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百年糖業：甘蔗育種

95/01/05 18844

許孫源｜臺灣糖業公司研究所

話說甘蔗

糖的主要來源是甘蔗和甜菜，甜菜生長在溫帶地區，甘蔗則生長於熱帶和亞熱帶。甘蔗是一種光合作用效率很高的禾本科植物，在臺灣的生長期是一年至一年半。甘蔗屬有6個原種：高貴蔗、中國蔗、印度蔗、肉質花穗野生蔗、細莖野生蔗和大莖野生蔗，各有不同的起源地區。

生食及製糖是甘蔗的兩個用途。本省俗稱紅甘蔗的拔地拉（Badila），原產於新幾內亞，1906年引進澳洲昆士蘭，1908年再由臺糖公司研究所（以後簡稱本所）前身的糖業試驗場引進臺灣。這個品種是未經人工改良的高貴蔗，因皮脆、肉軟、汁多、糖度低、風味好，成為民間普遍生食的果蔗。然而經多年栽培後，逐漸感染嵌紋病及矮化病，以致甘蔗節間縮短且產量降低。後經本所以「莖頂組織」培養，分離出無病毒的紅甘蔗健康種苗，供民間種植。

製糖用甘蔗俗稱白甘蔗，是改良後的品種，含有熱帶新幾內亞的高貴蔗、細莖野生蔗、以及印度蔗的血緣，具多樣化遺傳質。由於產量豐、糖分高、抗病性強、適應性較好，適合製糖，但因纖維多，肉質較硬，不適合生食。

糖業經營必須改良品種

據英人巴勃（C.A. Barber）指出，印度在西元前1000～1400年就有種植甘蔗的紀錄。甘蔗製糖技術也起源於印度，約西元645年隨佛教向東傳至中國，再由中國傳至東南亞。西元755年再向西傳到西班牙，然後散布到西半球。

19世紀中葉，荷蘭在爪哇興建新式機械製糖廠，使用高貴蔗黑車利本（Black Cheribon）為原料製糖，賺了不少錢。誘使英國人在印度，美國人在路易斯安那州、佛羅里達州、古巴、波多黎各、夏威夷及菲律賓（1899年），日本人在臺灣（1900年），澳洲人在澳洲（1901年），紛紛建立新式機械製糖廠，並栽培高貴蔗為原料。

然而風行不久，高貴蔗就先後發生嚴重的香茅病、斐濟病、赤腐病及嵌紋病，暴露了高貴蔗的弱抗病性，糖業經營因而遭受嚴重損失而必須更換品種。最經濟有效的途徑，就是育成新的抗病品種。於是產糖國家紛紛設立甘蔗研究試驗機構，視育種為首要任務。

高貴化育種

野生蔗莖細、纖維高、糖分低，但是抗病、抗風、耐旱、耐瘠、適應性廣、容易栽培，而高貴蔗的性狀恰好相反。因此，藉雜交把野生蔗的優良特性導入高貴蔗或其他甘蔗品種，然後數度「回交」高貴蔗，以回復甘蔗優良性狀，同時改善伴隨野生蔗血緣而來的低糖、高纖維、少汁、空心及蒲心等缺點。這種品種改良方式稱為野生蔗高貴化。

1885年後的10年間，爪哇甘蔗發生萎縮病，糖業瀕臨崩潰。後來荷蘭育種家經過3次高貴化，育成POJ 2878系列免疫品種，解除了危機，為甘蔗育種歷史寫下最光輝的一頁。POJ 2878大莖、糖分高，像高貴蔗黑車利本，而抗病、適應性強，則像細莖野生蔗葛拉格（Glagah）。POJ 2878後來被全世界甘蔗育種機構用為主要的雜交親本。

高貴化第2個成功的例子是NCo 310 品種的育成，這是先在印度雜交，再把種子送到南非育苗，經田間試驗選拔而得。NCo 310在臺灣表現優越，每3年舉行一次的國際蔗糖技術學會的第13屆於1968年在臺北舉行，會後各國代表目睹了臺灣NCo 310蔗田生長實況及每公頃蔗糖產量的卓越紀錄，印象頗為深刻。後來美國路易斯安那州、澳洲昆士蘭及其他蔗區都先後大面積栽培NCo 310，成為繼POJ 2878之後的第2名種。

1960年以來主要參與高貴化育種的地區，有西印度群島的巴貝多、美國的夏威夷及德州、澳洲的昆士蘭、以及臺灣。1970年起，本所針對臺灣本土細莖野生蔗（莖徑不到1公分）進行三次高貴化雜交，並於1992年育成ROC 16，成為1995-1996年期以來，本島栽培面積僅次於ROC 10的早熟、高糖、豐產的品種。自1930年代爪哇、印度及菲律賓育成高貴化品種之後，ROC 16是近70年來率先進入經濟栽培的野生蔗高貴化的後裔。

甘蔗與臺灣經濟

1661年鄭成功進駐臺灣後，勵行屯墾提倡糖業，從福建大量輸入竹蔗，先種植於南臺灣平原，後擴及各地。1895年中日簽訂馬關條約，把臺灣割讓給日本，日人實施「工業日本、農業臺灣」政策，並於1900年成立「臺灣製糖株式會社」，開創糖業企業化經營的模式，並著手改良品種。1938-1939年期，曾創下種蔗面積16萬9千餘公頃、糖產量113萬2千6百餘公噸的最高紀錄。

1945年臺灣光復後，政府實行以稻米生產為糧食，砂糖生產為賺取外匯的「南糖北米」政策。1964-1965及1976-1977兩個年期，分別創下砂糖年產1百萬公噸以上的紀錄。1953年，砂糖外銷達到92萬4千餘公噸，是光復後的最高紀錄。砂糖的出口額曾高達外匯總收入的87％，糖業在促成農村經濟繁榮，扶持工業發展上占有舉足輕重的地位。

近30年來，臺灣從傳統農業進入工商社會，農村勞力流到其他產業，又因國際糖價持續低迷，糖業經營陷入困境。目前市售砂糖價格還不及等量的礦泉水，甘蔗經濟價值已不復當年，必須逐年減產，同時進口砂糖以平衡供需。

主要栽培品種的變遷

臺灣甘蔗品種改良經歷了4個時期。

最初是土種時期。竹蔗在臺灣栽培了250年，1906年推廣面積達到90％，但因糖分太低及感染黑穗病而遭淘汰。

其次是引種時期。1896年由夏威夷引進玫瑰竹蔗以取代竹蔗，1913年栽培面積曾達95％，後因感染赤腐病、萎縮病，又容易風折而遭淘汰。1920年代前後也曾由爪哇引進細莖及大莖POJ品種，1930年栽培面積達到90％。

第3期是引種與雜交育種並行時期。1913年本所開始進行甘蔗雜交育苗，以及優良品系的選拔與試驗。1920年日本人在臺灣首次把育成的品種命名為F 1 （F代表福爾摩沙Formosa）。日本人在臺灣共計育成自F 1至F 134的134個品種，其中大面積種植的只有F 108及F 134。

早熟、高糖、抗風的F 108，是1938至1953年間的主要栽培種之一。F 134則豐產，但不抗颱風，推廣不久就淘汰了。1947年從南非引進NCo 310，1956年栽培面積達90％以上，栽培盛期自1953至1971長達18年，栽培期間正逢糖業發展鼎盛期，對臺糖貢獻極大。

第4個時期是雜交育種時期。1950年以後，以NCo 310及屏東品種PT 43-52為主要的雜交親本，夏威夷品種H32-8560次之，改變過去以爪哇POJ為主的狹窄性，大大地擴充了甘蔗遺傳形質的多樣性，育成不少優良的F品種，其中以F 146及F 160最為突出。豐產品種F 146取代NCo 310成為1964至1977年的主要栽培品種。F 160適應性很廣，是1971至1988年的主要栽培品種。

1979年以後命名的品種，皆冠以ROC（中華民國），替代F品種名號。特早熟高糖品種ROC 1風靡於1983至1995年。豐產高糖品種ROC 10自1987年至今，仍然是栽培面積最廣的品種。1970年以後利用本土野生蔗與甘蔗品種雜交及回交，導入抗病及適應性基因，又育成了ROC 16。

甘蔗雜交育種

甘蔗育種可以分成幾個階段，包括雜交育苗、優良品系的選拔與試驗、區域試驗。臺灣甘蔗育種，由引種開始，逐漸改以雜交來組合優良基因，進行品種改良。

甘蔗育種家的工作是利用現有的基因去改良物種，不是與上帝在造物上爭長短。收集種原是雜交育種的首要工作，材料越豐富，育種成功的機會越大。甘蔗種原包括甘蔗屬的各原種，各國育成的品種，以及甘蔗近緣植物等，或派專人採集，或與他國交換種原，或自行雜交選育。1896年本所自夏威夷引進玫瑰竹蔗及來漢納蔗，經過6年的繁殖與觀察，1902年正式推廣栽培，從此開始甘蔗品種改良的工作。百年來自國外引種計328次，引進種數多達4,167種，其中田間生育及農藝性狀優良的，選用為雜交親本。

1913年底試行甘蔗雜交成功，得到近二百穗種子，培育出五百餘株實生苗，開創臺灣雜交育種事業。1932年在臺南成立糖業試驗所，同時在屏東萬丹設立甘蔗交配圃。據說日本人選擇萬丹是因該地平日風小，非常適合甘蔗雜交工作。此外，萬丹氣候溫暖潮溼，地下水位高，土壤肥沃，適宜甘蔗生育。

雜交的首要條件是親本能夠開花，恆春氣候更適合甘蔗抽穗開花，因此在恆春北門附近設立交配圃。每年11月中旬至次年1月上旬，有育種人員採集所需要的開花甘蔗，利用運花卡車送到萬丹，依照親本特性做適當的配對，在雜交玻璃溫室進行雜交。

雜交育種是把分散在不同親本品種的優良性狀基因，經由雜交而重新聚合在子代。例如ROC 5品種產量很高，但感染露菌病、黑穗病，糖分也不高，而F152抗病、糖分好，由它們雜交子代中選得的ROC 10高糖豐產又抗病。新品種在不必增加其他投資的前提下，可造成巨大的增產效益。

甘蔗是高倍多元體，染色體數多達100至120條。遺傳基因呈現異型接合體，因此，雜交當代就是基因分離世代，可以進行選拔，因為沒有任何兩個實生株的遺傳基因是完全相同的。從雜交種子萌芽的小苗稱為實生苗，成長後稱為實生株。從實生株入選的優良個體，直接以甘蔗節上的芽進行無性繁殖，以固定其優良遺傳質，成為實生品系，這是甘蔗育種方便的地方。自從人類開始栽培以來，一直是以蔗芽為無性繁殖的種苗。

實生品系受遺傳基因及環境的交互影響，在不同年份氣候及土壤環境下，表現並不相同。因此，有必要進行幾個年期的生育觀察及產量比較試驗，逐年擇優汰劣，選拔真正優良的品系。

一個優良品種在某一地區種植數年後，會發生退化的情形。主要原因是病原菌的生理小種發生變異，或遭受新病蟲害的侵襲。也可能是甘蔗遺傳基因發生突變，使產量與品質日漸低劣。因此，育種家必須不斷尋找新種原，育成抗病蟲害且豐產、高糖、適應性廣的新品種。過去在臺灣曾造成重大損失的12種重要病害中，有9種是經由種植抗病品種而達到防治效果。抗病育種的落實，是靠本所育種與植物病蟲害人員密切分工合作而達成的。

甘蔗分區選種制度

1971年以來，本所實施甘蔗分區選種制度。把臺灣蔗區由北向南至東劃分成9個風土區，並在各風土區設置選種站。萬丹的雜交種子分送各選種站，進行播種，培育實生苗。新品種的選拔程序分為 T1至T6六個階段。實生株選拔後，就地逐年進行T1、T2、T3試驗，T4、T5、T6試驗則在各糖廠自營農場進行。因此，在分區選種制度下，不僅可以選得適應當地風土的品系，也可以選出適合不同風土區栽培，適應性廣的品系。

試驗成績優良，抗病性良好，且在大區試驗（T6）的單位面積糖產量，確實比當地栽培品種優越的品系，經學界教授及臺糖專家學者聯合組成的「新品種命名評審會」審議通過後，命名為ROC品種，並在適應地區推廣栽培。

自1969至1999年，每年平均培育實生苗約43萬株，實生株的入選率只有2.2％，每年進入T6階段的優良品系約有3個。一般來說，每年會有1個優良品系被命名為新品種，有時候會超過1個或從缺。

甘蔗選種如同選美

會選制度是本所的一項特色，由各試驗負責人根據田間觀察及試驗結果，先提出優良品系初選名單，再由育種領導人帶頭決選。利用多人的眼光及經驗選種，避免遺珠之憾。供試品系的蔗產量及糖產量是最重要的試驗成績，沒有產量成績的品系則靠目測選拔。甘蔗會選如同一場選美大會，育種人員面對候選品系，總要品頭論足一番。心目中的俊男美女條件如下：

精力充沛、相貌堂皇美麗（甘蔗梢頭部生長勢旺盛、葉片開展姿態優美）、臉上乾乾淨淨（葉片無病斑）、人品好（糖分高）、不高不矮（太高易倒不利機械青採，太矮則無產量）、不胖不瘦（太粗太細都不好）、很會生孩子（莖數多）、心裡實在不花心（蔗莖充實，沒有空心及海綿狀的蒲心）、不能弱不禁風（抗風）、站立得穩如玉樹臨風（螺絲小腳容易倒伏）、說話不帶刺（葉鞘毛群發達的會刺痛手，採苗工人不喜歡）、裙子越短越好（自動脫葉，尤其是枯葉）。

此外，選種人須熟悉親本，要能當下判定眼前的品系是否傳承雙親優良性狀，雜交目的有沒有達成。

甘蔗種原是重要的資產

甘蔗育種是一門科學，也是一門技藝，學術智慧與經驗傳承同等重要。在育種前輩建立的良好基礎上，傳承知識及經驗，利用已經開發的技術及新種原，育成更優良品種。本所育種團隊合作無間，各階段試驗分工合作，絕非一人可以獨立完成。自雜交育苗到新品種命名推廣，約需10年時間，新品種的育成是全體參與人員的榮耀。

育種人員把一生菁華歲月奉獻在蔗園中，奠立臺灣蔗糖事業的基礎。糖是甜的，育種工作卻是辛苦的。看見優良新品種陸續推出，蔗農及自營農場樂於栽種，替臺糖增產效力，育種人員的心中是甘甜的。臺灣甘蔗品種名聞遐邇，被東南亞地區及中國大陸爭相栽培。臺灣甘蔗育種成就，也廣受肯定。1968及1979年本所先後接受日本甘味資源振興會及馬來西亞玻璃市糖廠的委託，在萬丹甘蔗育種場進行甘蔗雜交，直到幾年前臺糖公司決定停止雜交育種為止，雜交種子都依約寄達。

臺灣光復以來命名的品種中，由萬丹育種場選育出來的比率很高，如果說萬丹是臺灣甘蔗育種的搖籃，是臺灣甘蔗種原中心，是再恰當不過了！

走過百年甘蔗育種路，本所已經摸索出一條康莊大道，建立獨特的甘蔗育種體系。《慶祝臺糖公司研究所成立一百周年紀念論文集》（2001）資料顯示，本所保存國外品種765種，自育品種（已命名的優良品系）包括F系列92種及ROC系列26種，自育品系696種，甘蔗屬各原種共82種，其他屬及不明種共80種，合計共1,741種。這些甘蔗種原是臺糖的資產，是臺灣的資產，更是世界的生物資源。要不是當年引進POJ及NCo 310等品種，並做為育種材料，就不會有後來的臺灣蔗糖事業。

雖然糖業在臺灣逐漸衰微，但百年來花費不少經費及育種人力所累積的甘蔗種原，是最值得保存的資產。因為房子倒了可以再建，糖廠設備沒有了可以再添，若是甘蔗種原沒有了，臺灣蔗糖產業就連根被拔掉了，值得深思遠慮，不可不慎！

資料來源

《科學發展》2006年1月，397期，6 ~ 13頁

甘蔗(7) 科發月刊(5210)

百年糖業：甘蔗育種

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