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《生技新視野》基因體生物技術應用在農業的遺傳育種(上)
2012-01-16

工商時報/撰文 張覺前 慕德生技總經理 2012/01/16

從遺傳學的角度看,基因遺傳存在變異與不平衡,因為這種變異存在,人類有不同天賦潛能,同時也影響了外在表現;例如有人先天對藝術的感受力敏銳,有的人對數學輕鬆運算,也有的人體能天賦異秉。

的確,要奪得奧運會金牌,運動員的確需要有天賦,例如,澳洲體育研究院發現許多奧運優異運動員都帶有ACTN3(-ACTININ-3)基因型。ACTN3這個基因與人體肌肉的爆發力密切相關,攜帶這種基因的運動員在爆發力運動項目中最易取得頂級運動成績;如短跑、跳遠項目的運動員ACTN3基因的攜帶比例高達95%,特別是爆發力項目的女運動員中,這個基因攜帶的比例高達100%。既然特異基因是奧運金牌選手的必要條件,那麼在選擇儲訓運動員的同時採用基因檢測就可以更早地發現那些有天賦「金牌基因」的選手。

澳洲政府因而積極資助研究機構檢測與運動員精力、耐力有關的基因,兩千多萬人口的澳洲,在2004年奧運上獲獎總數排名第四,僅次美國、俄國與中國,領先於人口數較多的日、法、德、英等先進國。

幾千年來人類對本身和其他生物體如何維持世世代代「龍生龍;鳳生鳳」複雜難解,以前對於這些觀察,人們會用宗教或超自然來解釋,然而今天,我們對於這些遺傳性狀已有了科學性的解說,而且內容比人們所能想像的還奇妙。對遺傳物質的了解,讓我們超越夢想,向研究的極限邁進了一大步,而開啟這些偉大發現的鼻祖是19世紀中葉奧地利神父孟德爾;這位神父在後院以高莖(顯性)和矮莖(隱性)豌豆反覆配種,從事「植物雜交實驗」,發現第一世代僅表現出顯性的性狀,而第二世代顯性隱性性狀都會表現,比例相當於3:1。從此奠定了遺傳學的基礎。證明上一代的特徵遺傳給下一代是循著一個定律而不是漫無章法。從孟德爾定律提出,相隔百年後數量遺傳學在農業應用才大放異彩,特別近半個世紀以來數量遺傳育種為糧食產量和品質起了極為重要的作用。經濟性狀改進在動物性蛋白質方面例如:奶、肉、蛋等方面,豬的瘦肉率提高了25%;肉雞生長到達2公斤時的上市日齡提前了50天;每隻蛋雞的產蛋數每年提高了120個;奶牛的泌乳期產奶量每年每頭提高3,000公斤。

古典的數量遺傳學是理論學與統計學相結合,主要應用在研究群體數量性狀遺傳規律,應用來做生理性狀的遺傳改進一個世代大約1∼1.5%,一個世代各個物種不同,像雞大約六個月,在豬要一年半。隨基因體學演進,應用分子標記協助育種快速發展,應用基因選種技術包括基因檢測、性能評估及配種策略等,讓遺傳改進量大幅提升,也越來越多功能性基因被發現;在過去的20年中,陸續發現有些數量性狀不但受微效多基因控制,而且還受一個或少數幾個主效基因(MAJOR GENE)的影響。

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