农业未来:专访孟山都全球生物技术部副总裁 Tom H. Adams 博士

0
Tom H. Adams 博士。来源:孟山都提供。

Tom H. Adams 博士。来源:孟山都提供。

Tom H. Adams 博士为美国农业生技大厂孟山都(Monsanto Company )全球生物技术部副总裁,于 1998 年加入孟山都, 担任其子公司 Cereon Genomics 的研发总监,至今在农业发展领域拥有近二十年的经验,有着扎实的产学背景,也曾管理创新研发、生产技术与营运策略等部门。

今日农业与生物科技的密切关系已超乎我们过往的想像,基因线上有幸能采访 Adams 博士,了解现代科技在农业的应用与发展,以及产业整体的未来走向。

问:现代科技如何影响传统农业?请您分享当今农业的发展趋势。

 答:当代农业是结合创新技术以及农务,利用最少的天然资源达到最大产量,除了提升农业产值,同时满足日与俱增的粮食、能源与物质需求。电子科技及数据数据库的快速发展,是新兴农业发展的重要基础,而且不论在学术、产业或政府等部门之间,农民与科学家的合作日渐密切,这也是不同于过往的趋势。

就技术面而言,我想特别点出几个领域,包括:基因编辑 (genetic editing)、微生物 (microbiome)、精准农业 (precision agriculture) 以及大数据 (big data)。其中,我认为基因编辑将是未来几年内,促进农业发展的关键技术。透过基因编辑,育种专家能筛选抗病虫害、耐干旱等植物性状,让农作生产更有效率并能精确管理;孟山都也与丹麦生技公司诺维信(Novozymes)合作,推动农用微生物技术的发展与商品化,透过研究微生物与植物之间的共生系统,发展出取代传统肥料的天然添加剂,以促进作物生长;另一个大有前景的领域则是精准农业和大数据,近年来许多硅谷的科技新贵踏入农业领域,引进数据分析、机器人、感应器及卫星定位等技术,加速传统农业的转型。

延伸阅读:打造大地的排毒系统:从车诺比到福岛的绿色净化挑战

问:进一步了解技术应用,您对 CRISPR 基因编辑、RNA 干扰(RNAi)以及数据科学(data science)等新兴技术有何看法?

 答:农业的基因修饰研究虽然仍在发展初期,但我相信未来几年内,这项技术会为农业带来长久且持续性的革新。玉米、棉花、大豆、芥花、小麦与其他蔬菜水果,都是孟山都目前研究的作物,其他生技公司或学术单位也都分别投入发展不同作物,像是:宾州大学的基因修饰白蘑菇、种子公司杜邦先锋(DuPont Pioneer)的玉米杂交品种、农业生技公司 Calyxt 的高油酸且零反式脂肪大豆。

RNA 干扰(RNA interference,简称 RNAi)是植物和动物细胞中,与生俱来调节基因表现的机制,生物体 RNAi 调节生理压力或是决定性状表现,例如:启动免疫机制、调控花的颜色、蛋白质表现等,利用 RNAi 的开关机制,科学家可以减少或增强作物的基因表现。目前,RNAi 在农业中已有广泛研究,应用于增加植物的营养成分、提升作物抗病虫害的能力,甚至移除植物中会造成过敏的蛋白质。

至于数据科学,从资讯算法(algorithms)、数据分析、深度学习(deep learning)到人工智能等,都为农业带来革命性的转变。当今许多农牧场已与科技结合,置入数据分析的软、硬件设备,利用卫星系统监控农地与土壤状况,甚至可以评估作物生长情况、侦测病虫害的发生与否,土壤感应器可纪录土壤水分、营养成分,另外,装有 GPS 卫星定位系统的农用器械,可以进行土地量测、土壤采样以及作物探查,透过数据分析软件整合资讯,农夫可以更精确的掌握农地情况,进一步采取必要的灌溉、施肥等管理措施。

问:您认为次世代定序(next generation sequencing,NGS)技术在农业中扮演什么角色?

答:核苷酸定序技术的发展,带来许多令人振奋的机会与可能性。我们利用基因定序技术预测种子性能,不同于传统的育种选拔,这样的方式可以评估更多物种、进行选拔,并在短时间内开发新品系。随着 NGS 技术的普及化,越来越多物种的基因体被解码,再加上基因编辑技术以及数据科学快速发展,在未来几年间,我相信农业相关的研究与应用将有很大的突破。

来源:孟山都提供。

来源:孟山都提供。

问:孟山都如何看待基改作物的争议,并在保护传统物种之间达到平衡?

答:基因改造作物(genetically modified organism,GMO)最早在 1990 年代被引入农业,自始 GMO 作物对农事、经济、以及环境都带来许多正面效益。而今在这科技快速变革的时代,基因编辑技术带来各式各样的机会,如何利用技术创造价值,则取决于你编辑的基因与物种。如果正确运用,GMO 作物能辅助生产所需的粮食,同时减少地球资源的耗损,我们相信基因改造技术可以帮助各种规模的农民。例如,1996 年抗除草剂草甘磷(glyphosate-tolerant)的作物上市时,全美实施减耕(reduced tillage)或是零耕作(no-till)的农地增加了 50%,全球更是增加了超过 300%,减耕或零耕作栽种法让农人免除犁田所耗费的精力和成本,同时也降低土壤流失。

此外,基因编辑技术有助于增加物种多样性,育种学家了解作物的完整基因序列,一方面有助于物种保存,另一方面开发新的品种;而且,基因修饰的所研发的新物种,与传统育种方式或自然基因变异所产生的物种其实非常相似。

问:目前孟山都面临的挑战?

答:一直以来,孟山都致力于和科学界、农业界及农民客群保持密切关系,但我们需要的是与更广大消费者群的沟通,让民众了解我们的产品,并且汲取各方的声音。其实,我们并没有什么好隐藏的,只是缺乏发声管道,这是从过往碰壁的经验中所学到。然而这也意味着改变的机会,让我们开始和更全面的客群互动。身为科学界及农业界的成员,我们有义务向民众传达正确的知识,让民众了解科学、农业以及日常生活的重要关联,还有如何应用科学满足不断增长的人口需求,同时缓解地球所面临的困境。

问:在全球的农业市场中,您如何定位孟山都?您希望让大众知道什么?

答:孟山都是一间全球性的农业公司,涉猎的领域相当广泛,传统作物育种、数据与精准农业、生物技术都是我们发展的目标,全球有超过两万多个单位是我们的合作伙伴,包含:生技公司、食品公司、园艺学家、遗传学家以及资讯科学家,共同致力于解决当前的农业困境,并试图寻找解决方法。透过各领域的合作与激荡创意,才能发展出更有效率且消耗最少资源的农业模式,耐旱的作物品种、抗病虫害的品种、节省水资源的耕作方式等,我们经营的目标是希望达到更好的收成、更少浪费,并且让人们有更好的生活品质。

来源:孟山都提供。

来源:孟山都提供。

延伸阅读:生技革命的地下引擎:农业基因科技如何成为关键应用技术的摇篮

问:您认为未来的二十年间,农业将如何发展?

答:对农业科学家来说,当前的农业发展是令人再兴奋不过的,过去三十年来的生物学研究,在今日透过基因编辑、数据科学以及人工智能等新技术的转换,实际应用在农场中,所呈现的是高效率、高生产率的农业模式,而且有助于环境永续。我们每年投入 15 亿美元在研发部门,专注经营五大领域:生物科技、育种、化学、数据科技以及农业生物制品(agriculture biologicals),研发团队横跨全球约 40 多个国家,由将近 4,500 名成员组成。除了公司内部的营运之外,我们同时也与各类型的科技公司合作,试图利用创新科技解决农夫的困难,我认为这是农业发展相当重要的一点,唯有跨领域的结合,才能带来更多机会。

文  /  Joanne Shih

Tom H. Adams 小档案

Tom Adams 于 1981 年毕业于奥勒冈州立大学(Oregon State University)取得植物与农作物病理学学士学位,在 1986 年取得密西根州立大学(Michigan State University)的微生物学博士学位, 他的博士研究专注于植物的固氮作用(nitrogen fixation)与土壤生物间的交互关系。其后,Tom 在乔治亚大学完成博士后研究,探讨真菌遗传学。1990 年 Tom 加入德州农工大学(Texas A&M University)生物科学系,带领团队研究真菌的遗传组成以及以及霉菌毒素(mycotoxin)的产生。

1997 年逢 Tom 的学术休假年,他搬至麻州剑桥,加入美国千禧制药公司(Millennium Pharmaceuticals),同时参与 Cereon Genomics 公司的成立,于 1998 年正式加入孟山都,担任 Cereon Genomics 的研发总监。一年后,他转至孟山都在康乃狄克州密斯提克(Mystic)研究部门,担任区域总监,并于 2002 年迁往圣路易斯(St. Louis),带领基因体学技术团队。

随着孟山都公司的发展,Tom 在 2006 年开始带领公司的生产与新兴技术计画,并与德国农化公司 BASF 合作,而后于 2008 年 Tom 接连跨足营运策略部门以及化学单位,负责发展孟山都 Acceleron® 种子产品。2003 年 Tom 进入现职,担任孟山都全球生物技术的副总裁。

©www.geneonline.news. All rights reserved. 基因线上版权所有 未经授权不得转载。合作请联系:[email protected]