新聞中科學～基因改造作物

1960年代時，美國農學家Norman Borlaug 帶動第一次「糧食革命」，

他改良種出高度較矮的小麥，配合氮肥使用，使得小麥不會長太高而易倒伏，

產量因而大幅增加，獲得諾貝爾獎。

也是在同一時期，中研院士張德慈利用台灣野生稻「低腳烏尖」品種，

以雜交的方式培育出「IR8」的稻米，產量也大幅上升。

人類的主食（除了蕎麥以外）幾乎都來自禾本科植物的種子，

水稻、小麥和玉米是禾本科前三大農作物，年產量與耕種面積遠超過其他作物。

前兩者為人類直接食用，後者主要做動物飼料。其它還有大麥、高梁等。

水稻是目前研究植物基因體功能最重要的單子葉模式植物，

原因是它的基因體比其他重要穀物如玉米、小麥、大麥等簡單很多。

這些可以產生主食的植物，最重要的機轉在於，

透過葉綠素行光合作用，將二氧化碳轉換成葡萄糖，形成所有生物都需要的碳水化合物。

C4型的作物如玉米，是長時間從C3型作物演化而來。

C4型作物由於有束鞘細胞，可以將二氧化碳濃縮，

但C3型作物（如稻米）的束鞘細胞沒有功能，

因此C4型作物利用太陽能將二氧化碳轉化成穀粒中碳水化合物的效率，

遠高於C3型作物，這也是為何C4型稻作較耐旱的原因。

中央研究院在2004年完成水稻第五號染色體的定序解讀後，

去年建立大規模的水稻突變種原庫與資料庫，目前已累積有十萬個品系，

提供國內外豐富的研究資源，比爾蓋茲伉儷基金會就是相中它的規模而投入資助。

水稻基因體由十二條染色體組成，總共有四億鹼基對，其大小為人體基因的八分之一。

1998年先有10個國家合作，進行國際水稻序列分析計畫 （IRGSP），

台灣在隔年加入，經過7年努力，終於將第5號染色體解讀出來，

也因此，水稻第5號染色體圖譜上都列有中華民國國旗，

也讓國際知道台灣有能力做功能性的基因體研究。

水稻基因體解序完成，數個國家開始建立突變種原庫。

台灣起步比國際晚三到五年，但在中央研究院士余淑美積極爭取下，後來居上。

從2003開始到去年，研究團隊利用含報導基因 (GUS)及強化子的「T-DNA」標籤，

嵌入水稻基因體，製造約十萬個品系。

余淑美說，把「T-DNA」插入基因中，基因便無法表現，若插入在兩個基因之間，

則可以活化基因表現，二者可造成水稻產生變異性狀，

是直接研究基因功能最有效率的方式之一。