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新興精準育種科技與糧食安全
台經院

2020/10/08

新興精準育種科技與糧食安全

 

種苗為國際戰略物資,是糧食生產的根源與農業永續的基石,而種苗的育種改良更是提升其戰略價值的關鍵。育種科技在近年來基因體技術的發展下,跳脫過去耗時費力傳統模式,透過掌握本身基因功能進行精準育種,新作物育種時間大幅縮短,新興精準育種科技成為種苗產業發展驅動力,為經濟、社會、環境帶來諸多效益。從2012年開始,國際上已有相關成果與產品陸續上市。經濟合作暨發展組織(Organization for Economic Co-operation and Development, OECD)指出新興精準育種科技(含基因編輯等)發展效益如下。

(一)提升育種效率

增加新品種開發效率代表可減少投入的資源與時間,並創造更高的研究價值,特別是對於多年生作物及動物的育種可產生更高的效益。專家指出應用基因編輯技術於作物可將育種時間由7~25年縮短至2~3年,而對畜牧動物育種來說最多可縮短至一世代便可培育出所需品種。

(二)增加農業生產力

以增加產量、節省農務與資材的投入、抵抗病害、增加對極端氣候的耐受性,進一步增加農民收益,全球目前已應用基因編輯技術開發出許多提升生產力的成果,包括:

1.提升產量

如:提升光合作用效率以提升產量的玉米和黃豆,生長快速的豬、牛、羊、鯉魚,易養殖的鮪魚等。

2.抵抗病害

如:抵抗稻米三個重大病害之一的抗白葉枯病稻米(Bacterial Blight Resistance Rice),抵抗造成小麥減產三成白粉病的抗白粉病小麥(Powdery Mildew Resistant Wheat),抵抗豬生殖與呼吸綜合症(Porcine Reproductive and Respiratory Syndrome, PRRS)在歐美每年損失25億美元的抗PRRS豬,抵抗全球快速蔓延非洲豬瘟(African Swine Fever)的抗非洲豬瘟豬等。

3.提升環境耐受度

如:耐旱、耐寒、耐鹽、耐低氮的黃豆、小麥、稻米、玉米、棉花、油菜、甘蔗、番茄等。

4.節省農務與資材的投入

如:耐除草劑油菜、可用於提升飼料效率的高澱粉玉米葉莖等。

(三)滿足多元需求

迎合消費者及生產者的需求,開發各種新品種,包括:

1.促進消費者健康

如:穩定血壓及緩和緊張的高GABA番茄、保護動脈和抗氧化的高單元不飽和脂肪酸黃豆(High-Oleic Low-Linolenic Soybean)、低麩質小麥、減糖馬鈴薯、降低油炸致癌疑慮的低丙烯醯胺(Acrylamide)馬鈴薯等。

2.增加儲架壽命減少食物浪費

如:抗褐化的蘋果、蘑菇等。

3.增加食品加工效能

如:高支鏈澱粉玉米(Waxy Corn)可更容易生產食品穩定劑和增稠劑等。

4.改善動物福祉

如:無需去角的無角牛、減少熱量損失的豬。

5.提升環保效益

如:減少豬場磷排放汙染的低植酸飼料玉米等。

6.提升異種器官移植安全

減少免疫排斥豬隻器官等。

(四)促進生物多樣性

不受一般遺傳機制限制以更有效率方式育成新品種,提升物種多樣性。

在產品法規管理上,國際已在世界貿易組織(World Trade Organization, WTO)平台上逐漸凝聚共識,包含我國主要農產品貿易國美國、阿根廷、巴西、澳洲、加拿大等14個經濟體,於201812月共同發表「國際精準生物技術農業應用的聲明」(International Statement on Agricultural Applications of Precision Biotechnology),希望能夠透過農業新興技術於各經濟體間的法規調和與合作,進而促進產業發展。

對我國而言,2019年台灣經濟研究院針對WTO聲明,調查我國育種相關學研界之「我國精準生物技術發展意見與支持度」,超過九成支持精準育種科技的應用與發展,而針對政府政策應促進此科技利用、不適當的監管將阻礙此科技應用、各國政府需合作調和法規、採用科學化風險評估做法並保留足夠的彈性空間等,皆有八成五以上的學者支持。目前國內研發項目包括:耐鹽水稻、耐旱水稻、耐除草劑水稻、抗白葉枯病與稻熱病之雙抗水稻、抗豆類金黃嵌紋病毒屬(Begomoviruses)番茄、耐熱高產番茄、抗番茄斑萎病毒屬(Tospovirus)作物、延長花期花卉、不孕觀賞魚、抗PRRS豬等。

依台灣經濟研究院2018年度新興生技食品消費者調查,將近六成消費者認為日本的管理規範具我國政策參考價值。日本厚生勞動省對於基因編輯食品管理,已於20193月公布相關規範,指出這些食品並未進行基因改造,不會對人體健康或生態系統造成重大影響,無須經過嚴格的安全審查,如重大毒性或致癌性測試便可上架販售。日本國情與我國相近,新興精準育種科技衍生產品可參考日本做法進行跨部會討論,凝聚共識並訂定管理做法,讓產學研界有明確依循,不會無所適從而錯失發展機會。

新興精準育種科技為種苗產業的殺手級應用,為經濟、社會、環境帶來諸多效益,以基因編輯技術來說,其精準誘發生物本身特定功能基因發生改變,技術及原理與傳統誘變育種相同,再加上操作容易、成本低廉、非屬基因改造(最終產品無外源基因),國際上已有許多研究單位與中小型企業爭相投入此領域。新興精準育種科技將成為種苗產業應用主流,足以改變歷史及整個產業規則,進而創造出龐大的新市場。

在此種苗育種科技發展趨勢下,我國應制定國家層次發展戰略,支持新興精準育種科技的應用與所開發的產品,以確保我國熱帶/亞熱帶農業科技優勢、種苗產業國際競爭力,亦可建立農林漁牧戰略物資供應能量,以確保糧食安全甚至國家安全。

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