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議題背景：

今年5月25日，英國環境食品與鄉村事務部（Department of Environment, Food and Rural Affairs，DEFRA）提出英國基因技術（精確育種）法案（Genetic Technology (Precision Breeding )Bill），針對精準育種的動植物，以及由這些動植物生產出食品與飼料，提供開放銷售相關的風險評估。雖然英國、紐西蘭、澳洲等都有專家長年持續的討論基改作物與基因編輯作物的技術，但在台灣仍十分缺少對此科學議題的專業看法與討論。

透過科學家說明目前的研究與技術，能幫助正確的資訊露出於媒體，也能在科學技術被誤解之前，提供正確的資訊以利討論。這一次雖然不是在台灣提出的精準育種法案而是在英國，但未來台灣若有相關發展，也可以做為參考的資料。因此台灣科技媒體中心特邀專家針對基因改造、基因編輯作物以及英國法案，發表看法。

英國精準育種法案：Genetic Technology (Precision Breeding) Bill

專家怎麼說？

2022年06月16日
國立成功大學生物科技與產業科學系副教授 郭瑋君

1.    英國法案的修訂可能帶來哪些影響？如何評估精準育種作物對環境的影響，以及安全性？

雖然美國對科技作物相對開放，但多年來歐盟的強力反對，使得台灣對於科技作物的本土應用一直相對保守。因此英國，作為歐洲的三大強權之一，提出此修訂案，開放精準育種作物的產業研發及銷售，反應出此技術不再只是美國自身的國際貿易考量，而是提升未來糧食生產的重要策略。因此將對全球有顯著的指標作用，相信此舉也會帶動歐盟未來思量修改相關法案。

至於評估育種作物的影響及安全性，其實自1980年基因改造（gene modification）作物開發之後，相關環境評估及作物安全性的SOP各國皆已有明確的規範及前例，相信這不會是主要的應用限制。

2.    以您的研究經驗而言，精準育種技術有哪些潛力？

精準育種技術可以直接修改植物的基因，因此最大的潛力是可以去除造成植物生長弱勢的基因，而提高生長能力及永續栽培方法的應用。比如去除感染疾病的基因可建立抗病害的作物，可減少農藥的使用，提高食用安全；或者去除抑制生長的基因，使作物生產較大的果實如水果作物，增加收益；又或者去除種子夭折的基因，使作物生產較多的種子，如稻米或小麥，協助全球糧食生產。

更重要的是，精準育種技術可以顯著的縮短育種時程，從動輒10年的傳統育種時程，縮短到1年半[1]。這對因應氣候變遷造成每年極端氣候，加快培育有抗性的作物品種，有極大的助益。舉例來說，自精準育種技術於2013年成功改變植物基因，於2017年美國食品藥物管理局(FDA)即已核準精準育種可抗旱的大豆、増加含油量的亞麻、及不會變黑的蘑菇上市。由此可見，精準育種技術對於品種開發的時效性有很大的幫助。

3.    台灣現行發展中的精準育種技術有哪些？實際應用有哪些困難？

就個人所知，有關精準育種技術，若以法案所提的專一基因編輯（gene editing），在台灣只在研究單位進行，以分析作物的基因功能為主。技術大多著重於CRISPR技術，少數使用早期開發的TALEN技術，這兩種技術的作用方式不同，但皆可針對植物體內，去除專一基因。目前仍未發展於產業育種。

未來實際應用的主要問題可能來自於，大多決策者及產業育種者仍未了解精準育種技術與傳統基因改造技術面的不同，因此仍存有許多誤解及排斥，以致未能進一步了解其優勢。另一仍需要持續溝通的是來自於堅持「食物需天然生產」意識型態的族群（可能包含學者專家及一般民眾）。

4.    「精準育種」與「基因改造」技術的差別是什麼？這些技術用在作物，以及食品，是否有不同呢？

基因改造（gene modification）技術自1980年發展以來，主要技術核心是，永久的放置「非植物」的基因片段於農作物體內，如抗病或抗蟲或抗農藥基因，可能來源是昆蟲或細菌，以提高基因改造作物的產量。因此這些外來的基因在作物內會產生多的外來蛋白質，可能栽種時造成其它生物如昆蟲的生長或演化上的變異，在食用時可能成為人類食物的過敏源。

然而目前先進的「精準育種（gene editing）」技術，則是直接去除或變異「植物」本身的基因片段，最終育種作物內不會有外來的基因或蛋白質，如同進行百年的傳統育種方法所產生的變化。因此在栽培面並無顯著的生態衝擊，在食用安全面上也與一般育種品種相近。可參考英國BBC報導〈Government sends gene-edited food bill to Parliament〉[2]。

2022年06月17日
臺灣大學生物科技研究所教授兼生物資源暨農學院副院長 劉嚞睿

1.    台灣現行發展中的精準育種技術有哪些？面臨的困難可能有哪些？

育種技術依其方法的演進，可分為傳統育種（traditional breeding）、分子輔助育種（marker-assisted breeding）、基因體育種（genomic breeding）等三大類。而精準育種（precision breeding）的定義，則隨著育種技術的演進而有所改變。早期的精準育種是指利用分子輔助育種方法提升選種效率，加速新品種的育成。

自從基因編輯（gene-editing）技術發展出來以後，因能夠在不含有外源基因的情況下，快速而精準的改變生物體內特定的基因序列，大幅縮短育種時間，因此帶動新興精準育種技術的發展。而以基因編輯技術為基礎的新興精準育種技術，藉由人為操控物種的基因體，甚至影響物種的基因多樣性，因此仍引起諸多道德倫理與社會價值的矛盾與衝突。

國際上針對新興精準育種技術產品是否以基因改造生物（GMO）的規範進行管理，目前仍未達成共識，故對於新興精準育種技術產品的開發有所影響。

2.    這項技術與法案的修訂可能帶來哪些影響？推行這技術與法案的原因是什麼？

基因編輯技術又可區分為：「寡核苷酸定點突變技術」（oligonuclease  directed　mutagenesis，ODM）與「定點核酸酶技術」（site-directed nucleases，SDN）等兩大類，而定點核酸酶技術又可分為SDN-1、SDN-2、SDN-3等三類。目前各國在以基因編輯技術，做為基礎開發的新興精準育種技術產品，管理方式並不一致。

美國農業部與日本厚生勞働省認定，ODM與SDN-1技術衍生的產品不屬於基因改造；SDN-2技術衍生的產品則依個案進行審查；SDN-3技術衍生的產品則視為基因改造食品管理。歐盟法院傾向以較嚴格的規範管理，以基因編輯技術為基礎開發的新興精準育種技術產品，所以裁定使用基因編輯技術改變生物遺傳物質為基因工程，並以基因改造生物的規範進行新興精準育種技術產品的管理。因此目前國際上，在新興精準育種技術產品是否以基因改造生物的規範進行管理，仍未達成共識。

3.    我們該如何讓民眾理解「精準育種技術」與「基因改造技術」食品的區別？

依台灣的「食品安全衛生管理法」中有關基因改造定義，基因改造是指使用基因工程或分子生物技術，將遺傳物質轉移或轉殖入活細胞或生物體，產生基因重組現象，使表現具外源基因特性或使自身特定基因無法表現的相關技術。因此，基因改造技術食品含有外源基因，對人體健康與環境生態可能有所影響。而以ODM與SDN-1技術衍生的新興精準育種技術產品，並不含有外源基因，除歐盟仍以基因改造生物的規範進行管理以外，大多數國家認定其與精準誘變培育出的品種類似，風險與安全性應與傳統育種無異，故認為不屬於基因改造產品。

4.    該如何讓民眾充分了解此新興精準育種技術的安全性與帶來的效益？

以基因編輯技術為基礎的新興精準育種技術，可提升育種效率，大幅縮短育種時間，除可應用於高產量、耐逆境或抗病蟲害的新品種育成以外，亦可應用在開發具有促進消費者健康的品種。而在不含有外源基因的情況下，其風險與安全性應與傳統育種無異。故可提高農業生產力，並滿足消費者與生產者的多元需求。

2022年06月13日
國立臺灣大學農藝學系副教授 蔡育彰

相關議題國內許多研究機構都有進行更多政策與風險相關之評估。目前精準育種技術在國際間（研究機構、種子公司、農業資材公司）已經有相當多的研究，甚至也已應用於新品種育成與上市，但國內法規尚未完全定案或有較明確方向，也影響國內相關的研究與應用以及產業發展。

1.    英國法案的修訂可能帶來哪些影響？如何評估精準育種作物對環境的影響，以及安全性？

精準育種作物目前在許多國家尚未明確訂定相關之法規或以基因改造作物進行規範，而歐盟國家是以相對較為嚴謹的規範，管制基因改造作物，在英國於2020脫離歐盟前也都依循相關之規定。

近期（2022年5月）英國提出修訂精準育種法案，是繼美國、澳洲、日本等國之後，將基因編輯作物與基因改造作物做出區別。目前已訂定法規中所允許的精準育種作物，主要是影響作物本身特定的基因表現，與傳統基因改造不同，傳統基因改造是經由外加的基因。

這種改變原本特定基因表現的作物，與現行一般育種方法所育成之作物相似，若再輔以目前成熟的全基因組定序分析技術，可完整的比對出精準育種作物與對照品種基因組序列的差異，後續相關安全性評估可與過去一般品種育成的流程相似。

2.    以您的研究經驗而言，精準育種技術有哪些潛力？

目前精準育種技術應用在作物的不同表現層面上，包括增加作物對環境逆境 （乾旱、鹽害、高溫、低溫等）與病蟲害的韌性，提高作物水分、肥料利用效率、降低資源投入，增加作物之利用價值（如提供攝食者更多營養成分、延長作物貯存時效、提高食品加工效率），提高育種效率（如多倍體作物）或增加生物多樣性。

3.    台灣現行發展中的精準育種技術有哪些？實際應用有哪些困難？

目前發展精準育種技術主要是利用一種「常間回文重複序列叢集關聯蛋白」（CRISPR/Cas）[註1]，簡稱CRISPR蛋白。 為了讓此蛋白表現於植物細胞內，衍生出運送CRISPR蛋白的不同系統，可造成CRISPR蛋白持續性或暫時性的表現。在基因編輯作用完成後，暫時性蛋白表現在基因編輯作用完成後就被細胞分解；此蛋白可作用在不同植物細胞與器官[註2]，後續如何將不同類型的細胞再生成植株，則亦有挑戰性；此外將此技術應用在不同作物、品種和品系上，效率也都不同。由於目前法規所允許的精準育種技術有限制DNA序列的變異型式，應用於許多現行栽培的作物種類上可能預期效果較有限。另外精準育種技術的應用也需要對目標作物的基因組序列有完整的了解。

4.    「精準育種」與「基因改造」技術的差別是什麼？這些技術用在作物，以及食品，是否有不同呢？

「精準育種」與「基因改造」都是可用於改善作物外觀或成分性狀的技術，而「精準育種」一般所指利用「基因編輯」技術，目前其他國家准許的基因編輯形式，是改變原本細胞內少數目標DNA序列而影響基因之功能。

「基因改造」則主要利用外加的DNA序列而影響作物，因此兩種技術最主要差別是，改變作物基因表現的原因是經由本身序列（或相鄰序列）變異，還是外加DNA。基因通常是指特定的序列區間，基因編輯技術目前也會應用到基因外的DNA序列區域，這些基因外的DNA區域同樣會造成基因表現量改變。

由於基因改造作物中具有外加的DNA，因此需評估作物種植過程中，是否可能造成這些DNA擴散到其他植物中，以及是否會在作物中產生其他非原本作物之分子，而造成食品安全性問題。而精準育種作物由於造成本身的DNA改變，因此可與一般作物同樣栽植，亦可經過傳統育種的方式，雜交出後代，所收穫之作物製成食品，可與現行的食品安全評估流程類似。

2022年06月17日
臺灣海洋大學水產養殖學系副教授/前系主任 龔紘毅

1.    台灣現行發展中的精準育種技術有哪些？面臨的困難可能有哪些？

台灣現行發展中的精準育種技術有「基因體選育」（Genome selection）與「基因體編輯技術」（Genome editing）。基因體選育是利用生物全基因體定序的遺傳變異資訊，例如：透過全基因體與功能性基因連鎖的數萬點「單點核苷酸多樣性」（SNPs）進行性狀關聯性分析，尋找與特定性狀相關的「單點核苷酸多樣性」來選育及進行育種價評估。

基因體選育技術需要有明顯不同特定的性狀的族群樣品，像是透過建立大量家系選育，會投入很高成本進行不同性狀族群或家系大量樣品的基因體再定序，因此投入的水土、人力及資金成本很高，較適合少數高產量與高經濟規模的物種，例如：主要糧食作物及重要水產養殖魚種（鮭魚、吳郭魚等）。

相較之下，基因編輯技術利用基因體序列資訊來精準編修與特定性狀相關基因產生變異的精準育種，選育新品種速度更快而且成本更低得多。基因編輯這樣的精準基因誘變技術，對於子代數目多、多樣性高的經濟植物及水產動物育種可產生更多變異種，來進一步進行多種有益性狀選育更具有無窮潛力！

但是基因編輯技術因被誤解是像轉基因的基因改造生物一樣，侷限於許多國家，如台灣仍未有適當法規制訂管理，或如歐盟目前直接以GMO法規制度嚴格管理，這將會限制基因編輯對育種產業可能產生的重大貢獻。

2.    這項技術與法案的修訂可能帶來哪些影響？推行這技術與法案的原因是什麼？

英國基因編輯技術之精準育種法案若經國會通過，將消除研究新興精準育種的不必要障礙。2020年英國脫歐以後在歐盟之外，可以自由制定符合英國最大利益的規則。英國環境食品與鄉村事務部於2022年5月25日向國會提出「遺傳技術（精準育種）法案」立法，該法案將促進精準繁育動植物的開發和營銷，這將推動經濟增長並吸引對農業食品研究和創新的投資。

以新興基因體及基因編輯技術加速精準育種植物與動物品種，以因應全球人口持續增加、全球環境變遷及極端氣候發生頻仍，所造成的糧食與動物蛋白供應短缺危機。

3.    我們該如何讓民眾理解「精準育種技術」與「基因改造技術」食品的區別？

應注重民眾知的權利，以透明方式、科學為基礎加強與民眾溝通並促進理解，利用新興基因編輯技術，透過標靶突變特定經濟性狀的相關基因，所選育的精準育種動植物也可以通過傳統育種產生。這與利用外源生物基因以基因轉殖的方式引入目標生物，讓基因體產生特定性狀的「基因改造生物」（GMO）的方式不同。

4.    該如何讓民眾充分了解此新興精準育種技術的安全性與帶來的效益？

精準育種中的基因編輯技術，使科學家能幫助農民和生產者開發出具有益特性的植物和動物品種，這些特性也可以通過傳統育種和自然過程發生。

因此，精準育種跟傳統育種是一樣安全的，但可以更有效和更精準的大幅縮短選育新品種所需的時間。精準育種技術可以幫助我們減少對農藥及抗生素的依賴，減少對環境的影響並改善動物的福利，也可以增加動植物的營養價值。精準育種有可能創造出提高抗病能力的植物和動物品種，並增強對氣候變化的抵禦能力。從而提高糧食系統的生產力、復原力及可持續性。

5.    台灣在基因體學技術於農業領域之研發應用與展望中，我們有那些可以借鏡英國或他國經驗的地方？

台灣在農業基因體學及遺傳技術如基因編輯之研發有相當豐沛的能量及基礎。可借鏡英國法規制定以輕度監管方式釋放基因編輯在精準育種研發及促進農業產業發展的能量，制定符合台灣最大利益的規則，這樣才能促進精準育種動植物的開發、市場及新創產業，有效推動農業生物科技人才與產業發展及經濟增長，並吸引國內外資本對農業食品研究與創新的投資。

參考日本、澳洲等國在精準育種的法規制定經驗，以科學基礎將「定點核酸酶」（SDNs），如CRISPR/Cas基因編輯技術開發的精準育種生物加以明確區分，其中不含其他物種基因屬於SDN-1，不屬於GMO轉基因生物，因此不以GMO法規來加以管理。

尤其是鄰近國家日本與台灣一樣均為水產消費大國，並且具有強大的水產養殖生物科技研發能量。日本雖為GMO法規嚴格管理國家，但學界及政府認為基因編輯技術在精準育種具有龐大的產業發展潛力，因此前瞻性的在基因編輯法規超前部署，制定出明確且兼顧產業發展與生物安全的法規制度，並同時主動在科學教育及注重新興技術與民眾溝通、宣導及知的權利。2021年日本已經有三種基因編輯食物上市，包含：高GABA含量的基因編輯番茄、高取肉率的真鯛魚及促進成長的虎河豚，分別於9月、10月及11月以新創公司及新商業模式推廣上市，獲得日本市場的相當正面迴響。日本政府及專家對精準育種的法規制訂的前瞻性與推廣經驗，及鼓勵新創產業發展相當值得台灣加以借鏡學習。

相關利益聲明：

• 龔紘毅老師研究團隊在科技部經費支持下以基因編輯技術精準育種出高取肉率台灣鯛（tilapia）品系。
• 在科技部及農委會計畫經費支持下，以基因體分子標誌輔助選育出高抗（鏈球菌）病台灣鯛品系。
• 在科技部產學合作計畫支持下與芝林企業公司長達十多年合作，先開發出基因轉殖粉紅神仙魚品系技轉芝林公司已穩定繁殖至第十代。近年再以基因編輯技術開發觀賞魚不孕控制技術，已成功應用在螢光斑馬魚及淡水神仙魚不孕控制，可降低基轉螢光魚可能對野外環境及生態產生影響之生物安全疑慮。
• 以「新穎肌肉增強子序列及其應用 」榮獲2014台北國際發明暨技術交易展「發明競賽」生物技術類組首獎-「鉑金獎」，及103年度農委會(COA)頒發科學研究技術發展成果管理及運用獎助之【智財權保護運用獎勵金-專利權】。
• 龔紘毅與芝林公司獲科技部補助「農業生技分析及促進辦公室」頒發傑出產學合作典範「產學鏈結合作獎」-20200903

註釋與參考文獻：

[註1] 使用CRISPR/Cas的基因編輯技術：CRISPR蛋白是一種能辨識植物基因體特定序列的定點核酸酶（SDN），與用來引導的RNA一起存在於植物細胞內時，會像剪刀，切斷特定的DNA序列位點，植物細胞會自動進行後續修補，此種作用類似於誘變技術。
傳統核酸誘變有分成化學誘變與物理誘變，物理誘變如紫外線，化學誘變如化學藥劑。CRISPR/Cas為蛋白質，其效果也會造成核酸斷裂誘導變異，故在此也可做為一種誘變劑。

[註2] 不同植物細胞與器官是指，例如「分生組織」在植株頂端，「原生質體」是單一植物細胞，「癒傷組織」是植物細胞經過組織培養，或「花粉」等分別代表不同型態的植物狀態。

[1] Michael Eisenstein (2022). "Base edit your way to better crops." Nature 604(7907), 790-792. Retrieval Date: 2022/06/16

doi: https://doi.org/10.1038/d41586-022-01117-z

[2] Pallab Ghosh (2022). "Government sends gene-edited food bill to Parliament.” BBC. Retrieval Date: 2022/06/16