人物特寫 〉「國家講座主持人」系列十:中興大學植物病理學系教授葉錫東-為木瓜除害的國際植病專家
2017-9-08
致力於臺灣農業生物科技研發與實際應用,國立中興大學植物病理學系教授葉錫東開創我國植物基因工程先河,他是我國第一位利用植物遺傳工程技術解決農民栽作困難的學者,他的木瓜輪點病毒 (PRSV) 研究更是享譽國際,二十餘年來屢屢創新突破,計有5篇論文獲得美國植病學會期刊選為封面論文,成就斐然。

中興大學植物病理學系教授葉錫東常自詡為「植物內科醫生」,他說,「植物和人類一樣都會生病,人生病可依不同的病因找內科、外科、牙醫等各科醫生;而植物生病時,則要找專門醫治植物的醫生來幫植物把脈,我所做的事,就像是植物的『內科醫生』。」而他幾十年來最關心的病患就是木瓜。
數十年前,臺灣曾發生木瓜受到病毒荼毒,導致市場一時間竟然買不到木瓜,即使是當時的總統蔣經國也一樣吃不到,於是,蔣經國立刻指示要培養出臺灣自己的農業病毒防治專家。很快地,隔年的公費留學招生就設置了前所未有的植物病理類別。葉錫東考上了公費留學生,負笈美國留學,他的一生就此改變。

農家子弟翻轉自己的命運

「我很感念當年的三七五減租政策,讓我們家能擺脫佃農身分,成為擁有一方田地的自耕農,也讓我能夠靠著念書扭轉自己命運。」葉錫東談到自己投入植物病理的動機,「當初之所以會走上植物病理這條路,初衷就是想要幫助農家,讓他們可以輕鬆一點。」身為農家子弟,他從小看盡農人看天吃飯的苦楚。
進入中興大學植物病理系,葉錫東的夢想一步步地實現。他於中興病理學系一路取得學士和碩士,並擔任該系助理研究員。在這段期間,葉錫東投注心力於番茄病毒防治,並參與洋菇真菌、蘆筍相關研究等,促成當時的臺灣洋菇罐頭及蘆筍罐頭產值皆躍居全球第一。公費留學考試通過,葉錫東得以前往康乃爾大學深造,取得植物病理博士學位並於1984年回到中興大學任教至今。

在藝術研究領域,找到人生志向

學術研究受人尊重,但談起求學之路,謝明良頻頻笑說他不是好典範,他的故事絕對不足以讓學生仿效。說到底,他不是愛上學的人,幾乎所有學習都靠自己摸索而來,高中念的是高職電工科,但他對電工卻一點興趣也沒有,自然就沒有獲得太多學習成就。後來,謝明良進入日本青森大學,讀的又是沒有興趣的經濟學,一直到進入日本成城大學研究所後,他才決定走入藝術研究之路。但他的指導教授卻是做其它研究,他等於是到頭到尾都自己看書摸索知識。
談起藝術研究的機緣,謝明良沒有多想就說:「沒有為什麼,就是喜歡。」他從小就喜歡搜集舊東西,例如他搜集很多早期多樣化印製的火柴盒,還會自己跑到建築工地,撿工人丟棄的瓷磚碎片,研究不同品牌的樣式、製作手法,回想那段過程,他笑說:「當時隨便拿一片磁磚,我都能猜出是哪一家廠商的。」這些兒時記憶對生性不拘小節的謝明良而言,都不認為這是什麼值得討論的關鍵因素,但此時,謝明良卻又想起小時候每天放學經過臺北火車站,總忍不住想要走進舊大樓逛一逛,攤販賣的每一項古物他都充滿好奇。直到現在,逛跳蚤還是他人生的一大樂趣,周末總禁不住會想走去瞧一瞧。

木瓜輪點病毒全球束手無策

他的取經回國為臺灣的木瓜病毒防治技術帶來一次又一次的突破。葉錫東帶領團隊耗費無數心力對抗的敵人,就是會導致木瓜染上絕症的木瓜輪點病毒。此一令果農聞之色變的木瓜輪點病毒 (Papaya ringspot virus,PRSV) 最早於1945年,在夏威夷歐湖島被發現,之後肆虐全球,臺灣也無法置身事外,,於1975年首次在高雄縣燕巢、阿連、大樹等地發現此病害後,之後在短短二、三年內,臺灣各地大部分的木瓜園都被摧毀殆盡。
木瓜是熱帶及亞熱帶地區廣泛栽培的重要經濟果樹,一旦大規模或全面染病,不只農家心血付諸水流,且國家經濟必定受到重創,因此找到有效解方成為葉錫東日夜心繫的重責大任。
木瓜輪點病毒之所以被視為木瓜絕症,是因為無論採用藥劑、綜合管理方法、耐病及抗病育種等方法,問題都解決不了。於是,誰能找出此不治之症的解方,當然就能揚名國際。

另闢蹊徑,創新成果驚艷國際

葉錫東到底研究出哪些方法,讓木瓜免受輪點病毒荼毒?在1983年,也就是葉錫東還在美國康乃爾大學擔任博士後研究員時,他以亞硝酸誘變方式得到PRSV HA5-1的輕症病毒,此輕症病毒不對木瓜產生嚴重危害,卻可以利用交互保護 (Cross Protection) 作用的原理來防治輪點病。
何謂交互保護作用?「這個概念類似在動物身上施打活體疫苗來預防病毒感染,也就是將毒性較弱的病毒注射進動物體內,如此就能避免被毒性較強的病毒感染。」葉錫東說明,「不同的是,我們不是替植物打疫苗,而是利用這種弱毒株來接種,經過這種弱系病毒接種保護後的木瓜,就不會被強系輪點病毒感染。」此方法一出,木瓜輪點病毒終於有解,我國農委會正式批准將此弱毒株系運用於輪點病毒防治,在1984至1993年這十年間,接種的木瓜苗木高達400萬株,推廣面積達2,200公頃以上。
葉錫東強調,「我們在當時創下了蟲媒病毒防治領域的先例,這是全球首次大規模為植物接種輕症弱毒疫苗。」此一創舉不僅吸引全球植物病理學界的矚目,更獲得美國植物病理學會期刊Plant Disease選為封面特別報導。
之後,葉錫東更在分子層次上,將輪點病毒基因HC-Pro的病原性相關位點解出,以定點突變方式迅速產生可應用的輕症疫苗,這可說是學術及應用上的重大突破,亦獲得美國植物病理學會頂尖期刊Phytopathology選為封面論文。兩大研究接續登上權威學術雜誌封面,葉錫東在利用交互保護作用以防治病毒病害的基礎及應用上,成為世界的先導權威學者。

最大期盼:基改木瓜在臺上市

除了利用交互保護作用來防治木瓜輪點病毒外,葉錫東也成功利用植物基因工程技術產生轉基因抗輪點病毒木瓜品系。葉錫東說明指出,「近年來,植物組織培養技術提升,且植物基因轉殖技術屢有突破,加上病原誘導抗病性理論的確立,由此開啟了一條防治植物病毒病害的嶄新途徑。」病原誘導抗病性理論(Pathogen-derived resistance) 是指能將病毒基因體的一部份轉移至寄主植物染色體內,藉此達到抗病毒感染的目的。
葉錫東於1994年首先育成鞘蛋白轉基因木瓜,之後陸續研發可以抵抗單一病毒、兩種病毒及多種病毒的單抗、雙抗、超抗木瓜。葉錫東說,「轉基因木瓜可解決輪點病毒危害木瓜生產的問題,木瓜產量能大幅提升,農民收益也可增加,然而因為受限於臺灣的基改政策,果農卻至今無法享受這些好處。」葉錫東研發的單抗轉基因木瓜已於1998年在美國上市;2003年於加拿大上市;2006年於中國大陸上市;2011年也於日本核准上市。
葉錫東的轉基因木瓜皆有智財保護,尤其最新的超抗品系已獲臺灣、中國大陸、印度及美國專利權,目前也正在和中國大陸、菲律賓與越南商談技轉及授權。「我們研發成功的超抗性轉基因木瓜,具備全球應用價值,」葉錫東一再強調,「我非常希望自己二十餘年來的基改研究心血,可以成功在臺灣商品化上市,能夠真正幫到臺灣農業,這是我最深的期盼。」走過漫漫長路,葉錫東透露他的夢想可望在年內實現。
除了轉基因木瓜的傑出成就外,葉錫東也帶動我國水稻及農園藝作物的基因工程研究。對於全球日益猖獗的薊馬傳播病毒,也利用基因沉寂策略主找到了化解之道;他還以嶄新的防治策略來對付肆虐全球的粉蝨及其他蟲媒病毒。葉錫東的各項傑出研究,為農人解決一次又一次的病毒危機。從農家子弟到舉世聞名的植物病理權威,一路走來,他改變的不只是自己的命運,臺灣農業也因為有他,競爭力得以壯大。

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