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效率領先國際之標竿技術－作物病毒檢測生物晶片
長期以來「國科會產學合作計畫」一直有效扮演媒合產業界與學術界共同合作開發產品，促進產業發展之角色。在行政院國科會研究經費支持下，由朝陽科技大學應用化學系生化科技研究所張清安教授所主持的「作物病毒快速鑑定用生物晶片系統之開發」發表最新研發成果，可同時檢測多種病毒感染之香蕉與馬鈴薯病毒生物晶片系統。
張清安教授表示：農作物跟人類及其他動物一樣會遭受濾過性病毒(virus)感染，而導致發育受阻，進而影響產量與品質。香蕉及馬鈴薯都是世界上相當重要的糧食作物，一樣也遭受病毒病害的威脅，過去文獻曾經紀錄台灣香蕉早期曾受萎縮病毒的侵襲，造成嚴重的損失。全球各地香蕉產業目前都視病毒病為重要防治對象，在種苗生產前必須經過病毒檢測驗證才能栽培。馬鈴薯病毒病更是威脅其薯塊產量的重大殺手，國際文獻報導馬鈴薯感染病毒後其產量損失可能高達50%以上。因此，以馬鈴薯為主食的國家都必須建立健康無病毒種薯繁殖系統，穩定提供農民健康無毒種薯，才能解決病毒感染問題，確保產量及品質。
由於香蕉與馬鈴薯都會遭受不只一種以上的病毒感染而影響生育，且兩者都是藉由無性繁殖方式生產其種苗，因此繁殖用親本的病毒檢測篩選，遂成為種苗生產流程上必要之控管程序。傳統上植物病毒之檢測通常運用專一性檢測法針對單一病毒分別進行。香蕉與馬鈴薯都可能同時感染多種病毒，因此必須進行多次檢測，耗時且不經濟。本計畫所開發之生物晶片檢測系統可在單一步驟下同時檢測香蕉及馬鈴薯上多重病毒之感染，提升檢測效率及降低成本。香蕉檢測系統可檢測香蕉萎縮病毒(BBTV)、胡瓜嵌紋病毒(CMV)及香蕉苞葉嵌紋病毒(BBrMV)。馬鈴薯檢測系統則可同時涵蓋最具經濟重要性之五種病毒，包括二種Potyvirus屬病毒PVY及PVA；二種Carlavirus屬之PVS及PVM及Potexvirus屬之PVX。目前市面上還未有類似的產品可達到相同的檢測效率。
此一檢測系統源自晶宇生技實業有限公司開發專利之生物晶片檢測平台。整體反應系統包含二個階段，第一階段必須研發可多目標檢測多種病毒之PCR (聚合酶連鎖反應，polymerase chain reaction)增幅反應技術，讓植物體內所可能感染的多種病毒基因序列可以在此連鎖反應下快速增幅放大。在例行的二小時反應時程下，病毒基因可以被放大230倍，然後再進入第二階段的生物晶片反應流程。在生物晶片上預先固定所研發之能夠專一捕捉各病毒基因序列之短片段核酸探針，此等探針可以在一個小時反應下將第一階段下被增幅的病毒基因加以捕捉固定於晶片表面，然後再藉由呈色反應讓有捕捉到病毒之探針出現藍紫色的顏色變化。沒有捕捉到病毒基因的探針則不會出現顏色變化。整體檢測程序可於五小時內完成。效率及成本均顯著優於必須分別進行多次單一病毒檢測的傳統技術。且應檢測的對象病毒種類愈多，生物晶片系統之效率與成本降低更明顯。
過去此項生物晶片技術已經成功應用在我國蘭花病毒之檢測上，自2007年起張教授所研發之蘭花病毒晶片即已授權晶宇上市推廣。第一代產品可以檢測二種蘭花病毒，第二代產品可以檢測三種病毒。未來第三代產品預計可以同時檢測六種蘭花病毒。目前台灣有包括台糖在內之十家蘭花種苗廠商建立此系統，且荷蘭及中國大陸亦有多家廠商引進。六年來已通過商業運作考驗，成為蘭花病毒檢測之主流技術商品之一。放眼國際台灣是第一個將生物晶片在農作物病害檢測進行商業運用的國家。這是台灣領先國際之標竿技術與商品。此蘭花病毒檢測研發成果在2009年也曾經獲選為國科會成立五十週年五十項代表性研究成果之一。
此次發表之香蕉與馬鈴薯病毒晶片在計畫中已經完成商品化前的各項可行性評估作業，符合歐盟對於植物病害檢測所要求的標準。香蕉與馬鈴薯都是世界級規模的作物，由於病毒對於其栽培與生產都會產生重大影響，因此其病毒檢測都有相當穩定之市場需求。此二項新檢測技術與產品的研發都有超出市場原有傳統技術規格之優勢，未來應不止限於我國境內推廣，國際市場更具可為之潛力。
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