過去幾千年來，人類透過育種，已經改造了無數作物的基因，才能擁有目前豐衣足食的生活。例如本來很小的野生番茄，現在有各種大小、形狀與色彩；又如十字花科的油菜，是現今捲心菜、芥藍、花椰菜等各種蔬菜的先祖，也是透過育種而來。

然而展望未來，由於人口快速增加、耕地減少、及氣候極端化，幾十年內全球糧食生產將面臨嚴重短缺的巨大挑戰。余淑美教授解釋，當前全球人口約76億，到2050年預估會增加至95億，但目前糧食生產的速度其實是慢下來了；糧食產量與人口增長之間的一大缺口，該如何填補呢？再加上可預期的環境逆境，余淑美點出，我們現在寄望的，是透過生物科技，發展出「精通十八般武藝」的新農作物。

生物科技，為育種帶來新希望

要增加作物產量，主要策略有兩種：一是提高單位面積產量，二是減少作物損失。然而無論哪一種策略，傳統育種都遇到瓶頸了。

以抗病基因為例，如果農夫本來種植的優良品種缺乏對抗新疾病的能力，傳統育種的做法，是先找出帶有抗病基因的野生品種，把野生品種和本來的優良品種雜交，產生出混合兩個品種染色體的後代，再從其中挑選較好的，與優良品種回交，如此一代代進行，讓優良品種的染色體比例越來越高，最後得到優良又抗病的新品種。

傳統育種的缺點主要是費時費力，上述過程至少要6 ~ 8年才能完成。相對的，現在的科技讓我們很容易找到許多具有重要功能的基因，例如只要知道抗病基因的核酸序列，很容易就可以複製，然後插到優良品種的核酸內，精確又快速，大約2~3年就可以產生新的優良品種。

另一個著名的例子是蘇力菌。噴灑蘇力菌早就被知道是有效對付鱗翅目昆蟲的好方法，既可殺蟲，又可避免殺蟲劑造成危害的缺點，從五、六十年前，便開始應用在多種作物的生物防治上。現在幾乎所有有機蔬菜的害蟲防治都會噴灑蘇力菌，在市面上也很容易買到國內外各種蘇力菌的產品。這種細菌很安全，唯一的缺點是價格較高。

你曾經擔心過沒飯吃嗎？不斷增長的世界人口，持續改變的氣候環境，讓我們需要正視即將來臨的糧食危機。（圖／Pixabay）

後來有一些大型國際農業科技公司研發出新方法，直接把蘇力菌的抗蟲基因放到玉米中，後來也應用在黃豆、油菜、棉花等作物上。以美國的玉米為例，過去如果不噴藥幾乎沒收成，但從1996 ~ 2013年間的記錄可以發現，隨著抗蟲玉米種植面積的增加，農藥使用量卻一直在減少。

過去使用農藥時，無論飛機或人工噴灑，農民往往是第一線受害者，環境當然也蒙受其害。而把抗蟲基因引入作物後，許多國家農藥用量已經減少1/4 ~ 1/2，相當可觀。

基因工程幫助作物擁有十八般武藝

隨著地球環境變遷，育種學家希望育出更好的作物以對抗各種逆境，包括水災、旱災、土地鹽化、高低溫等。例如目前的糧食作物中，只有水稻較能耐淹水，因此可以研究有無可能把水稻的這種能力運用到其他作物上。又例如提高作物的根吸收肥料的效率，可以避免過多的肥料流入河川湖泊，發生優養化，導致水中生物因缺氧而死亡。

基因工程也可以讓作物提供更多營養，例如現在已有研究成功讓米飯含高量β胡蘿蔔素（在人體內會轉為維生素A）及微量元素，這可避免很多開發中國家的兒童因為缺乏維生素A而失明或死亡。目前也有人在研究把鐵、胡蘿蔔素、微量元素例如鋅加入米中，未來吃進米飯就同時可以吸收更多營養素。

基因工程讓蘋果不再變成醜醜的咖啡色！（圖／Pixabay）

現在也陸續有許多基因工程農產品等著上市，例如果實切開不會褐化的蘋果、高溫油炸時較少產生致癌物質（丙烯醯胺）的馬鈴薯，及不易腐壞、保持美觀、利於機械採收的洋菇等，新產品已經越來越多。

現代生物科技育種學家的目標是提高作物產量及耐逆境能力、減少肥料和農藥的使用、增加營養成份等等。最終目的是確保人類糧食安全，生產健康的糧食，同時維護環境的永續運作。

【整理｜科學人】