(農業試驗所特刊第120號) 基因轉殖植物之生物安全評估與檢測專刊

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(13) 第一章基因轉殖植物之生物安全議題. 1. Why and How to Verify the Safety of Genetically Modified Crops Jong-Ching Su, Ph.D. Former Director National Science and Technology Program on Agricultural Biotechnology. Abstract The genetically modified organisms (GMO) are produced by the introduction of foreign genes using the molecular biological techniques usually to existing excellent mother stocks. They are unnatural in genetic constitution in comparison to the naturally propagated ones, and thus are regarded as exotic to their relatives. The introduction of GM crops in the agroecosystem elicits public concerns because of its massive nature of introduction and the analogy derived from the invasion by exotic species. Therefore, the governmental regulation on the verification of GMO safety puts the primary emphasis on whether their introduction causes environmental disturbances or not. In order to implement such verification protocols, facilities suitable for obtaining rigorous scientific data must be setup and operated according to the best knowledge of biological sciences. The regulatory measures to be taken at different steps of GMO development and facilities suited for their safety verification were discussed, and the needs to develop individual regulatory protocols for the application of GMO in specific practical purposes were stressed. Introduction: Disturbance of ecosystem by invasion of exotic species Although gene flows among closely related biological species had been occurring probably soon after the biological system evolved on the earth and started diversifying, the long history of evolutionary pathways resulted in innumerable number of well defined individually segregated species as we now see around us. All biological species are not distributed evenly on the earth surface, and niches specific to certain species are found according to the differences in ecological conditions. Ecological systems are established according to a balancing relationship among inhabiting species with the natural environment, and we human beings, as a member species constituting the system, should respect the harmonious conditions.

(14) 2. 基因轉殖植物之生物安全評估與檢測專刊. established in nature. Sudden invasion of exotic species into an ecosystem may disturb the balance to bring about some disastrous effects, such as the extinction of native species or the hazard to human health, as we are now much disturbed by the invasion by a venomous ant species from South America, just to cite an example. The fact that the regulatory measures of biological quarantine is a practice enforced by all countries in the world attests to the importance of the issue. Why GMO are regarded as invading exotic species? Undoubtedly, genetically modified organisms, or GMO in short, created by the gene transfer technology in the laboratory, albeit with very little differences in their gene constituents from the mother stocks they are derived, are regarded as exotic in the biological world because the introduced genes are usually obtained from other biological species. Contrary to the technological merit of crossing species barrier breeding, GMO also caused certain dislike or dismay of religious minds, and this also intensified the fear toward GMO in certain cultural communities. Besides, since mostly being created to be resistant against biological, physical or chemical stresses and introduced into the agroecosystem for mass cultivation, they may compete with existing wild species to bring about unfavorable ecosystem disturbances and become weeds. Therefore, we will say that the introduction of GMO to our environment should be regulated in reference to the existing laws that are set for the prevention of foreign species invasion. GMO trade is distinct from the mode of exotic species invasion GM crops are developed for the purposes of bringing certain merits in agricultural practices, such as the reduction in the application of agrochemicals, improvements in environmental stresses and post-harvest treatments, etc. However, they came to a societal dispute when they were announced as possible cultivars to be introduced into the agroecosystem for mass cultivation, especially when they became items of international trade to cross country barriers as seeds and gain products. Invasion of exotic species, except for intentional introduction of some genetically favorable gene stocks for the improvement of existing agricultural species, is mostly brought about by accidents, unintentional events, or even smuggling. Dangers associated with the invasion of exotic species have been long recognized and rules and regulations concerning the bringing over of them across country boundaries are well established in most countries. It is then quite natural.

(15) 第一章基因轉殖植物之生物安全議題. 3. that the criteria in allowing introduction of exotic species are applied in the safety verification of GMO. However, we should recognize that the introduction of GMOs is through the economic activities while the exotic species invasion is not, though the biological principles underlying them are not much different, therefore they should be handled distinctively. It should also be noted that, in case of the invasion of foreign species, the country barriers are set as equal to the barriers of species migration, however, GMO may be originated from within the own country domain. Therefore, the approval of GM crop release to the agroecosystem should be implemented without any discrimination on their origin. Regulations on GMO should cover from bench work to field release The main concern on exotic species invasion is whether the biodiversity in an ecosystem is affected by the invading species or not. In the case of GMO, the criteria of safety verification are whether the genes used in the modification may be given off to the natural species surrounding them, and whether the gene modification will transform them to become weeds to dominate and disrupt the ecosystem. The safety verification of GMO is targeted to the genes used in modification only when the mother stocks are already acclimated in the ecosystem of concern. Therefore, the verification protocols should be worked out case by case, although the examples obtained in other places may serve as good and useful references to make final judgments. In contrast to the natural origin of exotic species, GMOs are the product of human intervention to the natural biological species by unnatural breeding, or so called molecular breeding technologies. The process of GM plant breeding goes through stages of DNA manipulation, cell biological procedures, plant regeneration and offspring screening. Earlier stages are laboratory operations and the confinement of gene flow is easy to make because the materials of concern are small in volume and may be confined in sealed tubes, covered dishes and jars, and are disposed of properly according to the long established principles and techniques of microbiology. In Taiwan, the stage of GMO research and development is regulated according to the long standing rules set by the National Science Council. If the practice involves the use of radiological tools and materials, the approval from the Atomic Energy Agency is also required. The implementation of experimental licenses must be overseen by the respective special-task committee setup at the research institution..

(16) 4. 基因轉殖植物之生物安全評估與檢測專刊. However, the offspring screening process deals with plants through their life cycle. Thus one has to deal with much bigger biomass and easily escapable gene vehicles such as coexisting microbes and pollen. This author maintains that, before being proved as safe, the organisms should be handled in a total confinement. On accepting this principle, it follows that the offspring crop screening operation must be confined in a closed greenhouse. Only those selected through agronomical evaluation procedures under such conditions may go into the final stage of isolated field trial for environmental safety verification. Principles of GMO verification facilities design and operation At the early days of gene transfer technology application, very strict rules on the confinement of laboratory operation were proposed. It was then suggested to build special laboratory space, such as the so called P2 and up facilities, and to implement the bench work in total isolation. Nowadays, after accumulation of experiences and appropriate scientific reasoning, the laboratory practice may be implemented with enough care of confinement under adequate supervision in the ordinary laboratory space. Such regulatory changes enhanced greatly the development of GMO application in Taiwan, and undoubtedly, worldwide. As mentioned above, we deem that before being approved for release to the field, the early stage of GM crop evaluation through its whole life cycle should be done in total confinement. Building such greenhouse facility and maintaining its operation are expensive. In the subtropical country like Taiwan, the energy cost to keep the facility cool in the summer season is high. Keeping it cool by applying water curtain, installation of easy cleaning facility and implementation of appropriate cleaning techniques to keep the light penetration adequate, instituting flexibility in the adjustment of operating units for running economic operational protocol, etc., will be essential in the facility design and operation. The final stage of GMO safety trials should be done in a field facility that also accommodates a net house in a test block to prevent biological interferences from outside through the open air space. Of course, the same test block should also have an open field space for testing pollen dispersal and possible cross fertilization with closely related wild species. Because the final stage of test must use soil as the growing medium, the land after experiment should be subjected to rest for a period to allow adequate decay of crop residues left over from the test. An experimental plot does not need to be large but should be able to accommodate big crop stands.

(17) 第一章基因轉殖植物之生物安全議題. 5. such as corn. A mobile type of net-house design is preferred. The number of testing blocks is to be determined according to the needs. It should be confined in a well isolated land patch surrounded by, in sequence, tall tree stands, fence and a surrounding draining ditch connected to a septic tank type facility for waste water treatment. The experimental field patch should be self-sufficient in having dedicated incinerator for residual GM plant disposal, equipment such as tractors for farming operation, cleaning facility for farm equipment, a warehouse for equipment and tool storage, and a small laboratory for preparing GMO samples to bring out for laboratory tests. Educational and international collaboration roles of the facility Even the officially approved GM crops, when used as food, should be designated as such in the labeling of food ingredients according to the official regulation in many countries including Taiwan. This aspect of GMO regulation is a strong reflection of social consensus on the GMO safety problems. How GMO is approved thus should be a transparent government operation open to the society. It is hoped that the facility built for GMO safety verification, well confined on one hand, should also be open to the general public for inspection. The facility and its mode of operation should also provide educational functions, especially to the educational institutions at different levels. Besides, since the GMO issue is of worldwide concern with respects to environmental safety, public health and international trade, the level of its facility and operational sophistication should be up to the topnotch international scientific and technological levels. Only through vigorous international exchanges, the GMO policy formulated and GMO produced in Taiwan may obtain international recognition and endorsement. Thus the facility should be designed as a venue of international exchanges of GMO science and technology. A future prospect: It should be emphasized that, besides being used as foods, GMO such as pest resistant cotton, tree for better pulp making, crops for bio-fuel production, etc., are becoming more popular to invade the agroecosystem, and environmental safety issues must be dealt with by taking into consideration the diversified types of GMO in the future. More than those rather innocent types as discussed above, the use of GMO as.

(18) 6. 基因轉殖植物之生物安全評估與檢測專刊. bioreactors in the production of medicinal agents is also coming up. The development of vaccines, for example, an antigen harboring fruit for direct use as an oral vaccine, has been much discussed and being tried. Such fruit products, if not marked and handled distinctively from the start in the field cultivation up to its post-harvest application, its misuse may pose unfavorable, or even disastrous social havoc. How to accommodate such advanced technology into the agriculture and health regulatory system should be designed and implemented before being too late. The agony we have experienced in the delayed governmental approval, due to the delayed regulatory protocol formulation, in hampering the commercialization of excellent ring-spot virus resistant GM papaya should not be forgotten. The horizon of using GM products is widening, and they should be regulated according to the specific uses they are aimed at. This author, as a concluding remark, would like to call the attention of relevant government agencies to take up actions on this issue as soon as possible. Note: This article was drafted based on the experiences gained during the author’s tenure as the director of the National Science and Technology Program on Agricultural Biotechnology from 1999 to 2004. So, please be excused for not citing any references as required by the editorial guideline..

(19) 第一章基因轉殖植物之生物安全議題. 7. 為何以及如何驗證基因轉殖作物的安全性蘇仲卿農業生物技術國家型科技計畫前總主持人. 摘. 要. 一般基因轉殖生物(Genetically Modified Organism, GMO)是將非該生物種所有的「外來基因」，依分子生物學手段導入於特性優良母本而育成。因為它的基因組成與依自然繁殖方法所得者不同，被認為是與其母本生物不同的「外來種」。將基因轉殖作物（GM crop）引進於農業生態系栽培引起社會大眾的關心，重要的理由是此一行為可被看做「外來生物種」大量侵襲原來平衡的農業生態系。因此，有關 GMO 管制與其安全性認證的政府規章，以本土生態系的生物多樣性是否受到 GMO 引進的干擾為主要內容。為要執行規章所定認證工作，必須建立合適的設施，並且依據頂尖生物科學知識予以運作以獲得嚴密科學資料。本文討論在 GMO 研發各階段所必要管制辦法的原則，以及安全性認證設施所必備的條件，並且強調必要針對 GMO 的個別用途，建立個別的管制與認證辦法。.

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(21) 第二章基因轉殖植物之田間試驗管理. 9. 世界主要國家基因轉殖植物隔離試驗田管理概況黃鵬林 1* 張有明 2 鐘敏禕 1 杜宜殷 1 1 2. 國立臺灣大學園藝學系. 行政院農業委員會農業試驗所園藝組. 摘. 要. 全球栽培基因轉殖植物的面積急速擴增，前三大國家分別為美國、阿根廷及加拿大。針對基因轉殖植物之栽種，各國有不同的管理規範，以評估基因轉殖植物之生物安全及環境影響，本文綜述美國、歐盟、日本及中國之隔離試驗田管理概況，包括管理單位、申請程序、硬體設備如溫室、實驗室、隔離田等相關設施，作為國內相關管理單位及研究人員的參考。. 前. 言. 近二十年來，基因轉殖植物的研發進展神速，應用基因工程技術，已開發出多種具有特定性狀的作物新品種，不但可以提高作物的育種效率，又可改善糧食品質與產量，對於解決未來人類糧食供應問題，將有重要影響。另一方面，由於基因工程技術，可以精確轉殖特定異源基因，育成抗病害、抗蟲害及耐逆境之優良品種，對於提高地力、避免農藥濫用、維護農耕環境而言，將有顯著的貢獻。一、世界基因轉殖作物栽培現況自 1994 年，全球第一個基因工程番茄在美國批准上市，開創了基因轉殖作物應用之商業化，正式開啟了基因轉殖作物的栽培史，依據國際農業生技應用促進協會（ The International Service for the Acquisition of Agri-biotech Applications, ISAAA）的統計（James 2004），全世界從 1995 開始種植基因轉殖作物以來，栽培之面積急速的擴增，在 1997 年時有 1,100 萬公頃，逐年迅速的增加，到 2004 年已達 8,100 萬公頃，兩相比較在短短的 7 年間增加了 7.36 倍；其主要之栽種地區，則集中在美國、阿根廷、加拿大、巴西、中國大陸及巴拉圭等六國，這六大主要生產國其種植面積就佔全球總生產面積的 98 %以上，其中美國的栽培面積高達 4760 萬公頃為最多佔總面積的 58.8 %，其次是 * 通訊作者（電子信箱: pungling@ntu.edu.tw; 聯絡電話: 886-2-33664836；傳真： 886-2-23627053）.

(22) 10 基因轉殖植物之生物安全評估與檢測專刊. 阿根廷的栽培面積 1620 萬公頃佔 20 %，接著是加拿大的栽培面積 540 萬公頃佔 6.7 %，光是這 3 個生產大國所佔的比例就高達 85% 。所栽培的主要大宗基因轉殖作物為大豆、玉米、棉花和油菜等四大種類，其中以抗殺草劑的大豆栽培面積高達 4840 萬公頃為最多佔總生產面積的 60 %，其次是轉殖 Bt （Bacillus thuringiensis）抗蟲玉米栽培面積達 1120 萬公頃佔 14 %，加上栽培抗殺草劑的玉米有 5 %，及栽培抗蟲又抗殺草劑的玉米 4 %，轉殖玉米的總栽培面積亦高達全球的 23 %，接著是轉殖棉花，種植抗蟲棉花的有 6 %加抗殺草劑的 2 %及抗蟲又抗殺草劑的 4 %，而栽培抗殺草劑的油菜也有 5 %。總栽培面積從 2002 年到 2003 年增加 15%，而從 2003 年到 2004 年又增加了 20%，近幾年均以兩位數的成長逐年增加，在未來幾年之內，全球基因轉殖作物之栽培面積，仍會持續增加。全球基因轉殖作物的貿易額，在 1995 年約為 7 千 5 百萬美元，到了 2003 年已增加到 45 億美元，預計到了 2010 年，將有 250 億美元的產值。二、基因轉殖作物對環境的可能影響及衝擊基因轉殖作物發展成新興農業的同時，各國亦進行其對生態環境的安全性評估。基因轉殖作物是否成為新種雜草，或促進抗性植物及害蟲的演化，而其可能改變土壤成份，影響菌相，或對非目標生物（non-target organisms）產生毒害，因此減少生物多樣性（biodiversity），干擾生態系的平衡。另外，基因轉殖作物的花粉、種子的傳播，使得轉殖基因於生物族群中移動，交換彼此基因特性，即基因交流（gene flow）等，皆是需要探討的課題（Christian et al 1999； Ammann et al 2001；Kinderlerer 2001；Rieger et al 2002）。 Bt 基因是廣泛被使用的抗蟲性基因，其來源為蘇力菌，藉由表現 Cry 蛋白質，對鱗翅目昆蟲之幼蟲具有專一性的毒效，轉殖 Bt 作物不需農藥噴施即可抵抗害蟲，因此降低農民的栽培成本，並且提高作物的產量，但是轉殖 Bt 作物的花粉經由風力，可能飛散到其他植物上，而造成非害蟲的昆蟲誤食（Pleasants et al 2001）。1999 年，Losey 等人於 Nature 期刊發表一篇關於轉殖 Bt 作物可能引發的生態問題，引起各界對於轉殖作物是否安全的關注。其植物材料選用玉米田間常見的馬利筋（milkweed），而馬利筋是帝王蝶（Danus plexippus）幼蟲唯一的食物，以沾滿普通玉米花粉的馬利筋葉片餵食幼蟲，並不會引發死亡，改以沾滿轉殖 Bt 玉米花粉的馬利筋葉片進行餵食，44％的幼蟲於 4 天後死亡，但實驗室的研究結果是否能代表實際田間的情況是受到爭議的議題。隨後美國農部（USDA）的研究人員觀察帝王蝶於轉殖 Bt 玉米田間的生活型態，發現大多數的幼蟲在玉米花穗散播花粉之前或之後發育，所以大多數.

(23) 第二章基因轉殖植物之田間試驗管理 11. 的幼蟲並未暴露於轉殖 Bt 玉米的花粉，並且轉殖 Bt 玉米田的花粉密度不足以損害帝王蝶幼蟲。另外，幼蟲生活於轉殖 Bt 玉米田中，比生活在時常噴施殺蟲劑的普通玉米田為佳，並且茂盛的轉殖 Bt 玉米田使幼蟲受捕食者的威脅變小，因此轉殖 Bt 玉米田裡的帝王蝶是較為安全的（Sears 2001；USDA 2002）。綜觀上述帝王蝶爭議事件，可知基因轉殖作物對環境的可能影響相當廣泛而複雜，需要同時考量下列四項因子：（一）Bt 轉殖株之種植分布、花粉飄散情形（期間、範圍、及密度）、花粉內 Bt 基因表達情形；（二）馬利筋在玉米田之分布及數量；（三）帝王蝶之生育特性、分布、食性、及產卵偏好；（四）轉殖 Bt 玉米所產生的 Cry 蛋白質，對於帝王蝶幼蟲之致死劑量（Sears et al 2001）。三、基因轉殖植物之監督架構與管理規範有關基因轉殖植物栽種，對生態環境所造成的影響，愈來愈受到重視及關切。目前有關 GMO 之生物安全及環境影響評估，歐盟及北美（包括美國及加拿大）有相當不同的監督管理體系（Conner et al 2003；Nap et al 2003）；歐盟主要是依據產品之製造過程（process-based）來制訂相關法規，而北美則以產品特性（product-based）為基礎來訂定相關規範。然而，縱使管理體系有別，但針對 GMO 對環境的影響，則大致皆依據個案具體事例（case-by-case）來進行評估，而所調查的項目，基本上包括下列各項：（一）基因轉殖植物親本之地理分布、生殖方式、及生物特性等相關資料；（二）轉殖載體、轉殖方法、及轉殖基因之功能與特徵；（三）基因轉殖植物之性狀、異源基因之遺傳穩定度、整合位置、及表達情形；（四）基因轉殖植物釋放的目的、方式、期限、及植株數目；（五）釋放區域與地點之氣候、生態系及動、植物相；（六）防止花粉或種子擴散的具體措施、與釋放後之追蹤及廢棄物處理計畫；（七）異源基因轉移至其他物種對生態之可能影響。四、世界主要國家基因轉殖植物試驗田管理概況（一）美國. 美國基因轉殖作物之主管機關，包括美國農部、環境保護署（EPA）、及食品藥物管理局（FDA），其中美國農部之動植物健康檢疫局（APHIS），負責審核基因轉殖作物之田間試驗及公告許可其後之商業化栽培，若基因轉殖作物涉及環境安全問題，諸如抗蟲、抗病、抗殺草劑，則其田間試驗及商業化栽培，尚需經過美國環境保護署之認可（EPA 2001）。目前美國有關基因轉殖植物對環境的影響，係由聯邦條例 7CFR340 來規範，對於大部份的基因轉殖作物而言，僅須於田間試驗開始前 30 天，檢附相關資料向動植物健康檢疫局報備即.

(24) 12 基因轉殖植物之生物安全評估與檢測專刊. 可，此即「報備程序（notification procedure）」。對於雜草或少部份具有生態疑慮之作物、含有特定用途如醫藥或工業用途之外源基因、或基因轉殖植物含有植物病原菌之基因，則於田間試驗前 120 天，需提出完整文件，包括「防止導入基因擴散」及「避免流入食物生產流程」之具體措施，供動植物健康檢疫局審查，核准後才可進行田間試驗，此即「核准程序（permit procedure）」。若基因轉殖植物，含有抗病蟲害基因，則美國將這些植物視同「含農藥成分植物（plant-pesticides）」或「含保護劑成份植物（plant-incorporated protectants）」，於商業化生產前，尚需針對抗病蟲害植物對環境及非目標生物之影響，事先評估導入基因或其產物對動植物是否具有毒性，並視情況提出抗病蟲害之實施計畫，供環境保護署審核，才可進行較大規模（4 公頃以上）之田間試驗。（二）歐盟. 歐洲對於 GMO 產品之安全性素來懷有疑慮，尤其是大部份民眾對於以改良農藝性狀（agronomic traits）所進行之綠色生技（green biotechnology）研發，並不支持，加上綠色環保組織及反 GMO 激進份子的破壞，除了西班牙境內尚有較大規模的基因轉殖作物栽培及田間試驗之外，其餘諸如德、法等國境內之田間試驗（圖一至五），幾乎處在停頓的狀態。在歐盟並無常設的 GM 作物隔離試驗田設施，僅在有試驗需要時，依規範尋找合適的地點，依環境需要及作物種類特性，設定相關措施（圖六），經檢查合格後即可進行。歐盟目前根據 GMO 產品許可準則（EU Directive 2001/18/EC on the deliberate release of GMOs），嚴格執行 GMO 產品之管理及標示（labeling），規定於食品或加工食品之添加物中，GMO 含量之標示門檻為 0.9%（EU 2001）。另外，現行準則亦排除實質等同（substantial equivalence）之適用，舉凡 GMO 之加工品或次級再加工品，不論是否能夠檢出其所含之 DNA 或蛋白質成份，皆需標示為 GMO 產品，此即歐盟之 GMO 產品的「（追踪 traceability）」原則。然而，歐盟雖已達成對於 GMO 食品及飼料之共同規範，但歐盟所核准之栽種及銷售許可，並不一定適用於所有的會員國，各會員國仍有不同的立場及管理措施。（三）日本. 日本利用基因轉殖技術其主要目的在開發選育新品種作物，增加作物產量及營養成分，提昇耐除草劑及病蟲害的新品種，減少農藥的使用量，提高產品的附加價值，保護生態環境等。日本從事基因轉殖作物研究的單位有獨立行政法人機關、公立研究機關及民間機關，目前主要的基因轉殖作物研究對象為水稻，其研究方向為抗蟲性、抗除草劑育種、抗倒伏及提高產量及米質等方面，其次是抗除草劑的玉米、大豆、油菜等新品種的選育，另外番茄、黃瓜、煙草、.

(25) 第二章基因轉殖植物之田間試驗管理 13. 萵苣也有研究，目前這些工作多還在隔離田階段進行研究。以栽培為目的之基因轉殖作物，計水稻、康乃馨、番茄、紅豆、大豆、玉米、甜瓜、油菜、黃瓜、矮牽牛、夏堇等 11 種，為加工利用目地的種子有 6 種，計有水稻、大豆、玉米、油菜、木瓜、棉花等，其主要的基因轉殖作物研究重點集中在水稻、康乃馨及蕃茄，其中已完成隔離田環境安全評估的有 166 個品種，其中 98 個品種是由國外引進，而進一步完成一般開放田環境安全評估只有 61 個品種，其中通過食品安全評估的有 39 個品種，其中通過飼料安全評估的有 35 個品種。而真正經該省核准通過可作為商業化栽培生產（或供育種材料）、食用（含食品添加用）或飼料用的基因轉殖作物有抗除草劑大豆 1 種，抗除草劑玉米 3 種，抗蟲（鱗翅目）玉米 3 種，抗除草劑兼抗蟲（鱗翅目）玉米 1 種，抗蟲（半翅目）馬鈴薯 2 種，抗除草劑油菜 13 種，抗除草劑棉花 2 種，抗蟲（鱗翅目）棉花 1 種，抗除草劑兼抗蟲（鱗翅目）棉花 1 種，晚熟耐貯藏蕃茄 1 種及抗除草劑甜菜 1 種等，和日本自行育成為改變花色及延長貨架壽命的轉基因康乃馨新品種，共計有 29 種。日本應用基因轉殖作物於食品保健方面的研究，主要在育成具有健康功能性的新品種，如育出含有預防貧血、高血壓、降低膽固醇、抗花粉過敏及糖尿病病人的抗體或蛋白質的水稻新品種，為今後主要研究重點。日本對於基因轉殖作物的研究、開發至商品化約可分三階段，各階段及因應不同用途均制定了明確的規範與流程。主要由「文部科學省」（Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology, MEXT）針對基因轉殖作物的研究、開發，訂定「重組 DNA 實驗指針」和「擴展重組 DNA 的實驗條件規定」，在實驗室和密閉式（close）溫室中先進行作物的基因轉殖、基因轉殖後代的篩選與基本性狀調查，選出理想的基因轉殖作物，再移至半密閉式（semi-close）溫室進行成份、特殊性質、生化…等分析，並與非基因轉殖植物進行比較。若要進一步行田間栽培試驗，則要經「農林水產省」（Ministry of Agriculture, Forestry and Fisheries, MAFF）的「植物小組委員會」、「轉基因體利用專門委員會」審查及「農林水產技術會議」的裁決，才能進行隔離田間試驗的環境影響安全評估工作並獲得該審議小組的通過，才可以開放進入一般試驗田栽培和商業化生產。若是牽涉到食品，則尚需要通過「厚生勞動省」; （Ministry of Health and Welfare, MHLW）的轉基因食用 (含食品添加用) 的安全評估標準。而飼料用也要通過「農林水產省」所頒布的飼料用安全評估標準，才可以公開販賣。日本真正發展基因轉殖作物之研究始於 1990 年代，當時於筑波科學園區的農業生物資源研究所（National Institute of Agribiological Sciences, NIAS），共花費 9 億 8 千萬元日幣建造，含密閉式溫室（圖七）六間、半密閉式溫室（圖.

(26) 14 基因轉殖植物之生物安全評估與檢測專刊. 八）十二間及分析實驗室約二百坪，花粉均經過濾收集處理致無活性再排放，灌溉及清洗等廢水均集中貯存經處理後再排放，設備相當先進新穎。主要在進行基因轉殖後代的篩選與基本性狀調查，選出理想基因轉殖作物，再進行成份、特殊性質、生化…等分析，並與非基因轉殖植物進行比較，要相關單位的審議通過，才能進行下一步的隔離田間試驗的環境影響安全評估試驗。日本全國各地區均有隔離田的設置共 19 個，其中四個為公立研究機構，七個屬獨立行政法人機關，其他八個是民間機構。主要在執行隔離田間試驗的環境影響安全評估工作，其中以北海道之隔離田最大，而以 1990 年代設於筑波科學園區的農業環境技術研究所內之隔離田最早設立，所有新的隔離田以此為典範進行規畫與改進。本隔離試驗田面積約 1 公頃，其內種有高大的樹林為屏障（圖九），四周圍以約兩公尺高之鐵網以防止閒雜人之進入，農路未鋪設柏油而是以小碎石代替，主要是防止進出人員（含參觀人員）將場內土壤、種子等帶出隔離場。內部設有專用農機負責田間作業，簡易實驗室進行採樣之前處理、經密封包裝後帶往精密實驗室分析，種植區分旱田、水田，栽培後所留下大量之殘株以埋入土壤讓其腐爛為主，另建有小型焚化爐一座負責燒燬小量或須焚燬之轉基因作物殘株，作物收穫後常種植綠肥以增加地力。處理廢水有沉澱槽及貯留槽，設有濾網過濾花粉、殘株經 1-2 個月後再排放。（四）中國. 中華人民共和國國務院於 2001 年，發佈並施行農業轉基因生物安全管理條例（農業轉基因生物安全管理辦公室 2002），其中將基因轉殖作物依照其對人類、動植物、微生物和生態環境的危險程度，分為四個等級。而基因轉殖作物在商業化前，一般應當經過三階段的試驗，首先在可控制系統或條件下，進行小規模的中間試驗，而後在自然條件下，配合相應的安全措施進行中規模的環境試驗，最後於生產和應用前，進行較大規模的生產性試驗。符合條例規定者，於生產性試驗結束後，可申報並取得基因轉殖作物的安全證書。同年，農業部發布農業轉基因生物安全評價管理辦法（農業轉基因生物安全管理辦公室 2002），並成立農業轉基因生物安全委員會，將受體生物（donor）、基因操作對受體生物的影響，轉基因植物及其生產、加工後的產品，詳細地進行安全性評價，若不存在危險性者，安全等級為 I，具有低度危險者，安全等級為 II，另外，具有中度、高度危險者，分別歸類為安全等級 III 與 IV。不同等級的轉基因生物在實驗研究結束後，試驗單位提出申請，經委員會安全評價合格，並由農業部批准後，方可進行三階段的試驗，其中安全等級 II、III、 IV 的轉基因生物，在廢棄物處理和排放前，各試驗單位應採取可靠措施，將其銷毀或滅活，避免擴散而污染環境。2003 年 12 月 1 日前共有 961 件轉基因.

(27) 第二章基因轉殖植物之田間試驗管理 15. 生物申請田間試驗，農業作物為最大宗，佔有 90.3％，而微生物與魚類則分別佔有 19.3％與 0.4％，農業部共核准 641 件，其中包含孟山都（Monsanto）公司之轉殖 Bt 抗蟲棉花，現已核准上市。. 展. 望. 英國於英格蘭（England）、蘇格蘭（Scotland）及威爾斯（Wales）三地廣設 200 個以上農場規模（farm-scale）的田間試驗（DEFRA 2003），自 1999 年起進行追蹤研究計劃，此亦是現階段全世界最大規模的基因轉殖作物對於環境影響的評估報告（Stokstad and Vogel 2003）。該研究團隊觀察到栽培抗殺草劑的甜菜與油菜，其田間雜草及昆蟲分別少於傳統栽培田，另外栽培抗殺草劑的玉米，其田間雜草多於傳統栽培田，因此認為抗殺草劑的轉殖玉米似乎對環境中野生生物的損害較少，而有利於自然生態中生物多樣性的維護（Vogel 2004），雖然仍無法提出基因轉殖作物對於環境的影響是有利或有弊的具體結論，但歐洲食物安全管理局（EFSA）基因作物科學研究小組，已於 2004 年同意抗殺草劑玉米的上市與食用，並提議其他基因轉殖作物也需經由相同的風險評估，才得以上市。在英國針對基因轉殖作物的栽種，是否會危害生物多樣性的田間試驗結果出爐後，歐盟對基因轉殖作物的規範似有鬆綁趨勢。目前，世界各國對於基因轉殖作物的安全性調查，與對應的法制規範日益周延，從基因轉殖作物釋出、基因轉殖作物食品上市、到基因轉殖作物食品及添加物的標示等，均有詳細的規定，其中以歐盟的態度最為嚴謹。展望未來，為解決全球未來的糧食危機，在有限的土地上提高作物產量，發展基因轉殖作物應是個可行的策略。. 參考文獻中國農業轉基因生物安全管理辦公室。2002。農業轉基因生物安全管理法規彙編。北京。112 pp. Ammann, K., Y. Jacot and P. R. A. Mazyad. 2001. Safety of genetically engineered plants and ecological risk assessment of vertical gene flow. p. 60-87. in: Safety of genetically engineered crops. (Custers, R. ed.) Flanders Interuniversity Institute for Biotechnology, Zwijnaarde. Christian, k., D. Christian, K. Gősta, S. Beate and S. Morten. 1999. Ecological risk assessment of genetically modified higher plants (GMHP) identification of data needs. Ministry of Environment and Energy National Environmental.

(28) 16 基因轉殖植物之生物安全評估與檢測專刊. Research Institute Publisher, Silkebory. 35 pp. Conner, A. J., T. R. Glare and J. P. Nap. 2003. The release of genetically modified crops into the environment. Part II. Overview of ecological risk assessment. Plant J. 33:19-46 James, C. 2004. Preview: Global status of commercialized biotech/ GM crops. 2004. ISAAA Briefs No. 32. ISAAA: Ithaca, NY. Kinderlerer, J. 2001. Effects on non-target organisms of the release of genetically modified crops into the environment. p. 88-107. in: Safety of genetically engineered crops. (Custers, R. ed.) Flanders Interuniversity Institute for Biotechnology, Zwijnaarde. Losey, J. E., L. S. Rayor and M. E. Carter. 1999. Transgenic pollen harms monarch larvae. Nature 399:214. Nap, J. P., P. L. Metz, M. Escaler and A. J. Conner. 2003. The release of genetically modified crops into the environment. Part I. Overview of current status and regulations. Plant J. 33:1-18. Pleasants, J. M., R. L. Hellmich, G. P. Dively, M. K. Sears, D. E. Stanley-Horn, H. R. Mattila, J. E. Foster, P. Clark and G. D. Jones. 2001. Corn pollen deposition on milkweeds in and near cornfields. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 98:11919-11924. Rieger, M. A., M. Lamond, C. Preston, S. B. Powles and R. T. Roush. 2002. Pollen-mediated movement of herbicide resistance between commercial canola fields. Science 296:2386-2388. Sears, M. K., R. L. Hellmich, D. E. Stanley-Horn, K. S. Oberhauser, J. M. Pleasants, H. R. Mattila, B. D. Siegfried and G. P. Dively. 2001. Impact of Bt corn pollen on monarch butterfly populations: a risk assessment. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 98:11937-11942 Stokstad and Vogel. 2003. Mixed message could prove costly for GM crops. Science 302:542. Vogel, G. 2004. Europe takes tentative steps toward approval of commercial GM crops. Science 303: 448-449. Department for Environment, Food and Rural Affairs. 2003. Farm-scale evaluations of GM crops. (http://www.defra.gov.uk/news/2003/ 030912a.htm) Environmental Protection Agency. 2001. 40 CFR Parts 152 and 174 Plant-Incorporated Protectants; Final Rules and Proposed Rule. Federal Register 66:37772-37817..

(29) 第二章基因轉殖植物之田間試驗管理 17. (http://www.epa.gov/pesticides/ biopesticides/pips/pip_rule.pdf) European Union (EU). 2001. L 106 - Directive 2001/18/EC of the European Parliament and of the Council of March 2001 on the deliberate release into the environment of genetically modified organisms and repealing Council Directive 90/220/EEC. Official Journal of the European Communities 44:1-38. United States Department of Agriculture. 2002. Butterflies and Bt corn - Allowing Science to Guide Decisions. (http://ars.usda.gov/sites/monarch/ index.html).

(30) 18 基因轉殖植物之生物安全評估與檢測專刊. Status of Management Regulations on Isolated Field Trials for Genetically Modified Plants in the Major Countries around the World P. L. Hung1*, Y. M. Chang2, M. W. Jong1 and Y. Y. Do1 Summary The global area of biotech crops continued to grow for these years. In order of hectarage, USA, Argentina, and Canada are the top three countries growing transgenic crops. For evaluating the safety of genetically engineered plants and ecological risk assessment, regulations were made in different countries. This article overviews the supervision institutions, application procedures for evaluation, special greenhouses for transgenic crops, and equipments and facilities of isolated fields in the United States, European Community, Japan, and China.. 1.Department of Horticulture, National Taiwan University. 2.Divison of Horticulture., Agricultural Research Institute, Council of Agriculture, Executive Yuan, Taiwan, ROC..

(31) 第二章基因轉殖植物之田間試驗管理 19. 圖一、英國位於 Norwich 之 John Innes Center 的生態安全評估隔離試驗田，田區周圍以鐵絲網區隔。. 圖二、英國位於 Norwich 之 John Innes Center 的隔離溫室，以鐵網防止小動物及昆蟲入侵。.

(32) 20 基因轉殖植物之生物安全評估與檢測專刊. 圖三、法國農業研究發展國際合作中心 (CIRAD) 之基因轉殖水稻試驗用隔離溫室。. 圖四、離開基因轉殖試驗用隔離溫室前，需洗淨雙手，脫下實驗衣、並卸除塑膠鞋套。.

(33) 第二章基因轉殖植物之田間試驗管理 21. 圖五、法國農業研究發展國際合作中心 (CIRAD) 之基因轉殖作物試驗用連棟隔離溫室。. 圖六、比利時位於 Gent 之法蘭德斯生物科技研究所 (VIB) 之隔離溫室。.

(34) 22 基因轉殖植物之生物安全評估與檢測專刊. 圖七、日本基因轉殖作物試驗用之密閉式(close)及半密閉式 (semi-close)隔離溫室。. 圖八、日本半密閉式(semi-close)隔離溫室內試驗之基因轉殖作物。.

(35) 第二章基因轉殖植物之田間試驗管理 23. 圖九、日本位於農業環境技術研究所的生態安全評估隔離試驗田。.

(36) 24 基因轉殖植物之生物安全評估與檢測專刊. 國家級基因轉殖植物核心設施對生物技術產品之重要性王強生 1* 林俊義 2 1. 行政院農委會農業試驗所農藝組. 2. 行政院農委會農業試驗所所長. 傳統農業產量之提高，主要依賴品種改良，1950 年代的綠色革命(Green Revolution) 就是農業史上最重大成就。雖然，自 1960 年代至今，世界重要作物之年平均產量，每年仍有小幅增加。然而，大多數的農藝學家及育種家均認為，現有的栽培作物已達到其產量潛能或生產瓶頸。目前產量的微幅增加，係因栽培技術改進、化學肥料之普及及病蟲害控制得當所致，因此傳統農業已面臨瓶頸，產量很難再有突破，亦即綠色革命很難再發生。今後農業必須尋求新科技之挹注，結合傳統育種技術，方可能使糧食生產有新的突破。此外，由於世界人口將於公元 2050 年超過 100 億，屆時地球有限的耕地面積及農業生產體系，將無法負擔急速增加的世界人口，在可預見的未來，人類將會面臨重大的糧食危機，因此必須未雨綢繆。. 利用生物技術進行品種改良為必然趨勢「生物技術」被視為二十一世紀最重要的科技之一，如何應用此一新興科技，結合傳統育種，進行作物品種改良，提高農業生產量或產值，以因應未來重大的糧食需求，已成為現階段農業研究的首要目標之一。歐、美、日等先進國家都競相投入大量資源，積極進行生物技術之研究與開發。利用生物技術進行作物品種改良，稱為生物技術育種或分子育種，是傳統育種之延伸，係指利用遺傳工程技術，將自生體內(in vivo)分離或在生體外(in vitro)改造之特定基因或性狀，利用基因轉移技術導入缺乏此基因或特性之目標作物的育種方法。因此，生物技術育種係屬特定基因的嵌入(insert)，每次基因轉移步驟只將一個，或少數個基因導入目標作物的染色體內，與傳統雜交育種之整個基因組 (genome)的合併是不同的。利用生物技術育種法所育成之作物品種，統稱為遺傳修飾作物(genetically modified crop, GM crop)、或基因轉殖植物(transgenic plants)，或更廣義的稱為遺傳修飾有機物(genetically modified organism, GMO)。 * 通訊作者（電子信箱: cswang@wufeng.tari.gov.tw; 聯絡電話: 886-4-23302301-101; 傳真: 886-4-23338162）.

(37) 第二章基因轉殖植物之田間試驗管理 25. 基因轉殖作物生產過程嚴謹冗長利用生物技術進行作物品種改良必須經過：目標基因 (性狀) 之選殖與改造；基因轉殖載體之構築；基因轉殖至目標作物品種；轉基因植株枝篩選；轉殖基因之表現與遺傳分析及轉基因作物之隔離試驗與隔離田間生物安全評估等冗長之試驗步驟，每一階段相關主管機關皆有嚴格之規範必須遵循，最後方能取得主管當局之許可於田間種植。生物技術品種因包含外來基因，屬非自然品種，因此世界各國對轉基因植株之育成及其產品(GMO)上市過程均有不同之規定，除維護現有作物品種之安全，避免轉基因(transgene)在自然界隨意擴散外，更要保障消費者之安全。生技產品更必須通過衛生管理單位如衛生署之檢驗證實對人畜無害，方可獲准上市。除此之外，生物技術產品更須通過消費者，尤其是保守的衛道人士層層之考驗，方能被大眾接受。. 消費者對於基因轉殖作物仍有疑慮由於美國康乃爾大學研究人員發現，一種在 1996 年經美國環保署核准栽種含 BT 抗蟲基因的基因轉殖玉米，其花粉會導致一種保育類的帝王蝴蝶之幼蟲死亡(圖一)，雖然生產該玉米品種的孟山都(Monsanto)公司堅稱該玉米安全無虞，但此一事件已引起科學家、環保人士及社會大眾對基因轉殖作物之安全性產生疑慮與高度重視。生物技術的產品優點頗多已無庸置疑，然而目前社會大眾對於生物技術產品之栽培仍有下列疑慮：1.大量栽培生物技術品種是否會導致現有生態環境之生物多樣性降低，使未來有用種原減少? 2.大量栽培生技品種是否會迫使昆蟲、病原菌及雜草基因突變或加速演化，產生抗藥性或成為超級變種? 3.生技品種是否會將人工改造的基因傳遞至其他近緣物種造成對環境及微生物等之危害? 4.生技產品可能改變作物原有代謝途徑或生產出未知的成分，對體質易過敏的消費者是否造成傷害? 5.大量栽培生技產品，是否改變動植物之生態相，影響自然界之生態平衡? 雖然現有的科學證據均顯示上述疑慮並不存在，但可預見的是：今後世界各國將更注重基因改造食品上市前的風險評估及相關研究與監控，並將訂出基因改造產品之檢測、標示及運送的全球性標準，以保障民眾安全並避免危及全球環境與動植物的安全。因此轉基因植物產品的生物安全性問題，是未來從事生物技術育種者所必須考慮的，以免歷經多年研發的產品無法為社會大眾所接受。. 我國基因轉殖作物管理法規嚴格任何實驗室操作基因轉殖相關實驗均需依據國科會於八十九年十一月公.

(38) 26 基因轉殖植物之生物安全評估與檢測專刊. 布之「基因重組實驗守則」之規定來執行。植物由基因選殖、基因轉殖至轉基因純系育成，在進入隔離田試驗以前的實驗操作，均需在隔離的實驗室、隔離溫室、精密溫室或網室等不同生物安全等級的設施內與控制的環境下進行，以避免重組基因流入環境及其他生物中，並避免造成生態之危害，而各項設施之設置均有一定之規格與規範。我國基因轉殖植物栽培之依據法源，初期係依據農委會於民國八十七年頒訂「基因轉移植物田間試驗管理規範」，及民國八十九年制訂的「基因轉移植物委託田間試驗作業要點」來執行。為徹底落實基因轉殖植物之生物安全消除大眾之疑慮。最近 2005 年 6 月即將頒佈的「基因轉移植物隔離田間試驗管理辦法」，更針對基因轉殖植物自實驗室育成後之包裝、運輸以至品種之種子、種苗釋出等各階段之生物安全作了更詳細的規範，並對隔離溫室、精密溫室、溫室、網室與隔離試驗田等不同生物安全等級的環境與設施之建構均有嚴格與明確之規定，此一法案將成為未來我國執行基因轉殖植物相關研究之生物安全考量之最高指導規範與遵循依據。未來任何執行基因轉殖試驗之單位或個人其進行相關試驗之設施均需經過主管單位之核可方可執行相關試驗，而基因轉殖植物也需通過層層安全性評估及「基因轉殖植物安全性評估審議委員會」之審議核可後，方能於田間種植，未來此一法案會將我國基因轉殖植物相關試驗納入嚴格的控管，能釋出的產品絕對是無生物安全之虞的。. 國家級基因轉殖植物隔離田核心設施之設置及其使命國內正積極開發生物技術，今後許多實驗室陸續會有各式各樣之初級轉基因植物產生，在正式品種育成、上市之前，這些自實驗室產生之轉基因植物仍包含許多試驗工作必須進行：最初的轉基因植株可能是遺傳異質性的 (heterozygous)，必須經過純系檢定及選拔過程予以純化，以獲得同質個體 (homozygote)方能成為一遺傳穩定的純系。而甫自實驗室育成之轉基因個體可能因基因的嵌入(insertion)而改變其原有性狀，必須經二至三代的農、園藝性狀調查，確定沒有好的基因遭改變及壞的基因表現，或確定與其原來優良品系近似；有時更必須與原來品種進行一至二次回交，選出與原來品種性狀幾近相同之轉基因品系。而這些經初步選拔之轉基因純系仍需經過農藝性狀及產量與轉基因表現及穩定性調查，方能視為一穩定的轉基因新品系。因此，轉基因植物由實驗室至純系育成前，必須經過數個世代的繁殖、基因表現篩選與性狀調查，而此外並需於安全隔離之狀況下大量繁殖足夠之種子或種苗，供進行動物試驗與安全性評。這些過程均需要在安全的設施中進行，並需要有農、園藝及育種研究人員的參與，方能加速及縮短此一階段所耗費的時間。.

(39) 第二章基因轉殖植物之田間試驗管理 27. 國內生物技術研究進展迅速，尤其近年來在農業生物技術國家型科技計畫的推動下生物技術產品陸續目前較成熟的產品有木瓜、水稻、蕃茄、花椰菜、苦瓜、香蕉等轉殖不同基因之各種轉殖作物品系，此外亦有多種花卉作物已開發成功，在短時間內即將申請進入隔離田安全性評估試驗。因此成立一基因轉殖植物隔離試驗田及相關設施與核心設備，建立各項安全評估試驗之技術平台與檢驗方法，訓練養成基因轉殖植物生物安全性評估相關研究人員，進行基因轉殖植物之隔離田間試驗，並建立國際認可之基因轉殖植物鑑定技術與系統，使我國轉基因植物能於田間安全無虞的種植，使其產品能行銷全世界，已成為落實生物技術研發成果，刻不容緩的工作。農業試驗所擁有優秀的各種作物栽培、育種、植物保護（病蟲害管理）、土壤肥料與微生物等研究人員，為進行轉基因植株之安全性評估，提供最佳人力後盾。國科會農業生物技術國家型計畫及農業委員會自 92 年度起支持農業試驗所建構國家級之核心實驗設施：轉基因植物隔離田試驗核心設施，分四年提撥經費約 3.5 億元，農試所已選擇一處面積 9.5 公頃之完整農田，正興建符合國際規範之基因轉殖植物專用設施(圖二)包含：四種不同安全性隔離等級之隔離溫室(隔離花粉進出)、精密溫室、一般溫室及網室等設施，未來將依照各個轉殖作物與轉殖基因種類之需求，在適當設施內進行各階段之試驗；另設置有 6 公頃灌、排水、廢水處理及物理與生物隔離等設施完善之試驗田，將提供與協助相關研究單位進行轉殖作物之安全性評估試驗。試驗區內亦興建符合環保標準之現代化實驗室一棟，作為轉殖作物相關試驗研究及安全性評估相關試驗平台與技術開發之試驗基地；此外，另興建農有機具庫房及材料操作室各一棟分別提供轉殖作物專用農機械及材料處理之空間。目前此一設施已全面動工興建，工程尚稱順利，預計將於 95 年 9 月全面營運，將進行轉基因植株之隔離繁殖與安全性評估試驗，協助國內農業生物技術研究已獲得之水稻、馬鈴薯、蕃茄、香蕉、木瓜、青花菜及苦瓜等各種轉基因植株，於適當之安全設施下進行初級轉基因作物之隔離栽培、純化、繁殖與性狀調查等初步試驗，繁殖提供進行動物試驗所需之種子與種苗，協助進行安全性評估試驗，累積進行田間試驗所需之相關資料，協助取得田間栽培許可及品種之釋出所需之試驗資料，並將建立各種轉基因作物品種開發至育成所需之標準操作模式與技術平台，使我國農業生物技術之研究成果能落實至產業層次。. 結語台灣地窄人稠，農業生產成本高，為因應全球性的競爭，必須應用生物科技突破傳統方法之限制，進行作物品種改良，開發高農業產值或具附加價值.

(40) 28 基因轉殖植物之生物安全評估與檢測專刊. 之作物品種，引導台灣農業邁向高科技層次，方能提升台灣農產品之國際競爭力。未來農業試驗所將在此一國家級核心設施區內成立「農業生物科技研究中心」，將進行基因選殖、基因轉殖及轉殖作物安全評估等試驗研究，結合傳統農業生產技術與資源，加強與國內外研究機構合作，共同為台灣農業之前途打拼。. 圖一、保育類的帝王蝴蝶. 圖二、農試所興建中符合國際規範之基因轉殖植物專用設施.

(41) 第二章基因轉殖植物之田間試驗管理 29. 我國首座轉基因植物隔離試驗核心設施的規劃與營運管理林俊義 1* 劉邦基 2 王強生 3 張有明 2 賴吉雄 4 行政院農業委員會農業試驗所. 摘. 要. 隨著生物技術的發展，使得分子生物學家和育種家得以藉由 DNA 重組技術針對特定的植物遺傳性狀直接進行改造，此即所謂的基因轉殖技術，它提供了嶄新的植物品種改良方法。此一新技術的應用目前在國際間正引發不同的考量與反應，一方面由於基因改造作物有助於提高並擴大原作物的栽培價值，因而廣受各國重視而競相研發；另一方面則有人對其推廣懷著隱憂，認為可能對地球生態及食品安全帶來負面影響。因此，為顧及應用上的安全，轉基因作物在推廣前須有妥善的評估與研究，以防止可能的副作用。為此，近十餘年來政府不僅努力於相關法規制度的建立，並採取各種相關措施以便針對相關的生態安全和食品安全問題進行妥善管理。在生態安全管理方面，進行評估與研究時需有嚴密的隔離措施，而適當的硬體設施不但可提供必要的隔離條件，且有利於嚴密及正確的試驗觀察。基於此原因，政府已在數個地點建立試驗研究設施，專供國內轉基因植物生態安全評估之需，其中部分設施並已在運作中。目前更在農業試驗所籌建「農業生物科技研究中心」(Agricultural Biotechnology Research Center)，作為我國首座轉基因植物安全評估的核心設施，以應未來需要。本文旨在介紹此核心設施的規劃及其未來的營運管理。. 前. 言. 近年來，應用基因轉殖方法改變生物體內的遺傳組成物質以改造其性狀之技術已初步成熟，其在不同領域的應用潛力與影響力，亦已逐漸受到各方重視。改造遺傳物質的方法與途徑有多種，重要者包括改變 DNA 序列、將 DNA * 通訊作者（電子信箱: cylin@wufeng.tari.gov.tw; 聯絡電話: 886-4-23302301-200; 傳真: 886-4-23338162） 1.行政院農業委員會農業試驗所所長 2.行政院農業委員會農業試驗所園藝組 3.行政院農業委員會農業試驗所農藝組 4.行政院農業委員會農業試驗所農場管理組.

(42) 30 基因轉殖植物之生物安全評估與檢測專刊. 進行重組、以及將 DNA 進行物種間的轉移等，後者即一般所稱的基因轉殖技術或基因改造技術。由於此新技術尚在突飛猛進中，吾人可預料在不久的未來將有更多技術被開發出來，而現有的許多技術亦將更臻於成熟。藉由基因轉殖技術，可將生物界的有用基因(包括來自動物、植物、微生物和病毒等)隨意導入各種植物中，使得生物性狀的改良不受傳統育種方法的限制，可突破血緣的藩籬而直接經由特定基因的轉移來達成目的，短期內即可創造出新的遺傳組合甚至全新物種，較之傳統的品種改良更為快速而且有效，其對未來的影響將極為深遠。基因改造技術的影響範圍與層面不僅極為廣泛，其影響方式更可歸納為正面與負面等兩個面向。由於基因轉殖方法應用在植物的品種改良可使農作物獲得全新的性狀與功能，以提高或擴大原作物的栽培價值，因而具有無窮應用潛力，可望有助於解決現今農業生產上的許多問題。另一方面則因轉基因植物可為一種隨意創造的遺傳組合體，非經長期自然演化而來，當其大量栽植於田間時，對現存生態體系究竟有無負面影響？而在供作糧食時是否會引發食品安全問題？在未經科學方法釐清前則難免令人擔憂，這方面已經成為廣受討論的議題。為達到安全應用，近年來各國政府無不努力於相關法規制度之研擬與創立，以對轉基因植物進行妥善管理。此外，基於試驗時的安全考量，此種評估與研究工作需在隔離的環境下進行；而適當的硬體設施不但可提供必要的隔離條件，且有利於嚴密及正確的試驗觀察，因此為生態安全評估所必需。為因應時代需要，自民國 84 年起，我國政府已配合國內農業生物技術的快速發展，加緊法規之研擬與創立，並著手推動生態安全評估硬體設施之籌建計畫。如今已分別在數個地點建立專供國內轉基因植物生態安全評估之試驗研究設施。最近由於生物技術之日新月異，以及國內轉基因植物之研發已逐漸卓然有成，政府為因應新的需求，而實施了更周詳的措施。自民國 90 年起，在國科會和農委會的資助及各方努力策劃下，於農業試驗所籌建我國首座轉基因植物專用的核心設施系統，稱為「農業生物科技研究中心」(Agricultural Biotechnology Research Center)，以應未來轉基因植物研究與安全評估試驗之需，期能進一步確保國內生態環境安全，並促進生物技術早日走上實際應用及產業化途徑。以下擬就本核心設施的籌建目的、規劃構想以及未來的營運管理作一簡要介紹與討論。轉基因植物隔離試驗核心設施在我國的必要性由於國情不同，各國的轉基因植物管理制度亦有所不同，其生態安全評估的實施方法亦有差異，此種差異常會影響到相關硬體設施的設置方式。大體言之，現今各國對於轉基因植物生態安全評估試驗所用的設施可略分為定點式與.

(43) 第二章基因轉殖植物之田間試驗管理 31. 非定點式兩大類。前者係在固定地點建立永久性設施以進行各種相關的評估試驗，採行國家包括我國、日本、韓國、荷蘭、泰國等；後者則無固定的試驗與評估地點，而以個案方式個別選地實施，採行國家包括美國、加拿大、澳洲、菲律賓、以及大多數歐盟國家。大體言之，定點模式較適合人口稠密及集約農業地區，非定點模式則只能適用在人口較稀少和土地遼闊地區。無論是定點與非定點的模式，進行評估試驗時皆需有一定的環境條件，以確保試驗時的安全性和準確性，其中尤以隔離措施最為重要。我國由於地狹人稠，適合進行轉基因植物的安全評估試驗的地點較不易覓得，自然以採取定點模式較為適合。尤其在國內的環境下，所需之隔離條件主要需仰賴硬體設施來達成，為節省硬體設施的投資並提高使用率，亦以採用定點模式較為適合。此外，由於轉基因植物所涉及之議題十分廣泛，除了上述之生態環境安全與食品安全以外，尚牽涉到農產品貿易政策、社會習俗、宗教倫理、民眾教育等各方面，為同時兼顧各種問題，實有需要建立一個具有多功能的基地和窗口，以助於社會各層面的對話和交互參與，共謀問題之改進，此即籌設核心設施的基本精神。目前國內生物技術正處於蓬勃發展時期，社會各層面亦對此科技的各種影響力日益關切不已，因此亟需建立一個轉基因植物隔離試驗的核心設施，以應各方之需及時代要求。  核心設施的功能與特色當今轉基因植物所涉及的基本議題主要包括：1.科技問題、2.政策問題、 3.社會人文問題等三大方面。在科技問題上主要議題為環境安全與食品安全等兩大方面；政策問題所牽涉者主要為農產品貿易以及轉基因種苗管理制度；社會人文問題則包括社會風俗的適應、宗教倫理的相容與相悖、以及民眾教育與溝通等議題。一個轉基因植物隔離試驗的核心設施，除了進行其隔離試驗與評估外，應進一步跨出其科技本位之門檻，扮演一個多功能的綜合性基地，以便對上述各種不同問題提供解決的場所或作為對話與交流的窗口，成為國內甚至國際間探討與解決相關問題的聚焦平台。為達上述目標，核心設施的規劃尚須考量下述三大要點：一、有鑑於生物技術仍在突飛猛進中，密切的技術合作在此領域中已日益重要，因此如有理想的綜合性基地以提供所需試驗研究環境將可大幅降低成本並提高研發效率。二、隨著生物技術的進步，轉基因植物的種類已日趨複雜，且其數量亦急速增加，這種結果可能使相關的評估技術亦逐漸趨於複雜，因而對於精密設施之要求將更為殷切。三、國際間及社會上對於轉基因植物議題的關切日益高漲，各種對話與溝通的要求亦逐漸升高，亟需尋求對話場所及舞台。以上這些背景條件勢將對核心設施所需扮演的角色產生規範作用，進而決定其規劃與運作方.

(44) 32 基因轉殖植物之生物安全評估與檢測專刊. 式。我國首座轉基因植物隔離試驗核心設施即在此條件下應運而生。規劃的基本原則此一我國首座轉基因植物隔離試驗核心設施，進行規劃時係以四大原則為主要依據。一、符合我國現行法規制度；二、配合國內自然與人文環境條件；三、採用先進的設施與嚴密的管理；四、具備各種完整的功能。完成後的「農業生物科技研究中心」主要的硬體設施包含植物生物技術之研發設備以及環境安全評估用之設施體系等兩大部分，前者係由一系列的精密實驗室組成(圖一)；後者則包括精密溫室(圖二)、一般溫室(圖三)、網室(圖四)、以及隔離試驗田(圖五)等，其中之精密溫室主要包括密閉式溫室與半密閉式溫室系列。此外，為促進相關學術交流，以及加強民眾教育與溝通，並實現政府施政透明化政策等目標，相關硬體之設計皆作了適當的考量，使其得以相容並蓄，以便充分體現其多功能之目標與效果。在植物生物技術之研發設備方面，除了具備各種不同的專門實驗室外，尚有專供國內外專家前來進行研究所需的實驗設施以及會議室等，以作為一個理想的研究及學術交流基地。在環境安全評估用之設施體系方面，其規劃係以政府頒訂的新法規為規劃與設計依據。依據「基因轉殖植物田間管理辦法」之規定，轉基因植物生態安全評估之主要項目包括：1.受測試之轉基因植物與近緣植物雜交之可能，2. 轉基因植物演變成雜草之可能，3.轉基因植物對其他生物之影響，4.轉基因植物對其他生物產生基因外流之可能性等；此外，必要時尚須進行毒性測試。執行上述各種評估項目時，所用之密閉式溫室須能防止花粉外流(具此功能則必可防止昆蟲進出)，並具有植體廢棄物、排放水、栽培介質及器具等之滅菌或焚化設備，對於人員進出之管制則需具備除塵及緩衝雙門設施等。半密閉式溫室須具備防止昆蟲進出，以及密閉式溫室所具有之其它功能(花粉控制除外)。至於一般溫室、網室、和隔離田等，依法規內容亦須具備相當的隔離功能及管制措施，以應安全評估的需要。依據此等原則與規定所規劃設計的「農業生物科技研究中心」，完工後可望成為國內外最嚴謹與最進步的轉基因植物生態安全評估設施系統。完成後的整個設施系統將有極為嚴密的人員進出管理措施，以進一步確保試驗的安全性。除此之外，園區內亦設有一個完整的參觀與教育管道，以供民眾參觀學習之需，並充分實現政府對於生物技術發展策略的透明化原則。民眾將可透過申請進入園區瞭解整個轉基因植物隔離試驗的過程，參觀者將循著特殊的走道，在絲毫不干擾相關試驗的情況下，由專業人員進行解說，現場並可進行討論與溝通，使相關的試驗與其他各種議題連結在一起，建構一個全民一.

(45) 第二章基因轉殖植物之田間試驗管理 33. 起參與和瞭解的機制，使生物技術得以成為社會共享的科技與財富資源。農業生物科技研究中心的營運管理此一完整而先進的我國首座轉基因植物隔離試驗核心設施系統，預計將於民國 94 年底完成建造，並於 95 年起開始營運。未來「農業生物科技研究中心」將由具備各項專業背景的完整團隊嚴格遵照相關法規進行營運與管理。首先，本中心將依據「基因轉殖植物田間管理辦法」之規定，向主觀機關-農委會農糧署-申請認證，以取得執照並依法進入營運階段。接著將與國內外相關之專家以及機關團體密切合作，期能充分發揮核心設施的功能。本中心在營運時，有關基礎研發經費、一般人事費和基本運轉經費等，將由農業試驗所負擔，以利於國家科技研發之持續進展；而對於轉基因植物之評估試驗，將依據作物及試驗需要，將對申請者收取適當費用，以落實使用者付費的精神與原則。換言之，未來的營運費用將劃分為基本營運費和委託試驗費等兩大部分。前者由政府支付，以應基本管理及運轉之需；後者將由評估試驗申請者支付，主要包括所增加之人事費、水電費和材料費等，以應轉基因植物評估試驗之需。. 未來展望歷經五年積極規劃與籌建的我國首座轉基因植物隔離試驗核心設施系統，在多方努力下，即將在近期內完成。本設施一經營運，除將以嚴謹的科學方法對國內轉基因植物的環境生態安全問題進行嚴格把關，並將以多功能的方式與國際學界以及社會大眾一起參與推動我國轉基因植物的研發及產業化工作。當其一旦投入植物生物技術研發和轉基因植物的生態安全評估試驗，除了可使我國生物技術從法規、研發到應用等各階段形成一個完整體系，並將可望以下列方式在我國生物技術的發展及其產業化的路途上扮演重要角色：一、進行我國的轉基因植物安全評估及民眾教育並累積相關經驗；二、以此完善的常設基地為基礎，廣結各種力量以建立完善的工作團隊；三、加強國內外各相關團隊與力量的互動和對話，以對科技發展產生激勵作用；四、妥善結合各種有利資源以建立經濟有效的營運模式，加速推動生物技術的產業化。.

(46) 34 基因轉殖植物之生物安全評估與檢測專刊. 圖一、農業生物科技研究中心之實驗大樓. 圖二、農業生物科技研究中心之精密溫室(含密閉式及半密閉式溫室).

(47) 第二章基因轉殖植物之田間試驗管理 35. 圖三、農業生物科技研究中心之一般隔離溫室. 圖四、農業生物科技研究中心之一般隔離網室.

(48) 36 基因轉殖植物之生物安全評估與檢測專刊. 圖五、農業生物科技研究中心之隔離試驗田.

(49) 第二章基因轉殖植物之田間試驗管理 37. 基因轉殖植物田間隔離設施與檢測單位(實驗室) 認證之國際規範與現況廖志恆. 周念陵*. 財團法人全國認證基金會. 摘. 要. 生物技術在農業應用扮演的角色日益重要，生物技術基因工程更對於人類對於挑戰自然界生態定律的願景提供一支鎖匙。藉由基因轉殖技術利用於植物體上將可以協助於增加農業產量、協助進行病蟲害防治、協助於農產品的運輸與保存、協助利用植物生產有醫療效果之蛋白質等，然而確也可能有潛在的影響自然生態的危機。基因轉殖作物的潛在自然競爭力有可能會威脅其他生作種的生長，基因轉殖作物所使用之新基因體也可能傳給地方種或野生種，造成新物種演化發生。這些現象都有可能影響到生物資源的多樣性進而造成自然生態系的影響。國際上許多重要國際組織，為對基因轉移植物使用/食用與種植安全能進行相關管理已著手規劃相關管理制度。如「生物安全議定書」 (Biosafety Protocol)即討論到規範基因改性活生物體(living modified organisms, LMOs) 的國際間運輸安全問題。而國內從民國八十七年行政院農業委員會為加強基因轉移植物安全管理，以維護生態環境，特公告基因轉移植物田間試驗管理規範。著眼未來，我們應參考國外現有制度與國內現有管理方式，採用「認證管理」的思維模式，來架構管理制度。經由結合國內相關團體專家的技術協助與標準方法之建立與使用，以協助法規權責機構，建構更適當之基因轉殖植物田間隔離設施及檢測單位(實驗室)認證制度管理辦法。關鍵字：實驗室認證、ISO 17025、基因轉移植物田間試驗管理規範. 前. 言. 隨著醫療產業的發達，人類壽命與世界人口也不斷地增加，首先人類將面臨到的問題，即為如何解決日益增加人口數的溫飽問題。因此，對於如何增加糧食的供應，以期讓人類免於飢荒，已成為全球亟思解決的重大挑戰。對於解決糧食供，除應思考由擴大耕種的面積來增加糧食供應面外，可以利用更技術性的思維方式來解決如依賴適當育種、檢測、養殖、防疫、營養等生產技術 * 通訊作者（電子信箱: nigel_jou@taftw.org.tw; 聯絡電話: 886-3-5723316）.

(50) 38 基因轉殖植物之生物安全評估與檢測專刊. 的提昇來提昇產植產量。近年來，生物技術在農業應用所扮演的角色日益重要，而生物技術之基因工程更提供了人類對於改變自然界的生態定律有了無限的願景。藉由基因轉殖技術的利用於植物體上，將可以協助增加農業產量、協助我們進行病蟲害的防治、協助農產品的運輸與保存管理、協助我們利用植物來生產有醫療效果之蛋白質等功效。然而的確它們的功效也可能潛在性的造成自然生態上的危險，如讓植作物品種單純化的速度更加快速、讓基因轉殖作物的自然競爭力威脅其他作物的生長、讓基因轉殖作物所使用之新基因體傳給地方種或野生種，造成新型物種的演化等。這些可能潛在之效應都有可能讓遺傳資源品種更為多樣性，進而造成自然生態系的影響。也因為此，世界各國對於基因轉殖作物，甚至於其衍生物，便量討論建立一套完整的對應管理方式來進行管制。世界上第一個獲准上市的轉殖作物是一九九四年美國FDA所准許的番茄，從核准至今，約有七年光景。而且更多有著不同品種/類似或衍生轉殖作物快速的研究生產出。根據據國際農業生物技術應用技能服務機構ISAAA統計，從1996~2004年間，全球農業種植總面積已達至少8000萬公頃，而其中美國、澳洲與加拿大位居農業生產量較大之前三國，而生產之農業作物則以大宗作物如大豆、玉米及棉花等最具經濟重要性為主，而基因轉殖作物的品系已分別佔全球大豆、玉米及棉花種植總面積之約56%，19%及28%。目前為止，利用基因轉殖技術應用農業的目的仍是著眼於如何降低農民的成本支出為主、或引入的某些基因特性來對抗自然蟲害如以抗蟲、或對抗值物病害或來增加產值為主，但未來的研究發展趨勢，已逐漸傾向利用基因轉殖技術應用農業來增加農業活動上的額外附加價值，更為強調對於消費者的益處。國際上如世界貿易組織(WTO)、聯合國農糧組織(FAO)、亞太經濟合作會議(APEC)、聯合國環境規畫總署(UNEP)、國際經濟合作暨發展組織(OECD) 及生物多樣性公約(CBD)等重要國際組織，為對基因轉移植物使用/食用與種植安全能進行相關管理，即著手規劃相關管理制度。聯合國並於蒙特婁召開的生物多樣性公約第一次臨時締約國會議(Conference of the Parties to the Convention on Biological Diversity)中，通過「生物安全議定書」(Biosafety Protocol)。該議定書全文計四十條，並包含三個附錄。其目的係希望規範基因改性活生物體 (living modified organisms, LMOs) 的國際間運輸安全問題，以期確保生物技術發展，不至於對生物多樣性保育與永續利用造成不利影響。雖然該議定書並未觸及是否針對GMO產品銷售進行標示，但一般認為國際間對於GMO產品實施銷售標示將是預料中之事。所以可見GMO產品的定義化與標準化的規定與管理是相當重要。該議定書於2000年5月於肯亞奈諾比公開簽署，並將於五十個會員國國會批准的三個月後生效。.