基因轉殖在自然界行之悠久

作者/蘇仲卿(臺大農化系助教、講師、副教授、教授(1950~1999)、名譽教授(1999~);專長:植物生化)

育成基因轉殖(GM)作物的目的是為了減少農藥與肥料等化學物質之使用、減輕農業勞力與耗能、提升產量與營養價值等,對農業有正面價值。但是,因為GM作物是在實驗室內由「人工操作」育成具有「抗病、抗逆境」等生理優勢,在大量種作下或許有如「外來侵襲物種」般,擾亂自然生態系的可能性。又,人們仍對「非自然」GM育種技術存有疑慮,害怕會產生「未知有害物質」,危害消費者。針對這兩點疑慮,世界公約性GM作物貿易及管理規範(Cartagena Protocol on Biosafety to the Convention on Biological Diversity)於2003年9月11日起生效,至今仍不斷改進,且各國都制訂其經濟運作相關法律,我國亦如此。

我國GM作物與食品的應用現況

上世紀後半,分子生物學興起,也使得GM技術起飛,應用於作物改良,GM作物上市至今已有二十年。筆者自1950年開始從事植物生化教學與研究,退休後仍不斷關心該領域的發展;依據一甲子以上累積的生物科學知識,可以斷言現在所有大量栽培運銷的GM作物,都已被證明沒有危及環境及食用安全的問題。但是,近時出席GM食品相關非專業性集會時,常遇到對GM食品誤會與偏見很深的言論。

我國鼓勵GM研究三十多年,已有相當良好成果,但是還沒有任何一件國產GM產品獲得上市許可。從有報導指出,一家相當大的食品公司總經理公開發表「政府不應許可危害消費者的GM大豆及玉米進口」的言論。而針對此一謬論,農政單位不以學理正論回應,只以「此兩項進口產品,僅非GM產品才提供給國人食用,其餘作為動物飼料」為回應。我國進口GM大豆並不禁止國人食用,不過自今年七月起,若產品有使用3%以上GM大豆必須標示,做為消費者選擇的依據。以上所列事例都顯示我國國情對GM的不理性,而且官方在面對GM爭議的回應相當虛偽。

GM技術是自然現象的應用

以DNA的生化操作,配合細胞生物學技術的「分子生物學」為基礎而育成的基因轉殖生物(GMO)。筆者認為並不是「非自然物」。因為所用生物性工具與材料都取於自然界、所育成的GM作物都可正常產生後代,並且關鍵的轉殖作用是利用一種植物病菌(農桿菌,Agrobacterium)之簡稱為T-DNA的基因片段。農桿菌可將以T-DNA序列包裝的病害基因送入宿主的基因體內,而GM就是以DNA的剪接方法,合成以有用基因替代病因基因的T-DNA包裝體來感染母本作物的技術。農桿菌是一種對多種植物致病的微生物,其特有T-DNA序列可在受感染植物的後代留下痕跡,是早在1980年代獲得證明的事實。以此可推斷,與人工相同的GM作用,應該在自然界也會進行。

現代食用甘藷被農幹菌「自然基改」育成

最近一期《美國國家科學院彙刊》(PNAS)有一篇報導自然發生基改甘藷的文章,在網路文獻索引發現,Nature期刊的四月底新聞刊有短報,可下載PNAS期刊五月號刊的報告全文。該論文是以設在秘魯利馬(Lima)的國際藷類中心(International Potato Center, Lima 12, Peru)為主體的國際合作研究成果,而該研究原來不以證明文題「栽培種甘藷基因套組含有帶上表現基因的農桿菌T-DNA:自然性基因轉殖食用作物之一例」而規劃,而是在分析「干擾性小片RNA」過程中,發現農桿菌T-DNA普遍存在於食用甘藷品系的結果而衍生的額外研究。

所有他們檢驗過的栽培種甘藷291品系都含有一(T-DNA1)或二種(T-DNA1 + T-DNA2)農桿菌T-DNA序列區域,而這基因序列或多或少在不同組織中有表現。所有無性繁殖栽培系都有的T-DNA-1序列區域,其中含有四個來自農桿菌的基因,但是該序列不見於相關野生品系,顯示T-DNA1所表達農藝性狀,是人類馴化甘藷為栽培品系時之選拔指標。另一種T-DNA2存在於包括栽培及非栽培217品系中的45品系,而具有與農桿菌的五種基因類似的結構。本研究的結論主要以T-DNA1的分析為依據,而明確證明甘藷中T-DNA的「自然轉殖」行為,與現代GM技術中使用的T-DNA完全一樣。

現代GM技術不能指定T-DNA的插入部位,因此被質疑GM作物可能不宜食用的理由之一。但所分析代表性食用品系中,有T-DNA一種插入宿主的功能性基因而予以破壞,但不影響宿主的生存及食用安全等,可以說,給現代GM技術以:「是以科學技術的實踐呈現自然現象」的最好註腳。而該論文作者盼望,能以本報告抹除一般社會民眾之「GMO是非自然物」的錯誤認知。

結語

生物界中, 基因的傳播有「同種親子代間」的「垂直式」及「不同種間」的「水平式」兩樣,而水平式基因傳播在微生物間的發生早就被發現。高等生物間的基因傳播,因為有染色體組的匹配為前提,而不同種生物核型(karyotype)不同,就是水平式基因傳播的第一障礙。不同種高等生物間不會有基因的交換傳播(或生殖作用),可以說是常識,因此,一聽「GMO具有他種生物的基因」就產生排拒念頭是可予諒解的。

本文介紹的最新論文,以非常豐富的食用品系甘藷為材料,使用先進分子生物學研究技術,證明現有GM作物的育成是微生物與植物間「水平式基因傳播」自然作用的應用,而所用技術的內涵,在自然界行之悠久,是故,現行GM技術不違背自然律。筆者與所介紹論文的作者一樣,企盼GM的反對者能接受GM作物產品,而正視過去將GM認為不安全的論文及論調,都已經失去其在科學界存在依據的事實。


延伸閱讀
Tina Kyndt, et al.,The genome of cultivated sweet potato contains Agrobacterium T-DNAs with expressed genes: An example of a naturally transgenic food crop, PNAS, Vol.112: 5844-5849, 2015.

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