跳到主要內容

抗病基因讓小麥復興之路不再顛簸

抗病基因讓小麥復興之路不再顛簸

編譯 鄭舒允編輯 林韋佑、柴幗馨

台灣原本是米食文化國家,但在國共內戰後漸漸受美國援助影響,飲食習慣改以「麵包、麵條」等小麥製品為主食。政府從美國進口大量便宜麵粉作為糧食來源之後,從此我們的早餐不再是清粥小菜,而是三明治配奶茶。飲食習慣改變使得稻米需求量下降,政府決定開始推廣種植小麥。但是,台灣的氣候條件不適合小麥生產,必須從國外引進「小麥種原」,經過品種改良之後,才能生產種子讓農民種植。小麥育種一直是農業改良場的大挑戰,如何育成適合台灣暖濕氣候、又能抗病蟲害的優良小麥?小麥抗病基因研究的發展有突破,真是個令人振奮的好消息!

 圖說:植物育種研究所的副教授Harbans Bariana,正在展示小麥銹病的問題。

小麥是世界主要糧食作物之一,全球人類20%總熱量來源都是由小麥提供,科學家估計未來人類對小麥的需求還會更高。科學家們找到了預防多種小麥病害的基因–Lr67,這個發現將影響未來50年小麥的糧食安全,並為減少每年數億的病害損失帶來新契機。


小麥抗病基因-Lr67-過去已經發現這個基因能夠防止小麥鏽病(rust diseases)發生,此外也具有白粉病(powdery mildew)的抗性(白粉病會嚴重影響挪威小麥產量)。今年(2015)這個基因被成功地選殖出來,接下來科學家計畫把這個基因導入麥栽培品種,增加小麥的抗病多樣性,此研究發表於Nature Genetics《自然-遺傳》期刊。


雪梨大學植物育種研究所的副教授Harbans Bariana認為鏽病是限制全球小麥產量最主要的原因,他也表示據估計,澳洲每年由鏽病導致的小麥經濟損失約超過15億美元。為了解決這項問題,科學家利用分子遺傳技術,對此天然形成的小麥多重病害抗性基因(Lr67)進行選殖希望能得到抗病基因序列,並導入市面上的栽培品種。


這項龐大的跨國合作計畫,其中包含雪梨大學植物育種研究所、聯邦科學與工業研究組織(CSIRO)、國際玉米小麥改良中心(CIMMYT)、中國科學院以及挪威大學生命科學院等,來自全球的不同研究團隊。主要由澳洲的穀物研究和發展合作中心(Grains Research and Development Corporation ,GRDC)提供資金,協助植物育種研究所的銹病控制計畫,讓研究單位的計畫主題與育種公司互相結合,將帶有抗性基因的小麥品種提供給農民種植。


雪梨大學的「澳洲榖物鏽病控制計畫」正著手把Lr67基因導入至現代栽種的小麥品種,未來將藉由分子輔助選拔 (marker assisted selection , MAS)把基因轉入到其他小麥品種中,增加小麥的抗病多樣性。


資料來源: 每日科學 Nov 10, 2015   Wheat disease-resistance gene identified, potential to save billions

留言

這個網誌中的熱門文章

【鈣與作物品質,進階篇】鈣肥怎麼挑?哪時後施?怎麼用?實習の植物醫生筆記

【鈣與作物品質,進階篇】如何選擇鈣肥?哪時候施?怎麼施?
(本文由科技農報(智耕農工作室)大虫農業共同企劃)

作物除了需要氮、磷、與鉀肥等主要元素,次量與微量元素例如:鈣、鎂、錳與鐵也是不可或缺的要素。「次量與微量元素往往是影響口感、風味、與蔬果品質的關鍵」。


這概念對專業農友來說已是老生常談。鈣肥種類怎麼選?施用的時機?以及施用方法?以下整理了中興大學土環系吳正宗教授,以及肥料從業人員的經驗分享,期許農友都能「投資肥料有賺有賠,施用前請詳閱使用說明書」。


鈣肥是一種土壤改良資材,用途大多為中和土壤的酸性。依照鈣肥種類,大致上可分為,石灰類、爐渣類、以及生物性的蚵殼與蟹粉。好鈣肥的標準,取決於改善酸鹼值的效率,即「以最少施用量就能顯著改善土壤酸鹼度」,因此就環境保育的角度與經濟效益而言,氯化鈣與硫酸鈣是相對等級較差的鈣肥。


農民之聲:有機質複合肥料補助,網頁好讀版!(頁面搜尋關鍵字,即可確認肥料有沒有補助)

農報好康:有機質複合肥料補助網頁好讀版農民朋友注意囉,使用這些肥料可向政府領補助!只要符合申請資格,並使用農委會公告的有機質肥料:「含有機質複合肥料運費補助作業規範」肥料產品彙整表,就能根據 國產有機質肥料補助原則,向當地主管機關申請肥料補助經費。(表格更新日期:106.05.15)

有機質肥料與化學合成肥料不同,肥料來源為動物、植物、微生物殘體或代謝物,不但能增加土壤肥力,還能改善土壤結構增加保水力。雖然肥效比化學合成肥料緩慢,但對土壤與環境的衝擊較小。因此從今年起,政府開始鼓勵慣行農民使用這種環境友善的肥料種類,但那些商品有補助呢?農民朋友可用手機瀏覽器右上方功能鍵,「在網頁中尋找」搜尋功能,或是電腦網頁右上方功能鍵的「尋找」,輸入自家使用的肥料登記字號,就能知道能不能領補助了喔! 相關新聞:為減輕農民成本,農委會啟動有機質複合肥料運費補助





手機搜尋方法(如上圖)


一、台灣肥料股份有限公司
編號 廠牌商品名稱 登記證字號 1 農友牌台肥硝磷基黑旺特1號有機質複合肥料 肥製(複)字第0792034號 2 農友牌台肥硝磷基黑旺特4號有機質複合肥料 肥製(複)字第0792035號 3 農友牌台肥硝磷基黑旺特5號有機質複合肥料

基因編輯「脫靶效應」的隱憂,仍待育種家尋求解方

基因編輯「脫靶效應」的隱憂,仍待育種家尋求解方 編譯 張瑞玶/編輯 林韋佑/責任編輯 柴幗馨

全球暖化及各種因氣候變遷引發的植物病蟲害使得世界許多地區的糧食安全受到威脅。而在低度開發國家中,貧窮與作物欠收更可能導致飢荒和營養不良等更嚴重的糧食安全問題。


面臨作物適應的相關挑戰,英國John Innes Centre 研究團隊表示:使用基因編輯技術,針對作物基因序列中的目標基因進行基因編輯,作為作物的抗病育種的工具,會是一種非常有用且有效的方法。

目前CRISPR技術應用於作物基因的研究仍不廣泛,而作物經由CRISPR技術編輯之後,是否能夠成功地將編輯後的變異序列,繼續保存於後代的植株,尚需要深入的研究。此外關於CRISPR技術的脫靶效應(off-target effect)也是科學家無法百分之百確認的問題。

「脫靶」指的是:基因編輯的時候,CRISPR-Cas9系統沒有在正確的目標基因上,進行基因編輯,因此在非目標基因序列上,產生無法預期的變異。通常序列相似的同源基因,最有可能發生脫靶的狀況。




John Innes Centre以及英國The Sainsbury Laboratory 的科學家們,針對大麥與蕓薹屬植物(Brassica,十字花科下的一屬,常見的作物有青花菜、油菜或蕪菁)的特定基因進行編輯,並分析CRISPR基因編輯的成效:包括使用CRISPR技術是否能促使單子葉植物與雙子葉植物的目標基因片段產生變化、後代植物是否能夠遺傳編輯後的基因、以及基因編輯過程中發生脫靶效應的頻率。

研究成果顯示,大麥與蕓薹屬作物的目標基因片段在使用CRISPR技術之後都有產生微小的變化,雖然僅涉及目標基因序列中的1-6個鹼基。然而,這樣的微小變化也足以有效地阻止目標基因的正常運作。

研究近一步針對後代植株進行基因檢測,發現編輯後的基因序列不僅能保存在後代植株之中,而且後代植株的背景基因組,與使用傳統育種方法培育的後代沒有任何顯著差異。



儘管論文中提供了「如何降低脫靶效應」的試驗設計方法,但在研究過程中大麥與芸薹屬這兩種作物還是發生脫靶效應。

這表示未來科學家應該更謹慎的看待「如何確保CRISPR系統僅只編輯目標基因」的議題,而脫靶效應的發生,也就表示一個基因家族之中除了目標基因本身,同時還有許多相關的基因組都發生了變異。換句話說,除了研究者所認定的目標基因之外,可能還需考量更多非預期…