研究主題：採後功能性基因在蔬果作物之利用與安全性剖面技術評估

1. ㄧ、青花菜抗老化相關功能性基因之轉殖與採後性狀之改善
• 在過去數年來本研究室致力於作物生物技術之發展，先後從事植物分子標記因子之發展與轉殖系統之建立以供作物改良之應用。近年來，有鑑於作物採後一些自然、人為相關之因素所造成採後之損失與品質之下降，嚴重影響櫥架壽命及商品價值，加上後基因體學時代之來臨，基因轉殖技術及許多功能性基因研究將被利用於作物生產之改良。蔬果作物一般含豐富之營養要素，如一些主要維生素、礦物質與抗氧化物等係健康人不可或缺之食品，惟此類作物一般有採後易老、腐化之問題，本研究室近年來即致力於蔬果作物抗採後黃腐化基因之轉殖研究，期能結合採後功能性基因研究及基因轉殖技術於作物改良上。
• 青花菜係一典型採後易黃腐化之代表作物，研究室近年來為探討利用抗老化基因轉殖來達到延遲青花菜採收後黃化問題，先後建立穩定之青花菜農桿菌轉殖技術，並已成功獲得若干具不同轉殖基因包括：細胞分裂素合成基因(Chen et al., 2001)、乙烯受体突變基因(Chen et al., 2004)、反義股葉綠素分解?(Chen et al. 2007)、B-型肝炎表面抗體基因、具抗病性之似植物性鐵氧化還原蛋白基因等之轉殖系，其中細胞分裂素合成基因轉殖系有抗黃化效果業已發表並蒙農業生物技術國家型計畫經費補助，證實在轉殖後代中亦有延遲黃化效果，目前已進入隔離田觀察試驗中，新近更致力於抗真菌性蛋白基因之轉殖研究，並利用此些轉殖系統從事植物功能性基因之測試分析。
• 目前結果顯示在細胞分裂素合成基因【cytokinin synthase（ipt，（isopentenyl transferase gene）】轉殖自交系中經數年自交並在隔離田間選拔數代後已獲得一些優良自交系，無論在園藝性狀、產量與延遲黃化上均有不錯之效果，並已進入田間安全評估及食品安全評估階段。而有關乙烯受體突變基因(mutant ethylene response sensor gene（boers））之轉殖亦已成功証明轉殖系對乙烯品敏感性明顯減弱並有延遲黃化之效果，唯因選用之制式起動子（constitutive promoter）造成植株之抗病虫性較弱係其主要缺點；而葉綠素分解?亦被認為係造成採後黃化之主要分解酵素之一，本所蕭介夫研究室先前成功選殖得葉綠素分解?（BoCLH-1, BoCLH-2 and BoCLH-3），並構築得反義股葉綠素分解?，研究室亦成功的將其中與黃化關係較密切之anti-chlorophyllase（Anti-CHL-1）gene轉殖入青花菜，並評估其延遲黃化效果（圖一）；

  圖一、反義股葉綠素分解(ant-BoCLH-1)轉殖後代與非轉殖親本黃化比較顯示轉殖後代延遲葉片(a)及花球(b)採後黃化之情形。

  
  而在Anti- fungal protein基因之轉殖上，已篩得部分轉殖系有抗青花菜由Rhizoctonia solani引起的幼苗猝倒病（Rhizoctonia damping-off）之效果，北方式雜合及RT-PCR檢測亦顯示轉基因AFP確有活性表現（圖二）。新近進行一些新構築有用及功能性基因如Glucose-inhibit-root elongation gene, cor15a-ipt, cor15a-CBF1及 BoBFN1 RNAi載體之轉殖與評估。

圖二、抗真菌蛋白基因青花菜轉殖系之轉基因Northern及RT-PCR表達鑑定分析



2. 二、轉基因作物安全性之剖面分析技術探勘
• 近年來由於功能性基因之不斷開發與基因轉殖技術之精進，基因轉殖技術已為作物改良不可或缺之工具，然一般民眾對轉基因食品之安全性尚有疑慮，研究室亦致力於轉基因作物田間及食品安全性之探討，提供民眾參考判斷之指標。
• 利用研究室先前所獲得具延遲採後黃化之轉殖系在農試所隔離田進行田間安全評估，計針對轉基因和非轉基因青花菜生態影響調查工作，比較轉基因和非轉基因青花菜的生育特性，在病害相、蟲害相、土壤微生物相是否有差異，轉基因青花菜是否會野化變成雜草等之可能性。此外在食品安全之檢測上除與農試所農化組合作進行一般營養與礦物組成分析外亦與中國醫藥大學合作利用動物餵食試驗比較不同免疫細胞之數量與功能是否有差異性及其體內輔助性T細胞受mitogen刺激後增生與產生輔助性第一型或第二型T細胞激素的反應能力，與小鼠其血液中免疫細胞質與量的改變及與過敏相關之抗體(IgE)，進而分析體內之非特異性免疫反應，包括是否刺激B細胞產生過量與過敏相關之抗體(IgE)、吞噬細胞之吞噬能力及老鼠餵食後，收集小鼠糞便，進一步分析其中有關腸胃道免疫的指標，包括抗體(IgA)與細胞激素(IL-10, IL-12)等之差異性。本研究室並著手進行該基因轉殖系之基因組體與蛋白質體學之研究(圖三)探討轉殖與非轉殖系間基因組體與蛋白質體表現基因剖面之差異性以為有無可能產生非預期影響效應之可能性評估。

圖三、利用(A)DNA微陣列分析及(B)蛋白質二維電泳剖面分析進行轉殖青花菜與非轉殖青花菜之比較以探討轉殖材料產生不可預期效應之可能性

近期著作

相關資料

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