21世紀以來,
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,生命科學加速破譯出生命的密碼。全球科學家聯合攻關,
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,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,
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,愈來愈多的功能基因得以闡明,
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,結合計算機大數據分析,
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,植物生長發育的基因程式清晰的呈現出來,
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,使得定向育種和調節植物發育方向成為可能,
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,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、環境污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。(本文由正瀚生技提供、記者黃文奇整理),