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中興團隊調控內生菌 促植物生長望取代基改
新知
第1715期
中興團隊調控內生菌 促植物生長望取代基改
2019-11-28
【記者何昀儒台北報導】隨著全球暖化加劇,作物生存環境變得惡劣,加上長期使用過量農藥與肥料,台灣地力嚴重下降。為解決此問題,國立中興大學生命科學院副院長黃介辰帶領該校師生,從植物體中篩選出許多特殊內生細菌,作為幫助植物成長與抵擋氣候變遷衝擊的調節劑,效果可望能取代基因改造(註1)作物。註1:利用現代分子生物技術,將某些生物的基因轉移到其他物種,改造生物的遺傳物質,使其在形狀、營養與消費品質等方面,朝向人們所需要的目標轉變。 團隊調控內生菌的技術,不僅能使作物生長更好,還能協助抗鹽害與降低戴奧辛累積。 圖/洪世勳提供內生菌種869T2,為團隊先前已篩選出的關鍵內生細菌之一,可與植物共存,並提供許多益處,如其生物刺激素(註2)能促進生長、增加抵抗逆境的能力等。黃介辰解釋,目前基因改造尚具爭議,團隊因此研究植物與內生細菌的交互作用,希望在基因改造之外,另尋其他方式改善農業生產。於是今年研發出新技術,藉由調控內生菌中的生物刺激素,使植物成長茁壯,也更能適應惡劣環境。註2:生物刺激素包括腐植酸、複合有機物質、無機鹽類等,可作用於植物體。 國立中興大學園藝學系學生洪世勳,正在解說團隊篩選內生菌種869T2的過程與實驗結果。 圖/何昀儒攝該菌種經新技術調控後能有效抵抗黃葉病——香蕉的癌症,並提升果實品質,大規模田間測試顯示,接種後的香蕉植株,罹病率從24.5%降低至3.4%。團隊學生洪世勳表示,該技術能使辣椒果實重量提高兩倍,而高麗菜不僅在夏季提早一個月開始結球,且品質更佳。黃介辰則說明,此技術能在植物體中直接調控其基因,進而影響性狀表現,因此具有取代基改作物的潛能。 團隊研發新技術,藉由調控內生菌中的生物刺激素,促進植物生長,進而提升蔬果品質。 圖/洪世勳提供團隊期望將該調控方式廣泛應用於農業,以生產更高品質的蔬果,並降低肥料使用成本,甚至協助抗鹽害與降低戴奧辛累積。更因其能促使許多作物提早開花與結果,盼未來能協助農民調節產期,洪世勳說:「避免同一農產集中於某期間收成,造成產量過剩、『菜』賤傷農。」黃介辰補充,此技術專為我國農民栽培模式設計,不僅能節省肥料與農藥成本,且施作簡便,可望提供農民更友善的產業環境。國立交通大學生物科技系學生陸彤說:「利用調控內生菌的方法,可免除基改作物的疑慮。」但他也表示,可能還需觀察內生菌接種後的繁殖狀況,以確保其可幫助農作大量穩定地生產。
分解戴奧辛 基改植物內生菌望解土壤污染
新知
第1688期
分解戴奧辛 基改植物內生菌望解土壤污染
2018-11-14
【記者邱于瑄綜合報導】基因改造後的植物內生菌可望分解「世紀之毒」戴奧辛,以解決土壤汙染問題。國立中興大學「NCHU iGEM Team」研究發現,透過合成生物學技術改造植物內生菌,讓植物從土壤吸收戴奧辛時,可有效分解,同時幫助植物在不累積戴奧辛的情況下,正常生長在汙染土壤中,而此技術與現有的分解技術相比不但成本低,也能保護土壤生態。 NCHU iGEM Team研究發現,透過合成生物學技術改造植物內生菌,並與植物結合,可解決戴奧辛土壤汙染問題。 圖/NCHU iGEM Team提供NCHU iGEM Team指導老師、中興生命科學系教授黃介辰表示,目前雖已開始利用微生物分解戴奧辛,但此法必須將受戴奧辛汙染的土壤與微生物混合,其中搬運大量土壤、混合等工程成本太高,且微生物不易均勻分布在土壤中,而現今主要採用的熱處理方式,則是將受汙染土壤挖出,並加熱到超過攝氏850度,此作法不但耗時,燃燒過的土壤也無法再利用。NCHU iGEM Team利用「植生復育」的方式,處理戴奧辛土壤汙染問題,團隊隊長、中興植物病理學系學生孫祖望說:「我們希望將植物種在汙染土地上,利用植物去吸收、清除土壤中的戴奧辛。」研究透過合成生物學技術,將TonB-dependent transporters、脫氯酶和漆酶組合,建構代謝戴奧辛的路徑於植物內生菌中,形成高效分解戴奧辛植生復育系統。黃介辰解釋,當植物從土壤吸收戴奧辛,TonB-dependent transporters可讓戴奧辛進入細胞,並利用脫氯酶將戴奧辛苯環上的氯以羥基取代,以大幅降低戴奧辛毒性,而在該酵素組合移植至植物內生菌以外的菌株時,漆酶則可幫助原先不具戴奧辛分解能力的菌株執行分解。此系統不但可讓植物分解、不累積戴奧辛,更可促進其在受戴奧辛汙染的土壤上能正常生長,未來此系統可移植至其他不具戴奧辛分解功能的菌株上,以解決土壤汙染問題。黃介辰表示,利用植生復育的方式,雖然植物吸附速度和分解效率比較慢,但在植物不會累積戴奧辛的情況下,若未來種植土地被發現含有戴奧辛,也可確保人類食用安全。黃介辰說:「此研究偏向長時間解決低濃度的土壤污染問題。」他也提到,此技術相較熱處理、微生物分解等方法成本更低,也能保護土壤生態,未來此種利用基因工程解決戴奧辛汙染的技術,也可能成為趨勢。此項研究於10月29日獲得美國麻省理工學院國際基因工程機器競賽(International Genetically Engineered Machine Competition, iGEM)金牌。
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