Thursday, July 25, 2002

 

F-基因在園藝

譯自Geoffrey R. Dixon, Grower, Sept 3, 1998
        園藝生產是一種研究導向的產業,其繁榮與發展是基於科學之進步及其在新技術的應用。而由於科學上的成就使園藝獲得莫大的效益,並使其脫離農業的純化本質,而能存在於不受稅負補貼的範疇之外,更進而能面對以消費者為導向的競爭。

生物技術是大部分園藝創新的根源,而其基礎則來自植物育種技術的進步。1920年以來,整個歐洲、北美及日本地區,其園藝進步的後盾均由植物育種者做先峰,並以對基因的瞭解為基礎。藉揭開控制遺傳的機轉,使植物育種由簡單品系選擇至複雜的母系交配及最終F1雜交技術,以繁殖大部份之作物。

生物技術之從前與現在
生物技術本身自古已有之,而且是被公認為可以改變我們下一世紀未來生活的原始科學。生物技術革新是基於對遺傳過程之認知與瞭解,其意義即是以DNA作為傳達隔代資訊的方法;而RNA則是藉存在這一代內的資訊加以利用。

基因及其相關產品目前已可簡單、迅速而有效地被確認及操作。一旦確立基因所在之性質,即可加以移除,並跳過以前認為無法分離的障礙而使其種類、種屬、群族間其至植物與動物間的特徵轉變。

        而基因修正的科學研究成果亦逐漸轉變成為生物技術致富的過程。若將生物技術廣泛定義為:「任何使用微生物作為製造或改變產品的生物技術」的話,則遠在西元前7000年蘇馬利亞人展製造啤酒的方法即為一個明顯的例子。

傳統的生物技術多使用在許多普通食物的生產,諸如乳酪、義大利香腸、優酪乳(酸乳酪)、啤酒與麵包等。每一項製程均需加入活性微生物(通常為細菌或酵母菌)至牛乳或穀類中,使其變成其他產品。園藝學上,像洋菇產業亦即傳統生物技術應用之卓越例子。

1950年以來生物技術的應用則又擴展至另一個新的領域,其中有些已經應用在園藝方面,如組織培養、繁植、細胞融合、酵素製造、發酵系統、胚胎移植以及更多的基因移植及表達等。

生物技術之所以能不斷獲得進展,其關鍵在於地球上之動植物所存在之多樣性,因而造就基因能夠不斷創新的來源。因此這種多樣性的存在與生物技術之改變是息息相關的。據估計,在1930-1980年間美國農業生產量之增加,其中有50%是因為基因應用於育種後所造成的。

革新
隨著生「物性的革新」而來的可能是「財務性的革新」,因為政府愈來愈傾向於不再支援看似很有市場機會的研究。然而在此同時,生物技術方面的研究及新的發現,反而吸引更多其他財務市場投入;這些以往都是支援物理與化學方面的研究。

在全世界各地特別是東南亞、南美等地區,均認為園藝是下一波生物技術革新最有潛力的對象,並積極投入研究。園藝生產一些與民生健康與社會財富有關的產品,使分散在廣泛的鄉村人口亦可同樣享受購物的便利。
對園藝產品而言,植物育種是唯一可以令產品在全世界的市場上產生差異性與創新性,以因應不同消費者的需求。這些問題無論是就供應消費市場的公司(超市)或從事植物育種或生物技術的公司而這,應有同樣的共識。
策略

兩個世紀以前植物育種的工作集中於少數幾家公司,現在他們大部份已聯合成為國際性的農業化學性的生產組織。

近年來由於環保意識的抬頭,擔心殺草劑、殺蟲劑及滅菌劑所帶來的健康問題,這些公司在農化藥劑的銷售量已大為減少。於是這些公司已開始尋找新的策略產品。以其財力及直覺,他們認為銷售一種「完全種子包」是一個機會。這種種子包將種子、肥分及農藥整合在一起。這種新策略對這些公司而言更有吸引力,因為若能與某些特別的育種配合,則自然會有更豐厚的利潤。

青花菜、大豆及油菜
依上述觀念研究而成的上市產品是經基因修正的青花菜(Brassicas,最初為油菜子)、大豆及番茄。首先選擇這些種類的理由相當明顯。

就番茄而言,有關基因研究的資料可說汗牛沖棟,而其最大的問題是如何維持收穫後的上架及加工品質。這個原因會使消費者及加工業者樂意見到改良後的產品。在英國所做的基本研究顯示已經可以將番茄旳成熟過程利用生物技術的方法控制一連串基因,將其打開與關閉,以控制其成熟度與軟硬度。當這項技術發展後,美國獲得此項技術並將之進行育成新品種,因此可以在收穫及加工時具有抗傷特性。而所有的溫室番茄採用這種育成的品種,其產品將具有較長的上架壽命。

大豆均是大量生產,而大部份產自美國,其產品常作為人類與動物食物蛋白的補充來源。因此利用育種方式選擇抗殺草劑的品種,達到完全性的雜草控制,可因而提高作物的生產效率。基於這理由,這些育種公司銷售一種所謂的「節約包」,其種子本身具有上述功效。而恰好當時全世界相當倚賴美國的大宗穀類需求,使自由市場無法注意要這種基因種子的應用。所以這項策略對農化育種公司或農民而言,都甚表歡迎。

生物青花菜(Biobrassicas)
生物技術上,青花菜提供一種自然的基因修正模式,使基因的轉移能跨過種屬間的障礙。而這種大量生物異樣性存在於有限的自然形式中,自1920起逐漸為植物學家發現而加以系統性的歸納。

目前有三種自然基因存在:Brassica nigra(黑芥菜) B. oleracea (雲台屬青花菜,如白菜、花椰菜、球芽甘藍)B. rapa(蕪菁、中國白菜)。經過馴化的過程,演化而成許多現有的形式,因而廣為農藝及園藝界採用。經過生物種類間的自然雜交又形成許多共存的野生族群,這些提供的種屬為:B. napus(瑞典蕪菁、油菜),B. carinata(阿比西尼亞及衣西歐皮亞芥菜) 及B.juncea(葉用芥菜)。

每一個自然雜交種含有其母系的整組基因,形成兩極端雙套染色體。這種自然雜交的方式往前推進,野生青花菜及蘿蔔(Raphanus)會形成兩代間雜交,如Raphanobrassica。

這種自然界的塑性對一些想再整合雜交過程的科學家而言是一項挑戰。有些是將B. napus獲得成功,因為直接改良油菜子品種顯然可以獲得短程的經濟效益。結果許多農化及育種公司直接發展油菜子新品種,以基因轉植的方式,植入抗殺草劑特性,應用於大面積的耕作區如加拿大與歐洲地區。這種基因修正的產品第一次上市並應用於大面積栽培,並沒發生問題,主要使用於加工業,而這些以往均需要施用大量的化學藥劑。

瞭解的窘境
不少知名的植物學家說:基因操作帶來的機會是無窮無盡的,而這中間也沒有我們不能達到的事。換句言說,在當今的世界裡,農地資源縮減、人口成長率的增加、空氣及土地的污染及地球的氣候變遷等等所遭遇的困擾,利用生物技術均可獲得答案。

而從另一角度看,另一群人則一直不斷關切這種基因操作的運用,因為目前足以供作判斷的資訊仍然相當不足。尤其在歐洲,人民持別關切基因技術之應用可能產生不自然的植物動物型式,並進而取代現有野生的花卉與動物體系。

在歐洲,大眾有三項主要關切的原因:
1.這項發展到現在為止,均係就商業利益將新植物品系與農業藥劑的應用合併在一起。基本上的疑點是目前大量使用化學藥劑於農業生產,其對環境及自然的多樣性的效應的負面影響如何。

2.經過加工後的穀類作物似乎是一項「後門」,使消費者毫無選擇,或無法知道這是來自基因修正下的產品。這與大眾心理害怕對使用輻射過的食品一樣。許多大跨國公司只是進行更大的合作而不經過公開的討論。

3.整個科學及其產品均被輕視對待。科學教育一直無法鼓勵大眾,並激起大眾對它的興趣。這些群眾從小對科學就感到困難,並認為是「書呆子」的事情。這種態度累積下來,使其無法認同過去五十年來科學所成就的事,及其對財富、健康及社會福利所做的貢獻。

參與辯論
園藝學者亦將逐漸會扯入這項辯論之中。他們將被迫對使用基因的品種或者使用傳統的授粉及授精方法表明態度。對園藝界而言,這將是真正的問題所在,因為使用傳統育種方法勢將遭遇相當大的困難,而許多大公司亦會對其所提供的品種失去興趣。

在下一個世紀當中,經由基因操作所產生的園藝品種將會更多。這些品種不但具有實質的抗蟲及抗病能力,而且可耐環境應力(高低溫度、鹽分、乾旱),其新陳代謝效率及營分吸收率提高,其收穫得的品質亦能相對改善。事實上,只要消費者能接受,這些作物無論就經濟或市場的優點而言,都是非常顯著的。

而必解決的問題包括這些基因修正的作物產品對人類健康的影響以及野生植物及動物族群的多樣性如何維護等。

贊同與反對
對這種問題總是有贊同與反對的意見,亦有持保留的意見。而其所爭論的議點如何甚為重要。

贊同的論點
基因的理論說:任何人為植入基因的方式會流入野生群族,並使其族群消失或迅速稀釋,因為後者缺少進化的優勢。目前為止各種實驗都對這項理論有其證據。

基因修正的作物似乎所需的殺蟲劑的使用較少,所以環境保護人士應傾向於支持較大的多樣性議題。

修正過的作物品種之生產性與效率均超過傳統品種,這會使生產成本降低並較安全使用。進而提高全國的產品,刺激經擠,增加知識庫人員的就業機會。這是簡單根據其以往所有科學因革新所達成的趨勢。

持保留的論點
基因操作的科學是新的東西,必須經過大量的試驗,以決定其是否會入侵野生族群。如果會的話,則顯然有其後果。有訓練的植物學家應以尊重自然能力的態度,而且應遵從呼籲進行試驗與調查。其推論的結果將是這些田間試驗若有價值,則應允許其繼續完成,但不是一種不定時的、具毀滅性的嚐試。

這些過程應給大眾充分的時間討論,其辯論將基於對實際問題的知識,而對公司在基因申請專利能力方面所顯示的關切。而有些國家從事供應基因操作而沒任何限制的情形亦應加以追蹤及防衛。

積極參與
整體而言全世界的園藝界將接受基因修正的植物品種。不管歐洲國家接受與否,這種基因操作對我們的經濟與社會福利都會造成衝擊。故如完全拒絕這項發展,最後口有讓我們隔絕於參與的門外。

因為歐洲及英國幾世紀以來,在認知與保衛整個世界的生物多樣化的工作上擔任特別重要的色,一味地拒絕的駱鳥式決定只會引來災難。

園藝界人士應準備參加,以確定在未來的世代裡,野生基因仍然可以存在這個自然界上,對我們的現代經濟有真正的價值。

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