◆◇國際海洋年系列報導◆◇ 海洋生物科技 動物所研究員、學術諮詢總會執行秘書　吳金洌 最近數年對分子生物學（molecular biology）及遺傳工程（ genetic engineering）知識的了解和深入研究，再加上研究人員及 生技公司的大量投注，使得生物技術日新月異。尤其是基因轉殖（ transgenics）技術之成熟，再配合遺傳物質操作技術，以無性生殖 方式成功複製動物，使得生物技術將於21世紀獨領風騷。 臺灣乃海島型國家，海洋生物為重要資源，但因過去對於魚類的 過度捕食，再加上環境大量污染及各種疾病侵害，使得某些魚種瀕 臨絕種，尤其對臺灣溪河魚類衝擊最大。如臺灣國寶魚櫻花鉤吻鮭 瀕臨絕種及香魚的消失等，均不難想像目前之嚴重性。水產養殖業 同樣面臨一些考驗，包括飼養密度過高所造成的疾病、污染、暴斃 ，更引起河川或海洋的二度污染。其它如種苗繁殖及稚魚培育技術 之未能突破、寒流來襲時魚類抗寒性不良，以及疾病之防治無力等 ，均造成養殖戶之投資獲利減少，考驗著我們這一群從事於海洋生 物研究者。過去幾年很多研究室大力投注於此研究課題，希望利用 生物技術改善及提高海洋生物之產量及品質，例如對於生長激素（ growth hormone）及類胰島素生長因子（Insulin-like growth factors）等基因及其蛋白質特性加以研究探討，再配合轉殖魚類之 技術，生產魚體特大而成長快速之魚，已成功的應用轉殖生長激素 基因於香魚及泥鰍。另將吳郭魚之類胰島素生長因子基因分離，並 生產重組蛋白質，期能大量製造類胰島素生長因子重組蛋白，應用 於水產養殖業以提高產量，甚至更進而應用於生物、醫藥方面。臺 灣冬季常有寒流來襲，養殖魚、蝦、貝類受寒害而死亡，養殖戶損 失鉅大。針對冬季寒害，應用基因重組技術，大量生產抗凍蛋白質 （Anti-freeze protein），以餵食方式或者將此抗凍基因直接借由 基因轉殖技術送入魚體，以增強魚類之抗寒性。另外在高密度與企 業化養殖下，常發生疾病侵襲，而造成重大損失，在傳染性疾病中 ，又以魚類感染性胰臟壞死病毒（IPNV）為分佈最廣之魚類病毒。 其中以VP2為主要殼蛋白且具有病毒感染力，研究人員以VP2片段之 Anti-sense DNA 合成質體，再將質體送入鮭魚胚胎細胞株（ CHSE-214）內，發現具有抗IPNV病毒的感染。目前研究人員更進一 步利用RNA具有核酸<酉每>（Ribozyme）的功能，針對感染性胰臟壞 死病毒不同樣的位置所設計之鎚頭型核酸酵素的DNA樣版，再以鎚頭 型核酸<酉每>作切割，期能直接應用於生物活體上，以降低病毒之 感染。而DNA疫苗是另一種重要生物技術，以減少病毒感染─利用抗 微生物多胜<月太>（cecropin , magainin）消滅細菌之原理生產轉 殖基因蝦，使其能自行製造抗微生物多胜<月太>，用以保護養殖蝦 類，避免病原體感染。為期生產優良品系之魚作為高密度養殖之用 ，研究人員正以基因轉殖、染色體操作、性轉變及孤雌生殖（ gynogenesis）等生物技術改變魚種之遺傳性狀以供養殖業。 分子遺傳亦廣泛應用於探討海洋生物之交配系統、親屬性、雜交 現象、物種化（speciation）、族群結構分化（population subdivision）及系統親緣分析，另外水產養殖種魚、系群（stock ）鑑定及污染之影響，為進一步瞭解海洋生物之演化及其親緣關係 ，亦利用DNA序列及胺基酸序列來探討，由於細胞核內之DNA及RNA與 粒線體DNA，在不同之天擇壓力下產生不同演化速度，且由於其分子 結構及DNA序列的保守性，其中不同密碼次級單元及非轉錄間與其演 化速率有所不同，因此以核醣體（ribosomal）DNA的序列足夠定量 分析目前地球上生命的演化及後生生物之起源等深屬親緣關係。目 前以粒線體DNA序列，介入子（introns）、微衛星（ microsatellites）及隨機增幅多型DNA分析（Randomly Amplified Polymorphic DNAs, RAPDS）廣泛被應用。由於粒線體DNA為單套且 源自母系，適合應用於探討種內或是近親種之親緣關係。由於介入 子在基因轉譯成mRNA過程中被切除，且其為非功能性密碼，受天擇 的作用小，通常在不同族群或不同種間之介入子基因庫可累積足夠 變異，再配合限制片斷長度多形性（Restriction Fragment Length Polymorphism, RFLP）來偵測介入子變異，供探討族群變異或近親 親緣關係之資訊。隨機增幅多形性DNA（RAPDS）利用單一個合成的 10∼12 bp引子（primer）進行PCR增幅，可以隨機調查基因庫的變 異，及找出表現型及父、母系之間相關基因。因微衛星由1∼10 bp 長度所組成之重複片段，在真核生物基因庫中分佈廣泛，也由於其 主要片段數目的差異，具有高多形性，其變異方式可能受插入（ insertion）或deletion的影響，可以藉此探討類源關係。可見生物 技術的應用，將為海洋生物帶來新紀元，也為水產養殖業注入新希 望，對魚類之親源關係了解更盡完臻。