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稻田裡的魚和水稻一起興旺

SciDev
・2011/11/24 ・879字 ・閱讀時間約 1 分鐘 ・SR值 502 ・六年級

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

圖片取自Flickr用戶 IRRI,根據創用CC-By 2.0條款使用

一項研究發現,一種同時種植水稻和養魚的傳統農業技術可能有助於小農從他們的農作物中獲得更多的錢,並減少對環境的影響。

在中國進行的一個為期6年的研究發現,當把魚引入到水稻田之後,農民能夠種植與傳統的水稻單一栽培同樣數量的穀物,但是殺蟲劑用量少了2/3、化肥用量少了1/4。

發表在本週(11月14日)的《美國科學院學報》(PNAS)上的這項研究說,這些水稻-魚聯合生產可能減少農業化學品的環境影響並且有助於讓水稻種植更有利潤。

「在用於發展水稻和魚類生產的土地和水都有限的地區,進行RF(稻田養魚)是很重要的,」該研究的第一作者、中國浙江大學的科研人員陳新(音譯)告訴本網站說。他還說,這種技術應該與諸如灌溉和機械使用等現代技術結合起來。

該研究使用的這種魚是一種美味的當地鯉魚品種,因此農民可能賣掉它們。它們還可以大量減少肥料和殺蟲劑的使用,這通常佔了水稻生產總成本的60%到70%。

魚顯著減少了水稻紋枯病和稻瘟病,並且減少了雜草和害蟲,諸如水稻飛蝨。這種入侵昆蟲有潛力破壞整個水稻田——去年泰國的一場飛蝨暴發毀掉了該國4%的收成

通過調節生態系統中的氮的數量,魚還讓施肥的需求最小化。

水稻植株也提供了蔭涼,讓水保持涼爽並且讓魚甚至在最熱的月份也也能保持活躍。而且植物吸引來的昆蟲為魚提供了額外的食物。

設在菲律賓的國際水稻研究所的農業系統專家Zainul Abedin說:「這是一個用於減少貧窮和促進食品安全的特別有用的工具,可以在整個熱帶地區使用。」

他還說,由於新的研究改良了這已有千年歷史的技術,這種做法可以比僅僅種植水稻的收入多一倍。

非洲水稻中心的非洲東部和南部代表Paul Kiepe告訴本網站說:「由於捕魚量變得越來越小,這種方法將對於確保食品生產為人們提供足夠的蛋白質變得越來越重要。

但是Kiepe強調說,許多農民沒有正確的知識和工具從而讓這個體系運作。

鏈接到PNAS的論文全文

參考文獻

Proceedings of the National Academy of Sciencedoi:10.1073/pnas.1111043108

本文原發表於Scidev[2011-11-16]

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用這劑補好新冠預防保護力!防疫新解方:長效型單株抗體適用於「免疫低下族群預防」及「高風險族群輕症治療」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2023/01/19 ・2874字 ・閱讀時間約 5 分鐘

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

本文由 台灣感染症醫學會 合作,泛科學企劃執行。

  • 審稿醫生/ 台灣感染症醫學會理事長 王復德

「好想飛出國~」這句話在長達近 3 年的「鎖國」後終於實現,然而隨著各國陸續解封、確診消息頻傳,讓民眾再度興起可能染疫的恐慌,特別是一群本身自體免疫力就比正常人差的病友。

全球約有 2% 的免疫功能低下病友,包括血癌、接受化放療、器官移植、接受免疫抑制劑治療、HIV 及先天性免疫不全的患者…等,由於自身免疫問題,即便施打新冠疫苗,所產生的抗體和保護力仍比一般人低。即使施打疫苗,這群病人一旦確診,因免疫力低難清除病毒,重症與死亡風險較高,加護病房 (ICU) 使用率是 1.5 倍,死亡率則是 2 倍。

進一步來看,部分免疫低下病患因服用免疫抑制劑,使得免疫功能與疫苗保護力下降,這些藥物包括高劑量類固醇、特定免疫抑制之生物製劑,或器官移植後預防免疫排斥的藥物。國外臨床研究顯示,部分病友打完疫苗後的抗體生成情況遠低於常人,以器官移植病患來說,僅有31%能產生抗體反應。

疫苗保護力較一般人低,靠「被動免疫」補充抗新冠保護力

為什麼免疫低下族群打疫苗無法產生足夠的抗體?主因為疫苗抗體產生的機轉,是仰賴身體正常免疫功能、自行激化主動產生抗體,這即為「主動免疫」,一般民眾接種新冠疫苗即屬於此。相比之下,免疫低下病患因自身免疫功能不足,難以經由疫苗主動激化免疫功能來保護自身,因此可採「被動免疫」方式,藉由外界輔助直接投以免疫低下病患抗體,給予保護力。

外力介入能達到「被動免疫」的有長效型單株抗體,可改善免疫低下病患因原有治療而無法接種疫苗,或接種疫苗後保護力較差的困境,有效降低確診後的重症風險,保護力可持續長達 6 個月。另須注意,單株抗體不可取代疫苗接種,完成單株抗體注射後仍需維持其他防疫措施。

長效型單株抗體緊急授權予免疫低下患者使用 有望降低感染與重症風險

2022年歐盟、英、法、澳等多國緊急使用授權用於 COVID-19 免疫低下族群暴露前預防,台灣也在去年 9 月通過緊急授權,免疫低下患者專用的單株抗體,在接種疫苗以外多一層保護,能降低感染、重症與死亡風險。

從臨床數據來看,長效型單株抗體對免疫功能嚴重不足的族群,接種後六個月內可降低 83% 感染風險,效力與安全性已通過臨床試驗證實,證據也顯示針對台灣主流病毒株 BA.5 及 BA.2.75 具保護力。

六大類人可公費施打 醫界呼籲民眾積極防禦

台灣提供對 COVID-19 疫苗接種反應不佳之免疫功能低下者以降低其染疫風險,根據 2022 年 11 月疾管署公布的最新領用方案,符合施打的條件包含:

一、成人或 ≥ 12 歲且體重 ≥ 40 公斤,且;
二、六個月內無感染 SARS-CoV-2,且;
三、一周內與 SARS-CoV-2 感染者無已知的接觸史,且;
四、且符合下列條件任一者:

(一)曾在一年內接受實體器官或血液幹細胞移植
(二)接受實體器官或血液幹細胞移植後任何時間有急性排斥現象
(三)曾在一年內接受 CAR-T 治療或 B 細胞清除治療 (B cell depletion therapy)
(四)具有效重大傷病卡之嚴重先天性免疫不全病患
(五)具有效重大傷病卡之血液腫瘤病患(淋巴肉瘤、何杰金氏、淋巴及組織其他惡性瘤、白血病)
(六)感染HIV且最近一次 CD4 < 200 cells/mm3 者 。

符合上述條件之病友,可主動諮詢醫師。多數病友施打後沒有特別的不適感,少數病友會有些微噁心或疲倦感,為即時處理發生率極低的過敏性休克或輸注反應,需於輸注時持續監測並於輸注後於醫療單位觀察至少 1 小時。

目前藥品存放醫療院所部分如下,完整名單請見公費COVID-19複合式單株抗體領用方案

  • 北部

台大醫院(含台大癌症醫院)、台北榮總、三軍總醫院、振興醫院、馬偕醫院、萬芳醫院、雙和醫院、和信治癌醫院、亞東醫院、台北慈濟醫院、耕莘醫院、陽明交通大學附設醫院、林口長庚醫院、新竹馬偕醫院

  • 中部

         大千醫院、中國醫藥大學附設醫院、台中榮總、彰化基督教醫療財團法人彰化基督教醫院

  • 南部/東部

台大雲林醫院、成功大學附設醫院、奇美醫院、高雄長庚醫院、高雄榮總、義大醫院、高雄醫學大學附設醫院、花蓮慈濟

除了預防 也可用於治療確診者

長效型單株抗體不但可以增加免疫低下者的保護力,還可以用來治療「具重症風險因子且不需用氧」的輕症病患。根據臨床數據顯示,只要在出現症狀後的 5 天內投藥,可有效降低近七成 (67%) 的住院或死亡風險;如果是3天內投藥,則可大幅減少到近九成 (88%) 的住院或死亡風險,所以把握黃金時間盡早治療是關鍵。

  • 新冠治療藥物比較表:
藥名Evusheld
長效型單株抗體
Molnupiravir
莫納皮拉韋
Paxlovid
倍拉維
Remdesivir
瑞德西韋
作用原理結合至病毒的棘蛋白受體結合區域,抑制病毒進入人體細胞干擾病毒的基因序列,導致複製錯亂突變蛋白酵素抑制劑,阻斷病毒繁殖抑制病毒複製所需之酵素的活性,從而抑制病毒增生
治療方式單次肌肉注射(施打後留觀1小時)口服5天口服5天靜脈注射3天
適用對象發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與兒童(12歲以上且體重至少40公斤)的輕症病患。發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與兒童(12歲以上且體重至少40公斤)的輕症病患。發病5天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人(18歲以上)的輕症病患。發病7天內、具有重症風險因子、未使用氧氣之成人與孩童(年齡大於28天且體重3公斤以上)的輕症病患。
*Remdesivir用於重症之適用條件和使用天數有所不同
注意事項病毒變異株藥物交互作用孕婦哺乳禁用輸注反應

免疫低下病友需有更多重的防疫保護,除了戴口罩、保持社交距離、勤洗手、減少到公共場所等非藥物性防護措施外,按時接種COVID-19疫苗,仍是最具效益之傳染病預防介入措施。若有符合施打長效型單株抗體資格的病患,應主動諮詢醫師,經醫師評估用藥效益與施打必要性。

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餵飽全人類,需要她與她的科學——余淑美專訪
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2022/03/29 ・5129字 ・閱讀時間約 10 分鐘

本文由 台灣萊雅 L’Oréal Taiwan 為慶祝「台灣傑出女科學家獎」15 周年而規劃,泛科學企劃執行。

  • 2014 年「台灣傑出女科學家獎」傑出獎第七屆傑出獎得主

余淑美帶我們走進她在中研院分子生物研究所的辦公室,小的讓我意外。一台小型的葉片式電暖器放在門邊,就佔掉了一大塊空間。「這是給植物保暖用的,因為最近比較冷。」我們這群採訪者擋在門口還來不及動作,貴為院士的她就俐落地收起電暖器的插頭,將其移到另一側。「這舊電暖器要移動有個角度,我比較知道怎麼推。」她隨即拉來兩張椅子招呼我們坐下,採訪這天下午一連多日的寒流稍退,冬陽在此時斜斜曬入,點綴著大小綠色植栽的辦公室,在我眼中突然像是森林一隅,變得好大。

氣候條件跟植物生長狀況息息相關,這點你知、我知,我們老祖宗也知,因此才有了一萬多年前,被某些學者指稱為「農業革命」的時代,越來越多人類族群放棄狩獵採集,發展農牧生活型態。只不過這革命因為各種因素,過程極為緩慢、停停走走有時甚至還逆轉,而且並不是只帶來益處……。一萬多年後的此刻,科學家對農業與農作物的理解比老祖宗高出何止百萬倍,但人口暴增、耕地破碎、過度施用肥料與農藥、土壤與水源污染、加上氣候變遷造成的高溫、乾旱、洪患、海平面上升等,就連像余淑美這樣最頂尖的科學家也擔憂。

但比起現在才在煩惱氣候變遷的你或我,她早就採取了行動。

圖/余淑美提供

農業要發展,育種很重要

「農業其實跟我們生活息息相關,可是太廉價容易獲得,所以大家都不珍惜,辜負了辛苦的農夫。」余淑美院士小時候就跟許多同年代的孩子一樣,在農村成長,在水稻田邊玩邊學。雖然家庭經濟狀況不佳,但父親一直鼓勵她讀自己真正有興趣的,不要為了家境委屈求全,因此她從北一女畢業後,雖然同時考上國防醫學院護理系,可以畢業即就業,但從小就喜歡植物的她,最後選擇就讀中興大學植物病理學系,就此一直鑽研水稻,勤奮不懈,成為國際上舉足輕重的「水稻教母」。

就像 SARS-CoV-2 這新冠病毒不斷變異,余淑美說所有的生物基因都在不斷變化,就像人類的癌症來自基因突變,而現代社會能豐衣足食,也要感謝育種學家跟農夫持續透過作物雜交來改造基因。她說最早的玉米跟現在長得一點都不一樣,只有幾顆種子,而且又硬又難吃。不過透過化石證據,發現 7,000 年前到 500 年前這段時間的玉米不斷經過育種,外表已跟目前非常接近。另外,如今我們常吃的蔬菜,像是高麗菜、白菜、花椰菜、青花菜、羽衣甘藍……等,雖然名字跟外型差很多,但祖先其實都是十字花科的油菜,基因定序後會發現只有非常小部分不同,這都是育種多年的成果。

然而「育種多年」,也就等同速度太慢,而且也不一定想育什麼種,就出什麼種。過程艱辛也使得田間育種的人才越來越少。因此,新的生物技術接連誕生,有的使用化學藥劑,有的則透過放射線來誘發基因突變,速度雖然快了一些,但依舊是隨機突變,會出現難以預料的性狀,而且通常是我們不想要的。

基因轉殖,或你可能更常聽見的「基改」,則是速度更快更精準的育種方式,也是余淑美實驗室的專業。「我們知道很多水稻基因的功能,非常容易複製及插進好的作物品種基因體裡面。目前有技術可以精確地控制要插在哪裡,不會影響基因體其他基因的功能。」相較於其他育種方式起碼要六年到八年,余淑美表示基因轉殖兩到三年就可以完成,創造了已廣泛種植的基改玉米跟黃豆。因此,現代育種需要結合分子生物學、生物化學、物理化學、生物資訊學、組織培養技術、農園藝、病蟲害防治等技術,才能在短時間培育出好品種。余淑美說目前更已進入電腦育種時代,透過運算讓已經縮短的育種時間更短、產出更佳。

30 年來投入水稻研究,從 1993 年完成全世界第一個利用農桿菌轉殖水稻基因,到建立臺灣水稻突變種原庫、參與國際 C4 水稻計畫,余淑美持續突破,於前年(2019)10 月發表在《美國國家科學院期刊》加長版(PNAS, Plus)的研究,更發現了水稻抵抗逆境的關鍵機制。雖然這份研究在實驗時還是用基因轉殖技術,但隨著基因編輯技術發展盛行,她也向我們透露實驗室已經用基因編輯成功實現。

「我們平常追求 100 分的產量,可是如果雖只有 90 分的產量,水卻只用三分之一,經濟成本是很划算的,我們希望將來可以推這些技術。」對基因編輯稻米新品種,她樂觀期待。

基改的難題:要克服的不只有技術,還有人心

余淑美相信基因轉殖改良的作物能夠為世界創造更高的價值。以玉米這種易受玉米螟、玉米穗蟲加害的主要作物為例,農民可以噴灑蘇力菌(Bacillus thuringiensis Berliner, Bt)來防治。這種細菌的孢子會產生結晶蛋白,當幼蟲吃進腸道裡,會導致腸道穿孔,而且不同菌種有特定的殺蟲對象,能避免誤殺益蟲,也是對人類很安全的一種農藥。孟山都公司以此原理,透過基因轉殖技術,讓植物自行產生這種抗蟲蛋白,就可以連蘇力菌都不用噴了,而且一樣安全。
除了玉米之外,大豆、棉花、油菜、馬鈴薯也都陸續由生物科技公司開發出基改抗蟲品種,因此大幅降低了農藥的噴灑量達 3/4,間接保護了農人與消費者的安全,降低了環境保護跟生產的成本。另外像是香蕉萎縮病、木瓜輪點病等極難防治的疾病,影響貧窮地區的人民甚鉅,透過基因轉殖創造新品種也是最有效的作法。余淑美認為有些生技公司儘管名聲不好,但其對全球大量減少使用殺蟲劑的貢獻足以獲得諾貝爾和平獎。

科技上不斷突破、讓育種比過往更快更精準,降低農藥與肥料施用,從而減少環境影響;增加產量跟營養,讓食物更便宜可親。但在許多國家地區的政策跟民眾觀感中,基因轉殖作物始終過不了關,包括臺灣。

攝影/呂元弘

余淑美認為,相較於其他更不精準的育種技術,基因轉殖作物受到的要求太高了。生物安全評估的成本一層層疊加,「所以你可能十塊錢的成本,一塊錢是研發,九塊錢是花在生物安全評估上。」她說,這也使得這遊戲只有大公司玩得起,有志創新的小公司反而被排擠。

雖然臺灣面對少子化、人口下降,但就全球來說,總人口依舊還在快速增加,往 95 億前進,即使是此刻,全球也有 10 億人處於飢餓狀態。而一份統整了 500 篇研究的報告,顯示糧食生產的速率完全趕不上人口成長,屢創紀錄的自然災害,如旱災、洪荒、野火、高低溫、病蟲害等,更讓余淑美估計糧食危機將提早到來。

以稻米來說,「日本原來的品種都比較適合低溫,現在溫度越來越高,他們到臺灣來要品種去做雜交,因為他們的稻米現在已經開始不耐高溫了。」她接著指出前年(2020)花蓮有機米也因為高溫產量減少四成,桃竹苗第二期稻作也因為乾旱而休耕,去年(2021)中部許多地方第一期也休耕。她表示其實只要政策願意開放,她有把握可以育出不需要用那麼多灌溉水的品種。

除了耐旱,耐鹽也是余淑美認為值得開發的特性。像是歐洲唯一的稻米區——法國與西班牙南部就遇到地中海海平面上升、鹽水侵襲的問題;同樣的問題在臺灣,余淑美指出也有 30,000 公頃的耕地地層下陷受鹽害,影響範圍從彰化到臺南,在這些地方耐鹽的品種就能派上用場。

那現在最熱門的「基因編輯」呢?余淑美表示基因編輯的厲害之處,就是可以有效精準改變與改進基因,而且沒有外來基因,能夠提升消費者的接受度,她的實驗室也已經在做,但基因轉殖依舊是最能解決糧食問題的育種方式。余淑美認為,有機與基改其實訴求一致,都是要避免化肥跟農藥過量傷害環境與人體,尤其在臺灣每公頃農藥用量為亞洲第一的情況下,其實更該反思現行農法的問題。或許隨著教育、科普、跟糧食危機逼近,社會對基改作物的接受度也會逐漸提升吧!「我們家的豆腐都是挑基改的買喔!」她笑著說。

不斷前行的步伐與堅定的意志

除了力挺基改食材,身為研究糧食作物的生物學者,余淑美還有別的堅持,例如自己做飯。

「孩子小時候我都給他們每天帶便當。我雖然很忙,沒辦法幫他們做很多事,可是有些事情我很堅持。」余淑美回顧自己剛回國時的生活:兒子才滿月,女兒也只有兩歲,與先生趙裕展(同為中研院分生所研究員)互相配合,例如自己下午五點下班回家做飯,晚上八點回辦公室,換先生回家陪小孩,然後到十點換她回家顧小孩,輪到先生回辦公室繼續工作到十二點。

不過難以想像的是:回國 33 年,這般勤奮竟然一直延續至今!兩人如今還是每天早上九點半到辦公室,晚上抽空回家做飯、然後又回到辦公室,近半夜十一點半才回家。真的是連學生都不得不努力了。

「我小時候媽媽身體非常不好,我從小學一年級開始就要做很多家事,洗衣燒飯。冬天很冷,屋瓦上都會結霜,還是要到溪邊去洗衣服。」也因此,即使研究工作再忙再累,余淑美或許早已習慣,做事極有效率。身為家中老大,下有三個妹妹、一個弟弟的長女,成長的年代也曾感受過被視為「賠錢貨」的社會氛圍。負面的刻板印象反而刺激了她,讓她更努力,要讓所有人看見女生可以做得跟男生一樣好。

攝影/呂元弘

2014 年,得到第七屆「傑出女科學家」的肯定,余淑美因此多了許多到高中女校演講的邀約。她總是以自身為例,鼓勵學生要衝破家庭與學校教育給他們的窠臼,就像她父親告訴她的:想要唸、可以唸就往上唸,沒有一定要幫家裡賺錢或是早點出來工作。而當了母親的余淑美也總是鼓勵一對兒女盡量接觸各種興趣,自行探索方向。

就算在原本的路上撞了牆,或是想換條路走,余淑美也覺得沒什麼關係,但她建議學生要把握原有的基礎,在那之上學習新東西,才能為自己加分。「因為這種跨領域的人才其實更少,在這麼競爭的環境下,更可以凸顯你的能力。」她表示。

相較於其他科學領域,生命科學領域堪稱性別平衡,以余淑美所在的中研院分子生物研究所來說,男女比就幾乎各半,工作領域也無同工不同酬的問題。另外她認為,相較於美國女性婚後大多冠夫姓,臺灣沒有這情形,算是很不錯。

不少女性研究者在家庭裡負擔較多的工作,例如照顧長輩跟小孩,她認為的確比較辛苦,也因此另一半非常重要。她就有一些學術領域的朋友,因為先生跟家庭不太能諒解她們長時間待在實驗室而起衝突。她自己分析,即使生命科學領域女性跟男性比例平衡,但有許多女性未婚或沒有生育;若是成家有小孩的,另一半也幾乎都是學者,比較能體諒研究者的需求。由於分子生物領域非常重人力,進行各項精細實驗皆仰賴研究者的細心與耐心,加上也不太耗體力,她認為很適合女性。然而在她的學生當中,也會有女學生遇到職涯與家庭的兩難考驗。余淑美當然會予以鼓勵,但若她們仍舊放棄,在尊重其決定之餘,有時也不免覺得可惜。她認為每一個人都應該有權利追求自己的興趣,人生才有意義,但仍需要一定的幸運。

如今帶領多國學生的余淑美,笑著說實驗室像是聯合國一樣,巴基斯坦、印度、越南等許多南亞與東南亞國家的學生紛紛慕名而來,一方面是因為在這些國家,稻米是很重要的作物,他們也覺得很有發展前景,另一方面,她說,因為臺灣的學生想研究農業科學的越來越少了,因此國際學生佔比就不斷提高。

「我很喜歡手機定時欸,可以訂好多不同的時間提醒我。」在跟我們分享她怎麼安排每天的工作時間與指導學生的節奏時,余淑美眼睛一亮地冒出這麼一句話,讓人覺得十分可愛。這句單獨聽起來一點也沒什麼的話,放在脈絡裡,其實是這位頂尖科學家 30 多年來日復一日、研究、教學、與服務不歇的證據。不論是在對基因轉殖的認識、採納上,還是對農業與糧食安全的體悟上,或許臺灣還需要一些時間趕上她的腳步,只不過,到時候余淑美肯定又已經走得更前了吧!

台灣傑出女科學家獎邁入第 15 年,台灣萊雅鼓勵女性追求科學夢想,讓科學領域能兩性均衡參與和貢獻。想成為科學家嗎?妳絕對可以!傑出學姊們在這裡跟妳說:YES!:https://towis.loreal.com.tw/Video.php

水稻基因改造的專家!中研院余淑美院士-第七屆台灣傑出女科學家獎得主/YouTube

本文由 台灣萊雅 L’Oréal Taiwan 為慶祝「台灣傑出女科學家獎」15 周年而規劃,泛科學企劃執行。

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破解基因功能,創立臺灣水稻突變種原庫──「水稻教母」余淑美
研之有物│中央研究院_96
・2020/08/17 ・3361字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 538 ・八年級

國民法官生存指南:用足夠的智識面對法庭裡的一切。

本文轉載自中央研究院研之有物,泛科學為宣傳推廣執行單位。

  • 採訪編輯|張容瑱;美術編輯|林洵安

2012 年當選第 29 屆中研院院士的余淑美,以水稻基因研究享譽國際,成就包括:全世界利用農桿菌轉殖水稻基因的第一人、建置「臺灣水稻突變種原庫」、探討植物缺糖或缺氧等抗逆境發育的分子機制 ……,歐美日等國際專利更達二十多項,讓臺灣水稻研究在國際舞台綻放光采!一起來聆聽「水稻教母」余淑美院士的故事。

「這是真的植物,看不出來吧?」余淑美指著辦公桌角落生長旺盛的鱗毛蕨盆栽,自豪地說:「很多人都以為是假的,你看我養得多漂亮!」

她是中研院院士,撐起臺灣水稻基因研究的一片天,讓臺灣水稻研究在國際舞台上發光又發熱。但一說起自己養的植物,眼底仍閃爍如孩童般熱情光芒。

余淑美的祖父母、外祖父母都務農,童年總在稻田間奔跑嬉戲,對於水稻有一份特殊的感情:「稻田一年四季有豐富的變化,看到一片一片的稻田就非常愉快。」現在,水稻更成了她一輩子研究的對象。

余淑美,中央研究院院士、分子生物研究所特聘研究員,以研究水稻基因而聞名,在學界素有「水稻教母」之譽。
圖片來源│余淑美

既然考上北一女就去唸吧!余爸爸埋下的關鍵種子

1952 年次的余淑美,出生於臺中鄉間。在那個「重男輕女」的年代,傳統家庭認為女孩子沒必要接受教育,早點工作賺錢才實際,更何況她是家中的長女,打七歲起就要幫忙母親照顧弟妹,包辦所有家事,還得挑菜到街上叫賣,貼補家用。

但余淑美成績一直很好,國中畢業後,同時考上了北一女和臺北商專。但顧家的她暗自打算:「如果唸商專,畢業之後很快就能找到工作吧。」一心想幫忙分擔家計的余淑美打算選擇商專,放棄高中。

余淑美(右一)小學六年級與弟妹合照。她是家中的長女,打七歲起就要幫忙母親照顧弟妹,包辦所有家事。
圖片來源│余淑美

所幸,余淑美的父親認為不管男生女生,受教育都很重要。雖然他承擔著一家七口的生活重擔,卻鼓勵她:「既然考上北一女,為什麼不去唸,將來好考大學?」

在父母親的支持下,余淑美自己也爭氣,成為全家族第一個讀大學的人,余爸爸實為臺灣水稻基因研究埋下關鍵種子。

由植物病蟲害轉行,踏入分子生物新世界

但在研究水稻基因前,余淑美其實是一位植物病蟲害學家,直到博士班畢業後才毅然「轉行」。

在臺灣中興大學完成大學和碩士學業之後,余淑美赴美留學,攻讀博士學位,此行為她開啟國際級的研究眼界。1984 年,她博班畢業,正值分子生物學興起,余淑美洞察這是將來的主流趨勢,毅然決然從傳統植物病理學「轉行」到分子生物學。

但這一轉,她幾乎整個打掉重練!余淑美來到紐約冷泉港實驗室以及羅徹斯特大學生物系擔任博士後研究員,從最簡單的分生技術學起,一步一腳印,緩緩走進分子生物學的新世界。

1988 年,她加入康乃爾大學吳瑞教授的研究團隊,正式開始三十年的水稻基因研究長征。吳瑞教授的實驗室是當時全世界水稻分生研究的第一把交椅,發展出利用基因鎗轉殖水稻的技術,啟蒙余淑美在水稻分子生物學的研究方向,直到如今。

吳瑞教授(1928~2008 年)是中研院第 14 屆院士,於 1989 年回臺灣擔任中研院分生所籌備處主任,1998 年也協助成立中研院生物農業科學研究所(現在的農業生物科技研究中心)。
照片來源│余淑美

為什麼要研究水稻基因?世界人口急速增加,耕地不增反減,再加上氣候變遷,傳統的作物雜交育種和栽種方式已經跟不上人口的增長,只能靠基因轉殖、農業生技才能餵飽全世界。

吳瑞院士致力於以基因轉殖提升水稻抗逆境的能力、增加產量,造福家國世界,是余淑美心中的典範。

對抗糧食危機,水稻基因研究成為下一代農業科學的必然之路。

因此 1988 年底,當余淑美返臺到中研院工作,仍以水稻基因為一生懸命的研究主題。

破解水稻基因,創立臺灣水稻突變種原庫

2000 年左右,由日本主導的「國際水稻基因體定序計畫」已進行得差不多了(臺灣負責第 5 條染色體的定序,主要由中研院植物暨微生物學研究所負責),接下來研究的主流便是破解水稻的基因功能。

「以一本字典來比喻,先把所有的英文單字照字母次序排列起來,知道有 apple、book 這些字,但是還不知道這些字是什麼意思,」余淑美解釋:「接下來就是要註解出 book 是書、apple 是蘋果,字典才算完成。」

基因定序,就是要把所有基因在染色體上的位置及次序正確訂出,如同在一條街上每間房子的門牌,每個基因都有一組「門牌號碼」。

水稻基因定序後,接下來就要研究每個基因有什麼功能,怎麼運作,如何調控生物發育與行為。如此一來,水稻基因體這本「字典」才真正完成。

為此,余淑美說服當時的中研院院長李遠哲及副院長陳長謙,爭取經費和空間,勞心勞力整合國內各個單位,改良她與學生詹明才博士(現為中研院農生中心研究員)開發的農桿菌轉殖技術,建立「臺灣水稻突變種原庫」。

這個種原庫不但成為國際水稻基因功能研究的重要資源,提升了臺灣農業生物科技的國際地位,她也因此獲得蓋茲基金會的青睞,獲邀參與「國際 C4 水稻計畫」(請見研之有物另一篇好文「打造超完美稻米,餵飽全世界!余淑美與國際 C4 水稻計畫」)。

成功的祕訣:能力、興趣加上努力

回到臺灣做研究三十多年以來,余淑美已找到二十多種讓水稻抗逆境、提高產量的重要基因,成就斐然。說到成功的祕訣,她認為:「每個人際遇不同,適合不同的工作。除了能力之外,要有興趣,然後一定要努力,」她歸納說:「能力、興趣加上努力,一定會成功。」

在努力打拚的時候,要用心、細心、有耐心,她叮嚀說:「用心就是把心思聚焦在工作上,細心就是不能出錯,耐心就是不怕困難。」

至於「性別」是否會造成限制?尤其孩子仍小的時候,她如何兼顧家庭與事業?獲頒最佳創意女科學家獎、臺灣傑出女科學家獎的余淑美認為,首先歸功於一位尊重她的專業、也能與她分工的先生—中研院分生所趙裕展研究員。余淑美笑著說:「孩子小的時候,我們常常就是輪流回家照顧,讓另一個可以進研究室工作。」

環顧四週,櫃子上還擺著全家福照片,牆上掛著女兒小學時期的畫作,抽屜裡存放著一疊女兒兒時手繪、自己影印發行的刊物。一問到孩子,余淑美的驕傲溢於言表:「兒子現在在舊金山的 Google 當工程師,女兒在倫敦是微電影、3D 動畫導演暨美術指導,還擔任前年(2018 年)台灣金鐘獎的視覺創意統籌 ……」過去常常在研究室晃悠的一雙兒女,如今已展翅高飛,開創自己的天地。

2018 年夏天,余淑美全家至加拿大與美國邊境的小鎮 Niagara-on-the-Lake 旅行,照片中為先生趙裕展 (中)、兒子(左二)、女兒(左一)、媳婦(右一)。
圖片來源│余淑美

從辛苦的童年、異鄉奮鬥的青年、事業與家庭兩頭燒的中年,直到如今成就斐然,箇中辛苦實難對外人盡言。最後,余淑美希望能以自己的例子來勉勵女性學者,不要自我設限,務必專注在自己的目標上:

努力的時候,不要去想自己是女性,一切就是靠實力!

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本文轉載自中央研究院研之有物,原文為《「努力時,不要想自己是女性!」水稻教母余淑美》,泛科學為宣傳推廣執行單位。

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