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基因改造作物 (Genetically Modified Plant) 簡介

．畜試所新竹分所 李春芳．

　　各位酪農朋友這陣子上市場時，是否看過”非基因改造豆腐”的標示?去年 (89) 下半年環境品質文教基金會發佈兩批基因改造食品檢驗結果，其中牽涉到豆腐、豆漿、漢堡、玉米與炸雞等食品，在國內掀起不小風波；同樣在美國，因將飼料用基因改造玉米 (星鏈玉米 StarLink Corn) 誤為人用的墨西哥餅皮原料，引起消費者對過敏的疑慮，使廠商必須全面回收，這些事件顯示出基因改造食品和我們生活似乎已息息相關。筆者去年底參加了一次講習，才知道基因改造作物如大豆與玉米的生產比例已非常高，值得我們畜牧從業人員多加瞭解。

　　生物體的基因 (gene) 攜帶了重要的遺傳訊息，因此決定每個生物體的表現，如皮膚顏色、身高、智力或泌乳性能等等。傳統的經濟動物育種工作，是經由性能選拔來加強性能優良個體的繁衍，以改善整個族群的表現，就如荷蘭牛近百年的選拔育種，以提高泌乳量為主要改進性能；但近年來在遺傳工程技術方面的突飛猛進，使利用基因重組與轉殖等遺傳技術，即可進行性能改變的工作，如將甲生物的基因片段轉殖到乙生物內，因而改變乙生物的表現，乙生物就成了一種基因改造生物 (Genetically Modified Organism)，而以此基因改造生物為原料所製造的食品就稱為基因改造食品 (Genetically Modified Food)。若大豆帶有外來基因可以抵抗除草劑即為一種基因改造生物，以此大豆為原料做的豆腐與豆漿，就屬於基因改造食品。家禽畜並非基因改造動物，因此即使攝取到基因改造玉米和大豆，但其肉、蛋與乳的產品並不屬於基因改造食品。

　　基因改造生物包括微生物、植物與動物三類，其研究發展不過是近20年的事，時間相當短但成長驚人，第一個被核准上市的基因改造食品為1994年在美國上市的Flavr-Savr蕃茄，然而基因改造作物的種植面積與價值卻是二三十倍的快速成長。全球基因改造作物的發展統計列在表1。1999年種植總面積為1996年的23倍，以國別分析，主要種植與生產基因改造作物的國家為美國，佔全球種植面積的72%，其次為南美的阿根廷與北美的加拿大。以作物別分析，最主要的基因改造作物為大豆，種植面積佔全球的54%，並以耐除草劑的Roundup Ready大豆為主，其次為佔種植面積28%的玉米，以抗蟲害的Bt玉米為主，再其次為棉花。以市場價值計算，隨著種植面積與販賣的快速成長，基因改造作物的市場價值於1999年也有29倍的成長，達22億美金。從統計資料顯示，美國是基因改造作物主要生產與輸出國，估計基因改造大豆已佔其國內生產的50%以上，基因改造玉米佔有率也達到31%。本省禽畜精料中的大豆與玉米原料95%購自美國，因此應有相當比例的基因改造作物輸入。

表1. 全球基因改造作物的發展

來源：ISAAA，1999；James，1998；James，1999。

　　基因改造目的在把要的基因引入，以改善本身某一種性狀，如高油酸大豆的棕櫚酸 (C_{16:0) 含量降低，但單價不飽和脂肪酸油酸 (C18:1) 含量自15%增加到85%，因此有助穩定品質及降低人類心臟血管疾病的發生率。最著名的基因改造大豆，為耐嘉磷賽 (glyphosate) 除草劑大豆。嘉磷賽是一種廣效性殺草劑，俗稱年年春，它抑制植物中合成某些胺基酸與維生素等酵素EPSPS (5-enolpyruvylshikimate-3-phosphate synthase) 的活性，因此導致植物因蛋白質合成受阻而枯死。土壤中的腫瘤農桿菌 (Agrobacterium tumefaciens strain CP4) 有對嘉磷賽不敏感的CP4 EPSPS，研究人員遂將控制此酵素的基因轉殖入大豆，使大豆也能合成CP4 EPSPS，而耐過嘉磷賽的噴灑。自1996年推出至今，這種Roundup Ready系列大豆佔有率已超過美國大豆市場的50%，並且節省10%大豆生產過程的殺草劑用量。另一種與畜牧生產有關的基因改造作物為抗蟲害玉米 (Bt玉米)，蘇力菌 (Bacillus thuringiensis, Bt) 為一種革蘭氏陽性細菌，人類使用它進行生物防治已有五十年歷史。蘇力菌的孢子會產生一種結晶有毒蛋白質 (Cry蛋白質)，當昆蟲吃下這個蛋白質，在小腸鹼性環境下它會被解離活化，造成小腸壁穿孔及昆蟲的死亡，研究人員將控制這個蛋白質合成的基因轉殖入玉米，使玉米也能抵抗鱗翅目的害蟲，前所提到的星鏈玉米也是這一系列蘇力菌的飼料用玉米產品。帶有蘇力菌基因的作物可以抵抗害蟲，因此降低殺蟲劑的使用，統計資料顯示Bt棉花的生產過程，使原本5.3次的殺蟲劑噴灑作業降低到1.4次。}

_{雖然全球已有50多項基因改造作物的商業化生產，而且到目前為止，也沒有研究證據顯示它的不安全性，但實際上，基因改造仍存在相當多的爭議性。贊成發展基因改造研究的一方認為，基因改造作物可提高產量，是解決世界糧食危機的重要方法，尤其對人口數眾多的非洲與亞洲更見其重要性與急迫性；基因改造作物提高作物營養成分，有助人類的健康，如前述的高油酸大豆，黃金米是另一讓人振奮的基因改造產品，它含有高量的β胡蘿蔔素及鐵，可以預防夜盲、降低死亡率並改善婦女貧血症狀，研究估計只要攝取足夠黃金米，每年可以挽救一百萬孩童的生命；再者，基因改造作物因有耐殺草劑與抗蟲害效果，可以減少化學農藥的用量，因此對環境保護是有利的。}

_{反對發展基因改造研究的一方則認為，基因改造在食品安全、生態環保、社會倫理與國際貿易都有負面影響。在食品安全方面，有疑慮的包括基因改造作物的毒性、致過敏性、營養組成、園藝性狀及對別種作物的影響等，雖然這些在被核准上市前，都必須通過安全性評估；而轉殖基因中包括一段標示基因，目前多採用一段有抗抗生素作用的基因，以便將來做為確認是否轉殖成功的工具 (將細胞培養於含此抗生素培養液中，若轉殖成功則細胞可以繼續存活，若未成功則細胞被此抗生素殺死)，因此若人類食用後有殘留或轉殖問題發生，則人類生病後可能沒有抗生素可使用。在生態環保上，基因改造作物可能挾其優勢競爭力，促使品種單純化速度增快，使生物多樣性減低，而基因改造作物的花粉也可能外傳污染生態，是否因此造成超級耐除草劑的雜草新品種，值得注意；昆蟲長期適應抗害蟲作物，是否會產生新的抗抗害蟲作物品種，也將讓環保問題更棘手。在社會倫理方面，植物基因中是否會殖入動物基因，對茹素的宗教團體造成困擾，科學家是否有權利違反自然，依照自己的意見改變它種生物的遺傳訊息，也被相當的關切注意。在國際貿易方面，基因改造作物的發展增加產量及輸出以賺取外匯，因此導致商業利益與國際環保條約的衝突。}

_{基因改造如何發展有待國際的討論，但其作物的存在與流通已是事實，因此目前各國都努力於建立其檢驗與管理的方法，基因改造作物檢驗方法以聚合酵素連鎖反應 (polymerase chain reaction, PCR) 為主，其次為酵素聯結免疫吸附分析法 (enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA)。國內對基因改造食品的管理起步較晚，目前管理工作由國科會、農委會與衛生署共同執行，國科會管理實驗室內基因工程規範，農委會管理基因改造動植物的田間試驗，衛生署管理基因改造食品安全評估、標示與查驗等工作。}

_{根據去年 (89) 衛生署所做的民意調查得到三項結論，民眾普遍對基因改造食品的生產原理不甚清楚，對基因食品並不強烈反對，但希望有選擇的權利，即產品上必須有正確清楚的標示。在基因改造食品的標示方面，歐盟歐盟對基因改造的管制最嚴格，最早於1998年開始實施標示制度，基因改造生物容許量1% (食品組成中基因改造生物含量超過1%即需標示)，日本將於今年 (90) 四月起強制標示，容許量為5%，紐澳將於今年七月實施強制標示，容許量為1%，美國是生產與輸出基因改造生物主要國家，認為其與傳統食品實質等同 (substantial equivalent)，因此一直不願標示，但受消費團體的壓力，於今年一月宣佈自願標示規範。我國的標示有自願標示與強制標示兩種，容許量5%，自願標示已於今年一月開始，強制標示依據食品加工程度分成二到四年的緩衝期，92年1月1日起農產原料大豆與玉米開始標示，93年1月1日起初級大豆與玉米加工食品開始標示，94年1月1日起其它大豆與玉米較高度加工食品實施，但不包括醬油、沙拉油、玉米油、玉米糖漿與玉米澱粉等已不含轉殖基因片段或蛋白質等食品。}

資料來源：自強工業科學基金會 “基因改造食品之發展現況與檢驗標示” 講習
行政院衛生署食品衛生處網站_{http://food.doh.gov.tw/gmo/slides.files/}

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