基因改造生物 - GMO
一、 基因改造技術
基因改造生物是指經過人為的方法,將其他生物體的遺傳物質轉殖到接受者生物體上的技術;能夠穩定地表現該外來遺傳物質的接受者生物體,就稱為「基因改造生物」 (GMO,Genetically Modified Organism)。
基因轉殖技術是將微生物、植物、動物甚至於人類的某個有用的基因片段從試管中分離出來,然後接上若干個基因片段,形成一個構築體。這個構築體除了要轉殖的有用基因外,還包括啟動基因,用來促進有用基因在接受者生物體上能夠表現出來;另外也可能含有篩選基因等。抗抗生素基因是常用的篩選基因。
科學家在試管內利用細菌、基因槍、或者其他方法,將構築體打入接受者生物體的細胞。這些細胞經過篩選劑的培養,可以活下來的表示基因已經轉殖進去;例如培養基中放入抗生素,能夠抵抗抗生素而活下來的細胞,表示細胞內已經含有外來的構築體。該等細胞經過組織培養,重新分化長成含有外來基因的原本生物體;經過若干世代的培養,證實有用基因已經穩定的成為該接受者生物體的一部分時,就表示基改生物成功地創造出來了。這個基因改造過的生物,會表現出新基因的特性,不論哪個基因是從什麼生物來的。
為了使基因改造技術更加成熟、更加安全,科學家仍然致力於基因改造技術的改進。
基因轉殖技術是將微生物、植物、動物甚至於人類的某個有用的基因片段從試管中分離出來,然後接上若干個基因片段,形成一個構築體。這個構築體除了要轉殖的有用基因外,還包括啟動基因,用來促進有用基因在接受者生物體上能夠表現出來;另外也可能含有篩選基因等。抗抗生素基因是常用的篩選基因。
科學家在試管內利用細菌、基因槍、或者其他方法,將構築體打入接受者生物體的細胞。這些細胞經過篩選劑的培養,可以活下來的表示基因已經轉殖進去;例如培養基中放入抗生素,能夠抵抗抗生素而活下來的細胞,表示細胞內已經含有外來的構築體。該等細胞經過組織培養,重新分化長成含有外來基因的原本生物體;經過若干世代的培養,證實有用基因已經穩定的成為該接受者生物體的一部分時,就表示基改生物成功地創造出來了。這個基因改造過的生物,會表現出新基因的特性,不論哪個基因是從什麼生物來的。
為了使基因改造技術更加成熟、更加安全,科學家仍然致力於基因改造技術的改進。
二、 基因改造產品的現況
主要有3大類生物:
1. 微生物:
微生物目前著重於對酵母菌及乳酸菌的改良。酵母菌是食品工業上重要的發酵菌,目前在國外已獲准商業化使用的基改酵母菌有麵包酵母與啤酒酵母。麵包酵母可以製造出膨發性能良好、鬆軟可口的麵包,這種微生物菌種,在麵包烘烤後會死亡,一般認為經此過程會比較安全,英國於一九九O年已經批准使用。
其他的產品還包括基改啤酒酵母;這類酵母可以在釀造時防止餿酸味的產生,或者簡化釀造的流程。乳酸菌則可以用來改良製作乳酪、香腸、醃魚、食醋、醬油和黃酒等食品。
2. 動物:
魚的發展目前主要是鮭魚與螢光斑馬魚兩種。基改鮭魚可以使得鮭魚長的更快更大,具有商業價值。美國生技公司在2002年就開始向政府申請正式飼養,但是由於安全上的疑慮,迄今仍未被核准。
由台大學者研發,並由邰港科技公司生產的螢光斑馬魚,將水母、珊瑚的顏色基因轉殖進入斑馬魚,可以產生綠色、紅色或者螢光色的觀賞魚種,目前已經進行商業生產行銷國內外。新加坡大學所研發的螢光斑馬魚也銷售到美國各州,但加州以安全的理由,至今仍未允許上市。
基改的哺乳類動物目前多用來產生含有特定物質的生乳,包括:醫藥用蛋白質、機能性蛋白質、環保酵素、疫苗等。昆蟲還在研發當中,將來可能生產出不會傳染瘧疾的基改蚊子,或者不會危害作物的基改昆蟲。
3. 植物:
作物是目前應用最廣的生物。就作物栽培面積而言,大豆、玉米、棉花、油菜等四種作物幾乎佔了全球基改植物種植面積的99.9 %。而所轉殖的基因主要分成兩大類,抗除草劑以及抗蟲。例如抗玉米螟基改玉米可以減少玉米螟殺蟲劑的使用;抗除草劑基改大豆則可以在田間盡量噴施除草劑而不會殺死基改大豆。
其他作物約有十餘種,包括稻、小麥、向日葵、亞麻、小扁豆、馬鈴薯、甜菜、木瓜、香瓜、番茄、南瓜、菊苣、以及菸草、康乃馨、剪股穎草等,都已有基改品種問世,但是目前僅美國、加拿大核准種植。
各種植物的基改研究相當多,除了抗蟲、抗病、抗除草劑外,還可能研發出延遲老化的作物,以及生產疫苗或者其他藥用蛋白質等植物,都會陸續出現。
微生物目前著重於對酵母菌及乳酸菌的改良。酵母菌是食品工業上重要的發酵菌,目前在國外已獲准商業化使用的基改酵母菌有麵包酵母與啤酒酵母。麵包酵母可以製造出膨發性能良好、鬆軟可口的麵包,這種微生物菌種,在麵包烘烤後會死亡,一般認為經此過程會比較安全,英國於一九九O年已經批准使用。
其他的產品還包括基改啤酒酵母;這類酵母可以在釀造時防止餿酸味的產生,或者簡化釀造的流程。乳酸菌則可以用來改良製作乳酪、香腸、醃魚、食醋、醬油和黃酒等食品。
2. 動物:
魚的發展目前主要是鮭魚與螢光斑馬魚兩種。基改鮭魚可以使得鮭魚長的更快更大,具有商業價值。美國生技公司在2002年就開始向政府申請正式飼養,但是由於安全上的疑慮,迄今仍未被核准。
由台大學者研發,並由邰港科技公司生產的螢光斑馬魚,將水母、珊瑚的顏色基因轉殖進入斑馬魚,可以產生綠色、紅色或者螢光色的觀賞魚種,目前已經進行商業生產行銷國內外。新加坡大學所研發的螢光斑馬魚也銷售到美國各州,但加州以安全的理由,至今仍未允許上市。
基改的哺乳類動物目前多用來產生含有特定物質的生乳,包括:醫藥用蛋白質、機能性蛋白質、環保酵素、疫苗等。昆蟲還在研發當中,將來可能生產出不會傳染瘧疾的基改蚊子,或者不會危害作物的基改昆蟲。
3. 植物:
作物是目前應用最廣的生物。就作物栽培面積而言,大豆、玉米、棉花、油菜等四種作物幾乎佔了全球基改植物種植面積的99.9 %。而所轉殖的基因主要分成兩大類,抗除草劑以及抗蟲。例如抗玉米螟基改玉米可以減少玉米螟殺蟲劑的使用;抗除草劑基改大豆則可以在田間盡量噴施除草劑而不會殺死基改大豆。
其他作物約有十餘種,包括稻、小麥、向日葵、亞麻、小扁豆、馬鈴薯、甜菜、木瓜、香瓜、番茄、南瓜、菊苣、以及菸草、康乃馨、剪股穎草等,都已有基改品種問世,但是目前僅美國、加拿大核准種植。
各種植物的基改研究相當多,除了抗蟲、抗病、抗除草劑外,還可能研發出延遲老化的作物,以及生產疫苗或者其他藥用蛋白質等植物,都會陸續出現。
4. 常見的基改植物的作物:
1.大豆:
耐除草劑大豆(Roundup Ready)以及高油酸含量大豆。目前市面上的基因轉殖大豆 99% 為耐除草劑大豆。
2.玉米:
有導入蘇力菌(BT)毒素基因,具抗蟲特性之玉米;耐嘉磷塞(Glphosate)及固殺草(Glufosinate)兩種除草劑的玉米。
3.油菜:
除抗蟲害與耐除草劑品種外,還有種子中含高量月桂酸的品種。
4.棉花:
棉花栽培時,最怕蟲害及雜草。基因轉殖後的改良棉花,可以達到抗蟲及方便雜草管理的目的,因此大受農民歡迎。
5.番茄:
經轉殖過的番茄不易腐爛耐儲運,同時番茄的果膠含量增加,可以減少加工殘渣,降低加工成本。
6.稻米:
目前研發成果有低蛋白質含量的水稻,另外還包括提高維生素A前驅物的含量(黃金米)、改良水稻中的碳水化合物、蛋白質、油脂等成分。
7.馬鈴薯:
最早轉殖成功的馬鈴薯具有抗蟲及耐除草劑的特性,爾後則有抗病毒特性之品種上市。
8.木瓜:
抗病毒的木瓜。
9.甜菜:
除了耐除草劑的甜菜之外,荷蘭公司也開發出高果糖含量的甜菜品種。
10.小麥:
目前耐除草劑的小麥只在加拿大被核準可做為食品。
耐除草劑大豆(Roundup Ready)以及高油酸含量大豆。目前市面上的基因轉殖大豆 99% 為耐除草劑大豆。
2.玉米:
有導入蘇力菌(BT)毒素基因,具抗蟲特性之玉米;耐嘉磷塞(Glphosate)及固殺草(Glufosinate)兩種除草劑的玉米。
3.油菜:
除抗蟲害與耐除草劑品種外,還有種子中含高量月桂酸的品種。
4.棉花:
棉花栽培時,最怕蟲害及雜草。基因轉殖後的改良棉花,可以達到抗蟲及方便雜草管理的目的,因此大受農民歡迎。
5.番茄:
經轉殖過的番茄不易腐爛耐儲運,同時番茄的果膠含量增加,可以減少加工殘渣,降低加工成本。
6.稻米:
目前研發成果有低蛋白質含量的水稻,另外還包括提高維生素A前驅物的含量(黃金米)、改良水稻中的碳水化合物、蛋白質、油脂等成分。
7.馬鈴薯:
最早轉殖成功的馬鈴薯具有抗蟲及耐除草劑的特性,爾後則有抗病毒特性之品種上市。
8.木瓜:
抗病毒的木瓜。
9.甜菜:
除了耐除草劑的甜菜之外,荷蘭公司也開發出高果糖含量的甜菜品種。
10.小麥:
目前耐除草劑的小麥只在加拿大被核準可做為食品。