科技農報 AgriTech Report

種子公司趨之若鶩－基因編輯結合環控溫室的尖端育種科技，加速育種過程。 編譯 柴幗馨 ／ 責任編輯 林韋佑 生物技術與育種方法的演進，讓作物改良的進程有了革新的重大突破。農藝學家發現：使用LED燈調整光週期，搭配環控溫室，便能讓小麥一年能夠收穫6次種子。 結合基因編輯－一種快速修改植物基因組的基因改造技術，也加速育種者了解作物每一個基因的功能。如此一來，不但能建立「對人類有幫助的種原基因庫」，同時也能讓新品種的選育更有效率。這項由昆士蘭大學與雪梨大學發表的研究成果，於2018年1月刊登在頂尖生命科學期刊－Nature Plant  中，被喻為是第二次的綠色革命。 圖片來源： Nature Plants 人類史上的第一次綠色革命是在1960年代，育種家培育出半矮性小麥與水稻。植株高度較矮小的品種具不容易倒伏的特型，且穀粒吸收肥料的效率更好，此後全球糧食產量倍增2倍之多。 但隨著氣候變遷所帶來的環境驟變，傳統的育種方法已經不敷使用。「新品種」往往在育成之後，性狀的特性就無法再適應當下的環境逆境。 昆士蘭大學與雪梨大學組成的研究團隊，設計了一套溫室栽培小麥的環控系統。他們在溫室內裝設LED燈管給予小麥每天22小時的光週期，延長小麥照光的時間，縮短作物生長週期。從種子萌芽到收穫脫粒，只需8周就能完成，而一年最多可收獲6次種子。 這套系統應用在雜交子代的選拔工作，則能增加選拔的效率。科學家就能在更短的時間內，研究特定基因的功能與其對應的性狀，像是植株高度、外觀、以及開花期，或特別像是穗上發芽這種會直接影響產量與品質的性狀。 新型環控系統目前除了應用在小麥之外，大麥、油菜花與鷹嘴豆也都有成功的試驗結果。過去，繁殖種子需要3至4個月，但新技術只需要2周。研究主持人Wulff博士表示：搭配基因編輯技術，新的栽培系統能夠幫助科學家以更短的時間，分析基因型對花、果實、與種子的性狀之影響。 基因編輯作物，可能不受基改作物規範的理由在這裡！ 資料來源： 每日科學 Jan 1, 2018   Speed breeding technique sows seeds of new green revolution: Pioneering new technology set to accelerate t...

解決穗上發芽，基因檢測技術讓韓國白小麥復興之路不再艱辛 編譯　柴幗馨 ／ 編輯　林韋佑 台灣地處亞熱帶，高溫高濕的氣候時常導致小麥穗上發芽，影響農民收益。當收穫期的小麥麥穗，在濕度過高的田間環境下，便容易促進植株上的麥粒發芽。一旦開始發芽，這些麥粒就無法加工成麥粉或製作成其他食品。 與台灣鄰近的南韓同樣也有小麥穗上發芽的問題，但透過基因檢測技術，科學家們找到幾個不容易讓穗上發芽的小麥品種，再以回交或是雜交的方式，將不會穗上發芽的基因導入現在的栽培品種，減少穗上發芽現象產生。 圖說：收穫期的小麥麥穗，在濕度過高的田間環境下，容易促進植株上的麥粒發芽。 來源：蘋果即時新聞 這項小麥育種計畫，是韓國作物研究所（Institute of Crop Science）與美國南達科塔州立大學的合作成果。研究團隊領導人，韓國籍的金教授任職於作物研究所的期間，前往南達科塔州立大學學習基因檢測的育種策略。他利用檢測不同品系小麥的基因表現，進而找到不易穗上發芽的品系。 在韓國小麥是冬季作物，白小麥是主要的栽培品種，農民在10月播種，隔年6月收穫。然而韓國6月開始進入雨季，而白小麥又是容易穗上發芽的品種，在麥穗成熟的季節，麥子遇上雨水，就會導致穗上發芽。這不僅僅降低小麥的品質，也使產量降低。 從去年夏天開始，金教授從南達科塔大學提供的40幾個不易穗上發芽的品系，檢測在這些品系中與穗上發芽相關基因的表現及蛋白質表現。經過分子層次的分析，他篩選出不易與容易穗上發芽的小麥品系，並將結果帶回韓國作物研究所繼續深入研究。此外他也發現在韓國的小麥品系中，Sukang是不易穗上發芽的小麥，而Baegjoong則是容易穗上發芽的品系。 金教授從不易穗上發芽小麥中，發現有33個與穗上發芽有關的蛋白質，這些蛋白質的表現趨勢與容易發芽的小麥品種有顯著不同。因此，他透過進一步分析編碼蛋白質的基因表現，以作為篩選韓國當地小麥品系的重要指標。只要分析這些栽培品系中指標基因的表現情形，就能篩選出不易穗上發芽的小麥品種。 金教授表示：如果不易穗上發芽的小麥品系中，都有共同的基因，他就能利用這些基因篩選出更多不易穗上發芽的品系。而利用分子層次的育種策略，也讓韓國白小麥的育種計畫有進一步的突破。 資料來源： 每日科學 Sep 19, 2014 ...

抗病基因讓小麥復興之路不再顛簸 編譯　鄭舒允 ／ 編輯　林韋佑、柴幗馨 台灣原本是米食文化國家，但在國共內戰後漸漸受美國援助影響，飲食習慣改以「麵包、麵條」等小麥製品為主食。政府從美國進口大量便宜麵粉作為糧食來源之後，從此我們的早餐不再是清粥小菜，而是三明治配奶茶。飲食習慣改變使得稻米需求量下降，政府決定開始推廣種植小麥。但是，台灣的氣候條件不適合小麥生產，必須從國外引進「小麥種原 」，經過品種改良之後，才能生產種子讓農民種植。小麥育種一直是農業改良場的大挑戰，如何育成適合台灣暖濕氣候、又能抗病蟲害的優良小麥？小麥抗病基因研究的發展有突破，真是個令人振奮的好消息！   圖說：植物育種研究所的副教授Harbans Bariana，正在展示小麥銹病的問題。 小麥是世界主要糧食作物之一，全球人類20%總熱量來源都是由小麥提供，科學家估計未來人類對小麥的需求還會更高。科學家們找到了預防多種小麥病害的基因–Lr67，這個發現將影響未來50年小麥的糧食安全，並為減少每年數億的病害損失帶來新契機。 小麥抗病基因－Lr67－過去已經發現這個基因能夠防止小麥鏽病(rust diseases)發生，此外也具有白粉病(powdery mildew)的抗性（白粉病會嚴重影響挪威小麥產量）。今年（2015）這個基因被成功地選殖出來，接下來科學家計畫把這個基因導入麥栽培品種，增加小麥的抗病多樣性，此研究發表於 Nature Genetics《自然－遺傳》 期刊。 雪梨大學植物育種研究所的副教授Harbans Bariana認為鏽病是限制全球小麥產量最主要的原因，他也表示據估計，澳洲每年由鏽病導致的小麥經濟損失約超過15億美元。為了解決這項問題， 科學家利用分子遺傳技術，對此天然形成的小麥多重病害抗性基因（Lr67）進行選殖 ， 希望能得到抗病基因序列，並導入市面上的栽培品種。 這項龐大的跨國合作計畫，其中包含雪梨大學植物育種研究所、聯邦科學與工業研究組織(CSIRO)、國際玉米小麥改良中心(CIMMYT)、中國科學院以及挪威大學生命科學院等，來自全球的不同研究團隊。主要由澳洲的穀物研究和發展合作中心(Grains Research and Development Corporation ,GRDC)提供資金，協助植物育種研究所的銹病控制計畫，讓研究單位的計...