調節植物基因 開啟新革命
調節植物基因 開啟新革命 | 2016-06-13 |
【經濟日報(臺灣) 2016-06-13 黃文奇】
（本文由正瀚生技提供、記者黃文奇整理）
21世紀以來，生命科學加速破譯出生命的密碼。全球科學家聯合攻關，已完成破譯了水稻、小麥、玉米、大豆、棉花、蕃茄、鳳梨、咖啡等重要作物的基因組序列，愈來愈多的功能基因得以闡明，結合計算機大數據分析，植物生長發育的基因程式清晰的呈現出來，使得定向育種和調節植物發育方向成為可能，正在拉開全球農業第三次綠色革命的帷幕。
植物基因組定序和功能基因揭密，正在拉開第三次綠色革命的帷幕。今日農業生產仍是奠基於第一次和第二次綠色革命，依靠傳統育種、化肥、農藥和灌溉技術，已遠落後於生命科學的發展，也面臨日益嚴竣的氣候惡化、環境汙染及資源耗損等壓力。
正瀚在台已經建構現代植物學研究中心，此舉為了抓住生命科學進步產生的機遇，掌握基因組和功能基因訊息，研發高科學水平和高技術含量的基因調節產品，投身於全球第三次綠色革命的浪潮。
農業技術革新，能夠正向調節高產、優質基因的表達。因為植物一生的表現，是其基因程式開和關的表達結果，而控制開關的就是環境因子。植物細胞感受光照、溫度、水份和營養等外界條件，把它們一一轉化為細胞內的化學信號，傳遞到細胞核中，開啟或關閉特定的基因表達，以此調節著植物生長發育的方向。
當今全球氣候日益惡化、高溫、乾旱、沙漠化、聖嬰現象以及伴隨的病蟲害頻發，都降低或關閉了植物正常生長發育基因的表達，開啟了植物傷害，甚至死亡基因的表達程式，導致植物生長減緩、發育受阻，嚴重影響作物的收成和品質。
精確的分析作物基因組和功能基因信息的基礎之上，通過篩選、模擬和利用細胞內產生的天然化學信號成份，以微量控制巨量的技術，並正向調節作物高產、優質基因的表達，即使氣候惡劣多變，作物的產量和質量也將有最佳保證。
當代農業生技的大趨勢，是思考如何順應環境氣候變遷，創新對作物和環境雙重友好的產品。其中，氮、磷和鉀肥是植物營養的三要素。氮肥生產需耗大量的能源、磷、鉀礦，是不可再生的礦產資源。台灣既面臨能源供給不足，又缺乏磷、鉀礦的自然環境。
目前的施肥技術讓三要素的最大吸收和利用效率均不足50%，不僅導致能源和礦產的浪費，更使多餘的肥料流入水體，造成飲用水源的汙染，湖水和海水的富營養化，引起藻類爆發和赤潮。
因此，透過正向調節植物細胞中氮、磷和鉀的吸收基因和轉運基因的表達，誘導吸收蛋白和轉化酵素的活性，大幅度地提高作物對肥料的收和利用，減少肥料的流失，讓高效肥料吸收技術和產品，達到對環境友好之目的。
目前的農藥技術和產品，均基於對病菌、害蟲和雜草的化學殺滅之功能，以減少作物產量的損失。但基因組訊息的分析表明、病菌、害蟲和雜草的基因序列，與作物的基因序列至少有50%以上的相似性。
也就是說，農藥在殺滅病、害蟲和雜草的同時，也會在一定的程度上使作物中毒，對作物並不安全，特別是氣候異常時，農藥對作物的毒害事件更常見。
如果能夠用農業生技有關技術，調節作物自身的防禦基因的表達程式，並開啟作物修復傷害基因的表達，提升作物防禦和修復農藥造成的傷害，改善農藥對作物的安全性。
另外，通過提升植物自身防禦基因的表達，也增強了作物本身對病菌、害蟲和雜草的抵抗能力，減少農藥的使用頻率和使用劑量，即可實現對作物和環境雙重友好之目的。
