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非基改的基因編輯作物,歐盟基改規範面臨前所未有的挑戰

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非基改的基因編輯作物,歐盟基改規範面臨前所未有的挑戰 編譯與整理 柴幗馨/編輯 林韋佑


歐洲第一學府-蘇黎世理工學院在2016年刊登了一則具指標性的農業評論,強調未來分子科技育種對農業發展的重要性。隨著植物基因體學與生物技術的快速發展,世界上重要的糧食作物,如水稻、小麥、玉米、與大豆,這些作物基因體都已經陸續完成解序,意味者科學家將能更快速地發現每一個基因在作物體內的功能,甚至對特定的目標基因,創造「新的基因變異」:人為改變基因序列,調整作物的性狀,育成新的品種,也就是大眾熟知的「基因改造技術」(GMO)。

不論是在環境生物與食品安全等層面,傳統的基改產物都充滿了各種風險。原因是基改作物的植株內,存在了一段「非作物自己產生的」基因片段,例如人工合成的抗除草劑基因、或是其他作為篩選標誌的「外源基因」。

近十年來各界對這種「非自然」的序列,始終存在環境生態的衝擊與食安疑慮。因此,歐盟對基改作物採取了最嚴格的管制。除了禁止在歐洲境內種植外,進口基改作物食品進入歐盟地區時也需透過層層把關。


然而2013年,農藝學家結合了傳統育種與基改技術,創造出「不帶外源基因」的基改作物:利用「CRISPR-Cas9」一種存在於細菌中,能精準的修改指定基因序列,創造新變異的「基因編輯,gene editing」技術。育種家先將這套來自細菌的蛋白質系統轉殖入植物體,創造出「具有改變自身基因序列特性」的基改作物(第一子世代F1)。


接著在第一世代群體中,挑選目標基因被CRISPR-Cas9系統改變後的異質結合體品系。這種品係有個特色:目標基因已經被CRISPR-Cas9改變,產生新的基因變異,但該作物的雙套基因組中,只有一套帶有CRISPR-Cas9的基因序列。育種家只要將這種品系的植株自交後,就有25%的機會得到「不具CRISPR-Cas9外源基因」的自交分離純系。


換言之,植物透過自身的分子機制,改變了自己的基因序列,但雜交之後則能生產「不帶有任何外源基因的下一代」。而自交後的純系,只要經過簡單的分子試驗,就能確認基因組是否含有任何「人工合成」基因片斷。無論是技術上或是理論上,使CRISPR-Cas9技術育成的自交分離品系,與傳統育種的作物並無任何差異。


除了CRISPR-Cas9基因編輯系統之外,歐洲種子公司也開發許多「標靶基因突變技術」(Targeted genome modifications)…

看數據種鳳梨,臺灣10年鳳梨產情分析概要

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作者 智耕農工作室/ Data-Drived Farmi—數據支持農業推廣計畫 根據2011年農委會統計數據顯示,鳳梨是臺灣產量最大、產值也最高的水果,一年產量超過40萬噸,產值高達6743百萬元。鳳梨栽培從苗到產果需要約18個月,夏季是產量最多的時期,但經過品種改良、催花技術與產期調節的應用後,臺灣幾乎全年都能生產鳳梨。每年的3月金鑽鳳梨便開始出現在市場上,接著陸續有黃金鳳梨與牛奶鳳梨,10月與11月則有蜜寶鳳梨,而冬蜜鳳梨則是能橫跨整個冬天直到隔年2月都能產出的品種。究竟臺灣鳳梨產業有多大商機?我們製作了近10年來臺灣鳳梨的價量走勢圖,一探鳳梨的「產銷爆發力」!

民國100年後,因應加入WTO對台貿易的衝擊,政府開始強化「高品質農產品」的品牌行銷與國際貿易之推廣,鳳梨栽培面積與產量開始逐漸提高(圖1與2)。而過去的「外銷加工主,鮮食內銷輔」也轉變為「鮮食主」的產業型態,同時栽種品種也從加工用的開英種變成鮮食用的金鑽鳳梨。

農產品外銷政策帶給國內市場什麼改變?從民國103年的鳳梨進出口量柱狀圖便能找到答案(圖3)。103年開始外銷鳳梨量快速成長,與民國100年相比,104年外銷量增加了5倍之多,連帶提升了國內批發市場的價格(圖4)


圖1~4分別為鳳梨年度栽培面積、產量、出口外銷量與批發市場運銷量柱狀圖。


觀察10年批發市場價量走勢圖就能清楚看出外銷鳳梨對國內批發市場的影響。民國100年以以前每年鳳梨最低價都落在4月到6月之間,對應的是銷量最多的期間。然而「量多價少」的現象從101年起有了改變,價格的低點反而落在12月、1月與2月。由於3至6月是鳳梨出口的主要月份,在總量穩定的前提下,內銷量減少反而讓國內市場的價格有好價錢。

整體而言推動外銷確實提升了內銷的價格,細數近10年價格最低點,便能發現這些數字仍在穩定上升中。值得一提的是民國104年5月發生了「外銷中國的鳳梨發現農藥超標」的醜聞,部分預計外銷的鳳梨轉往內銷市場,可能是影響當年鳳梨價格的原因之一。


台灣鳳梨每年產量有50萬噸,其中外銷約2.5萬噸(5%),經過批發市場內銷只有5萬噸(10%),大部分的鮮果鳳梨經由行口、大盤或是通往團膳業者等,因此影響價格的因素更為複雜,批發價不一定能代表市場全貌,價格波動也比外銷劇烈。

鳳梨單位面積產量高,約三分地就能有20噸的產量,足以裝滿一個貨櫃(外銷最小單位),屏東的…

螢光蛋白追蹤器,解密真菌細胞生長機制

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螢光蛋白追蹤器,解密真菌細胞生長機制 編譯 張瑞玶/編輯 林韋佑、張瑞玶

真菌的存在既有利也有弊。

除了細菌之外,真菌是有機廢物的最佳回收商,生物可以使用其分解後的成份,此外,真菌還有助於生產藥物(青黴素和檸檬酸)與食物(奶酪),不過菌絲同時對於農作物與病原體也是強大的威脅。


德國卡爾斯魯厄理工學院(KIT)的研究人員指出,他們使用最高分辨率的光學螢光顯微鏡法,在關鍵的細胞信號與運輸系統上使用螢光蛋白標記,藉此研究觀察真菌如何透過它們微小的尖端進行無限延伸與生長。


研究發現,真菌生長用的物質是以小囊泡的形式在運輸軌道中移動,當抵達真菌細胞的尖端時,小囊泡會附著在細胞壁上與之融合,所以細胞會向外延伸。
圖說:蛋白質(圖中的紅色部分)位於煙麴黴的菌絲尖端並控制生長。菌絲直徑約3微米,並以每分鐘約1微米的速度生長。圖片來源: 每日科學
目前已知菌絲體不會連續延伸,而是分階段生長,而何時開始生長則由真菌細胞末端的鈣濃度控制;當鈣濃度小時,運輸階段就會開啟。為了避免鈣脈衝(calcium pulse),囊泡則會融入細胞膜並釋放其物質。


科學家們期望將此研究成果運用於農業與臨床領域的殺真菌劑研發,優化藥物生產的生物技術過程。


資料來源: 每日科學 June 8, 2017   Growth mechanism of fungi decoded

基改,反什麼?5個基因改造的農業迷思

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基改,反什麼?5個基因改造的農業迷思 作者 柴幗馨

隨著生物科技快速發展,「基因改造」不再是科幻小說裡的陌生情節,而就在你我的餐桌上。除了基改黃豆的加工品外、基改玉米製作的植物性澱粉:麥芽糊精或是果糖漿,以基改大豆作為飼料生產的肉品:包含雞、豬、和牛肉等,基改生物的應用其實早已成為人類生活的一部分。

然而在我們享受基改的帶來的好處時,也同時承受相當程度的風險,例如大面積種植基改作物,單一種類除草劑的大量施用,使得田間雜草開始產生抗藥性;又或者跨國企業壟斷基改種子,影響農民生計的案例。許多綜合了環境、政治以及社會的問題正不斷發生,因此民間一波波的反基改的聲浪也從不間斷。

無論支持與反對,我們都必須了解:「基改」是跨領域的議題,包含生命科學、農業科學、與社會科學。身為消費者除了認識基改技術之外,了解基改技術對人類的影響也是很重要的。以下列出常見基改農業迷思,希望能讓大眾對基改農作物有更清楚的認識。




1.台灣好吃的水果是基改水果嗎?

台灣好吃的水果絕對不是基改水果。

根據食藥署「食品衛生管理法」,基因改造生物的定義是:透過基因技術,而不是以自然增殖及或自然重組的方式產生的基因重組生物。然而,同科物種間的細胞及原生質體融合,或是傳統育種的雜交、誘變、體外受精、體細胞變異及染色體倍增等技術,不能算是基因改造。

目前市面上的好吃水果,通常是從傳統育種方式產生基因重組,再經過選拔,加上純熟的栽培改良技術,才能生產出這麼好吃的商業品種。以生命科學角度而言,無論是傳統育種或是基因改造,這兩個技術都是讓生物產生基因重組的方式。因此也有部分生命科學系的學者誤將傳統育種與基因改造混為一談。


2.農民種植抗除草劑的基改大豆可以減少噴農藥?

雖然種子公司認為種植抗除草劑的大豆,能讓減少農藥使用,但效果並不如預期的好。雖然總施藥量減低,但只使用單一種類的藥劑(嘉磷賽)的結果,反而造成田間的雜草產生抗藥性。必須使用更多劑量更高、或是種類的除草劑才能完全達到防除雜草的效果,這些「超級雜草」也是目前種子公司與農民面的頭號敵人。

2016年2月在歐洲環境科學的報告(註1)指出:嘉磷賽已經成為全球使用量最多、最廣泛的農藥,內文也提出了大量使用嘉磷賽可能對造成增加腫瘤發生的風險。
此外,大面積種植同一種作物的結果,還可能導致田間生物多樣性下降,現今基改作物的栽培模式,遠遠背離農業永續發展的方向。



3.基改大豆可以減…

螢光蘑菇?原來蘑菇發光的原因是...

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螢光蘑菇?原來蘑菇發光的原因是... 編譯 張瑞玶/編輯 林韋佑、張瑞玶

夏季螢火蟲的綠色螢光、深海裡的藍色水母、馬祖海岸藍色眼淚,這些都是發螢光生物常見的例子。生物體可以發光已經是廣泛存在的現象,除了上述生物,其實真菌類也能產生自體螢光,從古至今人類大約已發現80種不同的生物發光真菌。


過去研究指出,具有發光能力的昆蟲、細菌、與一些海洋動物,大多藉由螢光素-螢光素酶生成途徑(luciferin-luciferase pathway )發光效率才會高。儘管目前真菌中尚未找出相同的發光物質反應機制,卻觀察到蘑菇具有發出螢光的能力,這讓科學家百思不得其解。

圖片來源: 每日科學
研究團隊來自俄羅斯、巴西、與日本的科學家,終於解開蘑菇在黑暗中發螢光的生理機制!透過分析Neonothopanus gardneri(巴西本土的螢光蘑菇)與Neonothopanus nambi(越南南部熱帶雨林中所發現的有毒蘑菇)之萃取物,Zinaida Kaskova與她的團隊發現了類似螢光素-螢光素酶生成途徑的「真菌氧化螢光素」。


普通螢光生物的發光機制,是由螢光素、具專一性的螢光素酶、與氧氣混合時會引發化學反應,因而產生激發後的氧化螢光素,促使生物體發出光能;當生物體釋放光能之後,便能夠回到冷靜的基礎狀態(不發光)。

Zinaida Kaskova認為,真菌發螢光的機制與不同於一般螢光生物,真菌的螢光素酶可能是由多種螢光素酶組成,並且能夠自然地與多種其衍生物進行交互作用。換句話說,真菌的螢光素酶可以和各種不同的螢光素分子進行發光反應,而不同的螢光素也就會產生各種強度與顏色變化。真菌氧化螢光素的特性,也是發色不同光譜的原因!

資料來源: 每日科學 April 26, 2017   Illuminating the secret of glow-in-the-dark mushrooms

【鐵與作物品質】作物補鐵讓葉片有好氣色!實習の植物醫生筆記

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【鐵與作物品質】作物補鐵讓葉片有好氣色!實習の植物醫生筆記
「實習の植物醫生筆記」系列文章由科技農報(智耕農工作室) 與與 大虫農業(庭瑜)共同整理
鐵是女性重要的保健元素,它不只讓女性有好氣色,也是作物必須的8種微量元素之一,作物缺鐵時往往伴隨葉片黃化的現象!

鐵是構成作物酵素和天然色素的重要元素之一,這些酵素分子參與了呼吸作用、能量轉換、氮素利用、甚至木質素的生成的生理機制。作物可利用的鐵離子形式為:2價鐵陽離子(Fe2+),由於鐵也是葉綠素生合成重要的元素,缺鐵時葉片部位就會出現黃化現象。豆科作物的根系需要鐵元素,增加根瘤細胞運送氧氣的效率,因此適量施用鐵肥能穩定作物的健康與品質,有助於作物生長及提高產量。





 《作物為什麼會缺鐵》
鹼性土質或是磷、氮、鋅、錳及鉬含量過高時,容易發生缺鐵現象,特別是銅、錳與鉬這些微量元素不平衡時,作物缺鐵症狀更明顯。偏鹼性的石灰質土以及磷元素超量的土壤,鐵離子容易發生沉澱,轉變為不溶於水的鐵化合物,導致作物無法吸收鐵離子,產生缺鐵症狀。重金屬汙染也會導致作物缺鐵。

《作物缺鐵症狀》
葉脈間黃化是鐵缺乏最典型之病徵,鐵在植物體內鐵的移動力極為微小,所以缺鐵症首先出現於幼嫩的小枝,葉保持細小而呈現淡黃色,甚至轉變成白色,葉脈仍維持暗色,此稱為缺鐵黃萎症。點我看典型玉米缺鐵,葉脈綠色但葉脈間呈現黃綠色

《鐵過多的毒害特徵》
鐵毒害常見於極酸性、使用過量鐵肥或缺氧之土壤。鐵毒害發生時,植株生長受阻礙,表現出其他營養元素缺乏之病徵,例如葉片呈古銅色,也有可能出現棕色斑點,根短且呈棕色;某些植物葉片呈紅紫色之缺磷症狀。


《如何預防缺鐵》
確認土壤有適當的酸鹼值,過酸或過鹼都容易產生缺鐵或是鐵毒害狀況。當作物出現缺鐵症狀時,注意磷、氮、鋅、錳、鉬是否過高,以及土壤是否太鹼,如果皆正常,可檢測土壤中有效鐵的含量,並適當加入鐵肥,葉面施肥的效果最佳。
若鐵過多而產生毒害,亦可確認土壤pH值,並注意土壤是否因過濕或緊實而缺氧。作物缺乏其他營養元素也會導致鐵毒害,例如缺鋅和鉀時,容易發生鐵毒害症狀,此時可適當加入其他營養素,若發現鐵毒害是因土壤含有超量的鐵,則有可能是來自環境的汙染。



 資料來源:http://www.cropnutrition.com/crop-nutrients-iron

世界末日?拜耳併購孟山都背後的真正目的是...

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世界末日?拜耳併購孟山都背後真正目的是... 作者 晴耕雨讀話農情/編輯 科技農報


2016年消息傳來世界兩大農業公司-拜耳與孟山都可能整併,這項由拜耳主導的世紀併購案卻被大眾質疑為市場壟斷的陰謀,因此歐盟執委會以最嚴格的態度進行審查。兩年後結果出爐:拜耳收購孟山都 歐盟點頭放行

有環保團體表示:這是一場地獄聯姻。畢竟合併之後拜耳將能掌握超過1/4以上的農藥、種子、與資材等農業資源,也可能有利備受爭議的基改作物發展,影響地球環境等。而從農產情商的角度,該如何看待這項新聞呢?跟著晴耕雨讀話農情的視野一眺全球農業產情資訊。


糖尿病治療新發現:青花菜的芽菜苗能有效穩定患者血糖

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糖尿病治療新發現:花椰菜的芽菜苗能有效穩定患者血糖 編譯 香香、柴幗馨/編輯 林韋佑

糖尿病逐漸成為全球的普遍疾病,科學家發現青花菜幼苗中的萃取物-蘿蔔硫素,能有效抑制糖尿病患者的血糖,這項結果對糖尿病醫藥研發有非常大的幫助。


圖片來源:每日科學

全世界有3億人口受到第二型糖尿病折磨,第二型糖尿病的患者大都是肥胖又缺乏運動身的人,具有先天致病基因者的風險也會較高。糖尿病患者中九成都是第二型糖尿病,剩下的一成為第一型糖尿病及妊娠糖尿病患者。第二型糖尿病患者中,其中又有15%的病患因為肝臟機能問題,無法採用治療糖尿病常用的二甲雙胍類藥物。


為了突破醫療瓶頸,美國科學促進會的研究團隊利用電腦的醫藥運算模式,模擬了抑制第二型糖尿病徵狀相關基因表現的分子,並結合動物與臨床試驗驗證這些分子對糖尿病的治療效果。


研究人員找出了50個第二型糖尿病的致病關鍵基因,建立了「糖尿病基因表現資料庫」,接著分析了3,852種藥物對這50個基因的調控結果。結果發現,十字花科植物中含有的天然化合物- sulforaphane蘿蔔硫素最具製藥潛力。在組織培養的細胞試驗,蘿蔔硫素成功降低肝細胞中葡萄糖含量的化合物,且改善糖尿病小鼠的肝細胞病變之基因表現。


團隊接著對97個第二型糖尿病患者進行試驗,隨機分配攝食濃縮青花菜芽菜苗的萃取物或是安慰劑。經過為期12周的臨床試驗後,發現青花菜芽菜萃取物確實能有效改善病人血糖失調的病徵。


作者認為,建立糖尿病的基因表現資料庫是相當有價值的研究策略,有助於未來臨床實驗中快速辨識出目標化合物,讓科學家能更精確且快速研究遺傳疾病和與開發新型藥劑。。

資料來源: 每日科學 June 14, 2017   Could broccoli be a secret weapon against diabetes?

那些年大起大落的果農們,漫談台灣五年水果市場走勢

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那些年大起大落的果農們,漫談台灣五年水果市場走勢 作者 林育賢/製圖與整理 柴幗馨、林育賢

今年2月出現菜價崩盤新聞,緊接著3月又傳出蒜頭盛產因而價跌,菜土菜金消息快成為農業新聞的家常便飯。台灣除了蔬菜的價格滾動性高,其實水果也不遑多讓。

跟著火龍果農–阿賢哥,一窺近五年台灣水果的產銷狀況。究竟果價「崩盤」的定義是甚麼?而「崩盤」又是怎麼發生的?不妨從栽培面積與產季切入分析台灣水果的量價週期,並談談內需淺碟型市場,「天氣」為什麼是影響價格的最大變因。




我們整理了102~106年25種國產水果的月價量資訊,觀測台灣水果的量價走勢(註)

大致來說秋冬季水果交易量較少,主要靠著柑橘類、蓮霧、蜜棗、釋迦以及小番茄撐場面,其他水果如香蕉、芭樂、木瓜甚至紅龍果雖然有出貨,產量卻在低水位。

三月開春後氣溫隨著日照時間拉長逐漸炎熱,這時候做產期調節的香蕉、芭樂、以及連續採收的木瓜產量漸增,接下來依序栽種面積大的西瓜、鳳梨、荔枝、芒果、龍眼也紛紛上市。七月水果總量飆到頂峰時(大出),通常也是價格相對的低點。



But人生最厲害的就是這個But…
若八九月大宗水果產季接近尾聲時,突然颱風掃來,價格就很能立刻翻盤。


其他天氣變因也會造成劇烈影響,105與106這兩年就是很好的例子。受到104年暖冬多雨影響,105年芒果、荔枝與龍眼這類需要相對低溫與乾旱才能促使花芽分化的亞熱帶果樹,從開花就亂了套。更不用提當年二月霸王寒流造成棗子、蓮霧、與小番茄減產。不用等到颱風來襲,交易量跟歷年比就少了一截,價格也不像歷年隨著天氣漸熱而下挫。

夏秋之際又接連來了尼伯特、莫蘭蒂、胖颱梅姬等風災,三個都重創水果產地,許多果園不要說收成了,中南部許多蕉園、芭樂、甚至東部的釋迦果樹傾倒一片,需要重新補植。水果價格就這麼衝上更高點,過了一個年才回檔。


106年則是異常風調雨順的一年,該開的花有開出來,果也沒被颱風收掉,但因為部分果園前一年風災太嚴重而減收,儘管價格不太漂亮,但又穩穩地度過這一年。

香蕉是比較特別的例外案例,105年風災後的集體復耕,以及天價引起兼業農(非專業蕉農)搶種,雖然年仍延續高價,但隨著天氣漸熱、產量漸出,價格也直線滑落,等到復耕蕉的產量一出現,價格就跌趴到地上,直到隔年價格才逐漸回升。


香蕉105與106年旬月交易價量比較圖

這兩年的狀況反映著台灣果樹產業的樣貌:

天候異常時,農民供給量 < 消費者需…