你應該要知道的食事
目前商業基改作物的效果主要為抗蟲害及抗除草劑兩種，可藉由避免外來因素導致的減產來提升作物產量，但新的科學發現能直接經由基因調節來讓作物增產，或可為基改作物帶來全新樣貌。
撰文＝黃齡誼
美國冷泉港實驗室(The Cold Spring Harbor Laboratory, CSHL) 的生物科學家發現了植物調節幹細胞增殖的新路徑，而該研究結果也能應用於提升玉米及其他主要糧食作物的產量；在研究中，經基因調控的玉米比控制組多了50%的產量。相關研究論文在2016年5月16日發表於學術期刊《自然遺傳學》(Nature Genetics)。
在此之前，科學家已知植物自我調節細胞分裂的路徑是CLAVATA-WUSCHEL路徑；在此路徑中，位於分生組織頂端的幹細胞，會發出抑制訊號，傳送到其下方的組織中心(organizing center, OC)，抑制幹細胞增殖。
A. 目前發現的新路徑：葉子發出訊號 抑制幹細胞增殖
David Jackson教授和其率領的研究團隊目前新發現的FEA3-FCP1路徑也有類似的回饋機制，但訊號是來自於葉子而非幹細胞；由植物剛露出的新葉（原基）所發出的訊號會被傳遞至位於生長頂點的分生組織（幹細胞區位）上，令分生組織的全能幹細胞停止增殖。
其實在此之前的研究便已發現有此種路徑存在，但沒有科學家找出真正能執行此功能的分子。Jackson和研究團隊在分生組織中辨識出這些「葉子發出的煞車訊號」之受體，稱其為FASCIATED EAR3（FEA3）；他們也發現能與此受體反應的配體（抑制訊號），是一種稱為FCP1的蛋白質碎片。
B. 但若受體完全失效 幹細胞瘋狂增殖 會長出畸形低產量玉米
在此發現之後，科學家們將研究延伸到FEA3受體功能異常之玉米。發現當分生組織中的FEA3受體完全無法作用時，葉子傳輸的抑制訊號FCP1便無法被接收，幹細胞也因此瘋狂增殖，導致種子過多，植物體無法提供足夠的資源（光、水、營養等），進而形成帶化現象(fasciation)，長出畸形的低產量玉米穗。「就像他們完全看不見FCP1一樣」Jackson說。
C. 當受體些微受損 幹細胞適度增殖 長出高產量玉米
當研究團隊調整FEA3的基因，使其功能僅受到些微影響時，能使幹細胞在適度範圍內增加，其玉米穗也明顯大於野生玉米穗，並有更多列的玉米粒；整體來看比野生型玉米多了50%的產量。
不只玉米 新研究未來或可運用於所有糧食作物
這個新發現的FEA3-FCP1路徑也存在於植物研究中的模式生物(model organism)：阿拉伯芥(Arabidopsis)中——模式生物為科學研究中經常運用的物種，如同果蠅之於醫學研究，阿拉伯芥是植物研究中受到最廣泛研究的物種——而玉米與阿拉伯芥又有極大的分歧，因此研究團隊推論FEA3-FCP1路徑應普遍存在於植物界，認為這個研究結果的應用能為所有主要糧食作物帶來顯著的增產。
但Jackson也表示，他們無法保證在農業使用上能得到同樣的增產效果，因為實驗用的品種與一般商業生產所種植的品種並不一樣，而要將實驗室中的結果應用到實務上也有一段嚴苛的過程要走；但此研究贊助商之一的種子公司——杜邦先鋒公司(DuPont Pioneer) 已經開始研究相關的商業品種並安排田間試驗。以往基改作物主要的效果只在抗蟲害及抗除草劑，藉由避免病蟲害等外來原因造成的減產來間接提升產量，尚未有由基因調節直接達到增產效果的商業品種，此研究結果在未來是否會帶來全新的基改作物也很值得關注。
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參考資料
▶冷泉港實驗室(CSHL)：Discovery of new stem cell pathway indicates route to much higher yields in maize, staple crops
▶自然遺傳學期刊(Nature Genetics)：Signaling from maize organ primordia via FASCIATED EAR3 regulates stem cell proliferation and yield traits
▶生物科學技術期刊(biosciencetechnology)：New Plant Stem Cell Discovery Points to Increased Yields
▶ModernFarmer：This Gnarly, Mutant Corn Plant Could Have Serious Implications on Yields
