2020年11月29日
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一起來育種!「育種協作平台」提高研產的貼近度

文.圖/周明燕 行政院農業委員會種苗改良繁殖場生物技術課副研究員 陳哲仁 行政院農業委員會種苗改良繁殖場生物技術課助理研究員 張惠如 行政院農業委員會種苗改良繁殖場生物技術課副研究員兼課長 張定霖 行政院農業委員會種苗改良繁殖場場長

行政院農業委員會種苗改良繁殖場(簡稱種改場)延伸「參與式育種」精神,從設定研發目標的擬定開始,產、研界就能攜手合作。

參與式育種,農民與育種家之間的橋梁

集中性育種所培育出來的高產品種,並無法滿足所有栽培者的需求,例如貧瘠地區、有機栽培或是沒有能力負擔化學肥料、化學藥劑的農民等,栽培這些高產品種並無法達到預期的結果。為了滿足開發中國家貧苦農民的需求,1980年代開始有了參與式植物育種(participatory plant breeding, PPR)的概念。參與式育種主要意旨在於透過農民參與,運用在地知識直接在農民的田進行試驗,選拔適合農田環境的品系,有效產生較多的地方品種,使農田的生物多樣性增加。藉由參與式育種,可以為不同目標環境選拔特定適應作物性狀,貼近地區農民需求,同時也改善商業品種所導致的生物多樣性偏低狀況。參與式育種觀念推行以來,全球科學家紛紛投入該領域研究,與區域農民合作開發在地品種,運作多年以來,無論是由育種家主導或由農民主導,在合作規範、分工、責任及利益分配等皆已逐漸建立出一套完整的理論基礎及操作模式。

種子如同國際戰略物資 商業品種更要參與式育種

參與式育種促進育種家及農民合作,於短期間內改善地方品種,讓作物多樣化、農民留種、農民保種成為可能,同時也保留當地種原,對環境及永續發展助益良多。地方品種雖然具有對特定區域環境優良適應性及豐富作物多樣化,維持生態平衡等等優點,然而畢竟屬於小區域型栽培品種,供應全球主要糧食來源的主力品種仍仰賴集中性育種所育成的品種,商業品種種子仍是市場主流。

種子交易是國際重要貿易品項,甚至可以視為國際戰略物資,備受各國重視。以番茄種子為例,全球番茄栽培面積超過500萬公頃,栽培面積僅次於馬鈴薯,總產量1億7,000公噸,為世界性的重要經濟蔬菜作物之一。臺灣的番茄品種享譽國際,鮮食小番茄品種更具有市場競爭力。臺灣於2019年蔬菜種子出口額為5億臺幣,其中番茄種子出口金額約5,115萬元,僅次於西瓜種子,是臺灣重要出口蔬菜種子之一。源源不斷的新品種推陳出新是維持種苗產業競爭力的核心關鍵,育種者除了需考量未來消費市場的口感、產量需求外,還須考量外界環境變化因素進行品種研發。近年全球氣候極端變化加劇,預期未來的栽培環境將越嚴峻,作物對環境須有更大韌性、耐熱、抗旱、抗病蟲害等等特性。這也意味著育種者很難再單打獨鬥,需要跨組織、跨領域,導入新技術及資源整合的團隊協作育種,才能因應挑戰性越來越高的未來市場需要。

臺灣的番茄品種享譽國際,鮮食小番茄品種更具有市場競爭力。

長期以來臺灣學校、農業試驗單位研發的品種,大都以國內消費市場需要為目標,耗費大量資源所研發的成果,卻無法貼合小區域需求或符合國際市場需要,難以將研究成果效益最大化;另外,極端氣候下,國內需要更多抗耐性品種,以快速因應極端環境。因此,導入廣義的參與式育種精神,擴大合作的兩端,將終端使用者從第一線的栽培農民延伸至育種業者,透過育種目標擬定、參與性狀選拔到田間適應性測試等不同階段合作,整合業者、專家、農民,量身打造使用端需要的特性品種,或許是解決困境的方法之一。

「育種協作平台」產研合作模式 盼精準擊中業界甜蜜點

育種者也可以算是藝術創作者。一個新品種研發期程短則七、八年,甚至需十數年方可完成,最後的成品能否成功上市,端視育種者一開始對產品的想像與設定。因此,育種家對未來市場需求判斷及後代選拔眼光是否精準,攸關育種成果能否順利推廣上市。長期以來,產業界對於學術界與公部門研究單位所研發的品種總有「無法符合市場需求」、「隔靴搔癢」等等評議,也是公部門新品種研發無法落實產業化困境主要原因。如何縮短產研之間的供需差距?一直是科技管理的重要課題。

行政院農業委員會種苗改良繁殖場(簡稱種改場)延伸「參與式育種」精神,從設定研發目標的擬定開始,產、研界就能攜手合作。因此整合場內育種人力、分子標誌技術、病理接種技術、農場田間管理資源,推出「育種協作平台」產研合作模式,銜接業者育種雜交後的後裔材料,依規畫目標進行後續選育工作,期在精準、有效率的選拔模式下,以最短期程選育出最符合業界需求的半成品材料移轉回業界使用,讓公部門所研發的成果,能真正符合產業界期待,落實產業應用。

目前透過此「育種協作平台」產研合作模式已經完成兩個成功案例,皆是鎖定在選育「具多重抗病基因番茄核心種原」目標。透過抗病基因分子篩選策略,種改場經過3~4代即可有效篩選出具有多重同質抗病基因的番茄單株,並將該核心種原移轉回業界,供做抗病品種研發的重要親本材料。

「育種協平台」產研合作模式整合育種人力、分子篩檢技術、病理接種技術、農場田間管理資源,銜接業者雜交的子代材料,研發成果能確實符合業界需求。

臺灣作物樣態繁多 應多方嘗試,建立臺灣的機制

無論是種改場的「番茄育種協作平台」藉由研究機構與育種公司的合作,縮短抗病材料的研發加速完成,或是行政院農業委員會農業試驗所的文心蘭新品種「臺農6號星蘋果」研發,在單株選拔過程及田間試作階段結合栽培者參與等等,不同的作物依照育種技術能量、現況,在不同的育種階段,可以邀請業者、育苗場、栽培者參與組合、選拔、試作,發展各種參與式合作模式。

臺灣推動參與式育種概念方興未艾,目前仍處於演繹及嘗試階段,雖然國際已經有不少案例可供參考,但臺灣作物樣態繁多,作物特性不一,仍需透過不斷的嘗試及演繹,建立適合國情的合作機制及制度。

「育種協作平台」透過產研合作,提高研究端及產業端的需求貼合度。

 

更多文章請見《豐年雜誌》2020年5月號

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