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農業未來:專訪孟山都全球生物技術部副總裁 Tom H. Adams 博士

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Tom H. Adams 博士。來源:孟山都提供。

Tom H. Adams 博士。來源:孟山都提供。

Tom H. Adams 博士為美國農業生技大廠孟山都(Monsanto Company )全球生物技術部副總裁,於 1998 年加入孟山都, 擔任其子公司 Cereon Genomics 的研發總監,至今在農業發展領域擁有近二十年的經驗,有著紮實的產學背景,也曾管理創新研發、生產技術與營運策略等部門。

今日農業與生物科技的密切關係已超乎我們過往的想像,基因線上有幸能採訪 Adams 博士,了解現代科技在農業的應用與發展,以及產業整體的未來走向。

問:現代科技如何影響傳統農業?請您分享當今農業的發展趨勢。

 答:當代農業是結合創新技術以及農務,利用最少的天然資源達到最大產量,除了提升農業產值,同時滿足日與俱增的糧食、能源與物質需求。電子科技及數據資料庫的快速發展,是新興農業發展的重要基礎,而且不論在學術、產業或政府等部門之間,農民與科學家的合作日漸密切,這也是不同於過往的趨勢。

就技術面而言,我想特別點出幾個領域,包括:基因編輯 (genetic editing)、微生物 (microbiome)、精準農業 (precision agriculture) 以及大數據 (big data)。其中,我認為基因編輯將是未來幾年內,促進農業發展的關鍵技術。透過基因編輯,育種專家能篩選抗病蟲害、耐乾旱等植物性狀,讓農作生產更有效率並能精確管理;孟山都也與丹麥生技公司諾維信(Novozymes)合作,推動農用微生物技術的發展與商品化,透過研究微生物與植物之間的共生系統,發展出取代傳統肥料的天然添加劑,以促進作物生長;另一個大有前景的領域則是精準農業和大數據,近年來許多矽谷的科技新貴踏入農業領域,引進數據分析、機器人、感應器及衛星定位等技術,加速傳統農業的轉型。

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問:進一步了解技術應用,您對 CRISPR 基因編輯、RNA 干擾(RNAi)以及數據科學(data science)等新興技術有何看法?

 答:農業的基因修飾研究雖然仍在發展初期,但我相信未來幾年內,這項技術會為農業帶來長久且持續性的革新。玉米、棉花、大豆、芥花、小麥與其他蔬菜水果,都是孟山都目前研究的作物,其他生技公司或學術單位也都分別投入發展不同作物,像是:賓州大學的基因修飾白蘑菇、種子公司杜邦先鋒(DuPont Pioneer)的玉米雜交品種、農業生技公司 Calyxt 的高油酸且零反式脂肪大豆。

RNA 干擾(RNA interference,簡稱 RNAi)是植物和動物細胞中,與生俱來調節基因表現的機制,生物體 RNAi 調節生理壓力或是決定性狀表現,例如:啟動免疫機制、調控花的顏色、蛋白質表現等,利用 RNAi 的開關機制,科學家可以減少或增強作物的基因表現。目前,RNAi 在農業中已有廣泛研究,應用於增加植物的營養成分、提升作物抗病蟲害的能力,甚至移除植物中會造成過敏的蛋白質。

至於數據科學,從資訊演算法(algorithms)、數據分析、深度學習(deep learning)到人工智慧等,都為農業帶來革命性的轉變。當今許多農牧場已與科技結合,置入數據分析的軟、硬體設備,利用衛星系統監控農地與土壤狀況,甚至可以評估作物生長情況、偵測病蟲害的發生與否,土壤感應器可紀錄土壤水分、營養成分,另外,裝有 GPS 衛星定位系統的農用器械,可以進行土地量測、土壤採樣以及作物探查,透過數據分析軟體整合資訊,農夫可以更精確的掌握農地情況,進一步採取必要的灌溉、施肥等管理措施。

問:您認為次世代定序(next generation sequencing,NGS)技術在農業中扮演什麼角色?

答:核苷酸定序技術的發展,帶來許多令人振奮的機會與可能性。我們利用基因定序技術預測種子性能,不同於傳統的育種選拔,這樣的方式可以評估更多物種、進行選拔,並在短時間內開發新品系。隨著 NGS 技術的普及化,越來越多物種的基因體被解碼,再加上基因編輯技術以及數據科學快速發展,在未來幾年間,我相信農業相關的研究與應用將有很大的突破。

來源:孟山都提供。

來源:孟山都提供。

問:孟山都如何看待基改作物的爭議,並在保護傳統物種之間達到平衡?

答:基因改造作物(genetically modified organism,GMO)最早在 1990 年代被引入農業,自始 GMO 作物對農事、經濟、以及環境都帶來許多正面效益。而今在這科技快速變革的時代,基因編輯技術帶來各式各樣的機會,如何利用技術創造價值,則取決於你編輯的基因與物種。如果正確運用,GMO 作物能輔助生產所需的糧食,同時減少地球資源的耗損,我們相信基因改造技術可以幫助各種規模的農民。例如,1996 年抗除草劑草甘磷(glyphosate-tolerant)的作物上市時,全美實施減耕(reduced tillage)或是零耕作(no-till)的農地增加了 50%,全球更是增加了超過 300%,減耕或零耕作栽種法讓農人免除犁田所耗費的精力和成本,同時也降低土壤流失。

此外,基因編輯技術有助於增加物種多樣性,育種學家了解作物的完整基因序列,一方面有助於物種保存,另一方面開發新的品種;而且,基因修飾的所研發的新物種,與傳統育種方式或自然基因變異所產生的物種其實非常相似。

問:目前孟山都面臨的挑戰?

答:一直以來,孟山都致力於和科學界、農業界及農民客群保持密切關係,但我們需要的是與更廣大消費者群的溝通,讓民眾了解我們的產品,並且汲取各方的聲音。其實,我們並沒有什麼好隱藏的,只是缺乏發聲管道,這是從過往碰壁的經驗中所學到。然而這也意味著改變的機會,讓我們開始和更全面的客群互動。身為科學界及農業界的成員,我們有義務向民眾傳達正確的知識,讓民眾了解科學、農業以及日常生活的重要關聯,還有如何應用科學滿足不斷增長的人口需求,同時緩解地球所面臨的困境。

問:在全球的農業市場中,您如何定位孟山都?您希望讓大眾知道什麼?

答:孟山都是一間全球性的農業公司,涉獵的領域相當廣泛,傳統作物育種、數據與精準農業、生物技術都是我們發展的目標,全球有超過兩萬多個單位是我們的合作夥伴,包含:生技公司、食品公司、園藝學家、遺傳學家以及資訊科學家,共同致力於解決當前的農業困境,並試圖尋找解決方法。透過各領域的合作與激盪創意,才能發展出更有效率且消耗最少資源的農業模式,耐旱的作物品種、抗病蟲害的品種、節省水資源的耕作方式等,我們經營的目標是希望達到更好的收成、更少浪費,並且讓人們有更好的生活品質。

來源:孟山都提供。

來源:孟山都提供。

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問:您認為未來的二十年間,農業將如何發展?

答:對農業科學家來說,當前的農業發展是令人再興奮不過的,過去三十年來的生物學研究,在今日透過基因編輯、數據科學以及人工智慧等新技術的轉換,實際應用在農場中,所呈現的是高效率、高生產率的農業模式,而且有助於環境永續。我們每年投入 15 億美元在研發部門,專注經營五大領域:生物科技、育種、化學、數據科技以及農業生物製品(agriculture biologicals),研發團隊橫跨全球約 40 多個國家,由將近 4,500 名成員組成。除了公司內部的營運之外,我們同時也與各類型的科技公司合作,試圖利用創新科技解決農夫的困難,我認為這是農業發展相當重要的一點,唯有跨領域的結合,才能帶來更多機會。

文  /  Joanne Shih

Tom H. Adams 小檔案

Tom Adams 於 1981 年畢業於奧勒岡州立大學(Oregon State University)取得植物與農作物病理學學士學位,在 1986 年取得密西根州立大學(Michigan State University)的微生物學博士學位, 他的博士研究專注於植物的固氮作用(nitrogen fixation)與土壤生物間的交互關係。其後,Tom 在喬治亞大學完成博士後研究,探討真菌遺傳學。1990 年 Tom 加入德州農工大學(Texas A&M University)生物科學系,帶領團隊研究真菌的遺傳組成以及以及黴菌毒素(mycotoxin)的產生。

1997 年逢 Tom 的學術休假年,他搬至麻州劍橋,加入美國千禧製藥公司(Millennium Pharmaceuticals),同時參與 Cereon Genomics 公司的成立,於 1998 年正式加入孟山都,擔任 Cereon Genomics 的研發總監。一年後,他轉至孟山都在康乃狄克州密斯提克(Mystic)研究部門,擔任區域總監,並於 2002 年遷往聖路易斯(St. Louis),帶領基因體學技術團隊。

隨著孟山都公司的發展,Tom 在 2006 年開始帶領公司的生產與新興技術計畫,並與德國農化公司 BASF 合作,而後於 2008 年 Tom 接連跨足營運策略部門以及化學單位,負責發展孟山都 Acceleron® 種子產品。2003 年 Tom 進入現職,擔任孟山都全球生物技術的副總裁。

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