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微體繁殖未來巨大的發展潛力

 

中興大學 生物系統工程研究室 陳加忠

 
 

每年高品質種苗的需求量增長5~10%,其原因有兩項:1.全球性對高經濟作物(例如熱帶水果與漿果類果實),其組織培養苗的需求,還有2.需要高品質的種苗。目前,儘管生產數量有增加,但是高品質種苗需求量遠遠高於生產量,其限制增量原因在於微體繁殖的勞力成本增加。

荷蘭Rabobank支援InHolland University, Applied Sciences 正研究如何自動化。

對於清潔種苗的需求,遠高於供應量

植物組培苗比起傳統種苗之優勢在於其整齊性、早收性、產量與品質。由於組織培養苗的優異性與全球食物需求性,促使包括組織培養的快速微體繁殖系統能有擴展的需求性。

例如全球熱帶水果與漿果類(berries)之消費量不斷成長,使得種苗需求增加,也促使生產場擴大規模。例如印度的香蕉組織培養苗。印度香蕉生產面積約為83萬公頃,如果三分之一的種苗來自組織培養苗,至少有9億株種苗(900 million)。然而目前的年生產量為4~8千萬株(40~80 million)。印度生物技術部預估香蕉組織培養苗之年增量將是25%

目的全球健康種苗的需求量包括農業、園藝、森林與花卉估計數目超過16兆株,產值大約4兆美元。然而目前年產量只有15~20億株,預期年增長率為5~10%。現有的產量與總需求量有很大的差距,也因此鼓勵此產業持續擴充。

勞力成本限制產業成長

與傳統種苗生產比較,組培苗生產成本太高成為此產業擴展的限制條件。其中勞力成本佔最大比例,為降低勞力成本,許多組培公司移至東方(主要是南亞國家)與向南方(主要是拉丁美洲)。然這些地區的勞力成本也不斷地增加,因此生產場找尋另一個降低單位成本的方法,主要是自動化。需要開發低成本,自動化,大量繁殖系統以生產組培苗(in vitro plantlets),此技術必須是自動化,機械化手臂,與有效率的移植系統。

為了達到有效地生產技術,使得許多公司建立自己的馴化溫室,以進行組培苗之健化作業。用以縮短生產週期。尤其組培苗健化作業需要別的廠房。這些組培苗的存活率最主要的關鍵時期即是在此階段。

Rankbank認為體胚再生(Somatic embryogenesis)是適合促使微體繁殖能夠放大化,自動化作業的技術。目前體胚再生已應用於robusta coffee,甘蔗,林木(date paluconifiers)。生物反應器已應用於香蕉與甘蔗的商業化體胚再生生產。然而使用生物反應器的問題如下:使用反應器使得操作更複雜,容易產生生理變異,高風險的微生物汙染,增加維護成本,與需要高專業人員。如果上述問題能夠解決,可以達到自動化與可降低生產成本。那麼體胚再生技術的應用就會顯著增加。