中時電子報│新聞專輯│時報科學與人文

⊙前言

⊙乾旱抗逆境賀爾蒙調控

⊙鹽分過高增加滲透壓

⊙低溫適度利用低溫逆境

⊙黑珍珠蓮霧的例子

⊙種子具有高抗逆境能力

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⊙賀端華(中研院植物研究所所長)

種子具有高抗逆境能力

2005. 1. 24　中國時報

▲圖一：以基因轉殖技術來增進植物抗旱的能力。左邊的植物 (Nic otiana tobaccum -實驗用模式植物)帶有一個由種子中游離出的高活性抗旱LEA基因，右邊為非轉殖基因的對照植物 (Control plant)。在缺水狀況下，右邊對照植物枯萎的情況要比左邊的轉基因植物更為嚴重。這也表示有大量的LEA蛋白質表現時可以增進植物抗旱逆境的能力。(中研院植物所賀端華實驗室提供)

▲圖二:以基因轉殖的技術改進蕃茄抗旱的能力。圖中對照組是沒有經過基因轉殖的普通蕃茄(Wildtype)，而基轉蕃茄則具有以遺傳工程的方法增加的高活性的CBF gene。在不缺水的狀況下(無乾旱處理)，對照組及基轉蕃茄都表現良好，但在乾旱逆境情況下，普通蕃茄(對照組)無法存活，而基轉蕃茄仍可生長並結多量果實。(摘自Lee et al., Plant Cell Environ 26:1181-1190，2003 )

　雖然大部份植物組織都對逆境敏感，但抗逆境的能力卻不一定很高。不過植物的種子卻是例外，種子在發育後期時，具有很高的抗逆境能力，我們都知道成熟種子的含水量非常低，但種子仍是存活的，而且可以長期被儲存，一旦有了水份，種子可以萌芽，發育成植物的幼苗。為何種子脫水還可存活，但一般的植物組織(如根、莖、葉等)卻沒有這種能力?最主要的原因之一是種子在發育後期大量合成一類叫 LEA的蛋白質，科學家們相信LEA蛋白質可以保護種子中的細胞不受到因脫水而造成的傷害。

　為了證明LEA蛋白質有抗逆境的功能，我們將一個具高活性的LEA基因轉殖於植物體內，發現只要增加這個LEA gene，就可以讓植物在缺水狀況下仍可存活並適度生長(圖一)。除了LEA基因以外，還有其它許多基因可利用。CBF是一植物對逆境反應中極重要調控基因，將CB F轉殖於蕃茄中也可讓其對逆境的適應力大幅提高，並可在逆境中開花結果(圖二)。

　隨著近年來分子遺傳及基因體學的興起，植物逆境學也逐漸邁向以基因為主，並兼顧基礎研究及應用的發展。除了LEA及CBF外，植物基因體內可能也有不少其它具抗逆境功能的基因，這些基因的研發不只可增進我們對植物抗逆境分子機制的瞭解，同時，也因為植物基因轉殖已是一非常成熟的科技，利用遺傳工程的做法來改進植物抗逆境能力已是常見的成果。雖然目前一般民眾對基因改造(GMO)食品的接受度不是很高，但GMO的觀賞植物，如蝴蝶蘭及其他花卉，將是比較可受接納的農業產品。農業增產並不一定在於增加種植面積，如果可減低因逆境而造成的損失，也可間接將農業產值增加，甚至於逆境反應的機制也可用來改進農業品的品質，如前文所述的黑珍珠蓮霧及蝴蝶蘭低溫催花，即是很好的例子。隨著基礎及應用科學的發展，我們相信這類科技的應用，不只可提升農產品的品質，並可減低農業上不必要的損失。

　自從我國加入WTO後，對農業的衝擊將比以往更甚，為了維持我國農業的國際競爭力，我們更需要發展以科技為基礎的農產品，抗逆境植物的研發將是值得努力的一環。

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