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分子輔助育種 — 揮別基改食物的契機

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你知道怎麼種出又大又甜的木瓜嗎?

看過電影 的朋友,可能會說:「在木瓜樹的根部打根釘子,讓它奮力一搏!」。聽來相當勵志,但其實要讓農作物長得好,一開始就栽植優良品種當然比較有機會。

來自比較大、比較甜的木瓜之花粉和種子可能藏有決定果實大小和甜度的基因,而將大木瓜和甜木瓜進行雜交,這些基因就有機會組合,形成果實又大又甜的新品種。這就是育種的概念,人類也已經針對各種農作物默默進行數千年的育種工作,方才得到現在產量高、營養、好吃、又好看的各種穀類、蔬菜、和水果。

育種 vs. 基因改造

育種最大的問題,就是費時又費力。完成雜交後,必須等到新品種產生果實,再選出又大又甜的果實取出種子進行種植,然後再確認長出來的果實能繼續維持又大又甜的特徵,因為不知道有多少種子剛好分到想要的基因組合。這個過程往往要重複許多次,甚至可能需要重新雜交,才能得到每次種植都能穩定產出又大又甜的果實之新品種。以木瓜為例,一顆木瓜就有500-600個種子,從種下種子到長出木瓜約需6-10個月。光是想像需要種的種子數,還有育種需經歷的代數,人力/物力和時間都非常驚人。基因改造就是為了解決這種問題而產生的技術。透過基因改造,人們可直接將希望的基因植入種子,在實驗室幾個月就能得到新物種。然而,基因改造也引起許多疑慮,例如:將其他物種的基因植入農作物會有什麼影響?吃下這些移植基因會不會對人體有害?這些移植的基因會不會透過花粉傳播等方式影響到其他生物或人類?因此大家逐漸嚮往非基改作物,也慢慢開始探討以過去傳統育種方式建立新品種。

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分子輔助育種-五年超越一甲子

目前對基因的認知愈來愈成熟,決定農作物特徵的一些重要基因也已經被發現。各種基因檢測技術也愈來愈發達,而在知識和技術能互相配合的情況下,「分子輔助育種」成為未來農業科技的發展趨勢。分子輔助育種可解決傳統育種費時費力的問題:農家在完成傳統雜交取得想要的種子後,這些種子就可送到分子輔助育種進行培養,減少農地和種植作業。種子發芽一週左右,實驗室即可從幼苗取下一小塊樣本進行分析,檢查是否有想要的特徵之相關基因。最快只要數小時,實驗室就能篩選出基因組合較佳的種苗送回農場進行種植,不須等到下一代的果實產生才知道基因樂透獎落誰家!透過分子輔助育種,以往可能要花一輩子才能達成的目標,現在幾年內即可實現。

未來展望

現在迫切需要各種新品種因應持續成長的人口和變遷的氣候;再加上基因知識和技術不斷提升,在在使分子輔助育種的前景看俏。目前台灣已透過分子輔助育種,培育出台灣版的越光米 — 台南16號,具有越光米的絕佳口感,但又能適應本地氣候,而且生育期較長、產量較高。印度也以分子輔助育種發展出水患後還能生存的「潛水米」。
相信經過不斷地改良,分子輔助育種對於糧食需求和飲食生活可帶來更多驚喜,達到量足、味美、營養、好種的理想。不用打釘子就能得到又大又香甜的木瓜,您是不是也很期待呢?

探索園地

1. 台灣版越光米 — 台南16號: http://e-seed.agron.ntu.edu.tw/0179/179variety.htm
2. 印度潛水米報導: http://technews.tw/2015/11/02/bill-gates-funding-scuba-rice-to-flood-prone-places/
3. 深入了解分子輔助育種: http://www.biotaiwan.org.tw/download/structure4/Chu/201012-2.pdf

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