最近數年來農業界最偉大的一項科技革命應該屬於 GMO 作物之誕生, GMO 是 genetically modified organisms 之簡稱,這裡我們把它翻譯成『基因工程改良作物』;其實,這幾年來在西半球已經大量栽培此類作物,諸如大豆、玉米、棉花、馬鈴薯及油菜等。
以美國地區為例,在 1998 年有 25%玉米、38%大豆及 45%的棉花種植面積都是這類生技產品;1999 年間,共二千九百萬公頃的大豆栽種面積,GMO 就已超過了一半以上,其他諸如玉米及棉花等的栽培面積也都超過了三分之一,至於美國以外的其它地區,栽培這類 GMO 作物的面積大約有二千八百萬公頃之多 (Abelson & Hines, 1999)。
有些專家預測在未來五年內 GMO 作物的栽培面積將達到 1999 年的三倍之多。雖然截至目前為止,GMO 作物的市場利潤僅達 15 億美元左右,但是許多歐美生物技術的公司卻投入超過此數的經費繼續進行研發,因為大家都認為在未來這是一個有利可圖的行業,預期在時機成熟時,單單美國市場就有五千億美元的產值。 難怪美國 Cargill 公司的副總裁 Dr. Austin 發下豪語說: 『基因工程作物的誕生終將使工業革命為之遜色 (Genetically engineering crops will make the Industrial Revolution pale by comparison)』。
所謂 GMO 作物,指的是利用基因轉殖的技術,將特定的基因轉殖至某些經濟作物中,因而賦予這些作物得到了其原來所沒有的特性;這些特性可以包括:抗蟲、抗病、抗旱、抗除草劑或者增加作物的特殊風味及營養成分。而這些外來的基因是利用遺傳工程的方式選殖 (cloning) 而得;單一基因轉殖所得到的遺傳工程改良作物較之傳統的育種雜交而得的改良作物,精確而快速,並且沒有種屬間的雜交障礙。
因此此技術被認為是二十一世紀農業生物技術的主流,也可能是另一波的綠色革命。這些經過基因轉殖過的作物確實為農民帶來了許多好處,就以抗除草劑基因轉殖的作物來說,農民栽培作物後,單單節省除草的工時就相當可觀。
在農作物栽培的過程中,蟲害也是一項最令人頭痛的農業問題,對付這個古老的農業問題一向就是使用化學農藥最為直接。雖然每年全世界花費在蟲害防治 (包含使用化學農藥) 達 100 億美元,但是全球的農作收成因蟲害所致的損失卻仍達 20-30% 左右 (Estruch et al., 1997),由此可見蟲害的嚴重性。不止如此,由於化學農藥廣泛使用結果,造成抗藥性的昆蟲族群不停地演化,更造成自然生態污染以及農藥在作物中殘留以致影響人類健康等等不良副作用衍生出來。
第一代開發成功的抗蟲基因是一種自蘇力菌 (Bacillus thuringiensis, Bt) 中所分離到的毒素基因,十五年來經過許多人的研究改良結果,終於可以讓此毒素基因可以在轉殖作物組織中大量表現毒蛋白,針對不同種類的蟲子,有不同的毒蛋白基因可資對付,1996 年轉殖 Bt 基因的 GMO 作物商業化以來,這些轉殖作物已在美國廣泛地種植。
昆蟲對於藥劑易產生抗藥性,對於 Bt 毒素的抗藥性亦已經被陸續發現,1996 年夏威夷大學的 Tabashnik 教授發現昆蟲中有針對 Bt 蛋白的拮抗性基因 (Jenkins 1999),這說明研發新穎且多樣化的抗蟲基因,以應付昆蟲不斷演化的抗藥性是勢在必行的科學工作。
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