基因改造食物 (Genetically modified f

1、基因改造食物 (Genetically modified food) 其實在人類歷史中早已存在。人類為了能產生更好的食物，很早便懂得運用傳統的繁殖及人工選擇技術 (增加種間雜種化 interspecific hybridization 的方法，以改良食物的特性。近年來，生物技術的進步令制造基因改造食物的方法有了突破，各種經先進方法作基因改造的食物也紛紛湧現，帶來了巨大的衝擊。基因改造食物的目標用基因 (或其他方法) 改良食物，目標大多為以下數項 (Mader, 1998)：1. 使植物 / 動物抗冷、抗熱、抗旱、抗鹽、抗殺蟲劑、抗蟲害等；2. 使植物 / 動物更有營養；3. 可貯存 / 運輸更

2、長時間而不會腐爛 / 損壞；4. 可使用更少量的肥料，植物仍可正常生長；5. 用植物 / 動物制造化學物 / 藥物。基因改造食物的技術基因改造食物主要涉及的技術其實是基因轉移 (gene transfer)，此技術比傳統育種方法有二大好處 (Purves et al, 1997)：1. 可選擇特定基因，使過程更準確，令改良因為包括了不可見基因而失敗的機會降低；所需的時間也比傳統的育種方法少；2. 可引進任何生物之任何基因至目標植物或動物中，此乃傳統育種技術無法做到的，使食物擁有優良特徵的機會及範圍更大。甲. 植物的基因轉移1. 以細菌質粒作基因轉移 - 此法以細菌 (Agrobacterium

3、 tumefaciens) 中之Ti質粒作媒介把新基因導入植物內，形成轉基因作物。導入細菌中之DNA會與其Ti質粒中之T-DNA末端接合，在導入植物時新的基因便會隨機的與植物的基因結合。成功之轉基因體會經由合適之篩選分離出來 (如在導入基因中加入抗生素抗性，在選擇時用抗生素把其分離)。但此細菌不能感染所有植物。2. 以原生質體或細胞作為受體的直接基因轉移 - 經特殊處理後直接將DNA轉移到植物細胞或原生質中，導致細胞轉化的技術。常用的方法可分為化學和物理兩大類。化學方法是利用特定的化合物 (如聚乙二醇PEG) 誘導DNA的直接轉移，此等化合物有助於原生質攝取外源DNA。物理方法的原理是基於許多

4、物理因素均可通過對細胞膜的影響，促進外源DNA分子進入細胞，或通過機械損傷後直接將外源DNA導入細胞。常用的物理方法包括：a. 電穿孔法 (Electroporation) - 利用新鮮分離的原生質體在高壓電脈衝作用下，在質膜上形成可逆的瞬間通道，從而促進外源DNA的攝取；b. 微注射法 (microinjection) - 把原生質或培養的細胞固定，再用一極細的毛細管將一定量的DNA注入細胞內，甚至直接注入核內；c. 基因槍法 (particle gun) 或微彈法 (microprojectile bombardment) - 將DNA包在微小的金粉或鎢粉表面，在高壓的作用下高速穿透受體細

5、胞或組織，外源DNA隨之導入細胞，整合並表達3. 種系系統的基因轉移 (germ line transformation) - 通常利用子房注射種胚，體細胞胚以及花粉等途徑導入外源基因。乙. 動物的基因轉移傳統的細菌質粒轉移基因方法並不能用於動物上，因為動物細胞不會吸納質粒，故必須發展其他方法：1. 顯微注射法 - 在顯微鏡下把基因用玻璃微管送入受精卵的原核中。好處是導入的DNA分子大小沒有限制，方法簡單，缺點是成效率不高。2. 動物病毒載體法 - 以重組技術把基因導入逆轉錄病毒中，再感染動物胚胎，使其基因插入動物的基因中，做法是把胚胎浸泡在濃的病毒原液中，或把它們與產生病毒的單層細胞一起培養

6、。3. 胚胎幹細胞法 - 胚胎幹細胞是從胚泡中將內細胞團取出在體外培養，利用病毒載體將外源基因導入，然後把其注入胚胎，此細胞便能滲入胚胎。4. 電轉移法 - 將生殖細胞或體細胞置於電場內同時加入待轉移的外源基因，在電場作用下，外源基因導入細胞。5. 精子載體法 - 利用精子入為載體，使精子與外源基因混合，待精子頭部吸收基因後，用該精子使卵體外受精，再把受精卵移入母體內。6. 定位整合技術 (site-directed integration of gene) - 以上五種方法最大的缺點是導入的外源基因對受體細胞基因組的插入是隨機的。此法則利用DNA體內同源重組的原理將外源基因穩定地插入特定的位

7、點，再經過篩選，從而得到既定的轉化細胞基因改造食物的安全問題1. 過程中使用之微生物可能產生毒素或是直接致病的；2. 導入之基因能產生有害物質，或該基因能再轉移至其他微生物，產生有害物質；3. 過程中用作篩選之抗生素標記基因轉移至其他致病微生物中，導致抗生素治療失效；4. 產生不可預期之基因，導致食物中出現有害物質；5. 經轉化之微生物對人類腸道之不良影響；6. 人類對新或改良之蛋白質產生過敏性；7. 食物營養之改變；( 可同時參考以下兩篇由學生所寫的文章：1. 基因改造食物 - 蔣瑞琦同學2. 基因改造食物 - 羅斯明同學 )對基因食物之安全評估1. 對生產之生物及提供基因之生物，必須在分類

8、學層面上及基因型層面清楚分辨；2. 對導入之遺傳物質必須清楚了解，並確保不會產生有害物質；經轉化之生物也必須是遺傳上穩定的 (genetically stable)；3. 載體必須經過改良，以減低其轉移至其他微生物的機會；4. 若食物是由含有抗生素抗性篩選標記基因之微生物中獲得，便必須確保食物中不含能生存的細胞及篩選標記基因；5. 不可把致病微生物導入食物中；6. 食物安全性必須被小心評估：分子分析、生物分析、化學分析、毒性測試、動物測試等。人類把生物技術用於食物制造己經有一段頗長的歷史，新的生物技術能帶來食物在質和量上之改進，若小心使用，這些技術是不會產生比傳統方法安全性低之食物的。參考資料FAO, WHO (1991) Strategies for assessing the safety of food produced by biotechnology. WHO.Mader, S.S. (1998) Biology, 6th ed. Mcgr