【食聞】想吃到糯米般Q黏口感的「糯地瓜」？用基因編輯技術就有機會實現！

撰文=食力企劃

你有吃過糯米嗎？糯米的澱粉組成以支鏈澱粉為主，因此口感與平常吃的白飯截然不同，帶有Q黏特性。但你是否想過，有糯米、糯玉米，為什麼卻從來沒看過「糯地瓜」呢？臺灣大學農藝學系林彥蓉教授為我們解開疑惑，同時也分享基因編輯技術的相關小知識！

為什麼同樣是含大量澱粉的植物，有糯米、糯玉米，卻沒有糯地瓜？

糯米是因為「蠟質基因」突變造成基因表現為隱性，使澱粉組成從直鏈澱粉轉為支鏈澱粉為主，口感因此變得Q黏。如果只要改變蠟質基因就能變成糯性，那為什麼沒有糯地瓜的存在呢？林彥蓉解釋：「糯玉米、糯米這些作物都是二倍體（即染色體與人類一樣都是兩套），兩套染色體上的蠟質基因如果都有突變，就會是隱性基因表現。」而要將突變的蠟質基因湊成一對並不困難。

林彥蓉進一步說明：「地瓜、馬鈴薯這些植物是六倍體，如果要把基因表現改為隱性，就必須同時突變6個糯性基因。但自然界的突變是隨機的，不太可能同時在6個糯性基因位置都突變，所以自然界中沒有糯地瓜。」

玉米是二倍體植物，較容易同時帶有2個突變糯性基因，形成糯玉米。但地瓜是六倍體植物，要同時帶有6個糯性基因突變成為糯地瓜是很困難的。

但隨著科技進步，糯地瓜是有可能被人類培育出來的！林彥蓉說：「基因編輯技術的好處是可以針對特定基因改變，利用基因編輯技術，我們可以同時改變6個基因，讓地瓜擁有糯性的特色。」這意味著基因編輯技術應用在多倍體植物的育種時，能展現出強大的優點。

精準、快速的基因編輯技術

「傳統的育種方法，例如以化學性方式誘變育種，所造成的基因突變結果是可遇不可求的。」林彥蓉舉例，水稻的化學誘變育種，是以疊氮化鈉處理讓水稻基因突變，進而改變水稻的性狀表現如抗病能力、葉子顏色等。但這樣的基因突變是隨機的，因此需先培育大量的突變植株，再篩選出想要的品系，過程需要很長的時間。

「基因編輯不一樣，基因編輯是造成特定基因突變，所以是相當精準、快速的。」林彥蓉近一步解釋基因編輯技術的原理：「基因編輯技術使用『CRISPR-Cas9』這種複合體，它主要由Cas9酵素等蛋白與嚮導RNA（即guide RNA）組成，嚮導RNA會像導彈一樣找到特定DNA序列，隨後由Cas9酵素切斷DNA。」

「DNA被切斷了，對於生物體來說是一件大事，所以生物體自己會立刻開始修復DNA，修復過程會造成被切斷的DNA鹼基增加或減少，產生基因突變，這就是基因編輯技術的原理。」在CRISPR-Cas9複合體被吞入細胞核後便會開始進行作用，反應完畢後CRISPR-Cas9便會退出，不會嵌入細胞染色體中，因此亦不會有外來基因與蛋白質遺傳至下一代的問題。

在作物育種上，無需憂心基因編輯技術的脫靶效應問題

林彥蓉表示，基因編輯技術仍有一些限制，舉例來說，育種時多以植物的原生質體（Protoplast）或者癒傷組織進行基因編輯，如果是品種再生性較低的植物，不容易由原生質體和癒傷組織培養成為整棵植株，也不會有下一代，就難以應用基因編輯技術。此外，基因編輯只能改變生物體現有的基因，不會有新的基因出現，而許多野生種植物的基因數量是現有栽種品種的數倍，因此野生種仍會是非常重要的基因來源。

因此，陳彥蓉認為，基因編輯技術並非成為獨大的育種技術，而是與傳統育種方式、分子輔助育種等技術相輔相成，共同製造出有更多好的性狀的種原，再利用雜交導入現有的好品種中，讓品種擁有更多優勢。

所謂的「脱靶效應」是指在基因編輯的過程中，沒有在正確的目標上進行編輯，因此產生無法預期的變異。

至於被認為是基因編輯安全性隱憂的「脱靶效應」（即在基因編輯時，編輯到非目標區域的錯誤DNA區段），陳彥蓉表示這是由於基因編輯技術的不精準度所造成，「但對於農作物育種來說，如果脫靶效應產生，只需要在篩選時排除就好，相對來說沒有太多的安全性顧慮。」

在科技日新月異的今日，許多過往吃不到的農作物，已不再只是天馬行空的幻想，而是等待實現的新機會，基因編輯技術能夠讓農業育種能有什麼樣的新結果呢？讓我們一起拭目以待吧！

【本文由美國黃豆出口協會專案委託製作】

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參考資料
▶農委會作物組關西工作站－水稻台農67號誘變庫之建置
▶研之有物－人體基因編輯是在編什麼？五分鐘搞懂基因神剪 CRISPR
▶植物育種技術之演進 談新興基因編輯技術CRISPR/Cas9於農業之應用