 種 極 具 開 發 潛 力 的 再 生 能 源, 一 般 用 來 轉 換 成 能 源 的 生 物 質 (biomass) 主 要 是 經 過 生 物 產 生 的 有 機 質 (organic matters), 如 木 材 農 產 品 能 源 作 物 與 農 林 畜 牧 業 廢 棄 物 等 植 物 的 有 機 質 是 由 光 合 作 用 將 吸 收 的 太 陽 能 轉 變 成 化 學 能 後, 將 水 二 氧 化 碳 與 從 土 壤 吸 收 來 的 各 種 礦 物 元 素 同 化 成 的 代 謝 產 物 ( 碳 水 化 合 物 蛋 白 質 油 脂 等 ) 將 這 些 有 機 質 轉 換 成 不 同 形 式 的 生 質 能 源 後 燃 燒, 又 將 固 定 的 碳 釋 放 回 大 氣 中 循 環, 因 此 並 不 會 產 生 額 外 的 二 氧 化 碳 (carbon neutral), 而 且 生 質 燃 料 含 硫 低, 可 減 少 環 境 污 染, 生 產 技 術 困 難 度 低, 物 料 來 源 生 生 不 息, 故 為 符 合 環 保 與 永 續 之 綠 色 再 生 能 源, 可 以 迅 速 的 解 決 人 類 二 大 危 機 的 有 效 方 法 之 一, 因 此 積 極 開 發 綠 色 的 再 生 能 源 攸 關 國 家 整 體 的 能 源 安 全 環 境 與 經 濟 發 展 將 有 機 質 轉 換 成 能 源 的 最 直 接 方 法, 是 將 這 些 生 物 質 燃 燒 成 熱 能 再 轉 變 成 電 力, 但 是 該 方 法 的 效 率 低, 能 源 產 出 與 投 入 比 值 僅 有 0.4 如 果 要 將 有 機 質 轉 換 成 運 輸 燃 料 (transportation fuels) 則 需 要 經 過 各 種 處 理, 包 括 熱 化 學 轉 換 (thermochemical conversion), 如 氣 化 (gasification) 與 裂 解 (pyrolysis) 等 技 術, 或 生 化 轉 換 (bioconversion), 如 轉 酯 化 (transesterification) 與 發 酵 (fermentation) 等 方 法 處 理 後 所 產 生 的 主 要 能 源 形 式 有 合 成 氣 (syngas) 合 成 燃 料 (synthetic fuels) 生 質 柴 油 (biodiesel) 生 質 酒 精 (bioethanol) 與 沼 氣 (methane) 等 現 階 段 生 質 能 源 是 僅 次 於 石 油 煤 天 然 氣 的 第 四 大 能 源, 提 供 全 球 約 10% 的 能 源 需 求, 占 全 世 界 再 生 能 源 的 80% 與 開 發 中 國 家 能 源 的 35% 本 文 將 針 對 生 質 柴 油 與 生 質 酒 精 的 特 性 製 造 和 相 關 的 能 源 作 物 作 一 簡 單 的 介 紹 因 為 作 物 的 生 長 受 品 種 氣 候 土 壤 栽 培 管 理 的 影 響 很 大, 文 中 所 引 用 數 據 多 為 概 括 值 中 間 值 或 是 一 個 範 圍 生 質 燃 料 與 能 源 作 物 ( B i o f u e l s a n d Energy Crops) ( 一 ) 生 質 柴 油 (Biodiesel) 1. 特 性 生 質 柴 油 主 要 從 天 然 植 物 油 動 物 脂 肪 油 脂 純 化 副 產 物 與 食 用 或 工 業 回 收 廢 油 提 煉 得 來 生 質 柴 油 有 許 多 優 點, 首 先 因 其 燃 燒 特 性 與 化 石 柴 油 相 似, 可 與 化 石 柴 油 以 任 意 比 例 混 合 使 用, 甚 至 完 全 取 代 化 石 柴 油 做 為 柴 油 汽 車 之 燃 料, 柴 油 汽 車 引 擎 不 須 進 行 任 何 改 造, 也 可 與 汽 油 搭 配 使 用 其 次, 其 閃 火 點 (flash point,118 ) 較 石 化 柴 油 (52 ) 高, 所 以 運 輸 與 儲 存 安 全 性 也 高 再 者, 生 質 柴 油 因 含 氧 量 高 (11%) 有 助 於 完 全 燃 燒, 所 排 放 廢 氣 含 燃 燒 不 完 全 物 質 ( 如 一 氧 化 碳 ) 較 低, 與 化 石 柴 油 比 較,B100 (100% 生 質 柴 油 ) 可 減 少 CO 排 放 量 50% 懸 浮 微 粒 70% 碳 氫 化 合 物 40%, 又 生 質 柴 油 的 硫 含 量 幾 近 於 零, 廢 氣 中 不 含 硫 因 此 生 質 柴 油 之 使 用 可 以 減 少 從 化 石 燃 料 所 釋 放 的 芳 香 烴 與 硫 化 物 等 有 毒 物 質, 更 進 一 步 減 少 由 一 氧 化 氮 及 碳 氫 化 合 物 所 造 成 的 溫 室 效 應 生 質 柴 油 的 另 一 項 優 點 是 其 潤 滑 性, 少 量 的 添 加 即 可 扮 演 潤 滑 劑, 減 少 引 擎 之 摩 擦 因 此 生 質 柴 油 是 一 種 符 合 環 保 永 續 容 易 生 產 可 生 物 分 解 (biodegradable) 的 低 污 染 再 生 能 源 生 質 柴 油 的 缺 點 是 其 黏 度 較 高 且 熱 值 比 化 石 柴 油 低 7% 左 右, 又 植 物 油 脂 的 成 分 亦 會 影 響 柴 油 品 質, 植 物 脂 肪 酸 因 飽 和 度 較 高, 其 霧 點 (cloud point) 也 較 化 石 柴 油 (-37 ) 高 出 很 多, 因 此 在 低 溫 情 況 下 容 易 結 晶 造 成 引 擎 管 路 阻 塞, 除 此, 含 油 酸 較 低 的 油 脂 所 產 生 的 柴 油 儲 存 穩 定 度 與 燃 燒 特 性 也 較 差 植 物 種 苗 生 技 2008 NO.13 47

52 RESEARCH & DEVELOPMENT 2. 製 造 目 前 商 業 上 生 產 的 第 一 代 生 質 柴 油 多 採 鹼 化 學 法 將 脂 肪 轉 化 成 柴 油, 利 用 強 鹼 觸 媒 將 動 植 物 油 與 甲 醇 在 高 溫 (40-65 ) 下 催 化 轉 換 成 甲 基 酯 類 (methyl esters) 與 甘 油 (glycerol), 反 應 迅 速 且 技 術 成 熟, 但 轉 化 後 須 要 經 過 脫 甲 醇 中 和 水 洗 與 蒸 發 除 水 等 過 程, 如 果 將 來 酵 素 轉 化 技 術 成 熟 將 可 以 取 代 這 些 冗 長 的 化 學 過 程 與 可 能 造 成 的 汙 染, 而 且 生 物 轉 化 也 適 用 於 價 格 比 較 低 廉 含 酸 價 及 水 分 較 多 的 油 脂 原 料 的 轉 化, 因 此 生 物 轉 化 不 僅 可 以 降 低 成 本, 減 少 汙 染, 也 能 擴 大 料 源 的 使 用 範 圍 國 內 中 興 大 學 蕭 介 夫 教 授 利 用 基 因 工 程 技 術 生 產 穩 定 的 脂 肪 酶 上, 已 獲 得 重 大 的 突 破, 奠 定 了 利 用 酵 素 生 產 第 二 代 低 汙 染 生 質 柴 油 的 基 礎 另 外 一 種 生 產 方 式 是 利 用 氣 化 (gasification) 程 序, 將 乾 燥 的 生 物 質 在 高 溫 ( 約 900 ) 高 壓 下 進 行 非 催 化 性 氧 化 反 應, 將 含 碳 物 質 轉 換 成 一 氧 化 碳 氫 氣 與 甲 烷 等 氣 態 產 物 ( 合 成 氣 ), 合 成 氣 可 直 接 做 為 燃 料 發 電 合 成 氣 再 經 傳 統 的 Fisher-Tropsch (F-T) 步 驟 在 觸 媒 的 作 用 下 還 原 成 碳 氫 化 合 物 之 液 態 生 質 柴 油 (synthetic fuel) F-T 的 轉 化 效 率 約 為 85%, 氣 化 程 序 雖 然 直 接, 但 需 要 投 入 大 量 能 源, 歐 洲 的 評 估 結 果 顯 示, 其 生 產 成 本 略 高 於 化 石 柴 油, 略 低 於 生 質 酒 精, 但 遠 低 於 利 用 植 物 油 經 化 學 法 轉 化 來 的 第 一 代 生 質 柴 油 氣 化 技 術 成 熟, 優 點 是 任 何 生 物 質 ( 木 材 農 業 廢 棄 物 ) 都 可 直 接 利 用 它 轉 化 成 不 同 能 源, 因 此 日 漸 受 到 重 視 近 年 來, 熱 裂 解 (pyrolysis) 在 歐 美 被 利 用 來 製 造 合 成 燃 油, 熱 裂 解 包 括 快 速 裂 解 與 液 化 二 種 方 法 快 速 裂 解 是 在 缺 氧 狀 態 下, 將 乾 燥 的 物 料 快 速 加 溫 ( 約 900 ), 然 後 急 速 冷 卻 ( ) 將 產 生 的 氣 體 冷 凝 成 合 成 燃 油 與 合 成 氣 產 率 依 料 源 的 化 學 成 分 而 不 同, 介 於 40-65% 液 化 程 序 與 快 速 熱 裂 解 相 似, 在 無 氧 狀 態 下 加 溫 ( ), 產 生 的 油 氣 經 冷 凝 後 成 為 合 成 燃 料 與 合 成 氣 熱 裂 解 的 缺 點 與 氣 化 一 樣 都 需 要 投 入 大 量 的 能 源, 高 溫 高 壓 的 條 件 也 有 安 全 上 的 顧 慮 3. 油 脂 性 能 源 作 物 (Oil energy crops) 目 前 最 常 用 來 生 產 生 質 柴 油 的 油 脂 來 源 有 大 豆 花 生 棉 子 蓖 麻 子 紅 花 子 葵 花 子 油 菜 籽, 椰 子 與 油 棕 等 除 了 棉 子 與 蓖 麻 子 之 外, 其 餘 都 是 重 要 的 食 用 作 物, 大 都 產 量 低 生 產 成 本 高, 做 為 生 質 柴 油 原 料 勢 將 影 響 到 糧 食 之 供 應 大 豆 生 育 期 短 ( 天 ), 每 公 頃 產 量 噸, 而 且 含 油 量 只 有 20% 向 日 葵 生 育 期 也 不 長 (120 天 ), 雖 然 含 油 量 可 達 35%, 但 每 公 頃 產 量 只 有 1-2 噸 左 右 這 兩 種 油 料 作 物 的 生 產 受 天 候 的 影 響 極 大, 遇 到 颱 風 大 雨, 植 株 容 易 倒 伏 種 子 腐 爛, 幾 無 收 穫, 就 算 屏 除 氣 候 問 題, 這 兩 種 作 物 的 產 油 量 每 公 頃 也 只 有 500 與 700 公 升 左 右 油 菜 生 育 期 天, 每 公 頃 產 量 噸, 含 油 量 可 達 40%, 單 位 面 積 產 油 量 比 大 豆 與 向 日 葵 稍 高 椰 子 與 油 棕 在 東 南 亞 的 最 適 宜 生 長 條 件 下, 每 公 頃 產 油 量 可 分 別 達 到 2500 與 5000 公 升, 在 熱 帶 地 區 極 有 潛 力 在 尋 找 一 種 可 以 替 代 食 用 性 油 料 作 物 作 為 生 質 柴 油 的 來 源 時, 作 物 科 學 家 近 年 來 發 現 白 油 桐 或 痲 瘋 樹 (Jatropha curcus L.) 極 具 潛 力 白 油 桐 是 一 種 半 肉 質 小 喬 木 或 大 灌 木, 原 產 於 中 南 美 洲, 多 生 長 於 海 拔 米 的 荒 山 坡 地 與 河 谷, 適 合 於 的 環 境 下 生 長, 對 乾 旱 薄 瘠 的 土 壤 適 應 能 力 極 強, 也 無 病 蟲 害, 容 易 栽 培, 生 長 快, 頭 產 早, 由 種 子 發 芽, 一 年 生 苗 木 即 開 始 開 花 結 果, 可 以 生 長 年, 種 子 含 油 量 約 40%, 油 產 量 於 生 長 至 第 六 年 達 到 高 峰 (2,000-3,000 公 升 / 公 頃 ), 因 種 子 有 毒, 榨 的 油 不 能 食 用, 所 以 是 一 極 有 潛 力 的 理 想 新 興 能 源 作 物 目 前 英 國 D1 油 業 公 司 已 在 印 尼 印 度 非 洲 等 熱 帶 地 區 大 規 範 種 植 (15 萬 公 頃 ), 希 望 利 用 它 的 種 子 提 煉 柴 油 British Petrolium 也 看 中 它 的 潛 力, 要 在 全 球 種 植 達 300 萬 公 頃 目 前 對 白 油 桐 的 基 礎 研 究 與 改 良 不 多, 如 果 能 夠 投 入 經 費, 進 行 篩 選 與 育 種 再 配 合 基 因 改 良, 短 期 內 大 幅 提 高 產 量 不 是 不 可 能 ( 圖 一 ) 48 農 業 生 技 產 業 季 刊

53 研發 創新 燃燒釋放能量大約只有碳氫化合物汽油 的六成 2. 製造 過去二十年來 利用澱粉與糖經發 酵後轉換成乙醇 ( 酒精 ) 的技術成熟 目前第一代生質酒精主要從澱粉類作物 如玉米 甘藷與樹薯等 及糖料作物 如甘蔗與甜高梁等 產生 以巴西與 美國分別利用甘蔗與玉米來生產酒精最 為成功 兩個國家的酒精年產量各占全 (翔森生質能源公司提供) 圖一 白油桐果實與種子 世界酒精產量的 1/3 約 2,200 萬公秉 2007 年美國將玉米總收成的二成 約 8,000 萬噸 用來生產乙醇酒精 預計 2022 年酒 此外 養殖專門生產生質柴油的高油脂微藻 精產量將增加六倍達 13,600 萬公秉 車子與人爭糧 如綠藻 Chlorella pyrenoidas 與 Monalanthus salina 的現象 將影響糧食 飼料與民生用品價格甚鉅 也極富潛力 有些藻類含油量高達 70% 而且生育 早期台灣蔗糖產業發達 除蔗糖以外 利用副產品 期短 天 單位面積每年每公頃的產油量比 糖蜜發酵生產酒精 促進了台灣農村經濟的發展 一般油料作物 ( 如大豆 ) 高出 倍 台灣四面 但隨著經濟的發展 工資快速上升 加上土地與氣 環海 海洋資源豐富 極適合開發此一生質能源 候資源豐富的國家 巴西 古巴 的投入與溫帶甜 惟設施成本高 從大量的微藻萃取油脂也比較困 菜的興起 使得台灣的糖業很快的喪失了競爭力 難 技術上有待突破 甘蔗產業快速萎縮 殊為可惜 二 生質酒精 (Bioethanol) 以價格低廉 來源豐富 纖維素含量高的纖維 作物 (cellulosic crops) 或農林廢棄物作為原料生產 1. 特性 第二代生質酒精 將更符合經濟效益與環保要求 無水酒精可以直接與 汽油混合使用 稱為乙 因此深具發展潛力 也逐漸受到各國重視 生產 醇汽油 (gashol) 酒精含量低於 10% 以下 汽車引 纖維酒精 (cellulosic ethanol) 仍有不少障礙極待克 擎不需要改造即可使用 酒精含氧量高 燃燒效 服 植物細胞壁的纖維素是由葡萄糖 (glucose) 聚 率高 因此使用乙醇酒精不僅可以降低一氧化碳 合而成的長鏈分子 與其他聚合分子 如半纖維素 (20-30%) 及二氧化碳的排放量 (25%) 同時也可以 (hemicellulose) 木 質 素 (lignin) 與 果 膠 質 (pectin) 減少其他有害物質 碳氫化合物 氫氧化合物 的 互相纏繞鑲嵌 除此 植物有表皮組織 上面含有 排放量 此外 酒精的閃火點 (flash point 13 ) 比 保護的腊質 要將纖維素從細胞壁中釋放出來首先 汽油 (-42 ) 高 所以儲存與運輸的安全性也比純 需要將材料經過前處理 包括粉碎 真空裂解 高 汽油高 使用乙醇酒精作為汽車燃料的缺點是 若 壓蒸煮與酸鹼處理 前處理不僅耗費大量能源 也 酒精含量高於 10% 因酒精本身對一般金屬具有腐 產生廢液造成環境汙染 酸鹼處理後的中和產物 蝕性 需要特殊的引擎 燃料系統必須採用不銹鋼 增加成本 最好的解決方法是利用各種水解酵素 製造 因此成本較高 乙醇酒精的另一盲點是它的 將這些聚合分子分解或去除以提高轉化效率 因此 植物種苗生技 2008 NO.13 49

54 RESEARCH & DEVELOPMENT 纖 維 酒 精 的 關 鍵 技 術 為 生 物 轉 化 (bioconversion), 2004 年 由 美 國 國 家 能 源 部 (DOE) 再 生 能 源 署 (NREL) 與 生 技 業 界 合 作, 在 纖 維 水 解 酵 素 的 應 用 上 獲 得 重 大 的 突 破, 大 幅 降 低 了 利 用 玉 米 莖 桿 生 成 酒 精 的 成 本 (20-30 倍 ), 為 纖 維 酒 精 時 代 的 來 臨 拉 開 了 序 幕 3. 生 質 酒 精 能 源 作 物 (1) 澱 粉 類 能 源 作 物 a. 玉 米 (Zea mays): 光 合 作 用 上 屬 C4 型 植 物, 擁 有 高 光 合 效 率, 尤 其 在 高 溫 強 光 條 件 下, 適 合 亞 熱 帶 與 熱 帶 氣 候 環 境, 生 育 期 短 (100 天 ), 產 量 高 ( 一 期 每 公 頃 8-10 噸 ), 澱 粉 含 量 65-75% b. 甘 藷 (Ipomoea batatas): 生 育 期 短 (150 天 ), 對 土 壤 氣 候 適 應 性 廣 產 量 高, 一 年 每 公 頃 達 噸, 澱 粉 含 量 最 高 達 75%, 每 公 頃 可 生 產 5,000 公 升 酒 精, 缺 點 是 甘 藷 水 分 含 量 高, 需 要 先 加 工 乾 燥 c. 樹 薯 (Manihot esculenta): 耐 酸 耐 瘠 與 耐 旱, 抗 病 蟲 害, 可 粗 放 栽 培, 但 是 非 常 耗 地 力, 澱 粉 質 含 量 20-40% (2) 糖 類 能 源 作 物 a. 甘 蔗 (Saccharum officinarum): 屬 多 年 生 C4 型 植 物, 生 育 期 長 (18-24 個 月 ), 生 產 量 高, 平 均 每 年 每 公 頃 產 量 公 噸, 莖 桿 含 糖 量 達 12-15%, 每 公 噸 甘 蔗 可 產 70 公 升 酒 精, 因 此 酒 精 產 量 一 公 頃 可 達 7,000-10,000 公 斤 國 外 宿 根 栽 培 可 長 達 4-5 年, 在 炎 熱 高 溫 的 台 灣 只 有 1-2 年 b. 甜 高 粱 (Sorghum bicolor): 屬 於 C4 型 植 物, 生 長 力 旺 盛, 生 育 期 短 (160 天 ), 比 玉 米 更 耐 高 溫 與 乾 旱 (1/3 用 水 量 ), 莖 桿 產 量 每 年 每 公 頃 噸, 莖 含 糖 量 達 18%, 另 一 優 點 是 種 子 產 量 高, 可 快 速 繁 殖 推 廣 c. 熱 帶 甜 菜 (Beta vulgaris): Syngenta 從 非 洲 選 育 出 來 的 熱 帶 甜 菜, 亦 極 有 潛 力 成 為 亞 熱 帶 生 質 酒 精 的 來 源, 生 育 期 180 天, 產 量 每 公 頃 公 噸, 含 糖 量 高 達 22% 其 缺 點 是 不 耐 澇, 糖 分 的 萃 取 較 為 困 難 (3) 纖 維 能 源 作 物 (cellulosic energy crops) a. 野 生 芒 草, 如 中 國 芒 (Miscanthus sinensis) 或 經 過 育 種 改 良 的 大 芒 草 (Miscanthus gigantus): 屬 於 多 年 生 C4 型 植 物, 每 公 頃 年 產 量 可 高 達 45 公 噸, 是 高 生 產 力 的 作 物, 尤 其 是 在 亞 熱 帶 與 熱 帶 地 區 它 具 有 耐 熱 耐 旱 無 病 蟲 害 宿 根 生 長, 氣 候 適 應 性 廣 與 含 水 量 低 (20-30%) 等 優 良 農 藝 性 狀 此 外, 芒 草 對 重 金 屬 耐 性 相 當 高 在 溫 帶 的 英 國 美 國 每 公 頃 乾 物 質 可 達 公 噸, 以 5% 的 比 例 直 接 與 煤 混 合 燃 燒 產 生 火 力 發 電 效 果 良 好, 迅 速 而 快 捷 值 得 一 提 的 是 它 是 少 數 能 夠 耐 寒 的 C4 型 植 物, 因 此, 在 歐 美 地 區 獲 得 青 睞, 如 果 能 將 它 的 耐 寒 基 因 轉 殖 到 其 他 C4 作 物 ( 玉 米 甘 蔗 甜 高 粱 狼 尾 草 ) 當 可 增 加 它 們 的 氣 候 適 應 性 與 種 植 範 圍 b. 狼 尾 草 (Napiergrass, Pennisetum purpureum): 一 般 廣 稱 為 象 草 (elephantgrass), 是 原 產 於 非 洲 的 多 年 生 C4 型 植 物, 具 有 生 產 快 速 產 量 高 無 病 蟲 害 耐 高 溫 等 特 性 目 前 台 灣 推 廣 的 品 種 - 台 畜 二 號, 是 農 委 會 畜 產 所 成 游 貴 博 士 團 隊 經 多 年 努 力 育 成 之 優 良 牧 草 品 種 ( 圖 二 ) 年 乾 物 質 產 量 每 公 頃 高 達 噸 ( 隨 季 節 地 區 及 管 理 方 式 而 異 ), 纖 維 素 含 量 高 達 40-45%, 極 有 潛 力 成 為 熱 帶 與 亞 熱 帶 地 區 之 新 興 纖 維 能 源 作 物 飼 料 作 物 與 能 源 作 物 的 品 質 要 求 不 同, 做 為 生 質 能 源 作 物, 要 高 纖 維 素 含 量 低 灰 分 與 礦 物 質 含 量 等 特 性, 以 提 升 能 源 轉 換 效 率 與 減 低 環 境 汙 染 與 大 芒 草 比 較, 要 推 廣 狼 尾 草 進 行 大 面 積 栽 培 更 容 易, 它 可 以 像 甘 蔗 一 樣 利 用 莖 桿 快 速 繁 殖, 宿 根 栽 培 長 達 七 年 且 管 理 容 易, 但 50 農 業 生 技 產 業 季 刊

55 研 發 創 新 能 源 作 物 的 選 擇 ( 農 委 會 畜 產 所 提 供 ) 圖 二 台 畜 二 號 狼 尾 草 缺 點 為 含 水 量 較 高 (80-85%) c. 柳 枝 稷 (Switchgrass, Panicum virgatum): 為 多 年 生 C4 型 植 物, 是 歐 美 地 區 被 廣 泛 利 用 的 飼 料 作 物, 每 公 頃 年 產 量 公 噸, 亦 有 潛 力 成 為 能 源 作 物 d. 木 材 : 目 前 全 世 界 木 材 產 量 約 39 億 立 方 公 尺, 近 60% 用 來 作 燃 料 ( 開 發 中 國 家 比 例 為 80%, 已 開 發 國 家 30%), 歐 美 推 廣 生 長 快 速 的 桉 樹 (Eucalytus) 與 楊 樹 (Poplar) 作 為 纖 維 能 源 作 物, 十 年 生 收 穫 的 木 材, 平 均 每 年 每 公 頃 噸, 一 般 木 材 纖 維 素 含 量 35-50% 半 纖 維 素 15-25% 木 質 素 20-30%, 與 煤 炭 的 熱 比 值 為 而 台 灣 木 材 竹 林 資 源 豐 富, 但 多 閒 置 未 加 以 利 用 e. 農 業 廢 棄 物 ( 稻 桿 蔗 渣 林 木 廢 棄 物 ): 全 球 每 年 各 有 6 億 公 噸 的 小 麥 玉 米 與 水 稻 莖 桿 ( 含 35% 纖 維 素 ) 可 提 供 酒 精 之 生 產 台 灣 每 年 也 有 近 200 萬 公 噸 的 稻 桿 就 地 掩 埋 或 露 天 燃 燒, 釋 放 甲 烷 與 二 氧 化 碳 加 速 全 球 暖 化 與 造 成 空 氣 汙 染 一 個 理 想 的 能 源 作 物 須 具 有 下 列 幾 項 特 性 : 非 食 用 作 物 適 於 貧 瘠 的 土 地 上 生 長 ( 不 與 糧 食 作 物 爭 地 ) 生 長 快 生 育 期 短 生 產 力 高 多 年 生 繁 殖 容 易 可 宿 根 密 集 粗 放 栽 培 氣 候 適 應 性 強 ( 可 耐 旱 耐 寒 耐 熱 ) 抗 病 蟲 害 管 理 容 易 ( 如 施 肥 灌 溉 除 草 ) 機 械 化 採 收 容 易 搬 運 高 品 質 ( 有 效 成 分 高 ) 與 高 轉 化 效 率 等 這 些 特 性 決 定 了 生 產 成 本 與 經 濟 效 益 再 者, 選 擇 能 源 作 物 的 最 重 要 指 數 是 能 量 產 出 / 投 入 比 值, 這 個 比 值 必 須 大 於 1 才 有 經 濟 效 益, 比 如 : 美 國 以 玉 米 製 造 酒 精 的 比 值 大 約 為 1.4, 巴 西 以 甘 蔗 製 造 酒 精 的 比 值 則 高 達 8-10, 在 台 灣 利 用 甘 蔗 生 產 酒 精 的 比 值 只 有 2.4, 利 用 纖 維 素 含 量 豐 富 的 材 料 或 農 業 廢 棄 物 來 生 產 酒 精, 其 比 值 將 更 高 達 30, 基 本 上 反 映 了 生 產 過 程 中 能 源 投 入 與 生 產 成 本 上 的 差 異 基 於 糧 食 安 全 的 考 量, 台 灣 應 該 考 慮 在 不 占 用 耕 地, 不 消 耗 糧 食 與 不 破 壞 生 態 的 原 則 下 發 展 第 二 代 生 質 能 源 首 先 應 該 積 極 推 廣 休 耕 地 的 復 耕 種 植 糧 食 飼 料 或 能 源 作 物 以 創 造 就 業, 活 絡 農 林 經 濟, 提 高 自 主 能 源 的 比 例 同 時 恢 復 台 灣 的 甘 蔗 產 業 製 造 酒 精 當 作 燃 料, 不 僅 技 術 成 熟, 也 有 經 濟 效 益 再 者 可 以 進 一 步 利 用 剩 餘 的 蔗 渣 ( 含 豐 富 的 纖 維 素 ) 來 生 產 纖 維 酒 精 提 高 附 加 價 值 國 內 針 對 作 物 的 生 產 力, 生 產 成 本 與 氣 候 條 件 所 做 的 評 估, 認 為 含 澱 粉 量 高 的 甘 藷 可 能 是 一 更 適 合 台 灣 生 產 酒 精 的 能 源 作 物, 尤 其 可 利 用 休 耕 地 栽 種, 但 值 得 考 量 的 是 甘 薯 的 生 產 可 能 受 天 候 的 影 響 較 大 長 期 的 目 標 則 應 發 展 纖 維 能 源 作 物 ( 如 狼 尾 草 芒 草 木 材 ) 以 生 產 酒 精, 或 高 油 脂 能 源 作 物 ( 如 白 油 桐 ) 以 生 產 柴 油 在 纖 維 素 轉 化 成 酒 精 技 術 上 有 突 破 後, 種 植 快 速 生 長 的 纖 維 能 源 作 物 將 更 具 優 勢 目 前 台 灣 每 年 有 大 約 12 萬 公 頃 的 休 耕 地, 如 果 全 部 用 來 栽 種 狼 尾 草 以 每 年 每 公 頃 平 均 生 產 50 公 噸 乾 物 質 計 算, 一 年 可 生 產 600 萬 噸, 以 現 行 每 噸 轉 化 成 270 公 升 酒 精 的 轉 化 效 率 計 算, 可 製 成 植 物 種 苗 生 技 2008 NO.13 51

56 RESEARCH & DEVELOPMENT 162 萬 公 秉 (1.62x10 9 公 升 ) 生 質 酒 精, 如 果 每 公 升 酒 精 價 格 為 30 元 台 幣, 一 年 產 值 可 達 486 億, 遠 高 於 全 台 16 萬 公 頃 水 稻 的 年 總 產 值 (2006 年 294 億 ), 經 濟 效 益 可 觀 如 果 用 12 萬 公 頃 的 土 地 來 栽 種 白 油 桐, 以 每 公 頃 栽 種 2,500 株, 每 株 種 子 年 產 量 5 公 斤 與 每 3.3 公 斤 種 子 搾 出 1 公 升 油 計 算, 一 公 頃 可 產 油 3,788 公 升, 一 年 可 以 生 產 45.5 萬 公 秉 (0.455x10 9 公 斤 ) 柴 油 一 公 升 30 元 台 幣, 一 年 的 產 值 有 136 億 ( 如 果 利 用 剩 下 的 殘 渣 轉 換 成 其 他 能 源, 可 再 增 加 收 益 ) 目 前 台 灣 每 年 汽 油 消 耗 量 約 33x10 9 公 升, 從 12 萬 公 頃 狼 尾 草 所 產 生 的 酒 精 足 以 製 成 E5 gashol( 含 5% 酒 精 的 汽 油 ), 從 白 油 桐 所 產 生 的 柴 油 足 以 製 造 B1 汽 油 白 油 桐 是 野 生 植 物, 將 來 經 過 改 良 後, 產 量 應 可 大 幅 提 高 結 論 與 未 來 展 望 台 灣 自 有 能 源 有 限, 環 境 汙 染 嚴 重, 發 展 再 生 能 源 勢 在 必 行, 刻 不 容 緩, 利 用 休 耕 地 與 荒 地 栽 種 符 合 環 境 規 範 與 永 續 經 營 的 能 源 作 物, 或 利 用 農 業 廢 棄 物 以 生 產 生 質 能 源, 不 僅 可 以 活 絡 農 村 經 濟, 增 加 能 源 自 給 率, 也 可 以 保 護 環 境 與 生 態 衡 量 台 灣 的 天 候, 夏 季 炎 熱 潮 溼 多 雨, 颱 風 頻 繁 等 特 質, 栽 種 高 產 的 多 年 生 C4 型 能 源 作 物 ( 如 甘 蔗 狼 尾 草 芒 草 ) 或 快 速 生 長 的 樹 木, 以 生 產 纖 維 酒 精 比 較 符 合 經 濟 效 益 在 短 期 內 應 該 積 極 恢 復 台 灣 的 甘 蔗 產 業 製 造 酒 精, 不 僅 技 術 成 熟, 亦 有 經 濟 效 益, 可 以 減 少 對 進 口 石 油 的 依 賴, 提 高 能 源 的 自 給 率 長 期 的 目 標 應 該 開 發 高 纖 維 的 新 興 能 源 作 物 配 合 新 技 術 ( 如 氣 化 熱 裂 解 及 酵 素 轉 換 ) 生 產 第 二 代 生 質 酒 精, 此 外, 開 發 油 脂 微 藻 與 白 油 桐 以 酵 素 轉 化 生 產 生 質 柴 油, 也 深 具 潛 力, 能 源 的 多 元 化 必 是 未 來 的 趨 勢 台 灣 投 入 能 源 作 物 的 研 究 經 費 很 少 原 物 料 的 生 產 占 了 生 質 能 源 生 產 成 本 的 40-60%, 如 果 能 源 作 物 的 產 量 對 環 境 的 適 應 力 有 效 成 分 的 含 量 與 品 質 能 源 轉 換 效 率 等 因 素 可 大 幅 提 升, 不 適 合 栽 種 糧 食 作 物 之 土 地 就 可 以 利 用 來 栽 種 能 源 作 物, 提 供 充 足 的 原 物 料, 大 幅 降 低 生 產 成 本, 生 質 能 源 將 更 具 有 競 爭 力 與 經 濟 效 益 台 灣 地 狹 人 稠, 天 然 資 源 不 多, 無 法 大 面 積 栽 培 能 源 作 物, 但 可 以 致 力 於 能 源 作 物 的 改 良 ( 育 種 篩 選 基 因 改 良 ) 萃 取 與 轉 化 效 率 ( 有 效 菌 種 與 酵 素 的 篩 選 改 造 與 生 產 ) 等 科 技 的 研 發, 再 配 合 天 然 資 源 豐 富 的 東 南 亞 與 中 美 洲 國 家 為 生 產 基 地, 創 造 互 利 的 局 面 要 解 決 環 境 汙 染 全 球 暖 化 與 能 源 短 缺 的 危 機, 除 了 積 極 尋 找 符 合 環 保 與 永 續 的 替 代 能 源 之 外, 最 有 效 的 對 策 是 從 源 頭 減 少 溫 室 氣 體 的 排 放 量, 並 積 極 節 約 能 源, 提 高 能 源 使 用 效 率, 推 動 低 碳 經 濟 能 源 稅 " 與 碳 權 " 交 易 的 政 策 美 國 國 會 已 於 2007 年 12 月 通 過 新 能 源 法, 規 定 新 車 燃 油 效 率 必 須 提 高 四 成, 於 2022 年 提 高 生 質 酒 精 使 用 量 六 倍, 以 減 少 溫 室 氣 體 的 排 放 量 與 對 外 國 石 油 的 需 求 誌 謝 承 蒙 農 委 會 資 助 應 用 多 種 生 物 技 術 轉 化 能 源 作 物 成 多 種 生 質 能 源 之 研 究 農 業 國 家 型 計 劃 中 子 計 劃 水 稻 與 狼 尾 草 作 為 生 質 能 源 作 物 之 開 發 與 改 良, 始 得 以 完 成 本 文 本 文 由 實 驗 室 同 學 打 字 與 校 訂, 謹 此 致 謝 AgBIO 古 森 本 國 立 嘉 義 大 學 農 業 技 術 研 究 所 教 授 52 農 業 生 技 產 業 季 刊

57 研 發 創 新 參 考 文 獻 1. 成 遊 貴 (2007) 台 灣 狼 尾 草 生 產 生 質 能 源 應 用 2007 年 綠 色 能 源 產 學 國 際 研 討 會 會 議 手 冊,P 宋 泉 旭 (2007) 利 用 國 產 生 質 作 物 進 行 生 質 酒 精 量 產 化 之 可 行 性 探 討 生 物 科 技 產 學 論 壇 生 質 能 源 特 刊, 第 十 期,P 李 曉 苓 梁 博 煌 (2007) 纖 維 素 水 解 (Cellulase) 於 生 質 能 轉 化 之 應 用 及 展 望 生 物 科 技 產 學 論 壇 生 質 能 源 特 刊, 第 十 期, P 吳 耿 東 (2007) 第 二 代 生 質 燃 料 之 開 發 與 展 望 生 物 科 技 產 學 論 壇 生 質 能 源 特 刊, 第 十 期,P 周 昌 弘 (2007) 芒 屬 植 物 作 為 生 物 能 源 的 材 料 : 從 生 態 到 分 子 演 化 的 背 景 綜 述 生 物 科 技 產 學 論 壇 生 質 能 源 特 刊, 第 十 期, P 林 俊 義 (2007) 國 內 生 質 能 源 之 發 展 2007 年 綠 色 能 源 產 學 國 際 研 討 會 會 議 手 冊,P 胡 苔 莉 (2007) 以 藻 類 提 煉 生 質 柴 油 之 發 展 2007 台 灣 生 質 能 源 技 術 研 討 會 論 文,P 徐 麗 芬 徐 志 安 (2007) 木 質 素 分 解 酵 素 及 其 在 生 質 酒 精 製 造 上 之 應 用 生 物 科 技 產 學 論 壇 生 質 能 源 特 刊, 第 十 期,P 張 淑 微 蕭 介 夫 (2007) 利 用 基 因 重 組 酯 肪 催 化 反 應 生 產 生 質 柴 油 生 物 科 技 產 學 論 壇 生 質 能 源 特 刊, 第 十 期,P 董 啟 功 (2007) 克 服 纖 維 素 生 質 轉 化 的 瓶 頸 生 物 科 技 產 學 論 壇 生 質 能 源 特 刊, 第 十 期,P 萬 皓 鵬 (2007) 生 質 物 快 速 裂 解 產 油 品 改 善 技 術 2007 台 灣 生 質 能 源 技 術 研 討 會 論 文,P 蔡 文 田 (2007) 台 灣 生 質 能 源 現 況 及 其 應 用 研 究 案 例 2007 年 綠 色 能 源 產 學 國 際 研 討 會 會 議 手 冊,P 鄭 欽 龍 (2007) 台 灣 木 竹 材 生 物 能 源 之 生 產 潛 力 分 析 2007 年 綠 色 能 源 產 學 國 際 研 討 會 會 議 手 冊,P 劉 嘉 哲 (2007) 台 糖 主 要 的 生 質 能 源 產 品 生 質 酒 精 生 物 科 技 產 學 論 壇 生 質 能 源 特 刊, 第 十 期,P 魏 浩 亮 李 唐 (2007) 生 質 柴 油 在 台 灣 的 發 展 生 物 科 技 產 學 論 壇 生 質 能 源 特 刊, 第 十 期,P Christi, Y. (2007) Biodiesel from microalgae. Biotechnol. Advances 25: Clifton-Brown, J. (2007) Miscanthus for bioenergy in Europe ( 芒 草 在 歐 洲 作 為 生 物 能 源 之 應 用 ) 2007 年 綠 色 能 源 產 學 國 際 研 討 會 會 議 手 冊,P Farrell, A.E., Plevin, R.J., Turner, B.T., Jones, A.D., O Hare, M., and Kammen, D.M. (2006) Ethanol can contribute to energy and environmental goals. Science 311: Kim, S. and Dale, B.E. (2004) Global potential bioethanol production from wasted crops and crop residues. Biomass Bioenergy 26: Oliveria, M.E., Vaughan, B.E. and Rykiel, E.J. (2005) Ethanol as fuel: Energy, carbon dioxide balances, and ecological footprint. BioScience 55: Oraby, M., Venkatesh, B., Dale, B., Almad, R., Ransom, C., Oehmke, J. and Sticklen M. (2007) Enhanced conversion of plant biomass into glucose using transgenic rice-produced endoglucanase for cellulosic ethanol. Transgenic Research 16: Sticklen, M. (2006) Plant genetic engineering to improve biomass characteristics for biofuels. Current Opinion in Biotechnology 17: 相 關 網 站 : 植 物 種 苗 生 技 2008 NO.13 53

58 RESEARCH & DEVELOPMENT 纖 維 素 產 氫 技 術 在 生 質 能 源 之 發 展 撰 文 / 黃 啟 裕 前 言 人 類 長 久 以 來 依 賴 石 化 燃 料 ( 煤 石 油 及 天 然 氣 ) 作 為 能 源 的 來 源, 科 技 的 進 步 為 人 類 帶 來 便 利 之 產 品, 但 相 對 於 石 化 燃 料 之 需 求 也 日 與 劇 增 因 為 石 化 燃 料 被 開 採 使 用 的 速 度 遠 大 於 產 生 的 速 度, 因 此 為 無 法 再 生 之 能 源 根 據 永 續 能 源 國 際 網 路 (International Network for Sustainable Energy, 簡 稱 INFORSE) 機 構 所 提 出 之 全 球 未 來 能 源 趨 勢, 傳 統 燃 料 如 石 油 煤 天 然 氣 及 核 能 將 逐 漸 被 可 再 生 能 源 及 生 質 能 所 取 代 ( 圖 一 ) 燃 燒 石 化 燃 料 時 同 時 會 釋 放 許 多 溫 室 氣 體, 提 高 大 氣 層 溫 度, 當 人 類 過 度 使 用 石 化 燃 料, 能 源 枯 竭 之 問 題 對 人 類 生 活 帶 來 相 對 之 衝 擊, 且 嚴 重 破 壞 自 然 環 境, 造 成 無 法 彌 補 之 傷 害 在 過 去 的 半 個 世 紀, 這 些 環 境 問 題 日 益 嚴 重, 尤 其 是 因 二 氧 化 碳 排 放 所 造 成 之 暖 化 現 象, 使 得 全 球 的 氣 候 出 現 異 常 情 況, 造 成 近 年 來 各 國 天 災 不 斷 因 此 如 何 解 決 全 球 暖 化 的 問 題 已 成 為 各 國 刻 不 容 緩 的 議 題 在 1997 年 制 定,2005 年 起 生 效 的 京 都 議 定 書 (Kyoto Protocol) 即 是 各 國 達 成 共 識, 自 律 要 降 低 二 氧 化 碳 甲 烷 全 氟 化 碳 等 六 種 溫 室 氣 體 的 排 放 量 為 減 少 對 石 化 燃 料 的 依 賴, 達 成 減 少 溫 室 氣 體 的 排 放, 近 年 各 先 進 國 家 無 不 致 力 於 各 種 替 代 能 源 的 開 發 全 球 溫 室 氣 體 排 放 量 最 大 的 國 家 - 美 國 雖 沒 有 簽 署 京 都 議 定 書, 但 布 希 總 統 在 其 國 情 咨 文 中 宣 佈 其 替 代 能 源 政 策, 提 出 要 積 極 開 發 使 用 再 生 能 源 (renewable energy), 尤 其 是 來 自 農 作 物 的 燃 料, 例 如 酒 精, 以 降 低 對 石 化 燃 料 的 需 求 資 料 來 源 :International Network for Sustainable Energy; 圖 一 INFORSE 在 其 2050 願 景 (Vision 2050) 中 預 測 未 來 歐 盟 25 國 對 各 種 能 源 燃 料 之 需 求 量 橫 軸 為 西 元 年, 縱 軸 為 能 源 單 位,PJ:petajoule;1PJ=10 15 焦 耳 54 農 業 生 技 產 業 季 刊

59 研 發 創 新 在 此 能 源 價 格 高 漲 且 能 源 需 求 大 增 的 時 代, 預 期 全 球 能 源 需 求 將 持 續 成 長, 各 國 之 能 源 政 策 開 始 極 力 尋 求 可 取 代 石 化 燃 料 之 替 代 能 源, 如 水 力 風 能 太 陽 能 地 熱 潮 汐 燃 料 電 池 氫 能 及 生 質 能 生 質 能 是 指 含 有 機 物 的 生 物 質 (Biomass), 經 直 接 或 間 接 轉 換 成 能 源 使 用 目 前 生 質 能 產 生 主 要 是 以 農 業 生 質 作 物 或 廢 棄 物 經 由 處 理 後 獲 得 能 源 目 前 國 際 上 推 動 之 生 質 能 源 作 物 有 大 豆 油 菜 等 油 脂 作 物 轉 化 生 質 柴 油, 及 以 玉 米 小 麥 甘 蔗 轉 化 酒 精, 而 廢 棄 物 包 含 都 市 垃 圾 一 般 性 事 業 廢 棄 物 污 泥 廢 輪 胎 有 機 廢 液 農 業 廢 棄 物 等 以 碳 氫 化 合 物 為 主 之 物 質 一 般 處 理 生 物 質 轉 換 成 能 源 之 方 式 大 致 可 分 為 下 列 技 術 :(1) 直 接 燃 燒 技 術 : 將 生 物 質 直 接 燃 燒 以 轉 換 成 熱 能 或 電 力 (2) 物 理 轉 化 技 術 : 將 生 物 質 經 過 破 碎 分 選 乾 燥 混 合 劑 添 加 及 成 型 等 過 程, 將 廢 棄 物 製 成 易 於 搬 運 及 存 放 之 固 體 燃 料, 作 為 鍋 爐 的 燃 料 (3) 熱 轉 換 技 術 : 將 生 物 質 利 用 汽 化 或 裂 解 ( 液 化 ) 等 轉 換 程 序 產 生 合 成 燃 油 或 燃 氣 ( 天 然 氣 ), 當 作 燃 燒 以 及 發 電 設 備 之 燃 料 (4) 生 化 轉 換 技 術 : 將 生 物 質 經 由 醱 酵 轉 酯 化 等 生 物 化 學 之 程 序, 轉 換 產 生 甲 烷 氫 氣 乙 醇 生 質 柴 油 等, 以 作 為 引 擎 發 電 機 或 燃 料 電 池 之 燃 料 (6) 目 前 較 受 矚 目 的 生 質 能 源 為 生 質 酒 精 及 生 質 柴 油, 但 目 前 用 以 生 產 酒 精 之 醣 質 及 澱 粉 類 農 作 物, 或 是 供 榨 油 之 大 豆 或 油 菜 等 能 源 作 物, 均 造 成 與 糧 食 競 爭, 排 擠 食 糧 用 途, 造 成 糧 食 價 格 上 漲, 引 起 環 保 人 士 對 此 類 生 質 能 源 之 疑 慮 進 來 許 多 生 質 能 研 究 均 著 重 在 氫 氣, 由 於 氫 氣 燃 燒 時 不 釋 放 二 氧 化 碳, 最 終 燃 燒 產 物 只 有 水, 且 其 能 值 為 231 BTU/ mol (244 kj/mol), 高 於 其 他 碳 氫 化 合 物 燃 料, 近 年 來 漸 受 到 國 際 之 重 視, 被 視 為 目 前 最 有 潛 力 的 替 代 能 源 目 前, 氫 氣 是 一 種 重 要 的 工 業 化 學 品, 主 要 用 在 化 學 品 如 氨 氣 甲 醇 等 之 製 造 石 化 工 業 金 屬 冶 鍊 及 電 子 製 程 上 氫 氣 也 被 當 作 太 空 梭 火 箭 的 燃 料 以 及 燃 料 電 池 發 電 系 統 的 反 應 物, 但 將 氫 氣 用 於 一 般 能 源 燃 料 上 仍 處 在 開 發 實 驗 階 段 氫 氣 可 以 由 再 生 及 非 再 生 來 源 中 獲 得, 但 目 前 大 約 96% 的 氫 氣 都 是 由 非 再 生 來 源 所 產 生 氫 氣 主 要 製 造 方 法 大 致 可 分 為 熱 化 學 法 電 化 學 法 以 及 生 物 法 (4), 其 中 生 物 產 氫 程 序 是 利 用 微 生 物 進 行 光 合 作 用 或 醱 酵 有 機 物 過 程 中 產 氫, 尤 其 是 醱 酵 產 氫, 因 可 利 用 有 機 廢 棄 物 為 產 氫 原 料, 不 但 可 達 到 清 理 廢 棄 物 目 的, 亦 可 獲 得 氫 氣 等 生 質 能 源, 可 說 是 一 舉 兩 得, 所 以 成 爲 國 內 外 重 點 研 究 的 產 氫 製 程 方 向 纖 維 素 是 自 然 界 中 含 量 最 豐 富 之 有 機 物, 以 纖 維 素 作 為 產 氫 原 料 具 有 低 成 本 來 源 不 虞 匱 乏 ( 可 利 用 農 業 廢 棄 物 ) 不 與 糧 食 資 源 競 爭 等 優 點, 被 視 為 第 二 代 之 生 質 燃 料 生 產 技 術, 以 取 代 利 用 玉 米 大 豆 等 糧 食 作 物 生 產 之 第 一 代 生 質 燃 料 技 術 因 此 本 文 簡 單 介 紹 以 纖 維 素 為 原 料 開 發 氫 能 之 程 序 氫 能 氫 是 結 構 最 簡 單 的 原 子, 由 1 個 帶 正 電 的 質 子 和 1 個 帶 負 電 的 電 子 所 構 成 近 年 來, 被 稱 為 潔 淨 能 源 的 氫 氣 能 源 備 受 國 際 矚 目, 最 近 美 國 知 名 雜 誌 新 聞 週 刊 就 針 對 全 球 能 源 供 應 發 展 之 問 題 作 一 專 題 報 導, 並 指 出 在 五 十 年 後 石 油 枯 竭, 氫 氣 將 可 能 成 為 提 供 全 球 能 源 的 主 流 之 一 ; 另 外, 美 國 科 學 人 雜 誌 (Scientific American) 在 2002 年 亦 專 題 報 導 氫 燃 料 電 池 車 的 高 效 率 和 零 污 染, 將 可 能 推 動 並 迎 接 氫 能 源 時 代 的 來 臨 (2) 由 此 兩 篇 報 導 可 看 出 氫 氣 能 源 所 具 有 之 前 瞻 性 與 重 要 性 而 氫 氣 能 源 在 近 年 來 之 所 以 備 受 國 際 矚 目, 主 要 是 因 為 氫 氣 具 有 潔 淨 無 污 染 永 續 供 應 及 高 熱 能 值 等 三 項 特 質 氫 氣 在 燃 燒 使 用 時 只 會 產 生 水 蒸 氣, 並 無 污 染 之 虞, 因 此 被 譽 稱 為 綠 色 能 源 ; 再 者 水 中 所 含 的 氫 元 素 可 還 原 成 氫 氣, 而 氫 元 素 亦 廣 泛 的 存 在 於 有 機 質 中, 並 可 藉 由 生 物 方 法 降 解 有 機 質 而 獲 取 氫 氣, 因 此 其 可 生 生 不 息 地 循 環 使 用 而 將 不 會 有 能 源 危 機 的 問 題 ; 另 外, 氫 氣 每 單 位 重 量 產 生 之 熱 能 值 為 kcal/kg, 約 為 甲 烷 的 2.5 倍, 汽 油 的 3 倍, 熱 能 值 可 謂 相 當 高 (9,11) 因 此, 許 多 專 家 預 測 在 未 來 植 物 種 苗 生 技 2008 NO.13 55

60 RESEARCH & DEVELOPMENT 的 數 十 年 內, 氫 氣 將 可 能 會 繼 煤 炭 及 石 油 之 後, 掀 起 第 三 次 能 源 革 命, 而 成 為 下 一 波 能 源 的 新 寵 兒 然 而 氫 能 並 非 完 全 沒 有 缺 點 在 常 溫 下 氫 是 無 色 無 臭 的 氣 體, 不 易 察 覺 它 的 存 在 由 於 氫 是 分 子 量 最 小 的 氣 體, 滲 透 性 強, 極 易 產 生 漏 氣 問 題 而 氫 氣 在 低 至 20 K( 零 下 253ºC) 的 溫 度 即 達 到 閃 火 點 (flash point), 遠 低 於 其 他 各 種 燃 料, 極 易 引 燃, 在 使 用 上 有 安 全 顧 慮 史 上 兩 件 著 名 之 氫 爆 炸 意 外 事 件, 德 國 興 登 堡 飛 船 爆 炸 及 美 國 挑 戰 者 號 太 空 梭 升 空 爆 炸 事 件, 均 是 氫 氣 洩 漏 所 造 成 之 意 外 同 時 因 為 氫 的 密 度 小, 不 易 儲 存, 須 高 壓 或 低 溫 將 其 壓 縮 成 氣 態 或 液 態, 其 過 程 非 常 耗 能, 且 存 放 壓 縮 氫 氣 之 容 器 都 非 常 龐 大 而 笨 重 在 這 些 技 術 上 之 缺 點 在 沒 有 解 決 前, 氫 能 源 暫 時 無 法 取 代 化 石 燃 料 或 酒 精 燃 料 (10) 生 物 產 氫 程 序 如 何 以 高 經 濟 效 益 且 環 保 的 方 式 取 得 氫 氣, 乃 是 近 年 來 各 先 進 國 家 致 力 研 究 發 展 的 重 點 傳 統 熱 化 學 或 電 化 學 法 產 氫 須 消 耗 較 多 能 源, 造 成 資 源 浪 費, 不 利 於 能 源 的 綜 合 利 用 在 環 保 意 識 高 漲 的 今 天, 以 較 具 環 境 相 容 性 的 生 物 產 氫 方 法, 是 值 得 重 視 與 開 發 之 方 向 以 生 物 作 用 產 生 氫 氣 所 需 之 成 本 較 少, 也 不 需 投 入 大 量 能 源 特 別 是 以 厭 氧 微 生 物 醱 酵 方 式 產 生 氫 氣 不 需 要 複 雜 的 技 術 及 設 備, 以 現 行 已 有 之 醱 酵 設 備 即 可 進 行, 且 可 以 利 用 多 種 不 同 的 碳 水 化 合 物 作 為 產 氫 之 基 質, 是 對 環 境 友 善 的 產 氫 程 序, 在 未 來 氫 氣 供 應 上 扮 演 關 鍵 性 的 角 色 生 物 法 產 氫 可 分 為 光 合 作 用 (photosynthesis) 光 醱 酵 (light fermentation) 及 暗 醱 酵 (dark fermentation) 三 種 (3,7), 其 中 光 合 作 用 產 氫 乃 由 藻 類 或 藍 綠 藻 藉 由 光 能 進 行 水 之 生 物 光 解 作 用 (biophotolysis) 而 產 生 氫 氣, 因 此 不 具 有 降 解 環 境 中 有 機 物 的 功 能 而 光 醱 酵 與 暗 醱 酵 則 是 以 有 機 質 為 電 子 提 供 者, 經 由 需 光 源 ( 光 合 細 菌 ) 或 不 需 光 源 ( 厭 氧 細 菌 ) 的 醱 酵 作 用 將 有 機 質 分 解, 並 將 伴 隨 產 生 的 部 分 電 子 藉 由 特 定 之 電 子 傳 遞 系 統 將 電 子 傳 送 給 水 體 中 的 質 子 (H + ) 而 產 生 氫 氣 以 光 合 作 用 產 氫, 因 產 氫 酵 素 (hydrogenase) 的 活 性 受 到 光 合 作 用 之 產 物 - 氧 氣 的 抑 制, 在 日 間 有 光 照 時 微 生 物 進 行 光 合 作 用 產 生 氧 氣, 因 而 抑 制 了 微 生 物 產 氫, 故 光 合 作 用 產 氫 程 序 僅 能 在 夜 間 光 合 微 生 物 進 行 醱 酵 作 用 時 產 氫, 嚴 重 地 影 響 其 產 氫 效 率 ; 同 時 光 合 作 用 產 氫 之 效 率 較 差, 且 需 要 較 大 的 操 作 面 積, 故 不 適 用 於 地 狹 人 稠 的 台 灣 而 以 光 醱 酵 產 氫, 雖 有 較 高 之 理 論 產 率, 但 仍 受 限 於 光 合 菌 不 易 培 養 且 易 受 環 境 因 素 干 擾 之 缺 點, 不 利 於 系 統 之 程 序 化 與 規 模 放 大 (3) 至 於 能 分 解 環 境 中 有 機 質 併 同 產 生 氫 氣 的 厭 氧 醱 酵 法, 除 了 效 率 佳 產 量 大 外, 亦 可 將 氫 氣 能 源 生 產 與 環 境 保 護 及 資 源 再 生 三 者 相 結 合, 是 深 具 商 業 開 發 潛 力 之 重 點 生 物 產 氫 技 術 表 一 所 示 為 目 前 已 發 現 可 以 產 生 氫 氣 之 微 生 物 種 類 纖 維 素 之 組 成 與 來 源 纖 維 素 是 地 球 中 存 在 量 最 豐 富 的 有 機 質, 為 構 成 植 物 細 胞 壁 的 主 要 成 分 纖 維 素 主 要 結 構 是 以 葡 萄 糖 為 基 本 單 體, 單 體 與 單 體 之 間 藉 由 β-1,4 醣 苷 鍵 (β-1,4-glycosidic bonds) 鍵 結 方 式 聚 合 成 超 過 1,000 個 葡 萄 糖 分 子 的 直 鏈 狀 聚 合 物 但 構 成 纖 維 素 不 單 只 是 上 述 簡 單 的 鏈 狀 結 構, 而 是 纖 維 素 分 子 內 以 氫 鍵 與 凡 得 瓦 力 (van der Waals force) 互 相 鍵 結 形 成 微 纖 維 (microfibrils) 且 以 平 行 方 式 排 列, 若 結 構 排 列 規 則 緊 密 為 結 晶 區 (crystalline domains); 結 構 排 列 鬆 散 為 非 結 晶 區 (amorphous regions) 結 晶 型 纖 維 素 因 此 比 非 結 晶 型 纖 維 素 更 不 易 被 水 解 纖 維 素 一 直 是 農 業 林 業 最 主 要 的 廢 棄 物, 以 及 都 市 廢 棄 物 中 的 廢 紙 類 之 主 要 成 份, 都 可 做 為 發 展 生 物 製 氫 的 主 要 原 料 台 灣 每 年 稻 草 產 量 約 有 235 萬 公 噸, 因 此 稻 草 廢 棄 物, 提 供 一 個 很 好 的 纖 維 素 來 源 做 生 物 製 氫 近 年 各 國 也 積 極 開 發 能 源 作 物, 例 如 美 國 發 展 之 柳 枝 稷 (switch grass) 歐 洲 之 大 芒 草 (miscanthus) 均 能 提 供 多 量 纖 維 素 作 為 生 質 56 農 業 生 技 產 業 季 刊

61 研 發 創 新 表 一 產 氫 微 生 物 種 類 Broad classification Name of the microorganisms Scenedesmus obliquus Green algae Chlamydomonas reinhardii C. moewusii Anabaena azollae Anabaena C.A. A. variabilis Cyanobacteria Heterocystous A. cylindrica Nostoc muscorum N. spongiaeforme Westiellopsis prolifica Plectonema boryanum Oscillotoria Miami BG7 O. limnetica Nonheterocystous Synechococcus sp. Aphanothece halophytico Mastidocladus laminosus Phormidium valderianum Rhodobater sphaeroides R. capsulatus R. sulidophilus Rhodopseudomonas sphaeroides R. palustris R. capsulata Photosynthetic bacteria Rhodospirillum rubnum Chromatium sp. Miami PSB1071 Chlorobium limicola Chloroflexu aurantiacus Thiocapsa roseopersicina Halobacterium halobium Enterobacter aerogenes E. cloacae Clostridium butyricum C. pasteurianum Fermentative bacteria Desulfovibrio vulgaris Magashaera elsdenii Citrobacter intermedius Escherichia coli 資 料 來 源 :Das and Veziroglu, 燃 料 之 生 產 原 料, 固 具 有 21 世 紀 綠 色 油 田 之 稱 狼 尾 草 (napier grass) 在 台 灣 經 農 產 試 驗 改 良 所 多 年 育 種, 已 成 為 一 高 品 質 牧 草, 種 植 廣 泛, 年 產 量 每 公 頃 達 60 公 噸 具 有 生 命 力 強, 容 易 繁 殖, 環 境 適 應 力 廣, 抗 病 力 強, 與 含 糖 量 高 等 特 性 稻 草 與 狼 尾 草 富 含 纖 維 質 (60% 以 上 為 纖 維 素 與 半 纖 維 素 ), 都 是 極 佳 的 生 質 能 材 料 (6) 由 稻 草 及 狼 尾 草 之 主 要 成 分 來 看, 非 常 適 合 微 生 物 分 解, 若 能 夠 利 用 其 高 自 然 降 解 率 及 高 纖 維 含 量, 使 用 生 物 降 解 方 式 產 生 能 源 來 處 理 每 年 如 此 大 量 的 農 業 廢 棄 物, 不 只 能 達 成 廢 棄 物 減 量 回 收 再 利 用 的 作 為, 更 能 開 發 產 出 自 主 性 替 代 能 源, 減 少 對 進 口 能 源 的 依 賴, 同 時 減 少 環 境 污 染, 維 護 自 然 生 態, 促 進 資 源 永 續 利 用, 成 就 一 個 三 贏 的 局 面 纖 維 素 水 解 反 應 及 微 生 物 種 類 纖 維 素 不 溶 於 水 且 架 構 穩 定 難 以 分 解 一 般 植 物 成 份 內 不 僅 只 含 纖 維 素, 還 包 含 半 纖 維 素 (hemicellulose) 及 木 質 素 (lignin) 等 主 要 成 分, 因 此 利 用 植 物 原 料 產 生 氫 氣 的 過 程 中 需 先 適 當 的 前 處 理 方 法 ( 例 如 物 理 化 學 及 生 物 法 ) 處 理 半 纖 維 素 及 木 質 素 後, 再 進 行 纖 維 素 水 解 醣 化 及 醱 酵 作 用, 最 後 產 生 氫 氣 纖 維 素 需 水 解 後 才 可 有 效 被 微 生 物 醱 酵 利 用, 其 水 解 作 用 會 將 纖 維 素 轉 換 成 葡 萄 糖 若 在 強 酸 及 高 溫 高 壓 下 進 行 水 解 作 用, 會 造 成 葡 萄 糖 過 度 分 解 成 其 他 副 產 物, 使 其 不 利 於 後 續 之 醱 酵 作 用 酵 素 水 解 則 可 必 免 此 缺 點 之 發 生, 且 使 用 纖 維 分 解 酵 素 可 直 接 同 時 醣 化 及 醱 酵 (simultaneous saccharification and fermentation; SSF),SSF 過 程 為 結 合 纖 維 素 水 解 作 用 與 直 接 將 水 解 後 的 葡 萄 糖 醱 酵, 因 此 可 降 低 操 作 成 本 纖 維 素 酵 素 水 解 是 經 由 纖 維 素 分 解 微 生 物, 將 不 溶 解 性 纖 維 素 轉 換 成 可 溶 解 性 醣 類 ( 主 要 醣 類 為 纖 維 雙 醣 及 葡 萄 糖 ) 在 催 化 纖 維 素 水 解 的 過 程 中, 纖 維 素 水 解 微 生 物 產 生 各 種 不 同 的 纖 維 素 水 解 植 物 種 苗 生 技 2008 NO.13 57

62 RESEARCH & DEVELOPMENT 酶 (cellulase), 將 整 個 纖 維 素 轉 化 為 醣 類 好 氧 性 微 生 物 纖 維 分 解 酵 素 依 作 用 方 式 可 分 為 三 類, 分 別 為 : 1. 內 切 型 纖 維 素 分 解 酵 素 (endo-β-1,4-d-glucanase) 此 酵 素 又 稱 endoglucanase 或 1,4-β-D-glucan- 4-glucanohydrolease(EC ), 這 類 型 酵 素 可 隨 意 作 用 在 纖 維 素 的 非 結 晶 型 (amorphous sites) 結 構 上, 將 纖 維 素 水 解 為 許 多 不 同 大 小 之 片 段, 改 變 非 結 晶 型 纖 維 素 之 聚 合 度 2. 外 切 型 纖 維 素 分 解 酵 素 (exo-β-1,4-d-glucanase) 此 酵 素 包 含 1,4-β-D-glucan glucanohydrolase (cellodextrinase) (EC ) 和 1,4-β-Dglucan cellobiohydrolase (cellobiohydrolase) (EC ), 這 類 型 酵 素 依 作 用 方 式 又 可 分 為 CBHⅠ( 從 還 原 端 作 用 ) 及 CBH Ⅱ( 從 非 還 原 端 作 用 ), 兩 者 以 協 同 作 用 的 方 式 將 內 切 型 纖 維 素 分 解 酵 素 所 形 成 之 小 片 段 纖 維 素 水 解 成 溶 解 性 之 纖 維 雙 醣 (cellobiose) 及 纖 維 糊 精 (cellodextrin) 此 類 型 酵 素 也 可 分 解 微 結 晶 型 纖 維 素 (microcrystalline cellulose) 上 之 複 合 纖 維 素 水 解 酵 素 系 統 (Complexed cellulase system), 此 一 複 合 系 統 又 被 稱 為 纖 維 素 酶 聯 合 體 (cellulosome), 以 與 好 氧 性 微 生 物 之 非 複 合 性 纖 維 素 水 解 酵 素 系 統 (Non-complexed cellulase system) 區 別 纖 維 素 酶 聯 合 體 作 用 機 制 被 研 究 較 明 確 的 為 厭 氧 性 的 嗜 熱 梭 包 桿 菌 Clostridium thermocellum 好 氧 性 與 厭 氧 性 纖 維 素 水 解 酵 素 作 用 機 制 如 圖 二, 在 C. thermocellum 培 養 中, 纖 維 素 水 解 酵 素 可 以 胞 外 酵 素 形 式 (extracellular enzyme) 存 在 液 相 中, 也 可 以 附 著 於 細 胞 表 面 上 但 有 幾 種 可 降 解 纖 維 素 的 厭 氧 微 生 物, 在 分 解 纖 維 素 的 過 程 中, 並 無 釋 出 胞 外 纖 維 水 解 酵 素, 而 是 在 細 胞 體 表 面 形 成 複 合 纖 維 素 分 解 酶 (complexed cellulase), 因 此 細 胞 必 需 附 著 在 纖 維 素 基 質 上 始 能 水 解 纖 維 素 纖 維 素 酶 聯 合 體 含 多 種 酵 素 共 同 作 用, 能 讓 厭 氧 細 菌 附 著 在 結 晶 型 纖 維 素 上 進 行 纖 維 素 水 解 作 用, 使 得 厭 氧 性 纖 維 素 水 解 菌 比 好 氧 性 纖 維 素 水 解 菌 具 有 較 高 水 解 結 晶 型 3. β- 葡 萄 糖 酵 素 (β-glucosidase) 此 酵 素 又 稱 β-glucoside glucohydrolase (EC ), 可 水 解 溶 解 性 纖 維 雙 醣 及 纖 維 糊 精 將 其 水 解 為 葡 萄 糖 單 體 在 生 物 產 氫 過 程 中, 氧 氣 會 抑 制 產 氫 酵 素 的 活 性, 造 成 產 氫 量 降 低, 因 此 醱 酵 產 氫 程 序 須 在 厭 氧 的 環 境 下 進 行, 因 此 纖 維 素 水 解 程 序 在 厭 氧 環 境 下 進 行, 其 水 解 之 醣 類 可 直 接 被 產 氫 微 生 物 利 用, 進 行 同 步 醣 化 及 醱 酵 製 程 (SSF) 厭 氧 性 微 生 物 纖 維 水 解 素 的 機 制 與 好 氧 性 微 生 物 不 同 厭 氧 微 生 物 降 解 纖 維 素 主 要 是 經 由 連 接 在 細 胞 表 面 : 還 原 端, : 非 還 原 端 (A) 好 氧 性 微 生 物 之 非 複 合 性 酵 素 系 統 (B) 厭 氧 性 微 生 物 之 複 合 性 酵 素 系 統 資 料 來 源 :Lynd et al., 圖 二 纖 維 素 水 解 酵 素 作 用 示 意 圖 58 農 業 生 技 產 業 季 刊

63 研 發 創 新 纖 維 素 的 能 力 可 產 生 纖 維 水 解 酵 素 的 微 生 物 種 類 很 廣 泛, 在 土 壤 沉 積 物 堆 肥 及 水 中 等 環 境 中 均 可 發 現, 同 時 在 牛 羊 等 反 芻 動 物 之 瘤 胃 (rumen) 及 其 他 草 食 性 動 物 昆 蟲 的 腸 胃 中 也 分 離 出 許 多 種 纖 維 素 水 解 菌, 這 些 腸 道 共 生 之 微 生 物 可 將 結 晶 型 纖 維 素 經 水 解 轉 化 後 產 生 葡 萄 糖, 讓 宿 主 生 物 吸 收 以 提 供 能 量, 因 此 宿 主 可 以 草 食 為 生 表 二 為 具 纖 維 水 解 能 力 之 微 生 物 種, 可 發 現 包 含 真 菌 細 菌 放 射 菌 好 氧 菌 厭 氧 菌 中 溫 菌 及 嗜 熱 菌, 可 見 在 各 種 不 同 的 環 境 下 均 可 發 現 纖 維 水 解 菌 展 望 表 二 纖 維 素 水 解 微 生 物 種 類 Microorganism Oxygen relationship Species Fungi Aerobic Trichoderma viride Anaerobic Trichoderma reesei Trichoderma koningii Penicillium pinophilum Sporotrichum pulverulentum Fusarium solani Talaromyces emersonii Sporotrichum thermophile 1 Thermoascus aurantiacus 1 Chaetomium thermophile 1 Humicola insolens 1 Neocallimastix frontalis Piromonas communis Sphaeromonas communis Bacteria Aerobic Cellulomonas sp. 2 Actinomycetes Cellvibrio sp. 2 Thermomonospora sp. 2 Microbispora bispora 2 Anaerobic Acetivibrio cellulolyticus 2 Bacteroides cellulosolvens 2 Bacteroide succinogenes 2 Ruminococcus albus 2 Ruminococcus flavefaciens 2 Clostridium thermocellum 2 Thermomonospora fusca 1. 絕 對 嗜 熱 性 微 生 物, 其 最 適 生 長 溫 度 範 圍 >45 o C 2. 耐 熱 性 微 生 物, 其 最 適 生 長 溫 度 範 圍 <45 o C, 一 般 最 適 生 長 溫 度 在 常 溫 下 資 料 來 源 :Bhat and Bhat, 雖 然 目 前 生 物 產 氫 技 術 大 都 仍 在 研 發 階 段, 同 時 因 儲 存 及 運 輸 技 術 亦 尚 未 成 熟, 氫 能 無 法 像 酒 精 可 直 接 取 代 石 化 燃 料 作 為 內 燃 機 之 燃 料, 但 所 產 生 之 氫 已 可 藉 氫 燃 料 電 池 發 電 來 推 動 電 動 汽 車 行 駛 於 道 路 上, 世 界 各 大 車 廠 如 通 用 汽 車 豐 田 本 田 BMW 等 均 致 力 於 發 展 氫 燃 料 電 池 汽 車, 可 見 世 界 各 國 均 認 為 氫 燃 料 電 池 作 為 車 用 能 源 是 未 來 最 終 發 展 趨 勢 生 物 暗 醱 酵 產 氫 具 分 解 有 機 物 並 產 生 能 源 的 雙 重 效 應, 實 為 一 兼 具 環 保 及 再 生 能 源 之 環 境 友 善 技 術, 不 過 目 前 技 術 仍 以 蔗 糖 或 澱 粉 為 生 物 產 氫 原 料, 成 本 過 高, 因 此 仍 須 進 行 技 術 研 發, 開 發 以 纖 維 素 為 原 料 之 生 物 產 氫 技 術 以 降 低 生 產 成 本 及 減 少 排 擠 糧 食 之 問 題 而 目 前 研 發 之 重 點 應 著 重 於 纖 維 素 水 解 速 率 的 提 升, 此 點 可 藉 由 篩 選 自 然 界 中 纖 維 水 解 能 力 強 之 微 生 物, 或 以 生 物 工 程 策 略 將 目 前 既 有 之 高 效 纖 維 水 解 菌, 以 基 因 重 組 或 代 謝 工 程 方 式 提 高 其 纖 維 水 解 效 率 藉 由 利 用 循 環 不 已 之 纖 維 素 為 原 料, 氫 氣 儲 存 及 運 輸 系 統 之 開 發, 將 氫 氣 傳 送 到 所 需 的 地 方, 期 望 人 類 在 不 久 的 將 來 步 入 環 保 與 經 濟 相 輔 相 成 的 氫 能 時 代 對 能 源 短 缺 的 台 灣, 同 時 農 業 經 濟 呈 現 衰 退 的 局 面, 發 展 以 纖 維 素 產 氫 之 技 術, 將 可 同 時 改 善 我 國 能 源 農 業 及 環 境 之 多 項 問 題, 實 値 得 政 府 及 產 業 界 投 入 開 發 AgBIO 黃 啟 裕 東 海 大 學 環 境 科 學 與 工 程 系 助 理 教 授 植 物 種 苗 生 技 2008 NO.13 59

64 RESEARCH & DEVELOPMENT 參 考 文 獻 1. Bhat, M.K. and S. Bhat. Cellulose degrading enzymes and their potential industrial applications. Biotechnology Advances, 1997, 15: Burns, L. D., McCormick, J. B. and Borroni-Bird, C. E., Vehicle of change, Scientific American, New York, Oct 2002, 287, 4: Das, D. and Veziroglu, T. N., Hydrogen production by biological processes: a survey of literature, Int. J. Hydrogen Energy, 2001, 26: Ferchichi, M., Crabbe, E., Hintz, W., Gil1, G. H. and Almadidy A. Influence of culture parameters on biological hydrogen production by Clostridium saccharoperbutylacetonicum ATCC World Journal of Microbiology & Biotechnology, 2005, 21: Lynd, L. R., P. J. Weimer, W. H. Zyl and I. S. Pretorius Microbial cellulose utilization: fundamentals and biotechnology. Microbiology and Molecular Biology Reviews, 2002, 66: Van Wyk, J. P.H.. (2001). Biotechnology and the utilization of biowaste as a resource for bioproduct development. Trends in Biotechnology,2001, 19,: Zaborsky, O. R. (ed.) Biohydrogn. Plenum Press, New York (1997) 8. 吳 耿 東, 李 宏 台, 生 質 能 源 化 腐 朽 為 能 源 科 學 發 展,2004 年,383 期, 吳 龍 暉, 用 之 不 竭 的 乾 淨 氫 氣 能 源, 太 陽 能 學 刊, 第 4 卷, 第 1 期, 柯 賢 文, 未 來 的 氫 能 經 濟, 科 學 發 展,2006 年,399 期, 曾 重 仁, 氫 能 源 技 術 簡 介, 太 陽 能 學 刊,1998 年, 第 3 卷, 第 2 期, 農 業 生 技 產 業 季 刊

65 研 發 創 新 農 業 生 技 國 家 型 科 技 計 畫 成 果 盤 點 分 析 撰 文 / 余 祁 暐 台 灣 於 1983 年 即 將 生 物 技 術 列 為 八 大 重 點 發 展 科 技 之 一, 並 開 始 推 動,90 年 代 中 期 開 始, 政 府 更 進 一 步 設 立 多 項 獎 勵 措 施 及 辦 法, 民 間 也 興 起 一 波 生 物 科 技 投 資 熱 潮, 醫 藥 生 技 產 業 及 農 業 生 物 技 術 是 政 府 推 動 的 二 大 主 軸, 然 而 歷 經 二 十 餘 年, 由 於 新 藥 開 發 的 經 驗 與 人 才 不 足, 且 投 資 金 額 大 開 發 期 長 風 險 高, 所 以 我 國 醫 藥 生 技 產 業 在 國 際 間 尚 未 有 顯 著 之 表 現 相 對 的 農 業 生 物 技 術 則 被 認 為 是 較 適 合 台 灣 生 技 產 業 發 展 之 方 向 台 灣 傳 統 種 植 與 育 種 技 術 發 達, 且 農 業 研 發 人 才 興 盛, 從 中 游 的 亞 蔬 中 心 農 改 場 農 試 所, 至 下 游 田 間 的 農 民, 皆 具 有 世 界 第 一 流 的 農 作 技 術 ; 且 由 於 台 灣 地 狹 人 資 料 來 源 : 台 灣 經 濟 研 究 院 生 物 科 技 產 業 研 究 中 心 圖 一 農 業 生 技 產 業 技 術 發 展 架 構 植 物 種 苗 生 技 2008 NO.13 61

66 RESEARCH & DEVELOPMENT 資 料 來 源 : 台 灣 經 濟 研 究 院 生 物 科 技 產 業 研 究 中 心 圖 二 計 畫 成 果 盤 點 分 類 稠, 農 業 的 發 展 一 向 以 精 緻 為 導 向, 已 累 積 相 當 可 觀 的 育 種 與 培 育 知 識 ; 又 我 國 為 世 界 第 三 大 的 水 產 養 殖 國, 地 處 亞 熱 帶 具 生 產 暖 水 魚 種 之 優 勢, 這 些 都 是 我 國 發 展 農 業 相 關 的 生 物 技 術 之 重 要 基 礎 長 久 以 來, 我 國 在 民 生 科 技 農 業 及 熱 帶 傳 染 病 的 領 域 中, 已 有 多 年 根 基 的 顯 著 研 究 成 果, 並 已 有 多 所 具 規 模 之 大 學 與 研 究 機 構, 作 為 產 業 研 發 的 基 礎 政 府 深 深 體 認 到 台 灣 發 展 農 業 生 技 之 潛 力 與 重 要 性, 遂 於 民 國 89 年 由 國 科 會 農 委 會 中 央 研 究 院 等 共 同 推 動 跨 部 會 的 農 業 生 物 技 術 國 家 型 科 技 計 畫, 一 方 面 致 力 於 整 合 我 國 內 農 業 生 物 技 術 產 業 有 關 研 發 資 源, 建 立 我 國 農 業 生 物 技 術 產 業 發 展 基 礎 ; 另 一 方 面 則 加 強 本 土 性 及 具 產 業 發 展 潛 力 的 研 究 發 展 工 作, 以 提 昇 我 國 生 技 產 品 的 國 際 競 爭 性, 建 立 我 國 成 為 亞 太 地 區 農 業 生 物 技 術 產 業 之 研 發 與 營 運 中 心 農 業 生 物 技 術 國 家 型 科 技 計 畫 執 行 至 今 已 1 成 果 資 料 截 至 民 國 93 年 底, 由 農 業 生 技 國 家 型 科 技 計 畫 辦 公 室 提 供 62 農 業 生 技 產 業 季 刊

67 研 發 創 新 進 入 第 三 期, 過 去 一 二 期 的 六 年 成 果 可 說 是 台 灣 農 業 生 技 產 業 的 金 礦, 除 了 培 育 約 2,200 人 次 的 相 關 人 力 發 表 1,330 篇 論 文 ( 包 括 161 篇 SCI 論 文 ) 外, 並 獲 得 8 件 專 利 及 26 件 可 移 轉 技 術 成 果, 完 成 16 件 產 業 技 術 轉 移, 促 成 約 新 台 幣 8 千 萬 元 之 民 間 1 投 資 而 為 了 更 加 活 絡 台 灣 農 業 生 技 的 產 業 活 力, 並 利 用 過 去 成 果 基 礎 做 為 未 來 發 展 的 基 石, 本 中 心 協 助 農 業 生 技 國 家 型 計 畫 辦 公 室 進 行 一 二 期 計 畫 共 301 項 成 果 之 盤 點, 期 能 運 用 農 業 生 技 產 業 技 術 發 展 架 構 進 行 成 果 盤 點 分 析 ( 如 圖 一 與 二 ), 以 全 面 角 度 呈 現 農 業 生 技 國 家 型 計 畫 的 成 果 價 值, 供 產 官 學 研 各 界 參 考 由 技 術 的 角 度 分 析 進 行 盤 點, 從 圖 三 可 知 以 C. 主 要 機 轉 確 認 B. 功 能 性 基 因 群 初 步 篩 選 及 基 因 序 列 解 碼 和 D. 技 術 可 行 性 確 認 的 成 果 為 最 多, 佔 分 析 母 體 一 半 以 上, 而 A. 生 物 體 功 能 性 研 究 及 篩 選 成 果 佔 約 三 分 之 一, E. 產 品 雛 型 開 發 及 量 產 成 果 佔 四 分 之 一, 所 有 研 究 成 果 中 已 有 超 過 一 成 於 第 二 期 結 束 前 ( 民 國 93 年 ) 進 入 F. 法 定 檢 核 相 關 之 試 驗 階 段 301 項 成 果 中, 研 發 目 標 物 種 以 農 作 物 居 多, 佔 39%, 目 標 產 品 則 多 以 農 業 性 2 產 品 為 主, 佔 60% 以 下 再 由 技 術 子 分 類 進 一 步 分 析, 更 深 入 呈 現 農 業 生 技 國 家 型 科 技 計 畫 在 科 技 領 域 的 發 展 與 突 破 : C. 主 要 機 轉 確 認 成 果 以 確 認 主 要 基 因 功 能 單 位 : 成 果 數 資 料 來 源 : 台 灣 經 濟 研 究 院 生 物 科 技 產 業 研 究 中 心 註 :(1) 盤 點 分 類 代 碼 對 照 請 詳 圖 二 (2) 單 一 計 畫 可 能 有 數 項 成 果 2 農 業 性 產 品 乃 指 以 生 物 科 技 直 接 應 用 於 傳 統 農 業 生 產 程 序 之 相 關 產 品 圖 三 計 畫 成 果 盤 點 統 計 植 物 種 苗 生 技 2008 NO.13 63

68 RESEARCH & DEVELOPMENT 資 料 來 源 : 台 灣 經 濟 研 究 院 生 物 科 技 產 業 研 究 中 心 圖 四 C. 主 要 機 轉 確 認 之 目 標 物 種 和 產 品 盤 點 分 析 主 要 病 原 或 生 理 作 用 處 為 主, 其 中 以 C1. 目 標 基 因 段 序 列 機 制 或 性 狀 / 作 用 的 成 果 最 多, 佔 63%, 此 部 分 之 成 果 目 標 物 種 除 了 農 作 物 外, 以 水 產 動 物 和 微 生 物 佔 的 比 率 較 高, 在 產 品 部 分 則 以 農 業 性 產 品 資 料 庫 及 環 保 產 品 為 主 ; C3. 物 質 主 成 分 作 用 器 官 或 生 理 作 用 確 立 成 果 佔 45%, 以 農 作 物 及 水 產 動 物 為 主 要 的 研 發 目 標, 其 中 除 了 農 業 產 品 外, 也 積 極 朝 環 保 產 品 進 行 開 發 ; C2. 確 認 抗 原 及 致 病 機 轉 成 果 則 主 要 以 水 產 動 物 畜 牧 動 物 為 研 究 標 的, 朝 向 解 決 畜 牧 養 殖 之 重 要 疾 病 開 發 相 關 產 品 ( 圖 四 ) B. 功 能 性 基 因 群 初 步 篩 選 及 基 因 序 列 解 碼 成 果 以 完 成 功 能 性 基 因 群 鑑 定 及 部 分 或 全 部 基 因 之 定 序 為 主, 以 B1. 初 步 篩 選 目 標 功 能 相 關 基 因 群 或 蛋 白 質 的 成 果 最 多, 佔 77%, 其 中 又 以 農 作 物 及 水 產 動 物 成 果 最 多, 且 除 了 農 業 性 產 品, 也 朝 向 檢 測 鑑 定 產 品 及 資 料 庫 進 行 產 品 開 發 ; 而 B2. 建 立 生 物 部 分 或 全 部 序 列 成 果 較 不 同 於 前 者, 其 以 農 作 物 及 微 生 物 為 主, 未 來 產 品 開 發 則 朝 向 農 業 性 產 品 資 料 庫 及 環 保 產 品 ( 圖 五 ) D. 技 術 可 行 性 確 認 成 果 乃 為 確 認 開 發 產 品 所 需 主 要 技 術 之 可 行 性, 大 部 分 成 果 在 D1. 基 因 轉 殖 技 術 平 台, 共 有 96 項 成 果, 期 能 開 發 出 農 業 性 產 品 人 用 醫 藥 及 保 健 產 品 和 環 保 產 品, 技 術 平 台 多 以 農 作 物 和 微 生 物 為 主 ; 而 D4. 物 質 生 物 活 性 確 認 的 成 果 也 是 以 農 作 物 和 微 生 物 為 主, 朝 向 農 資 料 來 源 : 台 灣 經 濟 研 究 院 生 物 科 技 產 業 研 究 中 心 圖 五 B. 功 能 性 基 因 群 初 步 篩 選 及 基 因 序 列 解 碼 之 目 標 物 種 和 產 品 盤 點 分 析 64 農 業 生 技 產 業 季 刊

69 研 發 創 新 資 料 來 源 : 台 灣 經 濟 研 究 院 生 物 科 技 產 業 研 究 中 心 圖 六 D. 技 術 可 行 性 確 認 之 目 標 物 種 和 產 品 盤 點 分 析 業 性 產 品 人 用 醫 藥 及 保 健 產 品 為 產 品 開 發 目 標 ; D3. 建 立 抗 原 應 用 於 疫 苗 之 方 法 的 主 要 成 果 則 在 於 畜 牧 動 物 的 抗 病 產 品 開 發 ; D2. 其 他 育 成 新 物 種 之 技 術 平 台 相 關 成 果 乃 以 觀 賞 作 物 為 平 台, 用 來 開 發 農 業 性 產 品 ( 圖 六 ) A. 生 物 體 功 能 性 研 究 及 篩 選 成 果 以 完 成 不 同 物 種 之 特 殊 功 能 研 究 為 主, A1. 確 認 物 種 在 非 分 子 層 次 上 之 性 狀 / 作 用 和 A2. 依 功 能 取 向 篩 選 適 當 候 選 生 物 做 為 後 續 產 品 發 展 標 的 之 成 果 都 以 微 生 物 和 植 物 為 主, 動 物 方 面 成 果 較 少, 且 以 水 產 動 物 為 主 ; 此 部 分 成 果 除 了 農 業 性 產 品 外, 也 設 定 環 保 產 品 為 產 品 開 發 目 標, 分 別 各 有 61 項 及 47 項 具 體 成 果 ( 圖 七 ) E. 產 品 雛 型 開 發 及 量 產 成 果 多 以 農 業 性 產 品 為 主, 其 中 E2. 品 種 培 育 方 式 以 農 作 物 和 觀 賞 作 物 的 成 果 最 豐 富, E5. 量 產 / 純 化 製 程 成 果 則 以 微 生 物 為 主, E1. 最 適 品 系 篩 選 成 果 多 在 農 作 物 的 應 用 上, 而 E3. 疫 苗 劑 型 設 計 和 E4. 製 劑 研 究 的 成 果 大 部 分 以 畜 牧 動 物 為 主, 和 水 產 動 物 成 果 之 比 率 約 為 2 比 1( 圖 八 ) F. 法 定 檢 核 相 關 之 試 驗 乃 為 需 配 合 產 品 法 規 進 行 相 關 試 驗 的 成 果, 共 有 38 項, 除 了 農 業 性 產 品 外, 也 往 人 用 醫 藥 及 保 健 產 品 發 展, 以 F2. 功 效 / 保 護 力 評 估 的 成 果 最 多, 其 評 估 的 產 品 成 果 主 要 與 農 作 物 畜 牧 動 物 和 微 生 物 相 關 ; 而 F1. 食 用 及 環 境 安 全 性 評 估 和 F3. 安 定 性 評 估 的 成 果 多 資 料 來 源 : 台 灣 經 濟 研 究 院 生 物 科 技 產 業 研 究 中 心 圖 七 A. 生 物 體 功 能 性 研 究 及 篩 選 之 目 標 物 種 和 產 品 盤 點 分 析 植 物 種 苗 生 技 2008 NO.13 65

70 RESEARCH & DEVELOPMENT 資 料 來 源 : 台 灣 經 濟 研 究 院 生 物 科 技 產 業 研 究 中 心 圖 八 E. 產 品 雛 型 開 發 及 量 產 之 目 標 物 種 和 產 品 盤 點 分 析 以 農 作 物 為 主 ( 圖 九 ) 以 目 標 應 用 物 種 來 分 析 農 業 生 技 國 家 型 科 技 計 畫 成 果 ( 圖 十 ), 農 作 物 有 117 項 成 果, 而 微 生 物 水 產 動 物 觀 賞 作 物 和 畜 牧 動 物 則 各 有 58 項 48 項 44 項 和 26 項 成 果 農 作 物 的 主 要 成 果 在 於 C2. 目 標 基 因 段 序 列 機 制 或 性 狀 / 作 用 B1. 初 步 篩 選 目 標 功 能 相 關 基 因 群 或 蛋 白 質 和 D1. 基 因 轉 殖 技 術 平 台 的 相 關 科 技 發 展 ; 微 生 物 方 面 則 在 A1. 確 認 物 種 在 非 分 子 層 次 上 之 性 狀 / 作 用 B2. 建 立 生 物 部 分 或 全 部 序 列 和 A2. 依 功 能 取 向 篩 選 適 當 候 選 生 物 做 為 後 續 產 品 發 展 標 的 中 有 較 多 的 成 果 ; 水 產 動 物 成 果 則 以 B1. 初 步 篩 選 目 標 功 能 相 關 基 因 群 或 蛋 白 質 C3. 物 質 主 成 分 作 用 器 官 或 生 理 作 用 確 立 和 C1. 目 標 基 因 段 序 列 機 制 或 性 狀 / 作 用 居 多 ; 觀 賞 作 物 在 B1. 初 步 篩 選 目 標 功 能 相 關 基 因 群 或 蛋 白 質 B2. 建 立 生 物 部 分 或 全 部 序 列 和 D1. 基 因 轉 殖 技 術 平 台 上 有 重 點 成 果 呈 現 ; 畜 牧 動 物 則 在 B1. 初 步 篩 選 目 標 功 能 相 關 基 因 群 或 蛋 白 質 C2. 確 認 抗 原 及 致 病 機 轉 以 及 D3. 建 立 抗 原 應 用 於 疫 苗 之 方 法 成 果 上 有 較 多 的 突 破 由 上 述 統 計 分 析 結 果 可 清 楚 了 解 301 項 計 畫 成 果 的 輪 廓, 並 可 知 道 農 業 生 技 國 家 型 科 技 計 畫 不 僅 僅 於 開 發 農 業 性 產 品, 在 人 用 醫 藥 及 保 健 產 資 料 來 源 : 台 灣 經 濟 研 究 院 生 物 科 技 產 業 研 究 中 心 圖 九 F. 法 定 檢 核 相 關 之 試 驗 之 目 標 物 種 和 產 品 盤 點 分 析 66 農 業 生 技 產 業 季 刊

71 研發 創新 品 檢 測 鑑 定 用產 品 資 料 庫 和 環 保 用 產 品 也有 相 關 具體 成 果可實 地 應 用 圖 十 一 其 中 基 因 體 應 用 為 主 的 檢 測 鑑 定 用產 品 和 資 料 庫 共 佔 約 18% 由 此可 見 過去被科普大 眾 視 為上游的基因基 礎 研 究 同 樣 具 有 產 業 化 潛 力 未 來 將 可 進一步運 用 成 為 技 術服 務 業 或 檢 測產 品開發 以加速生物科技的產業化發展 過去 農業生技大多只是食品的代名詞 資料來源 台灣經濟研究院生物科技產業研究中心 現在 農業生技代表的是一種整合性技術 圖十 成果目標應用物種分析分析 以充分應用生質能源 生物材料 環境保 護及保健產品 而農業生技國家型計畫在 國科會 農委會 中研院的跨部會合作下 已掌握趨勢 以多面向應用來擴張生技版 圖 相信在長時期政府支持與眾科學家的 努力下 必能讓台灣成為全球農業生技發 展的重要關鍵 AgBIO 資料來源 台灣經濟研究院生物科技產業研究中心 圖十一 成果目標應用產品分析 余祁暐 台灣經濟研究院 生物科技產業研究中心 組長 植物種苗生技 2008 NO.13 67

72 AgBIO PEOPLE 台灣紅豆杉栽培產業開路先鋒 何政坤 林業試驗所 產業前景與競爭力 撰文/劉翠玲 1963 年美國國家癌症研究所 (National Cancer 合作 一路走來究竟遭遇如何的困難 他又是以何 Institute, NCI) 首 度 證 實 來 自 太 平 洋 紫 杉 (T. 種策略突破困境 其執行經驗 值得農業生技產業 brevifolia ) 樹皮萃取物可在體外模式下抑制癌細胞 所有成員學習參考 生長 1966 年 Monroe Wall 博士從中分離出主要活 性 成份 紫杉醇 (Paclitaxel) 商品名為 Taxol 其 相 紫杉醇量產平台 關分子結構則於 1971 年被發表 科學家更在 1977 太平洋紫杉生長緩慢 從樹皮萃取紫杉醇的 年發現紫杉醇可抑制人類腫瘤細胞有絲分裂的過 產量又低 如果以治療一位卵巢癌病患需要 2 公克 程達到制止腫瘤生長的效果 而在往後的 10 年中 紫杉醇而言 需要砍伐二到三棵 年生的太平 NCI 從 30 噸的樹皮中萃取出 2 公斤的紫杉醇進行 洋紫杉 除了造成林木的減損外 當時 Taxol 藥品 各項臨床試驗 1988 年紫杉醇被用於化療失敗的 價格也因量少而昂貴 於是全世界研發人員紛紛投 卵巢癌患者 發現有 30% 改善效果 1990 年在轉 入如何量產紫杉醇的研究工作 何組長說 移性乳癌試驗中 48% 的結果有腫瘤縮小現象 此 何組長進一步解釋 以林木育種觀點 首要目 時 紫杉醇開始被認為具有對抗癌症的潛力化合 標乃選育出高紫杉醇含量的品種當作生產平台 且 物 以枝葉含高濃度紫杉醇的品種為佳 如此只要採收 根 據 BCC Research (2006) 產 業 報 告 顯 示 枝葉進行加工 而後枝葉又可再生 如果紫杉醇的 2006 年全球紫杉醇藥品市場規模約有 12 億美元 取得是來自於樹皮 樹木一經剝皮就會死亡 其生 估 計 至 2011 年 約 達 18 億 美 元 平均 年成 長 率 約 產成本勢必過高 而且收成時間也較久 8.4% 我國林業試驗所自 1993 年開始投入台灣紅 1990 年美國 Bristol-Myers Squibb 公司發現歐 豆杉調查與枝葉含紫杉醇濃度的分析研究 其中以 洲紫杉 (T. baccata) 的葉子及小樹枝中含有高濃度的 現任育林組 何政坤組長投入最深 堪稱相關研究 紫杉醇主結構 10-DAB(10-deacetylbaccatin III) 利 領域的關鍵人物 從早期的品種選育 至後期產學 用 10-DAB 作為合成的起始物 只要約 10 個步驟就 68 農業生技產業季刊

73 人 物 專 訪 Bristol-Myers Squibb 和 Mayne Pharma 公 司 台 灣 紅 豆 杉 品 種 選 育 台 灣 紅 豆 杉 (Taxus sumatrana (Miq.) de Laub.) 或 稱 南 洋 紅 豆 杉, 屬 於 裸 子 植 物, 是 臺 灣 貴 重 針 葉 五 木 之 一 分 布 在 臺 灣 全 島 海 拔 二 千 公 尺 上 下 的 山 區, 木 材 顏 色 較 其 他 四 種 針 葉 顏 色 豐 富, 為 很 好 的 雕 刻 木 材 1980 年 代 因 具 有 經 濟 及 藥 用 價 值, 使 其 飽 受 盜 伐 之 害 為 了 避 免 樹 木 的 基 因 流 失, 林 業 試 驗 所 的 研 究 團 隊 於 1994 年, 開 始 著 手 台 灣 紅 豆 杉 的 研 究 調 查, 分 別 採 集 種 子 與 枝 條, 發 芽 育 苗 或 扦 插 發 根 成 苗, 以 保 存 母 樹 的 基 因 此 外, 也 開 始 研 究 評 估 台 灣 紅 豆 杉 生 產 紫 杉 醇 的 潛 力 何 組 長 回 憶, 當 時 國 外 的 研 究 已 領 先 五 年 之 久, 許 多 關 鍵 技 術 的 專 利 可 能 掌 握 在 國 際 大 廠, 加 上 台 灣 的 土 地 資 源 有 限 人 力 成 本 高 昂 等 不 利 條 件, 是 否 還 能 建 立 產 業 競 爭 優 勢? 最 後, 考 量 為 妥 善 保 存 及 有 效 運 用 本 土 資 源, 建 立 產 業 化 機 制, 遂 義 無 反 顧 的 投 入 紅 豆 杉 栽 培 產 業 的 研 究 植 物 組 織 培 養 扦 插 繁 殖 技 術 可 合 成 紫 杉 醇, 在 實 驗 室 中 的 合 成 率 高 達 80%, 此 法 屬 於 半 化 學 合 成 (semisynthesis), 成 為 供 應 現 今 臨 床 上 紫 杉 醇 藥 物 原 料 的 主 要 方 法 比 起 從 太 平 洋 紫 杉 樹 皮 萃 取, 造 成 樹 木 大 量 死 亡, 可 大 幅 降 低 對 生 態 系 統 的 不 良 影 響 運 用 這 個 生 產 方 式 以 產 業 化 觀 點 是 更 有 效 率 的! 天 然 的 紫 杉 醇 再 怎 麼 純 化, 仍 有 可 能 含 微 量 雜 質, 且 雜 質 會 隨 著 栽 培 方 法 環 境 變 化 而 異, 造 成 品 管 上 的 困 難 反 之, 半 合 成 紫 杉 醇 經 過 合 成 步 驟, 純 度 高 且 每 批 產 品 品 質 幾 乎 一 致, 合 乎 藥 物 生 產 及 檢 驗 標 準, 儘 管 比 天 然 紫 杉 醇 生 產 複 雜, 但 是 生 產 成 本 不 一 定 比 天 然 紫 杉 醇 高 何 組 長 補 充 道 目 前 運 用 該 法 生 產 紫 杉 醇 的 主 要 企 業 為 美 商 當 初 考 量 若 在 國 內 大 面 積 栽 培 紅 豆 杉, 並 建 立 具 有 經 濟 效 益 的 生 產 方 式, 必 須 符 合 幾 個 要 點 : 枝 葉 中 的 紫 杉 醇 或 10-DAB 濃 度 高, 便 於 採 收 ; 具 耐 熱 性 可 在 低 海 拔 快 速 生 長, 有 利 大 面 積 栽 培 再 加 上 建 立 機 械 化 的 採 收 枝 葉 模 式, 就 可 形 成 像 茶 園 的 經 營 模 式 何 組 長 指 出 為 了 篩 選 出 符 合 上 述 條 件 的 品 系, 何 組 長 從 全 台 灣 各 地 採 集 天 然 紅 豆 杉 枝 葉, 分 析 其 中 紫 杉 醇 與 10-DAB 含 量, 篩 選 出 濃 度 高 的 優 秀 品 系 之 後 利 用 微 體 繁 殖 及 扦 插 繁 殖 法, 培 育 出 與 母 樹 基 因 相 同 的 營 養 系 苗, 再 將 營 養 系 苗 栽 培 到 低 中 海 拔 地 區, 測 試 生 長 狀 況 與 紫 杉 醇 含 量 分 析 為 此, 何 組 長 也 在 實 驗 室 建 立 一 系 列 紫 杉 醇 萃 取 純 化 和 濃 度 測 定 的 方 法, 以 配 合 在 不 同 生 長 條 件 的 研 究 設 計 下, 掌 握 紫 杉 醇 與 10-DAB 濃 度 變 化 情 形 植 物 種 苗 生 技 2008 NO.13 69

74 AgBIO PEOPLE 紫 杉 醇 定 量 / 定 性 分 析 設 備 經 過 八 年 的 選 種 作 業, 我 們 已 選 育 出 台 灣 紅 豆 杉 T1 品 種, 可 在 低 海 拔 生 長 快 速 耐 熱, 且 枝 葉 紫 杉 醇 含 量 高 該 品 種 與 栽 培 生 產 技 術 現 已 專 屬 授 權 給 國 內 廠 商, 也 朝 向 申 請 植 物 品 種 權 方 向 進 行 但 台 灣 紅 豆 杉 現 還 不 屬 於 植 物 品 種 權 適 用 申 請 作 物 的 範 圍, 關 於 智 慧 財 產 保 護 這 部 分 有 待 突 破 何 組 長 說 明, 從 2001 年 起, 陸 續 就 有 國 內 業 者 對 我 們 選 育 的 紅 豆 杉 有 興 趣, 表 達 合 作 意 願 但 當 研 發 計 畫 開 始 走 出 實 驗 室, 落 實 產 業 化 的 時 候, 許 多 產 業 界 問 題 也 逐 漸 浮 出, 大 大 挑 戰 研 究 人 員 解 決 問 題 的 能 力 產 學 合 作, 但 當 時 每 公 頃 租 金 要 新 台 幣 20 萬 元, 最 後 因 無 完 整 的 規 劃 案, 而 宣 告 失 敗 現 階 段 台 灣 紅 豆 杉 栽 培 區 是 與 原 住 民 合 作 社 合 作, 建 立 在 台 東 地 區 原 住 民 的 可 農 耕 保 留 地 上, 租 金 每 公 頃 約 新 台 幣 2 萬 元, 雖 然 運 輸 成 本 較 高, 但 整 體 栽 種 成 本 相 對 之 下 是 可 被 接 受 的 此 外, 根 據 廠 商 產 業 經 驗 與 林 試 所 研 究 團 隊 執 行 結 果 發 現, 枝 葉 採 收 與 後 處 理 成 本 在 整 體 生 產 平 台 中, 可 能 超 過 農 場 經 營 的 種 植 成 本 枝 葉 採 收 階 段 與 後 處 理 係 指 利 用 採 收 機 採 收 枝 葉 運 輸 乾 燥 粉 碎 包 裝 等 以 目 前 的 設 備 僅 能 處 理 小 規 模 約 3 公 噸 的 枝 葉, 未 達 到 可 以 處 理 大 量 枝 葉 的 穩 定 生 產 流 程, 在 產 能 放 大 與 處 理 效 率 提 昇 的 問 題 仍 有 代 解 決 何 組 長 認 為, 結 合 農 機 公 司 合 作 開 發 出 自 動 化 枝 葉 採 收 與 處 理 設 備, 才 可 有 效 降 低 生 產 平 台 的 成 本 建 立 台 灣 紅 豆 杉 量 產 紫 杉 醇 生 產 平 台 藉 由 專 屬 授 權 取 得 台 灣 豆 杉 T1 品 種 的 業 者, 已 計 畫 在 今 (2008) 與 明 (2009) 年 分 別 栽 種 10 公 頃 的 紅 豆 杉, 並 委 託 林 試 所 培 育 16 萬 株 苗 木, 預 計 三 年 後 每 公 頃 可 生 產 6 噸 的 乾 枝 葉, 萃 取 出 約 1.8 公 產 學 合 作 產 業 化 困 難 浮 現 成 本 " 是 廠 商 考 量 產 業 化 的 重 要 因 素, 包 括 : 土 地 種 植 成 本 枝 葉 採 收 及 後 處 理 成 本 等 對 廠 商 而 言, 如 果 在 本 地 生 產 無 法 達 到 低 單 位 成 本 的 生 產 模 式, 產 品 在 國 際 上 的 競 爭 力 勢 必 下 降, 也 降 低 廠 商 在 台 灣 設 立 生 產 中 心 的 意 願 目 前 國 際 生 產 紫 杉 醇 的 植 物 原 物 料 成 本 約 每 公 斤 2.5 美 元 何 組 長 指 出, 由 於 林 試 所 擁 有 的 土 地 較 為 貧 瘠, 所 以 當 時 除 尋 覓 適 合 栽 種 的 土 地 外, 土 地 租 金 為 一 大 考 量 因 子, 早 期 有 業 者 考 慮 承 租 台 糖 土 地 與 林 試 所 進 行 台 灣 紅 豆 杉 組 培 苗 70 農 業 生 技 產 業 季 刊

75 人 物 專 訪 斤 紫 杉 醇 林 試 所 團 隊 提 出 一 研 發 產 業 聯 盟, 建 立 台 灣 紅 豆 杉 量 產 紫 杉 醇 的 生 產 線, 聯 盟 成 員 及 任 務 為 : 1. 林 試 所 : 選 育 優 良 品 種, 建 立 栽 培 採 收 技 術 2. 原 住 民 : 提 供 土 地 及 農 作 經 驗 3 造 林 業 者 : 種 苗 繁 殖 與 農 場 經 營 技 術 4. 農 機 業 者 : 開 發 自 動 化 枝 葉 採 收 粉 碎 乾 燥 設 施 5. 藥 廠 : 紅 豆 杉 枝 葉 萃 取 紫 杉 醇 及 純 化 技 術 首 先, 協 助 造 林 業 與 原 住 民 成 立 原 住 民 合 作 社, 建 立 台 灣 紅 豆 杉 農 場 經 營 枝 葉 採 收 運 輸 粉 碎 乾 燥 等 作 業 流 程 ; 協 同 農 機 業 者 開 發 自 動 化 採 收 設 備, 以 支 應 未 來 每 公 頃 20 噸 枝 葉 的 產 量 對 於 後 端 萃 取 純 化 作 業, 則 與 藥 廠 建 立 品 管 分 析 標 準, 用 以 確 認 苗 木 繁 殖 與 栽 種 過 程 中 品 質 變 化 未 來, 對 於 大 面 積 農 場 化 栽 培 的 台 灣 紅 豆 杉, 建 立 標 準 作 業 流 程 及 風 險 管 理, 如 遭 遇 蟲 害 天 災 等 危 機 處 理 原 則 而 大 量 枝 葉 採 收 後 處 理 的 乾 燥 粉 碎 生 產 平 台 由 於 處 理 效 率 未 能 提 升, 加 上 投 資 設 備 金 額 亦 高, 亦 成 為 聯 盟 成 員 亟 待 克 服 的 問 題 植 物 細 胞 生 產 模 式 除 了 從 紅 豆 杉 萃 取 紫 杉 醇, 美 國 Bristol-Myers Squibb 公 司 在 2002 年 便 建 立 植 物 細 胞 培 養 方 式, 並 直 接 萃 取 其 中 紫 杉 醇 和 半 化 學 合 成 比 較, 細 胞 培 養 的 產 物 不 需 再 經 過 化 學 轉 換, 可 免 除 中 間 化 學 產 物 的 生 成, 也 不 需 使 用 到 樹 葉 或 樹 枝, 減 少 固 體 廢 棄 物 生 成, 大 幅 減 少 化 學 品 使 用 與 廢 棄 物 處 理 的 成 本 近 年 來, 各 國 科 學 家 則 朝 向 利 用 基 因 轉 殖 植 物 細 胞 生 產 紫 杉 醇 平 台 的 目 標 建 立 現 在 全 球 紫 杉 醇 原 料 來 源 仍 是 以 枝 葉 萃 取 為 主 但 植 物 細 胞 生 產 平 台 有 其 研 發 的 必 要 性, 除 了 利 用 基 因 改 造 技 術 大 幅 提 升 生 產 效 率 外, 與 枝 葉 生 產 平 台 因 環 境 或 氣 候 變 化 因 素 所 造 成 的 收 穫 量 降 低 之 情 況 比 較, 細 胞 培 養 的 產 量 相 對 是 穩 定 的 何 組 長 說 明, 利 用 植 物 細 胞 培 養 生 產 紫 杉 醇, 優 良 的 細 胞 株 仍 為 關 台 灣 紅 豆 杉 枝 葉 鍵 因 素, 來 自 不 同 母 樹 的 細 胞 株, 對 培 養 基 的 生 長 條 件 及 產 生 紫 杉 醇 或 10-DAB 的 濃 度 也 大 不 相 同 所 以 篩 選 具 生 長 快 速 可 穩 定 生 產 紫 杉 醇 的 紅 豆 杉 細 胞 也 耗 費 我 們 相 當 長 一 段 時 間 接 續 則 是 將 紫 杉 醇 生 合 成 相 關 基 因, 如 taxadiene synthase (TS) 與 10-deacetylbaccatinIII-10-O-acetyl-transferase (DBAT) 轉 殖 入 紅 豆 杉 細 胞, 希 望 可 大 幅 提 升 產 量 何 組 長 是 利 用 農 桿 菌 為 媒 介, 將 植 物 生 長 激 素 基 因 轉 殖 到 台 灣 紅 豆 杉 細 胞, 誘 導 出 轉 基 因 細 胞 與 轉 基 因 毛 狀 根 群, 可 大 量 生 產 紫 杉 醇 前 驅 物 此 外, 收 集 細 胞 培 養 液, 從 中 萃 取 10-DAB 等 紫 杉 醇 前 驅 物, 其 純 化 過 程 較 從 天 然 枝 葉 中 容 易, 原 因 是 培 養 液 成 分 較 簡 單, 雜 質 較 少 隨 著 對 紫 杉 醇 生 合 成 基 因 的 逐 漸 瞭 解 及 基 因 重 組 轉 殖 表 現 平 台 等 生 物 技 術 的 進 展, 可 預 期 的 是, 未 來 紫 杉 醇 原 料 來 源 將 逐 漸 轉 向 植 物 細 胞 生 產 模 式 目 前 以 紅 豆 杉 細 胞 生 產 紫 杉 醇 的 平 台, 也 是 在 產 業 化 上 遭 遇 到 困 難! 主 要 關 鍵 在 於 製 程 放 大 的 量 產 階 段 何 組 長 指 出, 曾 有 廠 商 依 據 我 們 的 毛 狀 根 群 與 細 胞 培 養 的 特 性, 開 發 出 5 公 升 國 產 生 物 植 物 種 苗 生 技 2008 NO.13 71

76 AgBIO PEOPLE 反 應 器, 細 胞 在 其 中 的 生 長 效 率 良 好, 且 紫 杉 醇 類 產 出 濃 度 亦 符 合 在 實 驗 室 生 產 的 標 準 然 當 繼 續 朝 大 型 20 公 升 的 反 應 器 開 發 時, 細 胞 生 長 相 關 條 件 的 研 發 在 此 遭 遇 瓶 頸, 而 終 止 投 資 研 發 計 畫 建 立 生 物 反 應 器 的 投 資 額 很 高, 一 個 20 公 升 的 反 應 器 及 相 關 設 施, 需 新 台 幣 320 萬 元, 若 是 建 立 一 組 5000 公 升 的 反 應 器 則 大 約 需 要 4 億 元 設 備 投 資 但 若 無 法 在 量 產 放 大 階 段 證 實 植 物 細 胞 生 產 紫 杉 醇 平 台 是 具 有 商 業 潛 力, 則 更 難 吸 引 產 業 界 投 入 目 前 我 們 是 傾 向 波 浪 式 反 應 器 來 建 立 紅 豆 杉 細 胞 量 產 線, 主 要 是 利 用 可 拋 棄 的 培 養 袋 培 養 紅 豆 杉 轉 基 因 毛 狀 根 群, 利 用 該 培 養 袋 生 產 亦 可 符 合 cgmp 的 生 產 規 範, 然 而 以 一 個 1 公 升 的 培 養 袋 就 約 1 萬 元, 相 關 機 器 則 約 26 萬 元, 以 目 前 研 發 角 度 來 看 成 本 仍 算 高 雙 平 台 並 行 培 育 有 價 苗 木 推 動 產 業 化 跟 產 業 接 觸 後, 才 真 正 知 道 產 業 的 需 求 在 那 對 研 究 人 員 而 言, 產 業 概 況 與 市 場 資 訊 的 蒐 集 是 很 困 難 的, 但 卻 是 廠 商 關 心 的 問 題 之 一, 究 竟 現 在 投 入 研 發 可 行 性 高 嗎? 何 組 長 清 楚 點 出 學 研 界 與 產 業 界 的 藩 籬 而 他 從 實 驗 室 的 "troubleshooting", 到 產 業 化 的 "problem-solving", 累 積 超 波 浪 式 生 物 反 應 器 培 養 紅 豆 杉 毛 狀 根 群 過 十 年 的 經 驗 也 就 更 顯 得 珍 貴 請 教 他 接 下 來 的 研 究 規 劃 是 什 麼? 台 灣 紅 豆 杉 量 產 紫 杉 醇 的 生 產 平 台, 仍 還 有 許 多 瓶 頸 有 待 克 服 雖 然 台 灣 紅 豆 杉 的 研 發 速 度 較 國 外 是 落 後 的, 但 整 個 研 發 體 系 與 生 產 平 台 是 建 立 在 本 土, 包 括 植 物 育 種 研 發 團 隊 及 產 業 聯 盟 等, 這 對 建 立 台 灣 的 紅 豆 杉 栽 培 產 業 是 很 重 要 的 藉 由 台 灣 紅 豆 杉 量 產 紫 杉 醇 計 畫, 我 們 已 在 研 究 室 成 功 建 立 " 植 物 品 種 選 育 與 繁 殖 " 和 " 植 物 細 胞 培 養 " 雙 平 台, 未 來 針 對 有 價 值 苗 木 開 發 計 畫 都 採 取 雙 軌 進 行, 最 終 再 選 出 成 本 較 低 具 商 業 潛 力 的 生 產 平 台, 進 行 產 業 化 推 動 目 前 正 在 執 行 植 物 品 種 培 育 計 畫 包 括 青 脆 枝 牛 樟 桉 樹 麻 瘋 樹 都 是 具 有 經 濟 價 值 的 樹 木 農 業 的 角 色 之 一 在 於 提 供 各 產 業 所 需 之 原 物 料, 台 灣 農 業 在 知 識 經 濟 趨 勢 下, 應 用 生 物 技 術 育 種 出 最 具 成 本 效 益 的 優 良 品 系, 並 開 發 出 穩 定 的 的 高 品 質 生 產 平 台, 可 提 升 台 灣 跨 產 業 之 整 體 競 爭 力 何 組 長 樂 觀 表 示, 台 灣 具 有 深 厚 的 農 業 科 技 基 礎, 加 上 生 物 技 術 的 突 破, 以 及 產 學 合 作 的 經 驗 累 積, 台 灣 農 業 生 技 產 業 化 勢 必 更 加 快 速 且 成 熟 AgBIO 劉 翠 玲 台 灣 經 濟 研 究 院 生 物 科 技 產 業 研 究 中 心 專 案 經 理 72 農 業 生 技 產 業 季 刊

77 農 業 生 技 產 業 季 刊 文 稿 撰 寫 說 明 版 面 編 排 : 文 稿 版 面 設 定, 請 用 WORD 標 準 設 定, 如 留 白 處 為 左 邊 邊 界 3.17 公 分, 右 邊 及 上 下 邊 界 2.54 公 分 頁 碼 以 阿 拉 伯 數 字 ( ) 連 續 編 頁, 置 於 每 頁 頁 尾 下 方 右 邊 文 字 格 式 : 以 中 文 撰 寫, 中 文 全 形 文 字 新 細 明 體 數 字 英 文 半 形 Times New Roman, 除 標 題 ( 粗 體 ) 以 外 皆 為 標 準 字 體, 字 體 大 小 依 以 下 規 定 設 定 文 稿 標 題 :16 號 粗 體 字 體 ; 作 者 姓 名 職 稱 及 單 位 全 銜 為 10 號 標 準 字 體 文 中 標 題 :14 號 字 體, 以 一 二 三 四... 編 號 次 標 題 寫 法, 則 以 一 ( 一 ) 1.(1) a. (a) 為 序 正 文 內 容 :12 號 字 體, 每 段 文 字 開 頭 要 內 縮 兩 個 中 文 字 元, 行 距 為 多 行 行 高 1.2, 每 段 間 距 0.5 行, 每 段 文 字 右 邊 不 必 對 齊 圖 號 格 式 :12 號 字 體, 以 圖 一 圖 二 圖 三 圖 四... 編 號, 放 在 圖 的 正 下 方, 下 方 請 註 明 資 料 來 源, 可 加 註 說 明 ( 註 字 體 :10 號 ) 表 號 格 式 :12 號 字 體, 以 表 一 表 二 表 三 表 四... 編 號, 放 在 表 的 正 上 方, 下 方 請 註 明 資 料 來 源, 並 加 註 說 明 ( 如 單 位 匯 率 計 算 方 式 資 料 日 期...)( 註 字 體 :10 號 ), 並 請 將 同 一 張 表 的 內 容 放 同 一 頁 單 位 格 式 : 長 度 容 量 重 量 等 度 量 衡, 均 以 中 文 標 準 公 制 表 達 金 額 請 以 新 台 幣 或 美 元 表 示 參 考 文 獻 :12 號 字 體, 依 參 考 文 獻 之 英 文 字 母 或 中 文 筆 畫 順 序 放 置, 並 以 編 號 審 查 流 程 : 文 稿 字 數 約 3,000~8,000 字, 文 稿 一 經 採 用 即 進 入 審 查 程 序, 作 者 需 依 審 查 意 見 於 一 星 期 內 完 成 修 改 ( 或 答 覆 意 見 說 明 修 改 情 形 ) 植 物 種 苗 生 技 2008 NO.13 73

78 INDUSTRY 專 訪 生 生 種 子 股 份 有 限 公 司 撰 文 / 陳 政 忻 生 生 種 子 股 份 有 限 公 司 源 自 於 1975 年 何 家 在 台 南 市 創 立 農 界 企 業 有 限 公 司, 開 始 的 主 要 業 務 乃 接 受 國 外 委 託 生 產 蔬 菜 及 花 卉 種 子, 及 相 關 的 蔬 菜 花 卉 種 子 生 產 及 研 究 1980 年 於 台 南 市 現 址 再 創 立 生 生 種 子 股 份 有 限 公 司, 以 擴 充 業 務 需 要 並 涵 蓋 更 多 蔬 菜 及 花 卉 研 究 品 項, 尤 其 以 發 展 推 廣 生 生 種 子 品 牌 為 主 要 業 務 目 標 生 生 種 子 在 過 去 二 十 多 年 來 十 分 重 視 品 種 開 發 及 研 究, 長 年 來 投 入 一 大 半 之 人 力 物 力, 為 育 成 適 合 熱 帶 及 溫 帶 作 物 品 種, 生 生 種 子 五 個 遍 佈 於 亞 洲 戰 略 位 置 之 研 究 農 場 已 發 揮 優 異 功 能, 至 今 已 先 後 育 出 一 千 種 以 上 的 各 類 雜 交 蔬 菜 品 種 推 出 品 種 包 括 茄 科 的 雜 交 蕃 茄 甜 椒 辣 椒 茄 子 ; 葫 蘆 科 的 雜 交 西 瓜 洋 香 瓜 南 瓜 苦 瓜 ; 十 字 花 科 的 雜 交 甘 藍 包 心 白 菜 花 椰 菜 青 花 菜 ; 禾 本 科 的 超 甜 玉 米 紫 糯 玉 米 白 糯 玉 米 ; 雜 交 黃 秋 葵 以 及 其 他 東 方 葉 菜 類 等 生 生 種 子 公 司 現 有 財 務 部 管 理 部 ; 並 設 有 生 產 部, 其 下 分 為 生 產 組 及 品 管 室 生 產 組 負 責 國 內 外 種 子 生 產 之 安 排 契 約 技 術 指 導 採 購 事 宜 純 度 試 驗 新 產 區 之 開 發 與 指 導 品 管 室 負 責 種 子 調 製 處 理 檢 驗 與 品 質 管 制 種 子 包 裝 及 貯 藏 種 原 收 集 調 查 及 種 源 生 產 保 存 作 物 品 種 特 性 資 料 彙 整 業 務 部 則 分 國 內 組 及 國 外 組, 負 責 國 內 外 市 場 之 調 查 銷 售 推 廣 及 參 與 國 際 性 種 苗 活 動 或 會 議 生 生 育 苗 場 負 責 生 產 及 販 售 各 類 蔬 菜 花 卉 穴 生 生 種 子 股 份 有 限 公 司 盤 苗 等, 且 不 斷 進 行 技 術 研 究 及 改 進 同 時 提 供 品 種 栽 種 之 諮 詢 及 技 術 指 導 市 場 訊 息 等 服 務, 以 協 助 農 民 客 戶 克 服 各 種 栽 培 管 理 銷 售 上 種 種 問 題, 使 栽 培 生 產 者 獲 得 更 好 收 益 研 究 部 負 責 指 導 管 理 國 內 及 國 外 研 究 農 場 的 各 類 研 究 之 策 劃 及 執 行 生 生 種 子 公 司 是 台 灣 最 早 加 入 國 際 種 子 聯 盟 ISF 及 亞 太 種 苗 協 會 APSA 之 公 司, 董 事 長 何 以 涼 先 生 更 擔 任 兩 屆 APSA 理 事 (Executive Committee Member) 至 2002 年 11 月 藉 由 積 極 參 與 此 兩 國 際 74 農 業 生 技 產 業 季 刊

79 產業動態 生生種子之各類蔬果品種 生生種子公司 提供 種苗組織 除擴展生生種子公司優秀產品 提升世 優勢條件 適時承攬國外廠商之生產訂單 當時除 界各地農業生產力外 也為打開台灣國際活動空間 為歐 美公司創造巨額產品營收外 期間也為台灣 與知名度留下了不少腳印 因此 本刊特別訪談生 中南部訓練許多採種農家 推展此附加價值及收入 生種子創辦人何以涼董事長及管理部黃世隆先生 高的新興行業 創造農村許多就業機會 後於 1983 暢談生生種子發展的心路歷程 以下為訪談內容 年辭退亞蔬中心之職務 專心經營農界 生生種子 公司之品種研發 生產與行銷 請何董事長簡述生生種子的創立緣起 由於本人出身農家 自幼即需幫忙農務 對栽 作物培管理有實務經驗 加上求學過程歷經台中農 校 屏東農專至國立菲律賓大學研究所的理論洗 禮 理論與實務經驗的結合充分應用在職場上 自 1961 年進入農林廳種子檢查室擔任良種田檢員 後 派赴越南 菲律賓任農技團員 1968 年獲 UPLB ( 國立菲大 ) Rochefeller 獎學金 並於 1970 年取得菲 大碩士學位後 進入國際稻米研究所 IRRI 研究 後轉任亞太糧肥中心 FFTC 駐菲國園藝師 1972 年底亞洲蔬菜研究發展中心 AVRDC 於台南縣 善化鎮創立 應聘返國從事蔬菜育種及種源庫主任 等職 當時適逢一代交配 F1 Hybrid 種子技術逐漸 因在國外多年 又精通國 台 英 日等語言 可直接與歐 美 日各國主要種子公司聯繫進而建 立商業關係 促進國外業者向台灣下訂單 當時有 日本客戶贈送重要的採種技術書籍 自身又常購買 專業書籍 不斷的吸收先進技術 再教導下游之生 產農戶 將先進的技術落實至農戶身上 農界公司 更於 1985 年及 1986 年到達巔峰 被經濟部列名表 揚為外銷績優廠商 當時在台灣中南部的生產農戶 曾超過八百家以上 對農村繁榮貢獻頗多 台灣因 而曾被歐 美種子商譽為人工授粉 F1 蔬菜花卉種 子生產王國 生生種子至今已有優質的品牌形象 當初為 何投入品牌的創立 興起 但 F1 種子生產需人工授粉 故需要技術優 由於 F1 Hybrid 種子需以人工授粉方式生產 良且廉價的勞動生產者 在此因素下 歐 美 日 早期台灣生產農戶勤勞 工資便宜 技術優良再加 等國育種委託生產需求漸興 遂於 1975 年招集多 上台灣氣候合宜 灌溉發達等 得以獲得國外廠商 位農業界同好創立農界企業有限公司 後又成立生 委託訂單 然而 1980 年後期 台幣急速升值 國內 生種子股份有限公司 以本身之專業技術及生產 經濟快速起飛 加上農村勞力外移或老化 人工逐 植物種苗生技 2008 NO.13 75

80 INDUSTRY 生 生 種 子 育 苗 場 / 生 生 種 子 公 司 提 供 研 育 甜 椒 各 式 品 種 / 生 生 種 子 公 司 提 供 漸 昂 貴, 使 得 種 子 委 託 代 工 模 式 漸 失 競 爭 力 鑒 於 委 託 生 產 受 制 於 上 游 廠 商, 研 發 自 有 品 種 品 牌 才 是 永 續 經 營 之 道, 乃 長 期 大 量 投 入 研 發 工 作, 致 力 於 提 高 種 子 產 量 種 子 純 度 發 芽 率 發 芽 勢 及 種 子 處 理 技 術 等, 並 先 後 推 出 上 千 種 優 良 F1 蔬 菜 花 卉 品 種 至 今 許 多 蕃 茄 番 椒 洋 香 瓜 西 瓜 食 用 超 甜 玉 米 糯 玉 米 等 自 有 品 牌 品 種 已 在 國 內 外 有 很 高 知 名 度 及 市 場 佔 有 率 又 不 斷 透 過 國 內 外 技 術 合 作, 提 升 技 術 擴 充 設 備, 使 生 生 種 子 公 司 產 品 品 質 之 優 越 性 已 可 和 歐 美 各 國 之 先 進 廠 商 並 駕 同 步 以 粒 計 價, 打 響 生 生 品 牌 生 生 種 子 的 研 發 方 向? 身 為 經 營 者, 必 需 了 解 競 爭 對 手 是 誰? 我 們 的 實 力 在 哪 裡? 我 們 能 做 些 什 麼? 我 們 較 有 把 握 的 作 物 是 什 麼? 市 場 在 哪 裡? 種 苗 業 是 非 常 注 重 信 譽 的 行 業, 一 次 信 譽 受 損, 就 可 能 讓 公 司 永 遠 無 法 翻 身 好 的 口 碑 是 歷 經 多 年 逐 步 建 立 起 來 的 你 必 需 能 一 次 又 一 次 的 幫 助 農 民 賺 到 錢, 農 民 也 會 拜 你 就 像 拜 他 自 己 阿 公 一 樣 在 技 術 面, 我 們 不 能 閉 門 造 車, 我 們 應 多 讀 書, 多 充 實 外 語 能 力, 要 不 斷 吸 收 新 知, 爭 取 合 作 機 會 或 技 術 交 流 目 前 本 公 司 仍 以 傳 統 育 種 技 術 為 主 軸, 輔 以 先 進 之 農 業 科 技, 來 加 速 研 發 腳 步 必 需 針 對 不 同 的 市 場 研 育 出 產 量 高 園 藝 性 狀 良 好 並 具 備 抗 病 性 之 F1 Hybrid 品 種, 另 外 降 低 生 產 成 本 提 高 種 子 品 質 ( 純 度 芽 率 芽 勢 ) 種 子 調 製 等 亦 為 研 發 項 目 以 高 品 質 來 提 高 附 加 價 值, 以 質 量 取 代 重 量, 使 種 子 從 以 前 接 受 委 託 採 種 時 代 以 公 斤 公 噸 計 價 演 進 為 自 創 品 牌 初 期 以 公 克 計 價 目 前 已 逐 步 改 變 為 以 粒 計 價 販 售, 這 就 是 高 品 質 品 種 的 高 附 加 價 值 為 分 散 風 險 及 增 加 收 益, 公 司 研 發 不 能 只 專 注 於 某 單 一 品 項, 所 以 生 生 公 司 的 產 品 囊 括 茄 科 葫 蘆 科 十 字 花 科 等 此 外, 除 公 司 自 身 投 入 研 發 外, 尚 與 不 同 領 域 的 國 內 外 專 家 學 者 合 作 研 發, 可 減 少 人 事 成 本 及 加 速 研 發 進 度 生 生 種 子 是 否 考 慮 將 生 物 技 術 應 用 於 新 品 種 的 研 發? 生 物 技 術 快 速 發 展 的 力 道 不 容 忽 視, 如 品 種 純 度 速 測 法 的 開 發, 即 是 業 者 現 階 段 可 應 用 之 技 術 透 過 識 別 基 因 的 利 用, 可 在 短 期 內 迅 速 測 出 雜 交 率, 減 少 售 後 純 度 糾 紛, 可 降 低 企 業 營 運 之 風 險 就 基 因 改 造 種 子 方 面, 人 們 對 其 仍 有 安 全 疑 慮, 為 避 免 因 花 粉 傳 播 而 汙 染 傳 統 蔬 果 種 子, 現 階 段 盡 量 避 免 採 用, 以 免 造 成 公 司 損 失 雖 不 排 斥 基 76 農 業 生 技 產 業 季 刊

81 產 業 動 態 因 改 造 技 術, 但 須 謹 慎 小 心, 一 旦 不 小 心 誤 用 專 利 基 因 將 使 公 司 蒙 受 金 錢 及 商 譽 損 失 生 物 科 技 基 因 改 造 作 物 等 科 技 產 物 都 只 是 工 具, 國 內 農 民 能 種 什 麼 賣 什 麼 維 生 以 及 市 場 接 受 度 才 是 終 極 應 思 考 目 標 貴 公 司 在 智 慧 財 產 權 的 保 護 策 略? 本 公 司 為 中 小 型 育 種 公 司, 雖 擁 有 上 千 種 的 品 種, 但 一 一 去 申 請 植 物 品 種 權 卻 太 過 浪 費 企 業 資 源, 且 尚 需 負 擔 沉 重 的 維 持 費 用, 故 目 前 著 重 在 產 品 的 商 標 權, 嚴 禁 仿 冒 以 保 障 生 生 種 子 之 品 牌 但 紐 約 植 物 園 (Botanical Garden) 亞 洲 部 長 小 山 鐵 夫 說 : 誰 控 制 種 子, 誰 便 控 制 這 個 世 界 他 指 的 種 子 便 是 種 源 (germplasm), 也 就 是 育 種 或 遺 傳 工 程 上 所 需 之 原 料, 沒 有 這 些 原 料, 相 關 科 技 並 無 太 大 用 處 因 此 資 源 植 物 的 收 集 整 理 保 存 甚 至 比 遺 傳 工 程 之 投 資 更 應 優 先 考 慮, 未 來 的 種 子 戰 爭 將 會 是 結 合 資 源 植 物 及 遺 傳 工 程 辛 苦 訓 練 的 人 員 常 被 海 外 高 薪 挖 角, 或 報 考 公 務 人 員, 甚 為 可 惜 另 外, 國 內 農 業 勞 動 人 口 流 失, 可 考 慮 適 度 開 放 外 勞, 協 助 具 國 際 競 爭 力 之 農 業 所 遭 遇 基 礎 勞 力 不 足 之 苦, 如 生 產 門 檻 高 勞 力 需 求 多 之 高 級 蔬 菜 水 果 之 研 發 及 生 產 請 談 談 貴 公 司 之 未 來 展 望? 種 子 本 來 就 是 一 項 非 常 具 有 流 通 性 的 產 品, 國 內 種 苗 業 者 從 委 託 生 產 逐 漸 轉 型 成 發 展 自 有 品 牌, 國 內 市 場 小, 故 需 要 國 際 市 場 的 支 撐 進 軍 國 際 市 場 之 捷 徑 則 是 透 過 已 存 在 的 國 際 種 子 聯 盟 (FIS) 亞 洲 種 子 商 會 (APSA) 等 組 織 廣 泛 接 觸 國 際 間 同 業, 而 這 方 面 生 生 種 子 本 來 就 已 相 當 活 躍, 未 來 則 將 持 續 進 行, 讓 生 生 種 子 的 品 牌 可 在 國 際 間 發 光 發 熱 AgBIO 陳 政 忻 台 灣 經 濟 研 究 院 生 物 科 技 產 業 研 究 中 心 專 案 經 理 企 業 營 運 目 前 遭 遇 的 瓶 頸 為 何? 國 際 競 爭 者 眾 多, 國 內 廠 商 多 為 小 企 業, 資 金 及 技 術 相 對 不 足, 難 與 國 外 大 廠 抗 衡 國 內 因 農 業 規 模 小, 鮮 少 有 國 內 廠 商 願 意 研 發 生 產 農 業 機 具, 生 生 公 司 有 許 多 重 要 機 器 皆 需 自 國 外 引 進, 不 但 難 以 尋 覓, 價 格 更 是 昂 貴, 保 養 維 修 更 加 困 難 此 外, 種 子 生 產 需 要 大 面 積 且 完 整 的 土 地, 才 能 達 經 濟 規 模, 台 灣 土 地 昂 貴, 是 業 者 一 大 困 擾 夏 季 多 雨 及 颱 風, 天 災 往 往 造 成 實 驗 材 料 及 儀 器 的 損 失, 多 年 心 血 毀 於 一 旦 由 於 今 日 農 民 成 為 相 對 的 弱 勢 團 體, 收 入 低 工 作 辛 苦, 所 以 有 意 從 事 農 業 的 年 輕 人 越 來 越 少, 且 相 關 農 學 院 學 生 畢 業 後 往 往 無 法 學 以 致 用, 使 得 農 業 人 才 產 生 斷 層, 尤 其 在 傳 統 實 務 的 植 物 育 種 研 發 更 為 缺 乏 一 位 優 秀 的 研 發 人 員 需 經 過 3~5 年 訓 練, 方 有 小 成, 但 缺 乏 留 住 人 才 之 誘 因, 每 每 公 司 生 生 種 子 公 司 何 以 涼 董 事 長 與 台 灣 經 濟 研 究 院 採 訪 團 隊 植 物 種 苗 生 技 2008 NO.13 77

82 AgBIO INFRASTRUCTURE 打 造 世 界 級 熱 帶 植 物 保 存 基 地 辜 嚴 倬 雲 植 物 保 種 中 心 撰 文 / 劉 翠 玲 2008 年 1 月 19 日 於 屏 東 高 樹 鄉 泰 和 農 場 的 一 場 揭 幕 式, 正 式 將 辜 嚴 倬 雲 植 物 保 種 中 心 展 現 於 國 人 面 前, 該 中 心 於 短 短 半 年 的 籌 備 期 間 內, 已 蒐 集 4,600 種 來 自 世 界 各 地 的 熱 帶 植 物, 包 括 即 將 消 失 或 剛 復 育 的 稀 有 蘭 蕨 等 植 物, 堪 稱 台 灣 最 大 的 植 物 保 種 中 心, 預 計 五 年 後 成 為 亞 洲 最 豐 富 的 活 體 植 物 保 存 基 地, 十 年 後 成 為 世 界 上 最 重 要 的 熱 帶 植 物 庇 護 所 辜 嚴 倬 雲 植 物 保 種 中 心 的 使 命 為 保 育 熱 帶 及 亞 熱 帶 植 物, 永 續 地 球 上 最 豐 富 的 生 物 多 樣 性, 乃 台 泥 企 業 團 辜 成 允 先 生 及 辜 嚴 倬 雲 女 士 的 大 力 支 持 下 成 立, 同 時 由 台 灣 水 泥 股 份 有 限 公 司 和 平 電 力 股 份 有 限 公 司 中 國 合 成 橡 膠 股 份 有 限 公 司 及 財 團 法 人 劍 潭 古 寺 等 四 家 營 利 及 非 營 利 組 織, 成 立 財 團 法 人 辜 嚴 倬 雲 植 物 保 種 暨 環 境 保 護 發 展 基 金 會, 推 動 保 種 中 心 營 運, 並 由 清 華 大 學 生 命 科 學 系 教 授 李 家 維 先 生 擔 任 保 種 中 心 執 行 長 在 第 一 期 的 五 年 計 畫 中, 投 入 新 台 幣 億 元 以 上 經 費, 於 泰 和 農 場 建 置 五 公 頃 面 積 的 熱 帶 植 物 保 種 園 區, 已 收 集 共 十 二 大 科 植 物, 包 括 蘭 科 薑 科 芭 蕉 科 赫 蕉 科 竹 芋 科 棕 櫚 科 天 南 星 科 鳳 梨 科 山 茶 科 蘿 摩 科 苦 苣 苔 科 及 蕨 類 植 物, 近 期 更 增 添 秋 海 棠 科, 成 為 第 十 三 科 隨 著 地 球 氣 候 與 生 態 環 境 的 巨 幅 變 遷, 許 多 物 種 正 逐 漸 消 失, 甚 至 滅 絕 近 年 來, 各 國 政 府 或 科 學 環 保 組 織 在 強 調 物 種 滅 絕 嚴 重 性 的 同 時, 亦 紛 紛 展 開 保 存 物 種 計 畫, 期 能 盡 力 降 低 物 種 消 失 的 危 機 植 物 是 生 命 演 化 的 推 手 與 人 類 健 康 的 保 障, 尤 其 是 位 於 赤 道 帶 附 近 的 熱 帶 雨 林 所 涵 養 的 豐 富 生 物 物 種, 更 隨 著 過 度 的 人 為 砍 伐 與 破 壞, 造 成 雨 林 的 面 積 不 斷 地 消 失, 直 接 導 致 許 多 棲 息 植 物 或 動 物 滅 絕 現 今 地 球 上 有 三 十 萬 種 植 物, 預 計 在 本 世 紀 末 將 因 棲 地 的 消 失 而 滅 絕 二 十 萬 種 以 上, 估 計 數 以 百 萬 的 昆 蟲 等 物 種 也 隨 之 面 臨 消 逝 的 命 運 78 農 業 生 技 產 業 季 刊

83 基 磐 建 設 2000 年 8 月, 為 挽 救 和 保 留 世 界 上 許 多 瀕 臨 滅 絕 的 珍 稀 植 物 物 種, 英 國 皇 家 植 物 園 邱 園 成 立 種 子 銀 行, 開 啟 千 禧 年 種 子 銀 行 計 畫, 目 標 是 在 十 年 內, 收 集 和 貯 存 25,000 種 野 生 植 物 種 子, 保 存 在 低 溫 乾 燥 狀 態 2008 年 2 月, 由 全 球 作 物 多 樣 性 基 金 會 與 挪 威 政 府 共 同 合 作 的 末 日 種 子 庫, 正 式 在 北 極 圈 永 久 凍 土 山 地 基 地 正 式 啟 用, 預 計 將 儲 存 450 萬 份 種 子 樣 本, 以 確 保 地 球 重 要 糧 食 作 物 的 種 子 不 受 氣 候 變 遷 等 因 素 而 消 失, 永 續 人 類 農 業 生 產 然 而, 種 類 豐 富 的 熱 帶 植 物, 因 其 種 子 壽 命 有 限 且 不 耐 低 溫 與 乾 燥, 無 法 以 種 子 庫 方 式 永 續 保 存, 故 辜 嚴 倬 雲 植 物 保 種 中 心 便 以 異 地 活 體 保 存 為 主 又 台 灣 位 於 熱 帶 及 亞 熱 帶 地 區, 具 有 良 好 的 的 天 然 資 源 和 優 秀 的 種 植 技 術, 未 來 藉 由 保 種 中 心 所 建 立 的 品 種 多 樣 性, 可 進 行 國 際 交 流, 積 極 參 與 世 界 熱 帶 植 物 保 育 計 畫 保 種 中 心 蒐 藏 熱 帶 植 物 的 過 程 係 獲 得 國 內 林 業 試 驗 所 農 業 試 驗 所 香 蕉 研 究 所 及 許 多 專 家 學 者 的 大 力 協 助, 經 過 募 集 或 捐 贈 將 各 種 稀 有 珍 貴 的 熱 帶 植 物 從 世 界 各 地 遷 移 過 來 ; 有 時 亦 透 過 民 間 熱 心 業 者 從 國 外 進 口, 獨 特 的 生 態 特 性 且 極 具 保 存 價 值 之 植 物, 但 由 於 部 分 植 物 屬 於 稀 有 少 見 之 品 種, 於 輸 入 國 內 的 檢 疫 過 程 遭 遇 困 難, 甚 至 面 臨 整 株 植 物 被 銷 毀 的 命 運, 成 為 保 種 中 心 蒐 集 珍 稀 品 種 的 一 個 瓶 頸 展 望 未 來, 辜 嚴 倬 雲 植 物 保 種 中 心 期 能 晉 升 為 世 界 級 的 熱 帶 植 物 保 存 基 地, 目 標 為 二 十 年 內 累 積 保 存 達 30,000 種 熱 帶 植 物 中 心 裡 收 藏 各 式 原 生 物 種, 以 留 存 植 物 的 原 始 基 因 ; 對 於 某 些 無 市 場 價 值 或 原 產 地 遭 受 破 壞 而 瀕 臨 淘 汰 的 植 物 品 種, 植 物 種 苗 生 技 2008 NO.13 79

84 AgBIO INFRASTRUCTURE 辜 嚴 倬 雲 植 物 保 種 中 心 蒐 藏 概 況 一 覽 ( 十 二 大 科 植 物 ) 科 別 分 佈 區 域 及 特 性 地 球 原 生 物 種 台 灣 原 生 物 種 2012 年 原 生 種 及 交 配 種 目 標 蒐 藏 量 蘭 科 Orchidaceae 具 多 元 物 種 的 開 花 植 物, 全 球 分 佈 廣, 多 數 原 產 地 在 熱 帶 亞 洲 及 中 南 美 洲 25,000 種 338 種 4500 種 薑 科 Zingiberaceae 原 產 地 在 熱 帶 亞 洲 非 洲 及 美 洲, 具 匍 匐 或 塊 狀 地 下 莖, 常 有 特 殊 的 芳 香 1,400 種 25 種 350 種 芭 蕉 科 Musaceae 分 佈 於 熱 帶 亞 洲 與 非 洲, 香 蕉 為 最 常 見 的 品 種 50 種 2 種 100 種 赫 蕉 科 Heliconiaceae 分 佈 於 熱 帶 美 洲, 是 當 地 蜂 鳥 重 要 食 源, 花 色 豔 麗 200 種 0 種 120 種 竹 芋 科 Marantaceae 原 產 熱 帶 美 洲, 為 重 要 室 內 栽 培 觀 賞 植 物 550 種 1 種 150 種 棕 櫚 科 Arecaceae 又 稱 檳 榔 科, 主 要 分 佈 熱 帶 美 洲 及 熱 帶 亞 洲, 四 季 常 青 2,600 種 7 種 250 種 天 南 星 科 Araceae 典 型 熱 帶 森 林 成 員, 耐 陰 性 強, 由 棒 狀 的 肉 穗 花 序 和 苞 葉 組 成 的 佛 焰 苞 為 其 特 色 3,700 種 35 種 500 種 鳳 梨 科 Bromeliaceae 原 產 熱 帶 美 洲, 可 生 長 在 海 邊 礁 石 沙 漠 熱 帶 雨 林 及 高 山 2,400 種 0 種 900 種 山 茶 科 Theaceae 分 佈 廣 泛, 以 東 亞 地 區 的 物 種 最 為 豐 富 520 種 38 種 1,000 種 蘿 藦 科 Asclepiadaceae 原 產 於 熱 帶 及 亞 熱 帶, 多 具 百 色 乳 汁 2,900 種 8 種 400 種 苦 苣 苔 科 Gesneriaceae 原 產 於 熱 帶 及 亞 熱 帶, 花 色 多 彩 繽 紛 具 耐 陰 特 性 3,200 種 18 種 800 種 蕨 類 植 物 Pteridophyta 隱 花 植 物, 以 孢 子 繁 殖, 是 古 老 的 植 物 類 群, 以 熱 帶 雨 林 中 的 物 種 最 豐 富 12,000 種 679 種 1,000 種 80 農 業 生 技 產 業 季 刊

85 基 磐 建 設 為 維 護 生 物 多 樣 性 目 的, 亦 納 入 收 藏 範 圍 而 這 些 被 收 藏 的 植 物 品 種, 未 來 更 將 成 為 科 學 界 良 好 的 研 究 素 材, 甚 至 具 有 商 業 化 潛 力 但 此 時 對 於 智 財 權 及 其 相 關 應 用 的 權 益 爭 議 勢 必 隨 之 而 生, 如 將 某 國 家 的 原 生 植 物 發 展 成 商 品 時, 該 如 何 建 立 雙 方 溝 通 平 台 或 設 計 回 饋 機 制, 似 乎 也 將 成 為 保 種 中 心 下 階 段 可 能 面 對 的 重 要 課 題 之 一 AgBIO 劉 翠 玲 台 灣 經 濟 研 究 院 生 物 科 技 產 業 研 究 中 心 專 案 經 理 ( 陳 政 忻 攝 ) 植 物 種 苗 生 技 2008 NO.13 81

86 AgBIO INFRASTRUCTURE 基 因 改 造 科 技 的 保 險 栓 農 業 試 驗 所 基 因 轉 殖 植 物 隔 離 試 驗 設 施 採 訪 紀 實 撰 文 / 陳 政 忻 近 年 來 全 球 基 因 轉 殖 植 物 種 植 面 積 快 速 擴 增, 2007 年 已 達 1.4 億 公 頃, 較 去 年 成 長 22% 然 而 目 前 在 國 際 上 對 基 因 轉 殖 植 物 的 環 境 和 食 品 安 全 性 仍 時 有 爭 論, 因 此 一 般 認 為 必 須 對 相 關 生 物 遺 傳 工 程 產 品 進 行 全 程 的 安 全 評 估 和 監 控 管 理 如 此 一 來 可 避 免 在 開 發 階 段 及 商 業 化 種 植 基 因 改 造 作 物 所 發 生 的 基 因 流 佈 情 形, 造 成 人 類 健 康 及 環 境 的 負 面 影 響 由 於 基 因 轉 殖 植 物 之 生 物 安 全 評 估 試 驗 需 耗 費 龐 大 之 經 費 與 人 力, 國 內 各 界 咸 認 為 政 府 應 集 中 資 源 於 行 政 院 農 業 委 員 會 所 屬 之 農 業 試 驗 所 設 置 一 處 基 因 轉 殖 植 物 隔 離 試 驗 設 施 因 此, 農 業 試 驗 所 積 極 規 劃 設 計 基 因 轉 殖 植 物 隔 離 試 驗 設 施, 並 且 獲 得 公 告 認 可, 未 來 在 培 育 基 因 轉 殖 的 新 品 種 建 立 標 準 規 範 方 法, 參 與 國 際 化 認 證 等 工 作 上 將 可 邁 進 一 大 步, 期 能 在 最 嚴 密 的 監 控 做 好 防 護 措 施, 為 國 人 謀 求 福 祉 於 96 年 4 月 27 日 正 式 落 成 啟 用, 並 於 同 年 5 月 3 日 獲 農 委 會 公 告 本 會 農 業 試 驗 所 為 本 會 認 可 之 基 因 轉 殖 植 物 田 間 試 驗 機 構 ( 隔 離 田 3.25 公 頃 ), 後 於 同 年 12 月 25 日 再 獲 公 告 認 可 本 會 農 業 試 驗 所 基 因 轉 殖 植 物 田 間 試 驗 場 之 密 閉 式 溫 室 半 農 業 試 驗 所 生 物 科 技 研 究 中 心 試 驗 田 82 農 業 生 技 產 業 季 刊

87 基 磐 建 設 密 閉 式 溫 室 隔 離 溫 室 及 隔 離 網 室 等 四 項 隔 離 設 施 預 期 效 益 如 下 : 1. 國 內 基 因 轉 殖 上 游 實 驗 室 所 得 到 之 基 因 轉 殖 株, 得 以 進 行 品 種 純 化 與 適 量 的 繁 殖, 進 行 基 因 轉 殖 植 物 遺 傳 特 性 調 查 及 生 物 安 全 評 估 試 驗, 進 而 培 育 成 基 因 轉 殖 之 新 品 種 2. 提 供 基 因 轉 殖 植 物 的 生 物 安 全 科 學 證 據, 確 保 國 內 生 態 環 境 安 全, 並 對 社 會 大 眾 提 供 對 基 因 轉 殖 植 物 認 知 的 功 能 農 業 委 員 會 李 健 全 副 主 任 委 員 致 詞 農 業 試 驗 所 林 俊 義 所 長 致 詞 3. 結 合 財 團 法 人 全 國 認 證 基 金 會 的 技 術 協 助, 建 立 標 準 規 範 或 方 法, 參 與 國 際 化 認 證 工 作, 推 動 國 際 合 作 目 前 已 設 的 隔 離 田 面 積 為 3.25 公 頃, 四 周 均 有 水 泥 高 牆, 實 施 門 禁 管 制 人 員 進 出, 出 入 口 均 有 適 當 消 毒 設 施, 並 以 二 十 四 小 時 監 控 經 過 十 三 位 科 學 家 檢 驗 後, 順 利 取 得 農 委 會 認 可, 代 表 台 灣 與 國 際 間 共 同 正 視 基 因 轉 殖 植 物 安 全 的 問 題, 同 時 也 證 實 台 灣 不 僅 具 有 這 方 面 的 技 術, 甚 至 將 來 參 與 國 際 化 認 證 工 作, 有 能 力 服 務 鄰 近 國 家 至 今 已 有 水 稻 青 花 菜 木 瓜 及 馬 鈴 薯 等 基 因 轉 殖 作 物 試 驗, 在 該 所 嚴 密 的 監 控 之 下, 除 了 能 夠 純 化 與 適 量 的 繁 殖 新 品 種, 而 且 也 能 夠 更 加 確 保 生 態 環 境 安 全, 提 供 社 會 大 眾 對 基 因 轉 殖 植 物 認 知 同 時 更 能 夠 參 與 國 際 化 的 認 證 工 作, 推 動 國 際 合 作, 對 我 國 基 因 轉 殖 水 準 的 提 升 有 莫 大 幫 助 AgBIO 陳 政 忻 台 灣 經 濟 研 究 院 生 物 科 技 產 業 研 究 中 心 專 案 經 理 植 物 種 苗 生 技 2008 NO.13 83

88 資 訊 情 報 INFORMATION 2008 台 灣 國 際 蘭 展 暨 研 討 會 撰 文 / 陳 政 忻 近 年 來, 國 際 花 卉 產 業 興 起 蘭 花 熱, 尤 其 是 蝴 蝶 蘭 每 年 以 超 過 20% 的 成 長 率 橫 掃 歐 美 亞 市 場, 蘭 花 已 從 以 往 的 珍 藏 收 集 品 進 入 到 普 羅 大 眾 的 生 活 中 台 灣 為 世 界 上 最 重 要 的 蘭 花 產 地, 素 有 蘭 花 王 國 之 美 譽, 原 生 種 蘭 花 種 類 繁 多 種 源 豐 富, 更 有 長 期 的 種 植 經 驗, 產 業 發 展 已 超 過 二 十 年, 累 積 的 蘭 花 品 種 豐 富 且 多 元, 在 產 官 學 各 界 持 續 的 努 力 經 營 下, 台 灣 的 蘭 花 已 深 入 世 界 各 地 市 場, 成 為 國 際 花 卉 產 業 的 明 日 之 星 與 世 界 蘭 展 和 亞 太 蘭 展 並 列 全 球 三 大 蘭 展 之 一 的 台 灣 國 際 蘭 花 展, 今 年 3 月 8 日 至 17 日, 於 台 灣 蘭 花 生 物 科 技 園 區 盛 大 舉 行 台 南 縣 由 於 氣 候 與 環 境 的 關 係, 使 得 蘭 花 產 業 蓬 勃 發 展, 其 中 以 蝴 蝶 蘭 更 是 表 現 亮 眼, 縣 內 蝴 蝶 蘭 生 產 面 積 為 台 灣 蝴 蝶 蘭 總 生 產 面 積 的 40%( 約 90 公 頃 ), 位 於 台 南 縣 後 壁 鄉 的 台 灣 蘭 花 生 物 科 技 園 區, 是 全 台 唯 一 的 蘭 花 園 區, 目 前 已 完 成 一 二 期 工 程, 已 有 10 萬 坪 產 能 進 行 量 產, 預 估 園 區 開 發 完 工 以 後 的 市 占 比 將 會 更 高, 成 為 國 際 間 最 重 要 的 蝴 蝶 蘭 產 區 延 續 多 年 舉 辦 的 台 灣 國 際 蘭 展 熱 潮, 不 但 為 產 業 帶 來 希 望, 也 為 旅 遊 市 場 帶 來 商 機,2004 亞 太 蘭 展 吸 引 超 過 3,500 位 外 賓 參 觀,2005 台 灣 國 際 蘭 展 入 場 人 數 更 超 越 20 萬, 至 今 規 模 越 來 越 大, 每 年 參 與 人 數 履 創 新 高 此 外, 每 年 蘭 展 不 僅 有 大 型 的 花 藝 裝 置 爭 奇 鬥 艷, 更 有 珍 奇 的 蘭 花 品 種 參 與 比 賽, 近 年 更 創 新 規 劃, 加 入 蘭 花 的 企 業 景 觀 形 象 裝 置 藝 術 科 技 藝 術, 展 現 出 極 致 的 創 意 和 工 藝, 使 整 個 蘭 展 內 容 更 加 豐 富 且 多 元 本 刊 採 訪 團 隊 特 別 參 與 2008 國 際 蘭 花 研 討 會, 整 理 演 講 者 內 容, 提 供 讀 者 參 考 生 物 科 技 於 蘭 花 之 應 用 國 立 高 雄 大 學 生 命 科 學 系 陳 文 輝 教 授 以 台 灣 的 蘭 花 生 物 科 技 為 題, 分 析 台 灣 蝴 蝶 蘭 產 業 得 以 行 銷 全 球 之 重 要 因 素 為 : 台 灣 地 處 亞 熱 帶, 氣 候 提 供 優 良 的 蝴 蝶 蘭 生 長 環 境 ; 此 外 台 灣 專 業 和 業 餘 的 蘭 花 業 者 擁 有 豐 富 的 蘭 花 育 種 經 驗 及 技 術, 使 台 灣 得 以 擁 有 全 世 界 最 多 的 蝴 蝶 蘭 種 源 最 近 二 十 多 年 來, 藉 由 品 種 改 良 栽 培 及 分 生 苗 繁 殖 技 術 的 提 升, 方 令 台 灣 蘭 花 產 業 迅 速 地 成 長 而 遍 及 世 界 在 國 科 會 農 委 會 及 中 央 研 究 院 所 資 助 的 農 業 生 物 技 術 國 家 型 計 畫 的 支 持 下, 陳 文 輝 博 士 及 陳 虹 樺 博 士 結 合 台 灣 各 領 域 之 蘭 花 研 究 者, 分 析 蘭 花 生 技 相 關 的 學 術 論 文 及 個 人 研 究 成 果, 共 同 撰 寫 編 著 蘭 花 生 物 科 技 (Orchid Biotechnology) 專 書, 敘 述 84 農 業 生 技 產 業 季 刊

89 國 外 消 息 蘭 花 基 礎 基 因 組 知 識 胚 胎 學 花 的 型 態 及 系 統 發 生 學 微 體 繁 殖 等, 更 進 而 提 到 未 來 之 新 品 種 研 發 技 術 與 發 展 如 陳 文 輝 教 授 便 提 到 國 立 成 功 大 學 枝 團 隊 研 究 Phalaenopsis bellina 的 香 味 代 謝 基 因, 希 望 可 與 其 他 蘭 花 結 合, 育 成 具 有 香 味 之 蝴 蝶 蘭 ; 另 P. parishii 因 可 培 育 出 四 倍 體 之 蘭 花, 成 為 現 在 育 種 者 所 感 興 趣 之 育 種 標 的 此 外, 由 蘭 花 根 部 分 離 的 蘭 共 生 菌 (orchid mycorrhizal fungi) 因 具 有 促 進 台 灣 金 線 連 生 長 的 效 果, 具 有 開 發 成 微 生 物 製 劑 之 潛 力 另 外, 由 國 立 中 興 大 學 園 藝 系 張 正 教 授 以 蘭 花 試 管 內 開 花 為 題, 說 明 試 管 內 可 提 供 蘭 花 均 一 且 精 準 的 培 育 環 境 成 分 精 確 的 培 養 基 組 成 分, 可 培 養 獨 立 器 官 與 切 離 的 組 織, 減 少 組 織 器 官 間 的 干 擾, 因 此 蘭 花 試 管 內 開 花 的 技 術 可 作 為 研 究 蘭 花 開 花 生 理 蘭 花 花 器 發 育 蘭 花 授 粉 行 為 試 管 內 育 種 與 直 接 花 卉 觀 賞 等 用 途 張 正 博 士 將 過 去 所 從 事 之 蘭 花 試 管 內 開 花 的 成 果 分 享 給 與 會 者, 其 中 包 含 素 心 蘭 禾 草 芋 蘭 迷 你 船 型 風 蘭 扇 形 文 心 蘭 蝴 蝶 蘭 等 透 過 國 內 學 者 及 育 種 者 的 不 斷 努 力, 台 灣 蘭 花 生 物 科 技 的 發 展, 除 了 在 世 界 學 術 界 具 有 指 標 性 的 領 先 地 位 外, 更 期 能 提 升 台 灣 蘭 花 產 業 的 發 展, 以 確 保 台 灣 蝴 蝶 蘭 王 國 可 以 永 續 經 營 蝴 蝶 蘭 育 種 大 會 邀 請 國 內 蘭 花 育 種 者 李 萬 全 理 事, 以 蝴 蝶 蘭 育 種 為 題 分 享 其 育 種 經 驗 由 於 蝴 蝶 蘭 的 花 期 長 花 色 多 樣 且 種 源 豐 富, 可 滿 足 任 何 室 內 裝 飾 的 需 求 而 育 種 者 在 繁 殖 上 需 考 慮 因 素 包 括 生 育 速 度 花 朵 大 小 花 梗 品 質 葉 片 形 狀 及 大 小 抗 病 性 溫 度 的 耐 受 性 ( 如 抗 寒 ) 根 系 ( 根 的 強 度 ) 花 苞 的 香 味 持 續, 以 及 在 人 工 環 境 下 容 易 抽 梗 等 在 育 種 原 則 上, 則 須 考 量 不 同 遺 傳 組 合 交 配 不 同 品 種 間 交 配 親 本 特 性 有 效 的 不 同 純 系 間 交 配 避 免 同 種 或 近 緣 種 交 配 ; 另 外, 將 不 同 純 系 間 交 配 是 可 創 造 雜 種 優 勢, 或 善 用 回 交 來 使 品 種 特 定 特 色 保 留 以 及 利 用 不 斷 自 交 方 式 來 育 成 純 系 等 方 式 來 育 成 新 品 種 同 時, 李 萬 全 理 事 長 提 到 現 在 育 種 者 以 培 育 雙 花 梗, 甚 至 三 花 梗 之 蘭 花 為 目 標, 而 為 增 強 品 種 存 活 率 則 引 進 具 抗 寒 性 或 提 升 根 強 化 之 基 因 植 物 種 苗 生 技 2008 NO.13 85

90 資 訊 情 報 INFORMATION 蘭 花 的 種 原 相 當 多 樣, 育 種 者 無 不 積 極 導 入 新 種 原 以 培 育 新 品 種 之 蘭 花 因 此 由 馬 來 西 亞 沙 巴 州 Tenon 農 業 公 園 董 事 長 Anthony Lamb 以 婆 羅 洲, 特 別 是 沙 巴 ( 東 馬 來 西 亞 ) 的 一 些 新 的 種 原 發 現 紀 錄 介 紹 近 來 其 所 發 現 的 新 蘭 花 種 原 婆 羅 洲 有 非 常 多 樣 化 的 蘭 花 植 物 種 原, 在 五 個 亞 科 中 擁 有 157 屬 及 大 約 1,500 個 已 命 名 的 原 生 種 沙 巴 大 約 只 占 婆 羅 洲 的 10%, 但 卻 擁 有 154 屬, 估 計 有 1,250 個 原 生 種 特 別 是 沙 巴 競 內 的 婆 羅 洲 神 山 (Mt. kinabalu) 區 域, 資 料 記 載 有 132 個 屬, 大 約 860 個 原 生 種, 而 在 1993 年 的 名 冊 中 更 增 加 121 屬 中 的 703 個 原 生 種 以 現 況 而 言, 整 體 蘭 科 植 物 已 受 到 許 多 國 家 公 園 的 保 護, 然 而 卻 仍 有 許 多 具 園 藝 利 用 價 值 的 原 生 種, 因 為 採 集 者 森 林 消 失, 以 及 區 域 或 全 球 暖 化 所 造 成 的 乾 旱 而 面 臨 滅 絕 因 此 遷 地 保 育 (ex-situ conservation) 已 成 為 保 護 瀕 臨 絕 種 及 罕 見 品 種 的 重 要 工 作 為 此 大 會 特 邀 請 美 國 Parkside 蘭 園 負 責 人 John Salventi 以 關 於 蘭 科 植 物 及 種 原 保 存 的 生 物 多 樣 性 為 題, 探 討 種 原 的 保 存 工 作 現 今 一 些 特 殊 品 種 的 動 植 物 是 仰 賴 瀕 危 野 生 動 植 物 種 國 際 貿 易 公 約 (The Convention on International Trade in Endangered Species of Wild Fauna and Flora, CITES) 來 保 護 該 公 約 的 原 意 是 立 法 以 保 護 和 保 存 瀕 臨 絕 種 的 野 生 動 植 物, 但 現 在 許 多 意 見 認 為 CITES 只 滿 足 國 際 貿 易, 而 非 現 地 保 存 (in-situ conservation) 生 物, 實 際 上 還 禁 止 離 境 保 存 (ex-situ conservation), 因 此 已 經 與 起 初 立 法 目 標 不 相 符 合 許 多 政 府 會 執 行 特 定 計 畫 來 禁 止 所 有 瀕 臨 絕 種 野 生 動 植 物 的 採 集 持 有 和 貿 易 活 動, 卻 未 包 括 教 育 研 究 搶 救 復 育 或 是 完 整 成 功 保 育 計 畫 所 需 執 行 的 作 業 有 時 因 為 這 些 錯 誤 的 計 畫 決 策, 導 致 計 畫 結 束 時 反 而 喪 失 更 多 原 本 欲 保 存 的 動 植 物 而 依 據 公 約 所 設 立 的 政 府 官 僚 組 織 和 它 的 運 作 費 用, 是 妨 害 其 原 始 設 立 目 標 的, 但 卻 也 造 成 因 蘭 花 業 者 的 某 些 非 法 活 動, 奇 特 的 使 一 些 原 生 種 得 持 續 生 存 John Salventi 遂 從 保 育 的 觀 點 介 紹 多 面 向 的 非 政 府 途 徑, 希 望 未 來 能 大 量 保 存 蘭 花 原 生 種 全 球 蘭 花 市 場 日 本 為 國 內 主 要 的 蘭 花 出 口 市 場, 因 此 大 會 邀 請 日 本 鶴 見 花 市 的 董 事 上 村 敏 和, 以 有 關 日 本 的 洋 蘭 銷 售 狀 況 為 題 分 析 日 本 市 場 現 在 日 本 洋 蘭 主 要 指 的 就 是 蝴 蝶 蘭, 蝴 蝶 蘭 占 日 本 蘭 花 市 場 最 大 宗, 每 年 日 本 要 賣 出 641 萬 盆 蝴 蝶 蘭, 成 交 總 值 是 155 億 日 圓 ; 蝴 蝶 蘭 主 要 的 通 路 是 拍 賣 市 場, 每 年 可 賣 出 440 萬 盆, 而 蝴 蝶 蘭 也 總 是 擺 在 各 式 賣 場 中 最 顯 著 的 位 置 除 蝴 蝶 蘭 外, 日 本 市 場 尚 有 虎 頭 蘭 春 石 斛 蘭 秋 石 斛 蘭 等, 對 其 花 色 及 線 條 各 有 不 同 需 求 蝴 蝶 蘭 是 20~30 歲 日 本 女 性 送 禮 的 最 愛, 不 論 白 色 粉 紅 色 或 白 花 紅 心 的 蝴 蝶 蘭 在 日 本 都 被 視 為 吉 利 的 顏 色 儘 管 受 到 能 源 危 機 成 本 增 加 的 影 響, 使 得 整 體 洋 蘭 消 費 萎 縮, 但 家 庭 用 的 中 小 型 盆 花 銷 量 卻 逐 步 提 升, 加 上 蝴 蝶 蘭 近 來 被 用 於 裝 飾 喪 禮, 未 來 市 場 應 還 有 成 長 的 空 間 上 村 敏 和 特 別 提 醒 台 灣 業 者, 日 本 視 蘭 花 為 盆 栽 或 是 藝 術 品, 故 販 售 蘭 花 組 合 盆 為 主 對 於 日 本 86 農 業 生 技 產 業 季 刊

91 國外消息 日本消費者對於各式蘭花之喜好 蝴蝶蘭 花色 線條 白色 粉紅色 白花紅心 拱型 虎頭蘭 春石斛蘭 秋石斛蘭 粉紅色 黃色 粉紅色 白色 紅色 直立型 拱型 直立型 直立型 消費者 重視蘭花的造型 大小及角度 給人 風雅 的感覺 蘭花才賣得出去 蘭花販售商把蘭花當作 藝術品來賣 進口商重視花形 花色及線條 要求 高品質 價格反而為其次 另外 在過去 10~15 年間蝴蝶蘭在歐洲的市場 急遽成長 遂邀請國際園藝生產者協會環境委員會 政策執行顧問 George Franke 講述 歐洲花卉苗木 特別是蘭花的市場概況 在荷蘭 蝴蝶蘭自 2001 年起便是盆花銷售第一名 從 2000 年開始每一年 增 加 25% 的植株量 及 28% 的營業額 在荷蘭 5% 的盆花生產為蝴蝶蘭 但其產值則高達 17% 2.21 億歐元 約合 3 億美元 荷蘭的蝴蝶蘭種植面積 超過 110 公頃 可生產 4,500 萬株 故荷蘭在世界貿 易上有極高占有率 在荷蘭的花卉拍賣市場 包含 切花及盆花的整體蘭花銷售額為 3.8 億歐元 約 5.5 億美元 來自國外進口之比率不到 1% 而英國與法國則是歐洲花卉的主要消費市場 包括蝴蝶蘭 一般而言 歐洲消費者對於蝴蝶蘭有 品質好及觀賞壽命長的正面印象 由於顏色及型態 的多樣化 蝴蝶蘭所代表的象徵已經由高價及過 氣時尚 轉變為時髦 流行及具備現代感的商品 藉由每年一次國際蘭展的舉辦 將可促進國內 業者進行國際技術交流及拓展外銷之機會 讓台灣 的蘭花產業更加發光 成為名符其實的 蘭花王國 AgBIO 陳政忻 台灣經濟研究院 生物科技產業研究中心 專案經理 植物種苗生技 2008 NO.13 87

92 資 訊 情 報 INFORMATION NASA 提 供 資 金 研 究 生 質 能 源 農 作 物 對 環 境 與 氣 候 的 影 響 以 纖 維 素 為 主 成 份 的 植 物 生 物 質, 如 風 傾 草 或 多 年 生 牧 草, 現 正 被 視 為 第 二 代 生 質 能 源 作 物 相 對 於 第 一 代 生 質 能 源 作 物 如 玉 米, 使 用 纖 維 素 來 源 的 原 料 來 生 產 酒 精 被 認 為 可 減 少 農 業 投 入, 有 較 好 的 淨 能 源 產 率 和 碳 平 衡 (carbon balances) 許 多 美 國 農 民 正 考 慮 將 從 玉 米 或 大 豆 改 種 多 年 生 牧 草 以 當 作 生 質 能 源 原 料 然 而 有 關 生 質 能 源 作 物 種 植 的 改 變, 將 對 土 地 和 低 層 大 氣 之 間 的 水 資 源 季 節 循 環 與 能 源 交 替 產 生 影 響 一 項 由 美 國 南 達 科 達 大 學 (South Dakota State University) 地 理 資 訊 科 學 卓 越 研 究 中 心 (Geographic Information Science Center of Excellence) 和 美 國 太 空 總 署 (National Aeronautics and Space Agency, NASA) 所 組 成 的 聯 合 研 究, 由 NASA 提 供 研 究 中 心 73.8 萬 美 金 的 經 費 補 助, 以 分 析 生 質 能 源 作 物 栽 種 的 改 變 對 氣 候 的 影 響 這 個 三 年 計 畫 將 使 用 田 野 調 查 與 模 型 研 究 以 評 估 生 質 能 源 的 栽 種 改 變 所 造 成 潛 在 影 響, 研 究 範 圍 涵 蓋 北 南 達 科 達 州 內 布 拉 斯 加 州 明 尼 蘇 達 州 西 部 及 愛 荷 華 州 北 部 資 深 研 究 員 Michael Wimberly, 表 示, 該 研 究 的 目 的 並 不 是 進 行 精 確 的 預 測, 而 是 產 生 廣 泛 且 合 理 的 假 設, 預 計 在 個 月 內 將 有 初 步 的 成 果 美 國 通 過 大 型 能 源 法 案 積 極 發 展 生 質 能 源 美 國 四 十 年 來 最 大 規 模 的 能 源 自 主 及 安 全 法 案 即 將 上 路, 該 法 案 的 最 大 贏 家 將 是 再 生 能 源 美 國 眾 議 院 於 2007 年 12 月 18 日 以 壓 倒 性 多 數 通 過 此 一 旨 在 提 高 燃 料 效 率 標 準, 降 低 對 原 油 依 賴 的 能 源 法 案, 布 希 總 統 已 表 示 將 簽 署 法 案, 而 民 主 黨 領 袖 裴 洛 西 也 表 示 要 在 明 年 再 提 出 有 關 再 生 能 源 稅 賦 優 惠 與 增 加 使 用 的 法 案 法 案 在 生 質 能 源 部 分, 是 要 求 在 2022 年 以 前, 生 質 燃 料 乙 醇 的 使 用 量 應 增 加 六 倍, 達 到 年 用 量 1,360 億 公 升 由 於 目 前 美 國 是 使 用 玉 米 來 生 產 乙 醇, 因 此 這 項 條 款 預 期 將 嘉 惠 美 國 農 民 目 前 全 球 主 要 國 家, 如 美 國 巴 西 中 國 等 都 積 極 以 酒 精 柴 油 等 生 質 能 源 逐 步 替 代 汽 油 面 對 國 際 石 油 節 節 高 升, 同 時 在 未 來 數 十 年 內 可 能 枯 竭, 加 上 全 球 對 二 氧 化 碳 減 量 排 放 的 重 視, 以 生 質 酒 精 及 生 質 柴 油 作 為 替 代 性 能 源 的 開 發 方 案 將 逐 漸 成 為 全 球 共 識 ( 資 料 來 源 : 摘 錄 自 工 商 時 報,2007/12/20 21) ( 資 料 來 源 : 摘 譯 自 Ethanol Producer Magazine, 2008/02/05 & ISAAA, 2008/2/15) 義 大 利 農 民 期 待 栽 種 基 改 作 物 一 項 由 義 大 利 化 學 公 會 Federchimica 委 託 的 調 查 研 究 發 現, 在 義 大 利 倫 巴 底 (Lombardy) 主 要 玉 米 栽 種 區 內, 約 有 67% 的 農 民 已 準 備 栽 種 基 因 改 造 作 物 紐 西 蘭 核 准 基 改 玉 米 進 口 紐 西 蘭 食 品 安 全 局 (New Zealand Food Safety Authority, NZFSA) 已 核 准 一 種 基 改 玉 米 的 進 口 及 上 市, 且 能 符 合 販 售 所 需 之 基 改 產 品 標 示 規 定 此 基 改 玉 米 含 有 高 量 的 離 胺 酸 (lysine), 除 可 用 來 當 作 動 物 飼 料 外, 目 前 正 在 評 估 直 接 作 為 人 類 食 物 的 可 行 性 紐 西 蘭 食 品 安 全 局 為 此 基 改 玉 米 舉 辦 包 括 兩 次 公 眾 諮 詢 會 議, 當 局 表 示 此 基 改 玉 米 與 傳 統 玉 米 一 樣 安 全 ( 資 料 來 源 : 摘 譯 自 CropBiotech Update, 2008/01/11) 此 外, 有 關 基 改 作 物 的 田 間 試 驗 管 理 也 受 到 74% 受 訪 者 支 持 根 據 此 研 究 顯 示,80.6% 的 受 訪 農 民 認 為 禁 止 種 植 基 改 作 物 將 使 飼 料 進 口 變 得 不 合 理 ; 且 有 75.9% 受 訪 者 認 為, 當 地 農 民 無 法 與 其 他 國 家 之 農 民 競 爭 ; 而 74.8% 受 訪 農 民 認 為, 農 民 本 身 即 可 決 定 所 欲 栽 種 之 作 物 Federchimica 協 會 主 席 Roberto Gradnik 認 為, 對 嘗 試 管 理 蟲 害 及 真 菌 所 造 成 農 作 物 損 害 的 農 民 而 言, 欣 然 接 受 新 興 生 物 科 技 不 失 為 一 種 解 決 方 法 ( 資 料 來 源 : 摘 譯 自 Agrow, 2008/02/26) 88 農 業 生 技 產 業 季 刊

93 SemBioSys 建 立 植 物 生 產 胰 島 素 技 術 平 台 糖 尿 病 雖 然 是 非 傳 染 性 的 疾 病, 但 因 為 人 類 生 活 與 飲 食 習 慣 的 改 變, 糖 尿 病 發 生 率 也 跟 著 增 加, 估 計 2000 年 全 球 有 1.5 億 位 糖 尿 病 患 者, 現 在 增 加 至 2.46 億 人, 預 估 2025 年 將 超 過 3.33 億 人 由 於 糖 尿 病 會 導 致 嚴 重 併 發 症, 因 此 這 個 病 例 不 斷 增 加 的 疾 病 已 成 為 全 球 重 要 的 健 康 議 題 胰 島 素 是 常 用 來 治 療 糖 尿 病 的 藥 物 之 一,2005 年 全 球 胰 島 素 市 場 約 73 億 美 元,2010 年 將 成 長 至 1180 億 美 元 目 前 胰 島 素 治 療 方 式 仍 以 注 射 為 主, 為 了 方 便 治 療, 已 有 許 多 其 他 治 療 途 徑 的 研 究 在 進 行 中, 其 中,Pfizer 已 開 發 出 吸 入 式 的 胰 島 素 (Exhubra ), 預 期 未 來 將 有 更 多 非 注 射 途 徑 的 胰 島 素 上 市 隨 著 病 患 增 加, 加 上 非 注 射 途 徑 需 要 的 藥 量 較 多, 市 場 對 於 胰 島 素 的 需 求 不 但 數 量 增 加, 同 時 要 有 合 理 的 價 格 SemBioSys 認 為, 植 物 是 地 球 上 最 便 宜 且 最 豐 富 的 蛋 白 質 來 源, 再 加 上 植 物 是 真 核 生 物, 可 以 較 適 切 的 表 現 真 核 與 原 核 生 物 的 蛋 白 質, 且 種 子 相 當 於 天 然 的 儲 存 系 統, 因 此 植 物 可 能 是 一 個 生 產 藥 物 的 好 系 統 此 外, 相 對 於 廠 房 設 置, 栽 種 規 模 則 可 依 需 要 做 相 當 彈 性 的 調 整, 使 設 備 擴 增 較 為 容 易 現 在,SemBioSys 已 建 立 利 用 植 物 生 產 胰 島 素 的 技 術 平 台 與 現 行 的 生 產 方 法 比 較, 該 公 司 估 計 利 用 紅 花 (safflower) 生 產 胰 島 素 的 方 法 將 可 降 低 40% 的 單 位 成 本 (unit costs) 與 70% 的 資 本 成 本 (capital costs) 這 將 有 利 於 他 們 提 供 大 量 且 相 對 便 宜 的 藥 物 SemBioSys 於 2006 年 10 月 已 與 美 國 食 品 及 藥 物 管 理 局 (FDA) 完 成 臨 床 前 試 驗 (pre-ind), 確 認 其 紅 花 生 產 的 胰 島 素 適 用 於 聯 邦 食 品 藥 物 和 化 妝 品 法 (FDC Act) 中 505(b)(2) 申 請 非 新 成 份 新 藥 產 品 的 規 定 SemBioSys 預 計 今 年 第 四 季 申 請 新 藥 臨 床 試 驗 (IND), 順 利 的 話 將 在 2010 年 進 行 新 藥 上 市 申 請 (NDA) ( 資 料 來 源 : 摘 譯 自 ABIC 2007, 2007/09/25 & SemBioSys Genetics Inc.) 玉 米 基 因 序 列 解 碼 有 助 提 升 產 量 並 影 響 生 質 能 源 產 業 美 國 華 盛 頓 大 學 宣 布, 美 國 科 學 家 幾 乎 已 完 全 破 解 玉 米 基 因 組 排 序, 這 可 能 有 助 於 改 良 農 作 物, 以 滿 足 全 球 對 糧 食 和 燃 料 的 需 求 玉 米 是 世 界 上 首 要 的 穀 類 作 物, 其 次 是 稻 米 和 小 麥 玉 米 也 是 繼 稻 米 之 後, 第 二 種 被 破 解 基 因 組 排 序 的 穀 物 密 蘇 里 州 聖 路 易 市 華 盛 頓 大 學 基 因 組 排 序 中 心 主 任 威 爾 森 說 : 這 個 首 見 的 基 因 組 排 序 草 圖 令 人 振 奮, 因 為 這 是 對 玉 米 作 物 構 造 首 次 完 整 的 窺 探 上 述 草 圖 涵 蓋 了 百 分 之 九 十 五 的 玉 米 基 因 組, 研 究 人 員 破 解 的 是 數 十 年 前 由 愛 荷 華 州 立 大 學 所 研 發 的 B73 玉 米 基 因 組 排 序, 此 高 產 量 的 B73 玉 米, 被 廣 泛 使 用 於 玉 米 的 培 育 與 研 究 另 外, 美 商 杜 邦 的 研 究 小 組, 在 比 較 七 十 一 種 產 油 量 不 同 的 玉 米 後, 發 現 玉 米 第 六 號 染 色 體 上 的 基 因, 可 解 開 催 化 玉 米 產 油 最 後 步 驟 的 DGAT1-2 酵 素 密 碼 杜 邦 旗 下 位 於 愛 阿 華 州 強 斯 頓 的 先 鋒 國 際 種 子 公 司 (Pioneer Hi-Bred International) 的 研 究 人 員 將 成 果 發 表 在 自 然 基 因 雜 誌, 論 文 中 指 出 此 酵 素 就 增 加 其 他 農 作 物 產 油 量 與 油 酸 含 量 而 言, 是 前 景 看 好 的 目 標, 因 為 這 個 酵 素 負 責 植 物 產 油 過 程 的 最 後 步 驟 科 學 家 一 直 在 積 極 尋 找 提 升 既 有 生 質 燃 料 作 物 產 油 量 的 方 法, 包 括 基 因 改 良 與 基 因 工 程 改 造 農 作 物, 或 利 用 高 纖 植 物 產 油, 像 是 軟 莖 黍 (switchgrass) 木 屑 與 稻 草 根 據 美 國 農 業 部 數 據, 全 球 生 質 燃 料 產 量 從 公 元 2000 年 的 億 公 升, 到 2007 年 增 為 3 倍 至 億 公 升, 但 佔 全 球 運 輸 燃 料 供 應 仍 不 到 3% 目 前, 美 歐 兩 區 已 立 法 擴 大 生 質 燃 料 的 使 用, 巴 西 也 積 極 擴 展 相 關 產 業 除 了 上 述 生 質 能 源 發 展 較 為 普 遍 地 區, 各 國 家 也 都 積 極 拓 展 適 合 當 地 生 產 的 生 質 原 料 例 如 東 南 亞 地 區 盛 產 的 棕 櫚 油 可 用 來 生 產 生 質 柴 油, 在 當 地 政 府 鼓 勵 下 企 業 亦 積 極 投 入 此 外, 非 洲 常 見 的 痲 瘋 樹 亦 是 開 發 的 目 標 之 一 而 美 國 科 學 家 破 解 玉 米 製 造 生 質 燃 料 的 關 鍵 基 因, 預 期 將 對 生 質 燃 料 業 帶 來 重 大 影 響 國 外 消 息 ( 資 料 來 源 : 摘 錄 自 Hinet 新 聞 網,2008/2/18 Pchome 新 聞, 2008/2/19 自 由 時 報,2008/02/27 中 時 電 子 報,2008/2/27) 植 物 種 苗 生 技 2008 NO.13 89

94 資 訊 情 報 INFORMATION 中 興 大 學 基 因 重 組 脂 防 酵 素 開 創 第 二 代 生 質 柴 油 發 展 中 國 興 起 蘭 花 炒 作 熱 潮 中 興 大 學 研 發 出 基 因 重 組 脂 肪 酶, 可 供 大 量 生 產 生 質 柴 油, 有 助 降 低 生 產 成 本, 並 和 國 內 最 大 的 生 質 柴 油 廠 世 界 生 物 能 源 公 司 產 學 合 作, 將 運 用 該 校 新 研 發 並 取 得 世 界 專 利 的 技 術, 以 更 環 保 無 害 的 酵 素 法 來 大 量 生 產 第 二 代 生 質 柴 油 與 興 大 合 作 開 發 生 質 柴 油 世 界 生 物 能 源 公 司 董 事 長 張 榮 興 指 出, 生 質 柴 油 的 製 成 目 前 主 要 有 化 學 與 酵 素 兩 種 轉 換 方 法, 其 中 酵 素 法 因 材 料 須 從 國 外 進 口, 價 格 昂 貴 成 本 頗 高, 若 使 用 該 校 研 發 的 酵 素 為 觸 媒, 不 需 化 學 方 式 的 高 溫 高 壓 等 製 程, 可 在 常 溫 下 進 行 反 應, 且 能 重 複 使 用, 有 節 能 降 低 汙 染 及 減 少 成 本 等 優 勢, 也 不 會 產 生 對 環 境 有 害 的 副 產 物, 被 視 為 是 下 一 代 生 質 柴 油 的 重 點 發 展 技 術 國 內 生 質 柴 油 業 者 現 所 使 用 的 棕 櫚 油 原 料, 近 半 年 售 價 已 由 每 公 噸 六 百 美 元 漲 升 至 九 百 美 元, 漲 幅 多 達 五 成, 實 不 利 業 者 長 期 與 國 外 大 廠 競 爭 興 大 團 隊 利 用 基 因 改 造 工 程 方 法, 研 發 出 可 以 大 量 生 產 的 基 因 工 程 酵 素, 這 套 基 因 重 組 脂 肪 酶 技 術 去 年 已 取 得 美 日 和 台 灣 專 利, 歐 洲 專 利 也 在 申 請 中, 計 劃 在 三 年 內 協 助 世 界 生 物 能 源 公 司 建 立 完 整 的 生 產 製 程, 俾 能 大 量 生 產, 來 降 低 業 者 生 產 成 本 及 兼 顧 環 保 議 題 ( 資 料 來 源 : 摘 錄 自 工 商 時 報 中 國 時 報,2008/02/27) 受 到 政 策 調 控 影 響, 中 國 大 陸 房 市 行 情 轉 淡, 許 多 市 場 炒 家 於 是 開 始 炒 作 綠 色 股 票 蘭 花, 有 炒 家 一 次 掃 貨 逾 百 萬 元 人 民 幣, 導 致 最 近 中 國 蘭 花 價 格 急 漲 目 前 珍 稀 蘭 花 價 格 已 攀 升 兩 倍 以 上, 甚 至 有 一 盆 國 蘭 可 賣 出 幾 十 萬 甚 至 幾 百 萬 元 的 天 價, 還 需 打 造 專 屬 溫 室 請 專 人 來 照 顧 廣 東 順 德 蘭 花 協 會 會 員 提 及, 培 養 蘭 花 其 實 非 常 專 業, 特 別 是 許 多 國 蘭 最 後 不 一 定 會 開 花, 炒 家 賭 運 氣 的 成 分 很 高 蘭 花 優 良 品 種 的 數 量 都 不 多, 它 的 市 場 其 實 很 像 股 票 市 場, 炒 家 買 入 大 量 同 類 蘭 花, 就 可 從 中 操 縱 市 場 價 格, 所 以 現 在 有 人 將 蘭 花 稱 之 為 綠 色 股 票 根 據 廣 州 日 報 報 導, 隨 著 西 方 國 家 興 起 養 蘭 熱, 中 國 大 陸 每 年 出 口 的 逾 一 千 萬 苗 蘭 花 已 不 能 滿 足 市 場 需 求, 加 上 近 幾 年 中 國 經 濟 成 長 快 速, 民 眾 收 入 增 加, 本 身 內 需 市 場 對 於 花 卉 的 需 求 量 也 在 加 速 提 升 中 並 且 中 國 民 眾 普 遍 認 為 炒 蘭 花 比 炒 房 利 潤 更 高, 因 為 房 子 會 因 賣 不 出 去 而 空 置, 但 蘭 花 卻 能 夠 不 斷 發 新 芽, 即 使 單 株 售 價 下 降, 但 發 的 芽 多, 賺 的 錢 就 可 源 源 不 斷 特 別 是 珍 稀 蘭 花 多 為 私 人 交 易, 可 以 不 上 稅, 利 潤 空 間 更 大 因 此 在 此 情 況 下, 中 國 沉 寂 數 年 的 蘭 花 炒 風 再 起, 不 但 珍 稀 蘭 花 價 格 比 前 段 時 間 攀 升 兩 倍 以 上, 就 連 普 通 蘭 花 價 格 也 較 今 年 初 高 出 五 成 左 右 業 內 人 士 預 計, 明 春 花 市 蘭 花 的 價 格 將 比 往 年 貴 上 二 成 至 三 成 農 試 所 研 發 甜 高 粱 變 燃 料 ( 資 料 來 源 : 摘 錄 自 工 商 時 報,200/12/2 東 森 新 聞 報, 2007/12/27) 石 油 產 量 日 漸 枯 竭, 替 代 能 源 受 到 關 注, 農 委 會 農 業 試 驗 所 正 在 研 究 種 植 甜 高 粱 生 產 生 質 酒 精, 依 試 種 經 驗, 每 公 頃 六 十 公 噸 的 甜 高 粱 莖 桿 和 葉 子, 可 轉 換 生 質 酒 精 兩 千 公 升 以 上, 所 產 生 的 殘 渣 可 再 利 用 於 飼 料 添 加 物 及 製 造 紙 漿 農 試 所 生 技 組 吳 明 哲 組 長 表 示, 糖 質 及 澱 粉 類 作 物, 包 括 穀 類 甘 藷 甘 蔗 及 甜 高 粱 等, 皆 可 用 於 生 產 酒 精 ; 但 甘 藷 只 適 宜 秋 作 生 產, 甘 蔗 兩 年 半 收 穫 兩 次, 土 地 利 用 率 低 且 兩 者 收 穫 期 集 中 在 每 年 五 月 至 十 二 月, 生 質 酒 精 加 工 廠 在 其 他 月 分 會 面 臨 無 原 料 供 應 的 窘 境 而 甜 高 粱 產 量 高, 莖 桿 中 富 含 糖 分, 且 栽 培 容 易 需 水 量 低 生 長 期 短 適 於 機 械 播 種 及 採 收 ; 即 使 受 颱 風 侵 襲 而 折 斷 或 傾 倒, 植 株 亦 會 自 行 扶 正, 適 應 性 高 於 其 他 旱 作 物, 是 目 前 生 產 生 質 酒 精 最 適 合 的 農 作 物 但 缺 點 方 面, 則 是 播 種 初 期 需 雜 草 管 理, 及 產 物 體 積 較 龐 大, 儲 存 及 產 製 過 程 需 較 大 空 間 ( 資 料 來 源 : 摘 錄 自 聯 合 報,2008/01/05) 90 農 業 生 技 產 業 季 刊

95 龍 鬚 菜 生 質 酒 精 潛 力 原 料 由 於 國 際 油 價 高 漲, 各 國 紛 紛 搶 種 生 質 能 源 作 物, 連 帶 造 成 大 宗 穀 物 價 格 上 揚 目 前 生 質 能 源 主 要 以 陸 上 的 甘 蔗 玉 米 大 豆 向 日 葵 為 原 料, 但 其 實 除 陸 上 作 物, 海 裡 也 有 生 質 能 源 原 料 農 委 會 水 產 試 驗 所 決 定 投 入 大 型 海 藻 生 質 酒 精 研 發, 鎖 定 龍 鬚 菜 馬 尾 藻 兩 種 大 型 海 藻, 希 望 很 快 能 把 海 藻 化 為 能 源 歐 美 和 日 本 都 投 入 海 中 藻 類 作 為 生 質 能 源 的 研 究, 綠 藻 矽 藻 都 被 認 為 極 適 合 提 煉 生 質 柴 油, 一 直 被 視 為 有 潛 力 的 生 質 柴 油 原 料 國 際 間 也 曾 研 究 以 大 型 海 藻 如 巨 藻 昆 布 等 作 為 酒 精 原 料, 都 已 宣 布 技 術 成 熟, 但 肉 眼 無 法 看 見 的 微 細 藻 類, 有 產 量 高 油 脂 卻 變 少 的 缺 點, 最 終 都 因 生 產 成 本 過 高 或 技 術 瓶 頸 而 失 敗 農 委 會 表 示, 大 型 藻 類 像 龍 鬚 菜 就 沒 有 這 個 問 題, 因 為 成 長 快 速, 又 能 儲 存 油 脂, 而 且 產 量 愈 多, 生 產 效 能 也 愈 高 龍 鬚 菜 屬 於 紅 藻, 含 有 豐 富 的 多 醣 成 份, 可 藉 由 生 物 技 術 轉 化 為 酒 精 海 中 大 型 藻 類 龍 鬚 菜 過 去 只 能 做 為 九 孔 ( 台 灣 鮑 魚 ) 的 餌 料 與 提 煉 洋 菜 的 重 要 原 料, 但 農 委 會 水 試 所 努 力 研 發, 讓 這 水 中 生 物 能 夠 創 造 它 的 不 凡 水 試 所 水 產 加 工 組 已 成 功 從 民 間 生 產 的 龍 鬚 菜 提 煉 酒 精, 現 正 逐 步 改 善 酒 精 轉 化 效 率, 未 來 可 望 成 為 能 源 明 星 作 物 這 也 是 全 球 首 見, 以 龍 鬚 菜 作 為 生 質 酒 精 的 創 舉 目 前 全 球 只 有 台 灣 龍 鬚 菜 可 商 業 量 產, 每 年 產 量 約 2,400 公 噸, 預 計 5 年 內 技 術 可 成 熟, 希 望 能 讓 龍 鬚 菜 成 功 成 為 替 代 能 源 的 作 物 之 一 除 作 為 生 質 酒 精 原 料, 海 藻 養 殖 過 程 也 可 減 緩 水 域 優 養 化 吸 收 二 氧 化 碳, 對 海 洋 資 源 培 育 更 有 正 面 的 效 果, 一 舉 數 得 ( 資 料 來 源 : 摘 錄 自 中 央 社,2008/01/10 11) 農 業 金 庫 展 開 三 大 希 望 工 程 全 國 農 業 金 庫 董 事 長 黃 李 越 日 前 表 示, 今 年 將 進 一 步 展 開 三 大 希 望 工 程, 包 括 持 續 推 動 新 金 融 商 品 的 販 售 ; 整 合 農 漁 會 信 用 部 資 訊 系 統, 以 利 金 流 整 合 發 展 電 子 商 務 ; 和 發 展 農 業 創 投, 投 資 經 營 有 成 的 農 漁 企 業, 並 輔 導 其 掛 牌 上 市 農 業 金 庫 希 望 藉 由 這 三 大 希 望 工 程, 與 全 國 285 家 農 漁 會 共 創 獲 利, 創 造 雙 贏 在 新 金 融 商 品 的 販 售 方 面, 金 庫 除 了 將 承 作 不 動 產 信 託 土 地 信 託 業 務 外, 轉 投 資 100% 持 股 的 農 金 保 險 經 紀 人 公 司, 將 陸 續 配 合 農 漁 民 的 職 業 屬 性 推 出 保 險 套 餐 去 年 農 金 資 訊 中 心 開 業 後, 已 將 全 國 近 一 半 的 農 漁 會 單 位 資 訊 系 統 整 合 完 畢, 今 年 農 業 金 庫 將 再 推 動 全 面 整 合, 將 有 助 於 各 農 金 機 構 業 務 合 作 與 推 廣 農 業 發 展 基 金 去 年 成 立 規 模 新 台 幣 100 億 元 的 農 業 科 技 創 業 投 資 計 畫, 預 估 可 扶 植 15 家 農 業 企 業 成 長, 促 進 傳 統 農 業 轉 型 為 生 技 產 業 ( 資 料 來 源 : 摘 錄 自 經 濟 日 報,2008/02/26) 生 技 新 藥 產 業 發 展 條 例 施 行 細 則 公 告 由 立 法 院 長 王 金 平, 及 中 研 院 院 長 翁 啟 惠 等 人 促 成 的 生 技 新 藥 產 業 發 展 條 例 ( 簡 稱 生 技 新 藥 條 例 ), 自 去 年 7 月 由 總 統 府 公 告 母 法 後, 透 過 產 官 學 界 多 達 十 次 以 上 公 開 討 論, 生 技 新 藥 條 例 施 行 細 則 於 在 今 年 2 月 29 日 由 行 政 院 公 告 施 行 細 則 內 容 包 括 營 利 事 業 適 用 生 技 新 藥 公 司 股 東 投 資 抵 減 辦 法, 及 生 技 新 藥 公 司 研 究 與 發 展 及 人 才 培 訓 支 出 適 用 投 資 抵 減 辦 法 目 前 公 布 的 施 行 細 則, 對 業 界 最 大 的 誘 因, 是 投 資 生 技 新 藥 公 司 達 三 年 以 上 的 記 名 股 東, 以 其 取 得 該 股 票 的 價 款 20% 為 限, 可 享 有 五 年 內 抵 減 應 納 營 利 事 業 所 得 稅 額 的 優 惠 此 外, 生 技 新 藥 的 研 發 期 長, 至 少 十 年, 依 此 特 殊 產 業 特 性, 過 去 若 以 促 產 條 例 申 請 投 資 抵 減, 在 投 資 後 的 隔 一 年 就 要 開 始 抵 減, 業 者 在 新 藥 還 沒 研 發 成 功, 五 年 投 抵 就 結 束 了, 相 當 不 利 而 生 技 新 藥 條 例 的 投 資 抵 減 條 件 比 促 產 條 例 優 惠, 生 技 新 藥 業 者 可 以 等 到 獲 利, 申 報 營 利 事 業 所 得 稅, 才 開 始 適 用 五 年 投 資 抵 減 國 外 內 消 息 此 外, 生 技 新 藥 條 例 對 業 者 資 格 適 用 優 惠 的 門 檻 提 高, 例 如 : 必 須 以 營 業 淨 收 入 的 5%, 或 是 實 收 資 本 額 10%, 作 為 生 技 新 藥 研 發 的 費 用 低 標, 才 能 符 合 適 用, 間 接 鼓 勵 業 者 擴 大 研 發 投 資 經 費 及 能 量 ( 資 料 來 源 : 摘 錄 自 經 濟 日 報,2008/03/03 工 商 時 報, 2008/03/07) 相 關 資 訊 請 連 結 農 業 生 技 產 業 資 訊 網 coa.gov.tw/, 政 策 與 法 規 單 元 植 物 種 苗 生 技 2008 NO.13 91

96 資 訊 情 報 INFORMATION 我 國 基 因 改 造 科 技 管 理 政 策 確 立 我 國 基 因 改 造 管 理 政 策 日 前 正 式 出 爐, 預 計 2009 年 4 月 做 好 食 品 安 全 及 環 境 安 全 評 估 後, 逐 步 核 准 開 放 基 因 改 造 作 物 種 植, 但 以 不 影 響 我 國 主 要 產 品 出 口 為 前 提 行 政 院 於 97 年 3 月 6 日 召 開 行 政 院 生 物 技 術 產 業 指 導 小 組 會 議, 行 政 院 科 顧 組 表 示, 我 國 有 能 力 透 過 基 因 改 造 動 植 物 創 造 新 藥, 比 研 發 生 技 製 藥 速 度 更 快, 將 是 未 來 幾 年 內 會 在 全 球 大 行 其 道 的 新 興 科 技 產 業 國 外 已 研 發 成 功 透 過 基 改 農 作 物 或 動 物 作 為 抗 各 種 疾 病 新 藥, 例 如, 基 改 馬 鈴 薯 植 入 抗 B 肝 疫 苗, 把 抗 SARS 疫 苗 植 入 蕃 茄, 未 來 要 對 抗 SARS 只 要 多 吃 蕃 茄, 也 有 將 抗 皮 膚 癌 物 質 植 入 雞 蛋 中, 潛 在 商 機 產 值 十 分 驚 人 隨 著 相 關 技 術 快 速 發 展, 有 關 人 體 健 康 環 境 安 全 生 態 保 護 基 改 與 非 基 改 作 物 共 存 可 能 性 與 倫 理 道 德 等 層 面 爭 議, 一 再 受 關 注 因 此 會 中 提 出 我 國 基 因 改 造 科 技 管 理 政 策 說 帖, 此 政 策 說 帖 將 與 地 方 政 府 溝 通 合 作, 並 舉 辦 公 開 說 明 會, 廣 徵 民 眾 意 見 管 理 政 策 說 帖 兩 大 管 理 政 策 立 場 為 積 極 研 發, 有 效 管 理 ; 在 確 保 國 民 健 康 與 環 境 生 態 安 全, 以 及 不 影 響 台 灣 主 要 產 品 輸 出 的 前 提 下, 積 極 促 進 基 因 改 造 科 技 發 展 政 委 林 逢 慶 表 示, 考 量 食 用 安 全 環 境 生 態 及 道 德 倫 理 等 問 題, 目 前 國 外 對 於 基 因 改 造 科 技 並 未 形 成 共 識, 所 以 政 府 在 推 動 相 關 政 策 時, 應 更 審 慎, 基 改 科 技 管 理 政 策, 應 透 過 公 開 透 明 規 劃 方 式, 讓 各 界 參 與 討 論 以 形 成 共 識, 進 而 做 為 基 因 改 造 科 技 發 展 最 有 力 的 後 盾 而 基 因 改 造 相 關 產 品 上 市 時 程, 須 依 法 通 過 有 關 安 全 評 估 審 查, 以 確 保 國 民 健 康 及 環 境 生 態 安 全 面 對 民 眾 特 別 關 注 的 科 技 議 題, 將 透 過 與 地 方 政 府 合 作, 舉 辦 公 開 說 明 會, 做 出 最 合 適 的 基 改 管 理 政 策 農 業 生 技 產 業 季 刊 徵 稿 啟 事 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 刊 物 內 容 涵 蓋 產 業 暨 市 場 概 況 政 策 法 規 與 管 理 科 技 發 展 趨 勢 研 發 與 創 新 廠 商 動 向 及 國 內 外 重 要 訊 息 等 專 題, 期 能 以 全 方 位 角 度 探 討 農 業 生 技 相 關 主 題 產 業 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 刊 編 輯 部 d t i e r. o r g. t w 或 來 電 (02) EXT. 568 劉 翠 玲 主 編 有 關 詳 細 撰 稿 說 明, 請 詳 閱 本 刊 P.73 之 文 稿 撰 寫 說 明 ( 資 料 來 源 : 摘 錄 自 中 央 社,2008/03/06 工 商 時 報, 2008/03/07) ~ 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! 92 農 業 生 技 產 業 季 刊

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