國際處　李瓊妮．賴明信 [1]

一、緣起

　　為因應氣候變遷對糧食作物生產造成之衝擊，並建構及強化我國稻米科研能力與國際接軌，本會、中央研究院及國內農業相關大專院校自民國 98 年起，與國際稻米研究所（International Rice Research Institute, IRRI）重啟計畫合作關係。99 年 7 月 IRRI 所長Dr. Robert Zeigler 應邀來臺灣訪問，簡介該所推動之整建稻種基因銀行、建立公共農業研究雲端運算平台、建置數位稻米資訊中心及創造潔淨永續稻米產業等四項專案計畫。本會基於 IRRI 的研發能量可以有效填補國內農業研究的部分缺口，以及農業應用研究能夠與國際接軌的宗旨，積極與 IRRI 洽商；在 101 年 1 月由本會農業試驗所陳駿季所長代表與 IRRI 簽署合作備忘錄（Memorandum of Understanding, MOU），正式啟動與 IRRI 進行系統性及整體性之水稻科研國際合作計畫。在 101 至 104 年期間爭取到「因應氣候變遷及糧食安全之農業創新研究」新興特別額度計畫預算，以「與 IRRI 以因應氣候變遷之科技交流」為題，執行與 IRRI 之合作計畫。

二、合作模式

　　首階段以 4 年為期，以國內稻作產業需求議題為合作軸心，雙方各自組成研究團隊，在 IRRI由相關領域的專家組成，在國內則由本會所屬農業試驗所、各區改良場及臺灣大學、中興大學等大學相關領域的專家學者組成。經篩選 IRRI 的研發能量與意願後，選定 4 個合作議題，分別為抗／耐逆境品種改良開發、稻作種原交換與保存、水稻病蟲害綜合防治及人才培養與技術訓練。我國與 IRRI 之合作模式，有別於以往國際交流僅派員出國參訪或短期研習之運作方式，採以團隊合作共同執行專案計畫。經 3 年來的實際運作，雙方就上述議題進行了密切的交流及合作，研究人員彼此間已培養良好的合作默契，也建立緊密且相互信賴的友誼。中斷 20 幾年的雙方關係，在短時間內就能如此迅速重新建立，真是一件值得興奮與驕傲的事情，這期間參與人員的努力推動，功不可沒。

三、合作成果

（一）抗／耐逆境品種改良開發

　　國內水稻品種改良由於長期以來大多偏重於稉型稻之米質改良，而疏忽系統性及精確性的耐逆境性狀改善工作。IRRI 在水稻耐逆境性狀的篩選設施、評估技術、基因選殖及品種開發等各方面的顯著成就有目共睹，因此導入 IRRI 的抗／耐逆境研究經驗，可快速改善我國現有品種的耐／抗逆境能力，進而開發出具高逆境調適性的水稻新品種（climate-ready rice），將能有效減緩氣候變遷帶來的稻作生產衝擊，確保我國稻作產業之永續發展及糧食品質安全。

　　我國選擇 8 個臺灣優良的水稻推廣品種為輪迴親本，IRRI 則提供生物或非生物耐受目標基因／QTLs 的種原，將已知逆境耐受性（stress-tolerance）之目標基因導入國內品種。在 101 年已從 IRRI 引入具有抗稻熱病、抗白葉枯病、耐旱或耐鹽等基因之材料共 21 個親本，先在國內經抗／耐性狀表現評估並雜交後，以分子標誌進行雜交後代基因型篩選，並以人工接種圃方式進行抗／耐性狀的外表型選拔，再與國內推廣品種回交。103 年雙方總計共同建立雜交組合 34 個，其中已成功將 5 個白葉枯病抗性基因堆疊在國內的推廣品種（圖 1），經白葉枯病分離菌株田間接種調查，抗性表現非常良好，現正進行田間測試評估中；稻熱病是國內水稻危害最嚴重且最複雜的病害，經人工及田間病圃測試，發現 IRRI 所提供材料中有 3 個抗性基因／QTLs 對國內的稻熱病菌具有抗性表現，除已成功建立這些基因／QTLs 的基因型篩檢及外表檢定系統外，也將這些基因導入堆疊於國內品種；此外，同樣也已將表現程度最高的 3 個耐旱基因及耐鹽基因各別導入國內品種。

（二）水稻病蟲害綜合防治

　　在臺灣第二期作嚴重發生及為害之褐飛蝨及白背飛蝨，是長距離遷移性的害蟲，遷移來源地區包含菲律賓、越南及中國等地，極有可能藉由上述媒介昆蟲之攜帶，將水稻 皺縮矮化病、水稻草狀矮化病及南方型水稻黑條矮化病等引入臺灣，造成臺灣水稻生產的嚴重損害。IRRI 早已積極從事 上述病毒之抵抗性檢定研究，且應用於優良抗病毒品種選育的經驗豐富。為防患於未然，我國派遣 3 位昆蟲研究人員前往 IRRI 研習交流，除引入抗性種原於育種研究工作外，並汲取經驗以建構我國抗性篩檢制度；此外，透過雙方合作管道，共同偵（監）測於東南亞發生之水稻病毒病害種類及為害狀況，研商適當管理策略，及早預防可能造成之為害損失（圖 2）。IRRI 利用 8 個稉、秈稻種原，建立了 4 個多親本多世代互交水稻族群，命名為 （Multi-parent Advanced Generation Inter-Cross, MAGIC），其中 IRRI 為因應生物性逆境抗性之需求，正構築對多種病蟲害具有廣遺傳變異的生物性 MAGIC 材料，現已完成 4 系重組，正進入 8 系重組的步驟。我國經 IRRI 同意引進臺灣試種，以評估這些材料在臺灣環境下對生物性逆境的抗性表現，此將可穩固我國水稻病蟲害防治的根基。

（三）稻作種原交換與保存

　　IRRI 的 MAGIC 是研究雜交後基因組間互動及影響的最佳材料，且可直接用於品種改良或其他開發利用。目前我國已經從 IRRI 引入其中 2 個族群計 641 個系統進行繁殖（圖 3），調查其在臺灣環境生長下的主要農藝性狀表現，並經由各改良場研究人員在成熟期到 IRRI 田間直接篩選，然後再將所選到的材料攜回國內各改良場試驗田區作進一步觀察選拔。這些重組自交系，除可供篩選出有用性狀以供利用外，在農試所收集到的材料與資料也會納入我國的國家作物種原庫。未來我國針對 MAGIC 之評估分析結果，透過 IRRI 可和其他評估國家互相交換與分享成果，強化資訊交流與利用。藉由這些材料的連結，臺灣並已加入由 16 個國家組成的溫帶水稻論壇（Temperate Rice Research Consortium, TTRC）組織，正積極將國內的稉型稻研發能量與其他國家分享，有利擴展臺灣的國際知名度。

　　本計畫 4 年執行期程，聚焦於抗／耐逆境水稻品種（系），透過與 IRRI 之種原交換，可取得我國所需抗／耐逆境稻種及其重要農藝性狀資料。目前已從 IRRI 引入稻熱病之稉、秈型稻判別品種各 30 與 20 個，白葉枯病判別品種 29 個；臺灣大學在本會動植物防疫檢疫局經費補助下，也利用這些材料建立了國內稻熱病之致病品系、生態分布及流行病學等研究資料。除此，臺灣大學與 IRRI 合作，利用 2,000 個高度遺傳歧異性種原，建立逆境耐受性之高通量基因型資料與平台，進行臺灣種原關聯遺傳學（association genetics）研究，此將更強化種原利用於臺灣稻品種開發（圖 4）。

（四）人才培養及技術訓練

　　為增進臺灣年輕科學家（新世代之水稻科研人員）之研究能量及國際合作經驗，IRRI 負責提供實驗室空間及研究人員受訓互訪之機會；包括臺灣研究人員可參與特定之 IRRI 研究室 2 至 4 週，以獲得相關之實驗技能及經驗，IRRI 研究人員亦可對等地訪問臺灣合作單位，互享受訓之材料及方法，並嘗試將此與 IRRI 之內部訓練課程結合，如水稻育種、分子輔助育種、SNP 分析方法、外表型篩選技術等，及辦理相關研討會。至今，派遣研究人員前往 IRRI 研習交流 40 人次，引入性狀調查評估操作手冊 4 套，並導入數位化影像調查技術、基因型資料庫及分子追蹤技術等（圖 5）；舉辦計畫相關訓練課程 3 次，由 IRRI 及臺灣大學依研究人員需求設計規劃課程及講師，進行實際教導操作（圖 6）；已舉辦 3 場國際研討會，邀請美國、日本、韓國、澳洲及 IRRI 的水稻專家與會交流，參加的國內水稻專家學者計 200 人次，發表相關研究報告 37 篇（圖 7）。今（103）年更藉由 IRRI 的穿針引線，臺灣大學農藝系及臺中區農業改良場一行數人，前往墨西哥 Obregon 參加第 100 屆 Norman Borlaug 國際研討會，與國際玉米小麥改良中心（Centro Internacional de Mejoramientode Maizy Trigo, CIMMYT）的育種負責人見面會談，表達未來臺灣與 CIMMYT 進行國際合作的意願，也獲得良好的回應，相信在積極互動下，未來將能延續與 IRRI 的合作模式及成果，強化我國雜糧作物科技研發與國際接軌的能量。

四、未來展望

　　愈來愈明顯的證據顯示，氣候變遷影響作物生長與發育的不確定因素發生機率愈來愈頻繁，嚴重威脅作物產業的永續發展，包含病、蟲危害程度及與頻率、肥培營養利用效率、生產環境危害與劣化程度等都日漸加劇。臺灣與 IRRI 的密切合作，接軌新興抗／耐逆境之因應科技，選育改良臺灣抗／耐逆境需求之水稻品種，並藉由水稻抗／耐逆境的種原引進及調查資料交流，以及導入抗／耐逆境的判別材料、接種技術、外表型評估技術及基因型追蹤技術，達到我方人才培養及技術訓練。3 年來的顯著成果，雙方所建立的系統性及跨領域合作夥伴關係，不但強化我國稻作研究人員之抗／耐逆境科研的國際觀，並具體化因應氣候變遷對我國糧食安全及產業衝擊的步驟與作為。

　　我國在亞熱帶稉型稻的研發，原本就具有相當之成果，但一直以來未能與國際接軌及擴大研發能量，而致無法對全球糧食安全做出具體貢獻。此次與 IRRI 進行國際合作的成功模式，將是啟動我國農業應用研發貢獻國際的里程碑。未來，以 IRRI 為橋樑，可建構與其他國際研究組織合作的模組，將合作夥伴關係延伸至其他國際農業組織或國家，在雙方研發能量互補互利之下，利用彼此的設施、環境、系統及專家學者參與，加強經驗交流與計畫合作，除內化厚實國內產業發展的基礎外，並可將我國農業科研成效分享於國際社會，善盡地球村成員的責任。

圖 1 臺灣研究人員前往在 IRRI 進行田間操作交流

圖 2 臺灣專家前往 IRRI 參訪稻田生態工法的實地操作

圖 3 在臺灣田間種植的 MAGIC 材料

圖 4 臺灣研究人員前往 IRRI 進行雙方研究成果交流

圖 5 臺灣與 IRRI 雙方研究人員進行操作經驗交流

圖 6 IRRI 專家來臺灣為稻作研究人員進行訓練課程

圖 7 IRRI 專家來臺灣參加國際研討會

[1] 農業試驗所