科技農報 AgriTech Report

基因編輯2.0 ，研究顯示在胚組進行織基因編輯，能更有效的改變植物性狀！ 編譯　張瑞玶 ／ 編輯　柴幗馨 基因編輯技術的發明源自於細菌的防衛系統，當細菌受到嗜菌體侵犯感染時，會複製一段來自嗜菌體的核酸序列，並保存在細菌自己特定的基因組之中。這些特定基因組像是「通緝犯資料的檔案櫃」，內藏各種嗜菌體的核酸序列的「犯人資訊」。此後只要有相同的核酸序列出現在細胞內，細菌便會出動自己的「編輯系統」，將特定序列剪切或是修補回正常的序列。 1970年代，分子生物學家把這套細菌的防衛系統，以基因工程的方式，轉殖到模式植物-阿拉伯芥中，成功的創造出「具有基因編輯系統的基改植物」。接著他們開始跟育種家合作，將基改技術與傳統育種技術互相融合。利用基因編輯改變作物的性狀，再透過自交與回交等育種方法，成功獲得「沒有外源基因」，遺傳背景與傳統作物完全相同的「非基改」作物。 (為什麼基因編輯技術能產生與傳統育種一樣的「非基改」作物？) 然而這項技術在不同的作物的編輯效率各有落差，甚至出現了開花器官無法產生編輯效果的問題。來自日本的研究團隊，便設計了特殊的啟動子(一段促進基因表現的序列)，讓基因編輯效果大量發生在花器中，成功提高基因編輯技術在開花植物的成功效率。 名古屋大學轉化生物分子研究所（ITbM）的植物生物學家們，在植物與細胞生理學雜誌上報導，他們開發了一種能夠轉移基因信息的新基因編輯法，能有效地移除阿拉伯芥中的目標基因。該團隊使用簡單、多功能性、與高效率等特性之CRISPR / Cas9系統作為研究的遺傳操作方法。 CRISPR / Cas9系統主要透過移除特定基因調查其基因之特性。 研究團隊中的Tsutsui和Higashiyama表示，阿拉伯芥基因組編輯的有效方法為：在早期發育階段中，使用RPS5A啟動子（又稱pKIR載體），讓Cas9能有效地表現且移除細胞中的目標基因，並將誘導突變之基因成功地傳遞給下一代子細胞。 Higashiyama說明，過去的研究方法比較耗時，需要透過交叉比對現有的突變體，才能檢測重疊基因的功能，透過我們的方法應該能更快速地獲取突變體。 研究團隊表示，希望未來可以持續改進此相對低成本的基因工程方法來提高突變的效率，以利未來探索不明基因組之功能，並成為修改各種生物體中目標基因序列的有效基因工程工具，甚至...

基改到底反不反？歐盟即將核准基因編輯的包心菜上市販售 編譯 柴幗馨 ／ 編輯 林韋佑 生物科技發展日新月異，當我們還在爭論基因改造作物的好與壞時，科學家研發了新一代基因工程技術－基因編輯，早已從實驗桌悄悄地端上我們的餐桌。 瑞典于默奧大學(Umeå University)植物細胞與分子生物學的教授Stefan Jansson，是第一位將基因編輯技術應用在蔬菜品種改良的研究員。他在日前公開的廣播訪談中，與主持人一起享用以基因編輯改良過的新品種包心菜（Cabbage plant）。在不久的將來，市面上將會有更多這些以基因編輯作為育種方法的食物。 基因編輯也是基改技術的一種，全名是CRISPR (Clustered regularly interspaced short palindromic repeats)-Cas9，在2012年被瑞典于默奧大學正式發表在學術界。透過基因改造，將一套如同剪刀與膠水的組合，以人工轉殖方式帶進目標作物的基因組中，讓作物的基因產生變異。由於被改造的後代不具有外源基因，基因改造的效果又有高度專一性，對於育種或是遺傳性疾病的治療都非常具有應用價值。 延伸閱讀： 為什麼基因編輯不算是基改作物？ 2015年瑞士的農業部，歐盟具有指標性的農業機構，將基因改造作物做出了這樣的定義：只要作物中不帶有外源基因（以人工為式產生的基因序列），就不算是基因改造作物。這表示，不具有外源基因的基因編輯作物，原則上與傳統育種的作物無異，不需要受到基改法規的管制，即可在田間種植。同年，美國第一個抗核化的基改蘑菇，也已經正式核准上市販售。 許多農業育種家，也想將基因編輯技術應用在作物的育種上。然而，這項技術應該歸類為傳統育種，或應該屬於基因改造技術的規定範圍？一旦屬於前者，農民種植時便不需遵守基改法規限制？若是後者，則必須經過嚴謹的田間試驗，才能有機會商品化。 基因編輯作物產生過程，因爲融合了傳統育種與基因改造技術，所以讓這項技術在基改法規上的定義處於一個模糊不清的曖昧地帶。 Stefan教授在廣播節目上公開透漏，今年歐盟將核准第一個以基因編輯技術培育的新的包心菜品種，並與主持人享用自己種植的基因編輯包心菜；他表示：基因編輯的蔬菜，外觀看起來與傳統育種的蔬菜沒有差異，而從歐盟對於技術採取開放的態度這點，未來人們將會吃到更多...

第二次綠色革命？餐桌上的CRISPR玉米，即將問世 編譯　柴幗馨 ／ 編輯　林韋佑 世界第四大種子公司－杜邦，宣告他們正以最先進的生物技術－CRISPR-Cas9（讀音：crisper-cas nine） 基因編輯，研發新的玉米商業品種。這種以基因編輯技術生產的雜交玉米，美國食藥署認定與傳統育種方式生產的玉米無異，人吃了沒有健康疑慮，也不需要經過基改作物的法規就能上市，而杜邦公司預計在2021年上市販售。 杜邦公司總經理表示：新的基因編輯技術，能將人類在過去90年來有關玉米的科學研究成果，徹底地應用在雜交玉米種子的生產系統。 玉米是世界上重要的糧食作物，也作為飼料用。由於其富含澱粉，精煉後的玉米澱粉，是食品加工業主要的原料。利用基因編輯技術，能夠更方便的改進不同玉米品種的澱粉含量。如此一來，除了提高玉米的品質與售價，也能減少玉米澱粉業者在精煉過程的成本。 基改作物最讓人詬病的問題在於：基改作物的染色體組都會帶有外源DNA片段。比方說抗蟲的基改玉米中，染色體帶有不屬於玉米的BT桿菌基因（讓玉米可以抗蟲的基因）；又或者在基改大豆中，帶有非大豆的抗除草劑基因。這些外源基因片段，往往被質疑可能增加生態環境的風險。 而新一代的基因編輯技術，不但可以改變基因序列，又能產生不具外源基因的農作物，因此對比於現行的基改技術，基因編輯的作物對環境的影響相對風險較小。 圖說：CRISPR技術的原理。 先以基因改造技術，將基因編輯系統（外源基因）轉殖進作物中，讓作物自行產生具有變異的基因序列。經過自交之後，由於外源基因可能會從染色體中分離，因此有機會得到沒有外源基因、但基因序列卻發生改變的子代，也就是「非基改的」基改作物。 美國農業生技重要研發單位，Boyce Thompson研究所的助理教授表示：美國衛服部認定CRISPR作物與傳統育種的作物無異，且不需要受基改法規的管制。這代表CRISPR技術具有極高的應用價值，不論是作物育種、甚至在食品加工層面的應用，都非常具有發展潛力。 負責審核基改作物的美國農業部表示：以CRISPR技術的基因工程作物，不適用於現在的基改作物（GMO）法規。同時，掌管食品安全風險的美國衛服部也認為，以CRISPR技術產生的基因編輯玉米，實質上與傳統育種的玉米相同。 換言之，這些以CRISPR...

育種家的福音，美國基因編輯（CRISPR）蘑菇不受基改法律規範 編譯　廖靜誼 ／ 編輯　柴幗馨、林韋佑 各界輿論還在爭執政府是否應該推廣基因改造作物（GMO crop）時，全世界的各大農業公司已經開始使用新一代的基因工程技術，想盡辦法在農業生技發展上取得先機。美國利用新的生物技術生產的真菌－基因編輯技術－CRISPR（Clustered regularly interspaced short palindromic repeats），未來利用此技術改造的蘑菇，確定可不受基因改造法規律的規範，能直接栽培與上市販售。 美國農業部（USDA）表示，未來以基因編輯生產的蘑菇，將不必受到基改的管制，這也是美國政府第一個放行的CRISPR基因編輯物種。 這項計畫由賓州州立大學的植物病理學家楊亦農教授主導，針對導致蘑菇白色菌傘褐化的多酚氧化酵素基因家族進行基因編輯。研究團隊將這技術應用在俗稱洋菇或白色紐扣菇的雙孢蘑菇(Agaricus bisporus)上，以達到抗褐化的目的。透過刪除蘑菇基因組內少數的鹼基對，研究團隊剔除了6個多酚氧化酵素基因的其中一個，成功將酵素活性減弱30%，減緩蘑菇褐化的速度。而賓州州立大學已於2015年9月對這一技術提出了臨時專利申請。 由楊教授主導的研究團隊所生產的新品種蘑菇，因為不包含來自植物病蟲害源如病毒或細菌的外源DNA，因此可不受美國農業部的監管。近年來不包含這些植物病蟲害外源基因的工具正如雨後春筍般的崛起中，逐漸取代了舊技術。 同時，楊教授正考慮成立一家公司來商品化他的改造蘑菇。因為抗褐化的水果與蔬菜再切片後仍能保持原有的顏色，銷售層面上具有相對高的價值。從2014年開始，就已有部分生技公司將抗褐化的基因應用在商業品種上，包含抗核化蘋果與馬鈴薯。 目前有30種基因改造物種，成功避開美國農業部的基因管制法規系統，而蘑菇只是其中一種。美國動植物衛生檢驗署（APHIS）表示，在每個案例中，生物體（大部分是指植物）均不受該機構必須規範的事項所約束 （註） 。 註：農作物在經過美國農業部的審查以外，仍須接受食品和藥物管理局的自願性審查。 大部分能躲避規避美國農業部審查的植物，都是應用鋅指核酸酵素（ZFN）或是類轉錄活化子有效蛋白核酸酵素（TALEN）這類基因編輯技術的產物。但是至今為止，我們仍不曉得...