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無「薪」插柳拚研究 學者催生台版越光米

農民解方1〉分子育種改良品質
文 / 陳芳毓    
2017-03-01
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無「薪」插柳拚研究 學者催生台版越光米
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台上演講的人,是農委會台南農改場嘉義分場副研究員陳榮坤。這個產銷班,共種植600公頃稻田,超過1∕6種的是他與台大副教授林彥蓉合作育種的「台南16號」米。

傳統命名的背後,藏著國際化而高科技的身世:它是台灣第一個使用分子輔助選育的品種,暱稱「台版越光米」。

下班摸黑巡水田 記綠稻米生長

談到好米,許多人最先想到越光米。它晶瑩剔透、口感Q彈,1970年代被引進台灣,最大產區就在二林。但越光米在台種植面積,始終無法突破。

原來,越光米最著名的產地是日本新潟,川端康成的小說《雪國》便以此地為背景。

當雪國名米來到熱島台灣,自然水土不服。日本越光要五個月才抽穗,台灣日照時數短,短短三個月,稻子還沒長高就抽穗,稻穀產量稀少,導致許多農民不愛種。

同時間,台灣本土米也面臨溫室效應的挑戰。台灣屬亞熱帶氣候,適合種長長的秈稻;但日據時代,重視口感的日本人,將生長在溫帶、圓胖的稉稻引進台灣,使台灣成為全球稉稻的最南界。

但氣候愈來愈熱,十多年前,日本研究就已經發現,日本稉稻的心腹部分,漸漸從透明轉成白色,雖然營養不變,但一進碾米機就碎裂。

「白肚」的問題,在台灣更嚴重。有些米種100斤稻穀,碾出60斤白米,就有10斤碎米,只能當飼料,衝擊碾米廠生意。「台灣,種得出有越光米般好吃、如本土米般多產,又不會『白肚』的品種嗎?」這個問題,經常在陳榮坤腦中轉著。

陳榮坤是稻米養大的小孩。父親的工作是替人插秧,從小,無論寒風刺骨或豔陽炙人,他都得下田,彎腰反覆走30趟,才能插完一分地。

這樣的成長背景,使陳榮坤對稻米很有感情。他所在的嘉義分場,轄下有全台最大糧倉雲嘉南。作為研究員,他就像第一線「農作醫師」:不是在田間勘災、宣導,就是回應接不完的電話,五花八門的水稻栽種疑問,農民都找他釋疑。一通電話,「醫師」就得立刻去田間「診斷」,揪出究竟是飛蝨作怪,還是施肥不足。

這種工作型態,使陳榮坤一週難得幾小時能專注研發,多數育種工作都在下班後。他會在晚上就著路燈,觀察光線對稻米生長的影響。點開手機,裡面數千行Excel資料,密碼般的數字與英文字母,是數十年育種水稻的紀錄。

過去的稻米改良使用傳統育種,一年,陳榮坤就要觀察上萬個水稻樣本。外觀畸形的,丟掉;看起來可以的,種出來吃吃看,好吃才能留下。好吃的,若病蟲害嚴重也不能過關,畢竟栽培過程若使用太多農藥,成本高,對環境也不好。

好隊友技術互補 一步步克服難題

「育種很容易白花時間,」曾育種出全台最多人食用的台梗9號與台中194號米,剛退休的台中農改場研究員許志聖分析,由於結果難以控制,傳統育種往往實驗多年仍種不出理想品種,「(育種)我們通常不會做太多,但陳榮坤做得比我還多!」

2007年,陳榮坤找到技術互補的好隊友,屏東佳冬農村長大的台大農藝系副教授林彥蓉。

當時,台灣還沒有人以分子育種培育新品種農作。但在一場日本學者關於「越光米分子育種」演講後,巧遇的兩人拿著紙筆圈圈畫畫,當下就決定要試,甚至沒申請國科會計畫補助。林彥蓉打趣道,「是無心插柳,也是 無『薪』插柳。」

陳榮坤在台南做田間實驗,將越光米與台農67號米雜交,再將子株葉片剪下,送到林彥蓉在台大的實驗室,用機器找出帶有「晚熟」基因的植株,再與越光米回交,強化基因。待基因穩定後,再種出稻穗確認品質。

在田間,陳榮坤的挑戰來自種子有限。因為越光米穗短,一束稻穗上只有幾十朵花,開花時間還不同。他得小心翼翼地來回收集花粉,才能培育足夠的種苗給林彥蓉篩選。在台北,台大特地為分子選別育種添購數百萬元的新機器,一萬個樣本,只要四小時就能精確找出目標基因。

「找基因,是最難的部分,」林彥蓉曾以分子育種培育早熟的青花菜,花四年才找出兩個關鍵基因。但由於日本學者已找出控制水稻抽穗時間的基因,所以他們只花五年,便確認初三組關鍵基因,「踏在別人的基礎研究往下走,所以做得快。」

基因篩選特定植株 精準又省時

許多人不解,分子育種,與爭議頗大的基因改良,有何不同?基因改良,是將外來的基因植入農作,易有突變風險。分子育種則是透過基因篩選,挑出帶有特定基因的植株,好處是精準、省時,比傳統育種至少省一半時間。

例如,要延後越光米開花時間,第一步,挑出控制這個特徵的所有基因。但基因分顯性與隱性,能延後開花的「光鈍感」基因是隱性,提早開花的「光敏感」基因則是顯性。

傳統育種用肉眼觀察水稻外表,根本挑不出隱性基因。需要透過基因篩選找出有「光鈍感」基因的植株,持續與越光米回交,才能培育出兼具越光米口感與台灣米晚熟特徵的新品種。

終於,在努力五年後,2012年,台版越光米育種成功,以「台南16號」命名。

這款米種,一上市就造就農民、米廠、消費者三贏:抽穗時間比越光米晚了近20天,產量近越光米的三倍;以食味計測,口感軟、光澤高,分數甚至高過越光米;碾米率達七成,心腹白則不到5%。「幾乎可以百分百選入一等米,不需用機器挑!」陳榮坤很自豪。

為鼓勵農民種好米,提升食米人口,彰化二林的大橋稻米產銷班負責人陳肇浩,以一般米種1.5倍高價,與農民契作台南16號,使種植面積兩年內大增五倍。

台大也將這款米命名為「鹿鳴米」,引自《詩經。小雅》的「呦呦鹿鳴,食野之苹。我有嘉賓,鼓瑟吹笙」,象徵呼朋引伴、共享美食。

這個突破性的研究,最後論文是發表在中文期刊,而非英文,「希望台灣有分子輔助選育的氛圍出來,」林彥蓉不覺得可惜。她過去做研究都只產出論文,這次卻做出了好吃、又增加農民收入的成果,「感覺特別踏實。」她的研究室天花板,還吊著一束金黃色的台南16號稻穗。

得獎後,陳榮坤與林彥蓉回到各自的研究崗位。林彥蓉繼續用分子育種,培育有大胚芽、含花青素的營養紫米;陳榮坤則想培育生長季短、需水量低的稻作,為愈來愈頻繁的旱災做準備。

氣候變遷愈演愈烈,農業專家要用分子育種,與老天賽跑。

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