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照片-黃章文副教授

在基因的迷宮中,找出水產生物頭好壯壯的通路

遺傳與育種專家黃章文副教授

黃章文副教授任教於海洋大學水產養殖學系,他的主要研究範圍涵蓋了遺傳學、育種學、分子生物和動物生技等領域。近年來,黃副教授和團隊不只獲獎,研究內容發表於國際期刊,在水產育種領域的努力和成績,為各界有目共睹。但事實上,黃副教授過去原先專攻畜產領域,特別是褐色菜鴨的基因研究。在中興大學研究時期,他成功找出褐色菜鴨中與高產蛋率相關的基因,為畜牧業帶來了新的機遇和可能性。

不久之後,黃副教授因緣際會進入中央研究院細胞與個體生物學研究所。當時研究所的研究目標,主要以水下動物為主。「水下動物的研究真的不容易,有太多做陸生動物時候沒想過的事情,例如:陸生動物的個體辨識度較高,要抓特定的個體也比較簡單,但如果要靠肉眼辨識出某一魚類的個體,那個難度就是天與地的差別了,更別提如果還要把某個特定個體抓出來,真的是一大挑戰。」話雖如此,樂觀積極的黃副教授認為,與其抱怨困難,不如來發掘專屬於水下動物的優勢。於是,他歸納出做水下動物研究的三大好處:「第一,野生環境中的魚類豐富,對基因研究來說是非常有吸引力的一件事;第二,絕大多數的魚類,單次的繁殖數量遠高於陸上動物,只要他們一繁殖,我就有大量的子代可以研究;第三,科技一直在進步,只要在水下動物身上植入晶片,要辨識他們就變得容易許多。」就這樣,抓緊了對基因研究的熱情,黃副教授鎖定水下動物研究的優點,再加上有效的科學工具,開啟了他投入水產養殖的研究之旅。

圖片:褐色菜鴨是台灣最主要的蛋鴨,黃副教授在中研院期間,負責研究如何提升褐色菜鴨的產蛋率,並有優秀表現。

圖說:褐色菜鴨是台灣最主要的蛋鴨,黃副教授在中研院期間,負責研究如何提升褐色菜鴨的產蛋率,並有優秀表現。

不能改變環境,就讓物種來適應環境

海大水產育種團隊 (TABT) 由黃章文副教授、龔紘毅副教授及徐德華助理教授組成,運用功能性關鍵基因選育、分子標記等技術以及AI辨識外觀表現驗證,開發出名為「前瞻基因體科學化優質種原精準選育技術」的創新方法。團隊特別以臺灣鯛進行研究,透過精準選育,培養出具有不同特性,例如:抗病、耐寒或者耐鹽(耐海水)的品系,不僅可以為種苗廠商篩選出更優質的種苗,還可保留子代的多種優勢性狀,大幅提升臺灣養殖育種潛力和經濟價值。

圖片:黃副教授和團隊找出了臺灣鯛基因的秘密,培育出可以耐寒、耐鹽、抗病毒的優質台灣鯛。圖為海大水產育種團隊 (TABT) 由黃章文副教授(中)、龔紘毅副教授(左)及徐德華助理教授(右)組成。

圖說:黃副教授和團隊找出了臺灣鯛基因的秘密,培育出可以耐寒、耐鹽、抗病毒的優質台灣鯛。圖為海大水產育種團隊 (TABT) 由黃章文副教授(中)、龔紘毅副教授(左)及徐德華助理教授(右)組成。

「這套技術的開發和驗證僅用了大約五年的時間,和傳統育種平均 10 到 20 年的時間相比,大大縮短。應用我們精準選育技術所培養出的臺灣鯛,不僅具有高生殖率、孵化率和存活率,而且能夠適應全球環境變遷和極端氣候的影響,非常具有商業價值。」黃副教授和團隊所培養出來的耐寒品系臺灣鯛,在連續兩天的 10℃ 低溫下,活存率高達 90% 以上;而耐鹽品系在全海水養殖下的存活率,是市售商業品系的 2-3 倍;至於抗病品系的抗病存活率,也是市售商業品系的3倍,受海豚鏈球菌感染後的死亡率低於 10%。「市面上有號稱可以耐鹽的品系,很多都是將即將可以出售的魚,放到鹽水中生活幾天,就算是耐鹽了,但我們的魚是可以真正生活在海水中,這對海水養殖產業來說是一個很有吸引力的品系。」黃副教授補充道。的確,當我們放眼全球市場來看,東南亞、非洲等地區,對於具有特殊耐抗性的種苗,需求量日益增加,發展的空間和機會也不斷擴增。黃副教授和團隊的精準選育技術,不僅保有基因多樣性,還可以配合不同品系養殖,在逆境中培養出特殊風味的高價臺灣鯛。「因為養在海水或低溫環境中,魚類肉質中的精胺酸、麩胱胺酸等游離胺基酸,以及不飽和脂肪酸的含量都會有所提高,讓魚肉的味道和口感都更好。」而這些優良品系還可以與市售商業品系進行雜交,提升子代的抗病和抗逆境能力,使臺灣鯛成為水產養殖中永續發展的關鍵魚種。

「我們培養出來的耐寒吳郭魚,在 7℃ 的低溫下仍然能夠存活。透過模擬臺灣的寒流情境,讓吳郭魚在 10℃ 水溫下能持續存活 48 小時,活存率高達 90%。」黃副教授指出,臺灣北部時常傳出因寒流而造成養殖魚蝦大量死亡的案例,如果說吳郭魚是一個起點,那麼未來就有機會,讓臺灣其他養殖水產也進行類似的基因培養,減少養殖損失。「而且低溫下養出來的吳郭魚還有一個優勢,就是他會為了禦寒,而將大部分的能量都集中到肌肉上,我們低溫吳郭魚油中的 DHA 和 EPA 脂肪酸含量,都比一般吳郭魚來得高,所以將來也可以利用吳郭魚研發出保健、保養相關的產品。」黃副教授很高興的分享道。無論是肉質口感,抑或是營養成分的提升,這些改變皆有助於翻轉吳郭魚的市場價值——消費者可獲得更好的產品,同時增加養殖業者的收入,黃副教授和團隊的這一步,成功創造出雙贏局面。

善用基因選育,打造環境與產業雙贏

黃章文副教授以他深厚的學術背景,和豐富的研究經驗,將育種學與基因科技結合,為臺灣水產養殖帶來創新發展,使養殖業的商業前景有所提升。更重要的是,他的努力為臺灣在環境議題上注入新的活力,間接對海洋永續、減少碳足跡等方面提供更多可能。我們看到了一位熱忱於科學研究,樂於分享知識的學者,期待黃副教授未來能持續在水產養殖學領域,帶來更多創新與突破。

圖片:保種 - 魚體或其精巢之全部或部分冷凍保存方法及其系統(證書號:I723373)→ 溯源 - 水產生物及水產品之外源性分子追溯方法及其系統(證書號:111116589)→ →鑑定 - 臺灣鯛品系的分子特徵及鑑別方法(證書號:111116588)
圖片:2022年榮獲第19屆國家新創獎-學研新創獎(農業與食品生技類)及2023年以「台灣鯛品系之分子特徵鑑別方法及其系統」發明專利榮獲臺灣創新技術博覽會金獎。 圖片:2022年榮獲第19屆國家新創獎-學研新創獎(農業與食品生技類)及2023年以「台灣鯛品系之分子特徵鑑別方法及其系統」發明專利榮獲臺灣創新技術博覽會金獎。

圖說:2022 年榮獲第 19 屆國家新創獎-學研新創獎(農業與食品生技類)及 2023 年以「台灣鯛品系之分子特徵鑑別方法及其系統」發明專利榮獲臺灣創新技術博覽會金獎。

圖片來源:以上圖片由 黃章文副教授提供。

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