基因工程改良之無毒棉花可解決糧食問題

褚志斌　(芝加哥大學博士後研究員)

依據自然(Nature)雜誌報導，全世界大約有80個國家栽種棉花。棉花提供了紡織、製衣的主要原料，也是美洲、亞洲和非洲2000萬農夫中許多人的重要經濟收入。不過鮮為人知的事實是棉花每產出一公斤的棉絮，就會同時產生1.65公斤的種籽，而棉花種籽含有品質極佳的蛋白質。面對地球人口日漸膨脹、貧富不均日漸嚴重，棉花這種植物性蛋白質，可以用來解決糧食不足的問題。不過過去數千年，人類不曾把棉花種籽拿來當食物的理由，是因為棉花種籽含有帖類(terpenoid)的棉籽酚(gossypol)。棉籽酚具有毒性，是一種四個苯環所構成的酚類化合物，可以當黃色色素。研究發現，低劑量棉籽酚會降低精蟲的生殖力，但也有抗癌的效果，長期食用可能造成嚴重後遺症。棉花的葉子、莖、種籽和花等器官的腺體(gland)內都含有棉籽酚，用來保護棉花免於被蟲或病菌侵襲。動物中只有反芻類的牛等動物能安全地食用棉花。

五十年前植物學家就開始著手研發解決棉籽酚毒性的方法。利用配種雜交的方式，植物學家成功製造出所有器官都沒有腺體、沒有棉籽酚的突變種棉花，不過這種突變種很快就受到蟲害和病菌的侵襲，因此完全不適合進行大量培植。最近德州農工大學植物基因與生物科技研究所(Institute for Plant Genomics and Biotechnology at Texas A&M University in College Station) Keerti Rathor教授的團隊利用核醣核酸干擾(RNA interference、RNAi)的方法，破壞棉花種籽內的棉籽酚基因之表現，讓棉花種籽內含的棉籽酚減少98%，但是棉花其他部位的棉籽酚含量則不受影響，以便讓棉花仍具有抵抗蟲害的能力。科學家觀察發現，這種基因工程改良的棉花，可以成功繁衍下一代(SunilkumarG., et al. PNAS, Vol 103, pp.18054-18059, 2006)。研究者還不確定的是，這基因型態是否能夠穩定地遺傳無數代？因此他們打算進行大規模的田野種植研究，來觀察這種基因工程改良的棉花長期繁衍的情況。

Rathor認為，這種無毒性的棉花種籽，可以拿來當豬、雞、魚的飼料。Rathor認為，要解決糧食問題，應該多培養雞和魚，因為牠們的經濟效益比較大。要增加一公斤的牛肉，需要六公斤的飼料；但是增加一公斤的雞肉，只需要兩公斤的飼料。當然，直接吃植物性蛋白質則更符合經濟效益。Rathor說棉花種籽的味道很難吃，他認為，無毒的棉花種籽可以烤過再撒鹽來食用，就像豆子的吃法一樣。也可以和麵粉、玉米、高梁、小米等混合來烘烤麵包，以便提供富含植物性蛋白質的麵包。農業食物安全專家指出，利用RNAi的技術的優點，就是這種基因工程是抑制某種農作物體內基因或酵素的表現，而非引入外來的基因。因為引進其它基因，可能會引發無法預測的副作用；但是抑制某種基因或酵素的表現，只會讓農作物失去某種特徵，而不會多出意料之外的特性。Rather認為RNAi技術也可以改良其它植物，例如一種草豆(grasspea)也富含植物性蛋白質，但卻含有神經毒素。當一些亞洲地區發生飢荒時，窮人會試著食用這種草豆，很多人為此中毒而癱瘓麻痺。因此若能利用RNAi的技術移除草豆中的神經毒素，則草豆也可以用來當成替代性糧食。雖然現在多數消費者對基因工程改良食品有排斥性心理，但是研究者認為未來二十年，消費者應該可以逐漸接受基因工程改良農作物。而對於日漸嚴重的糧食缺乏危機，控制人口生育和增加替代性糧食將是不二法門。