6. 原生質體培養及遺傳工程
雜交育種法是過去數十年來作物品種改良的主流。由於有限的親本年年重複使用 ， 致使優良因子的組合已達極限：傳統雜交育種法所遭遇的瓶頸，若不能採用遠緣雜交法，引進更多存在於野生種或遠緣種的遺傳資源 ，勢必無法突破目前之困境。但遠緣雜交常發生所謂不親合性，無法獲得 後代，為了克服這種情形，組織培養技術中之試管授精，拯救瀕臨死亡或退化之幼胚（前已述及）及原生質體融合是解決之道。
原生質體乃指不含細胞壁之細胞。自從l960年Cocking首先以酵素法分離原生質體成功之後，二十餘年來這方面的研究成果突飛猛進，目前已由原生質體再生植株的植物有茄科的菸草、馬鈴薯、蕃茄、野生蕃茄、茄子、辣椒、曼陀蘿、矮牽牛及Atropa belladonna：菊科之萵苣：十字花科之油菜、花菜及廿藍；瓜科之胡瓜：豆科之紫苜蓿：百合科之蘆筍：毛科之石龍苪；芸香科之橘子及甜橙；玄參科之毛地黃；繖形科之胡蘿蔔：禾本科之珍珠粟、大粟及被認為最難成功的作物之一~水稻，原生質體的再生也已變為稀鬆平常之事了。
透過原生質體融合可獲得不同種或遠緣植物間之雜種，以克服傳統育種無法獲得種間雜種之瓶頸，同時也希望藉轉移他種細胞質或細胞核中之遺傳物質，造成更多變異，達到細胞修飾及遺傳工程的目的，此種尖端生物科技對未來作物育種改良，將產生深遠的影響。目前成功的例子，如1974年版Melchers and Labib將二個同為葉綠素缺乏及對光均敏感的菸草品種原生質體融合，獲得了含有正常葉綠素且對光不敏感的正常體細胞雜交種。l978午版Melchers再由馬鈴著及蕃茄單倍原生質體融合，獲得了名為（馬鈴茄）之體細胞雜種。l982年Schenck ＆ Robben成功的將甘藍及白菜的原生質體融合，培育出兼具有白菜的營養及甘藍的耐寒等特性之白藍菜。l985年Ohgawara et al.由原生質體之融合培育出柑橘及枳殼之雜種名為枳橘。其他作物成功之例如水稻與椑子 ，Arabidopsis與Brassica aezopodium與Paucus及Datura與Atropa等 ， 都已可融合及培養形成雜種細胞，甚至育成雜種植物。
利用體細胞融合法，將野生種抗病性導入栽培種成功之例，如抗捲葉毒素病（potato leaf roll virus）之野生種馬鈴薯（Solanum brevidens）原生質體，與栽培種（Solanum tuberosum）原生質體融合後所得之體細胞雜種，具抗捲葉毒素病，這種結果顯示利用細胞融合技術，將野生種之優良特性導入栽培種是可行的。在轉移細胞質遺傳有關之性狀成功之例，如矮牽牛及菸草已成功的將細胞質雄不稔基因轉移成功。報告顯示，原生質體融合的技術在解決雜交不親合及轉移多效性基因等方面極為有利。又經由原生質體培養再生之植株，也產生了較廣的體細胞變異，這對增加遺傳資統而言則又深具意義。
在病害防治方面，原生質體提供高效率感染病毒的機會，例如菸草嵌紋病毒（TMV）接種一個人工感染點 ， 需l06-1010個病毒顆粒才可達成，而原生質體的接種只需l03個病毒顆粒，在十分鐘內即可完成。
病原體與寄主細胞間之交互作用，可以透過無菌培養之寄主細胞或原生質體進行研究；對於病原體致病之機制、生化流程及細胞間傳播方式，乃至寄主植物之抗病機制均可加以研究，這是過去傳統應用整體植株系統所不可能達成的。各種病原體中尤其是病毒與寄主細胞之交互作用、致病流程及生化演變等資訊，均因原生質體培養與病毒接種技術之發展成熟才逐漸累積起來。利用此項技術之優點在於(A)透過培養可以使寄主細胞之生長狀態、年齡大小、感病程度完全均一化（synchronization），使試驗結果之重現性（reproducibility）提高，增加可信度。（B)容易控制不同培養環境之變化，可以增加封病原體致病與環境關係之了解。(C)試驗結果容易數字化而不會僅流於現象之記錄。雖然透過細胞培養可以增加我們對病原體與細胞間交互作用之了解，然而目前僅有少數植物之原生質體培養技術已達充分成熟階段，因此無法廣泛地應用於各種植物病原之致病基制探討。
原生質體融合常使不理想的性狀亦隨融合而轉移，如此則又面臨將不良基因去除之麻煩，所以並非上策。有鑑於此，目前先進國的許多私人企業及學術研究機構，莫不轉移目標熱衷於經由原生質體轉移有用基因之遺傳工程技術。例如利用原生質體吸取固氮菌或其有固氮能力之藍綠藻，期使非豆科作物亦具有固氮的能力；利用原生質體吸收細胞核、葉綠體、粒腺體乃至染色體及DNA等，以達到器官轉移或遺傳轉型（transformation）之作用等。
目前，將基因送進植物細胞的方法可歸納成直接和間接兩大類。直接法係將植物細胞浸泡在DNA中，然後藉助多種可能的方法，促使細胞吸取其周圍的DNA。促使DNA進入細胞的途徑有：(A)添加融合促進劑於溶液中者，如PEG（polyethylene glcol），PLO(poly-L-onithine）或DMSO（dimethylsulfoxide）等的使用：（B)電孔法（electroporation）：在細胞懸浮液中通以非常短暫的高壓直流電，使細胞膜破洞，如此則DNA可滲進細胞內而達到基因轉移之目的。 這種技術不受植物種類之限制，且一次可進行多量是其優點。電孔法在最近兩年來被證實可促進使子葉或單子葉植物的原生質體吸收外源DNA。(C)電孔與融合劑並用。(D)種子在發芽初期浸泡在溶液中，亦可能造成基因轉移：例如Ledoux et al.，將十字花科植物Arabidopsis thaliana的種子 ， 於發芽時泡浸在DNA溶液中，然後分析其
抽取自幼笛中的DNA 發現此等種子已將外源DNA吸入，且繼續保存在苗期的植物體內。(E)將微量DNA以微注射裝置直接注入細胞內。（F)應用high velocity microprojectile（粒子鎗）轉移基因，可以不受Agrobacterium tumefaciens的寄主範圍限制，只要選擇分生組織或embryogenic callus做目標即可，操作上極為簡便，最近幾年頗為流行。
將所要的基因經由一介質送進植物細胞內即所謂間接法。主要的途徑有(A)細胞融合法：也就是將標的基因複殖在大腸菌的質體上，此質體藉大腸菌繁殖後，不抽取質體DNA，卻直接讓此大腸菌做成原生質體後，與植物
細胞原生質進行細胞融合，融合細胞中就會含有相當多的標的基因。（B)油滴包融法：標的基因包埋在油滴（liposome）裏，經由油滴與細胞原生質融合而將基因送進細胞內。(C）藉用植物病原法：目前研究最多的是用植物農桿菌（Agrobacteria）。農桿菌因含有質體Ti（帶有腫瘤基因）或Ri（帶有毛狀根誘發基因），若能將標的基因插在此等質體的適當位置，則可藉由農桿菌之感染而將該基因送進植物細胞內 。 因為質體內帶有T-DNA，能引導質體DNA插入植物細胞的染色體DNA內，因此標的基因有機會成為植物細胞DNA的一部分。 另外也有不同的植物病毒如CaMV（Cauliflower mosaic virus 被考慮用做基因轉移的工具，將標的基因嵌在病毒內，藉此病毒感染寄主而達到基因轉移的目的。
Agrobacterium tumefaciens是目前被應用得最多的載體，例如 Goldbug et al.以A. tumefaciens之（質體）當載體，成功地將大豆種子貯藏性蛋白質轉移至菸草細胞內：Hoesch則從矮牽牛（Petimoa hybrid）細胞中 ， 分離出一種抗嘉磷塞殺草劑的基因 ， 經嵌接於A. tumefaciens之Ti-Plasmid上 ， 移轉於栽培種之矮牽牛上）而產生抗此種殺草劑之能力。但A- tumefaciens對作物之感染只限於雙子葉植物，所以單子葉植物只好藉助病毒感染、微注射法、電擊穿孔法、雷射鎗（lazer gun）或粒子鎗等方法，將基因打入原土質體中，以冀望打入之基因可嵌入原生質盤中之染色結上。粒子鎗法是最近幾年被應用的最廣，最有效率的植物基因特殖方法。
二)分子生物學領域之應用情形
l. 創造新花色
花色種類經常為決定一切花作物產業及商品價值之重要因素。許多切花作物如晚香玉、全灣鐵炮百合、洋繡球、水蓮花、金花石蒜等，雖然其花型優美、高貴，但可供消費者選擇之品種僅有少數幾種顏色，而無法大眾化。這些花卉可供利用之花色種原有限，育種家所能育出之花色品種就受到限制。因此，改變花色甚至創造花色，已成為花卉作物育種之重要工作目標。影響花卉作物顏色之化學成份，包括carotenoids, betalains, flavonols, chalcones, aurones及anthocyanins等，其中以花青素（anthocyanins）最為重要。類黃素（flavonoids）及花青素生合成途徑（biosynthetic pathway）為植物所特有，產生黃色、藍色、紫色、紅色及黑色等色素成份，為植物體內或花之主要顏色來源。
色素生合成途徑在幾粒重要花卉，如矮牽牛、金魚草、牽牛花、及玉米、大麥等糧食作物均有深入研究。由於生物技術的迅速發展，目前已有許多色素生合成基因被分離、選殖，並特移至多種作物。參與花青素生合成之基因種類頗多，依其產物之作用機制可分為下列四群：（1）花青素及類黃醇主成份合成基因：（2）花青素之氫化或甲基化基因：（3）花青素之糖化（glycosylation）或醯化（acylation）基因：及（4）參與花色變化而不影饗花青素之化學結構之基因，如控制花芽分化、開花之基因及各校調節基因等。這些複雜的基因作用結果決定最終之花色。
傳統花色育種是以雜交（種內或種間）選拔法進行。由於花色是由複雜的基因作用所決定。 因此如欲以傳統育種法，育出具有特定顏色之花色品種，是極為困難的工作。雖然部份作物色素基因作用之相關資料頗多，但現階段育種家仍僅依靠幾近於逢機之方式進行花色育種工作。另一傳統花色育種工作之困難是特定育種目標可用的基因有限。一物種所有之花色基因，因種間雜交之限制，無法直接以傳統雜交育種法轉移至目標物種。雖然已有些新花色品種，係經由誘變或種間雜交而獲得。最近研究結果顯示利用生物技術引進外源色素基因， 改變或創造新花色已成為花色育種之新趨勢。
如能封某一作物色素生今成途徑基因之功能及作用機制尤分了解，便可利用分子生物技術，將特定一花色基因由一品種分雜、構築，再轉移至日棕作物，突攻種問雜交之陣礙＊分4造新的花色品種O理論上）將生產姓色及紮色色素之飛燕莘紊（delphinidin）基因分雜，並斡移至無比產物之任何花卉，將可創造出藍色或紮色花之斬品種花卉。由於控制色素合成之基因數目頗多，且基因問之作用相當複雜，賞際工作並不簡單。利用基因裨移創造新花色已有許多成功的例子：如將玉米及玫瑰之DFR基因斡移至矮牽牛可創造出啤紅花色品系（7L99）。就目前土物技術發展迅速情形估計，以生物技術控制或改變花色，將成為今後花卉作物育種之主流，未來育種家將可以依照消費者之喜好，創造新的花卉品種。
2. 建立基因圖譜並進行基因分離
將有利用價值的基因分離，再導人目標栽培品種中，提高作物之利用價值，為作物品種改良一重要目標。因此，如何獲得及分離重要基因是分子遺傳領域中最重要工作之一。經誘變（mutagenesis）及自然突變（spontaneous mutation）等途徑所得之突變體；包含突變性狀的DNA片段，與原來的DNA序列有顯著差異，此差異可產生DNA多型性。理論上，此一變異可以限制片段長度多型性（restriction fragment lengh poly-morphism, RFLP）、隨機擴大多型性DNA（random amplified polymor-phic DNA, RAPD）及變性梯度膠體電泳（denature gradient gel elec-trophoresis, DGGE）等DNA層次之分析術判別出來。經分析所得DNA多型性差異，很可能與突變、性狀的基因相關，可以此多型性DNA做為分子標誌， 進行基因分離。遺傳圖譜（genetic map)建立乃基於連鎖（linkage） 現象，即兩個或兩個以上的基因可能位於同一染色體上，利用遺傳重組值可估計基因間的距離，此即早期遺傳圖譜建立之依據。遺傳圖譜的建立，最早是由外觀性狀給予名稱，再由雜交後代的遺傳分析，決定基因間的相互作用，如顯、隱性及連鎖關係等， 如此建立的圖譜即為傳統的性狀圖譜。 由連鎖關係形成的連鎖群所建立的圖譜，則稱一為連鎖圖譜（linkage map），而細胞遺傳圖譜則是依據細胞遺傳學技術所建立的染色糙圖譜（chromosome），另外更有以生化法建立的同功酵素圖譜（isozyme map）。近年來分子生物技術發展迅速，陸續有學者以RFLP, RAPD等方法建立的圖譜，這些方法所產生的遺傳標誌可結合性狀圖譜或連鎖圖譜，以構築一張高密度的分子連鎖圖譜，此一圖譜將有助於遺傳育種工作的進行。
RFLP是利用辨識不同核酸序列的限制酵素（restriction enzyme），將DNA分解為不等長的核酸片段，當突變基因發生核酸取代、插入或缺失時，即可被不同限制酵素所辨識， 分解所得DNA片段即與正常的片段不等長。理論上， 只要有一鹼基對發生變異 ， 即可獲得不同RFLP圖譜而呈現多型性。因為RFLP標誌為共顯性（codominance），可隨分離族群而遺傳至下一代，因此其多型性可建立詳細的RFLP連鎖圖譜。利用RFLP多型性之遺傳標誌，不但可辨別基因型，育種家更可依此進行品種選拔提高育種效率。
另一種DNA多型性的檢定技術始於1990年，係利用聚合晦連鎖反應（polymerase chainreaction，PCR）為基礎而發展的技術，稱為逢機擴大多型性DNA(random amplified polymorphic DNA, RAPD，它是以單一引子（primer）作用產生的DNA多型性片段。利用RAPD進行基因組多型性分析，具有不需預知基因組內任何DNA序列資料，反應快速、簡單，且每一反應僅須利用極少量DNA（10-50ng）。此外，RAPD亦不需要昂貴儀器，幾乎任何傳統育種實驗室皆可在短期間發展此一技術等多項優點。因此近年來RAPD技術已成為基因圖譜分析的重要策略。利用RAPD所產生的遺傳標誌，已迅速的被標定在各種作物的基因圖譜上，提高基因圖譜利用價值。
聚合誨連鎖反應（Polymerase Chain Reaction, PCR）是一種可以在試管內大量增殖DNA核酸序列的反應。此技術是由美國加州Cetus公司的研究員Kary Mullis博士於1985-1986年所發展出來的。由於操作程序簡易迅速，並具有極大的彈性運用空間，因此在短短幾年內襲捲全球，造成生物界研究人員極大的震撼。不僅在基礎醫學的研究上貢獻卓越，在生物及農學研究上之應用也有顯著貢獻。
聚合誨連鎖反應增殖核酸的方法，是利用聚合誨（DNA polymerase）， 配合一段引子（Primer） ， 自含有DNA的樣品中 ， 以DNA之變性（Denatiratopm），引子煉合（Annealing）及聚合晦之延伸（Extension）等步驟，重複連鎖反應所達成。這些步驟及原理，其實在Dr. Mullis發展出PCR之前已為科學家所知曉。直至1986年他才將這些片段的知識、原理，重新組合應用，並將其發揚光大。其中最大的關鍵是後來自嗜熱細菌（Thermus aquaticus）中發現能耐高熱的Taq DNA聚合晦，此聚合晦之發現再配合聚合晦反應器之使用，才使本技術蓬勃發展開來。
聚合晦連鎖反應其有極高的敏感性（Sensitivity）及專一性（Specificity），因此可以在含有大量DNA的基因組中，增殖某一特定的核酸片段。 此增殖的核竣片段可以是某一特定基因，因此可加速基因分離及選殖的效率，也可以是感染正常細胞的病毒或病原菌的核酸序列，因此可以做為快速偵測細胞是否遭受感染的工具。 又因此技術可以自極微量的DNA 樣品（如一根毛髮、一滴血或古老生物樣品）中， 增殖大量的DNA材料， 因此可做為刑事上的鑑定， 也可從事生物親緣演化關係之研究。
聚合神連鎖反應除了其有極高之敏感性及專一性外，反應過程中藉由引子之設計及各種DNA材料之特性，配合反應條件之調整，可進行多樣化的聚合晦連鎖反應。如改變引子之設計，可以對擬增殖之基因進行突變誘導，亦可偵測特定基因是否有突變現象，如ACRS（Amplification Created Restriction Sites）可以用來偵測作物抗殺草劑草脫淨（Triazine）是否由於葉綠體psbA基因之突變所造成。 又利用單一引子（Arbitrary primers）所衍生出來的RAPD（Random Amplified Polymorphic DNA）或AFLP（Amplification FragmentLength Polymorphisms）均具有DNA "fingerprinting” 之功能）可作為植物種源鑑定（Plant genotyping）、基因組連鎖圖譜分析（Genome linkage mapping）及作物演化關係之判別等。
根據前述，聚合晦連鎖反應不僅在種源鑑定與基因組分析上扮演重要的角色，更重要的是它顯著改進研究人員分離及選殖植物重要基因之效率，且能有效分析及偵測基因組或待測樣品中特定核酸序列之存在與否，亦能用來探討基因之表現，也可作為轉殖植物（transgenic plants）之辨識及分析的利器。然而這些依賴聚合晦連鎖反應之特性解決的諸多問題，也可能因其對DNA樣品過份地敏感，造成不正確的分析結果，因此在實驗操作上必需特別留意樣品間之交互污染。
蕃茄抗青枯病菌（Pseudomonas）之Pto基因之分離，即為一最典型利用分子遺傳技術進行基因分離一範例。利用PCR及抗、感青枯病之蕃茄近同源系，快速地找到與蕃茄抗青枯病菌基因相關之RAPD片段及其與遺傳標誌的連鎖關係。再以此RAPD探針做雜交 ， 進行RFLP分析得知Pto基因的可能位置並與予分離。此外阿拉伯芥之omega -3 F AD基因亦是依此類似策略分離的。基因分離技術，隨著生物技術之不斷創新、發現，基因圖譜建立除可提高分離基因的效率外，更可直接應用於育種，進行以分子標誌、輔助之選拔（marker-assisted selection, MAS），配合傳統育種方法，可加速達到育種目標。因此，如何應用分子遺傳技術進行基因之分離及作物品種改良，應是現代作物育種家所需具備之知識。
3. 利用反義基因調節作物基因之表現
利用反義（antisense）RNA枝術已能成功的控制植物基因表現，其原理簡述如下：藉表現一與目標（target）mRNA互補的RNA鏈，使其結合形成雜交（hybrid）RNA雙股。以雜異雙股（duplex）形式存在的mRNA會遭遇下列多種命運：其可能在核處理過程（nuclear processing），如切割（Splicing），添加poly-A尾瑞或運送出細胞核等過程被抑制，或為RNase所分解，或此mRNA之轉譯被抑制等，這些反應皆會影嚮日標mRNA之基因表現。因此，當一個基因是由多基因座所轉錄時，反義RNA技術具有抑制基因表現之優點。植物中有許多基因產物是由一多基因族（multigenefamily）所共同指導。 因此， 極難獲得此一特定基因之突變體。利用或引入並使植物體表現其反義基因（antisensegene）可使正常基因無法表現，如同得到該基因之突變體。至今，利用反義技術已有許多基因的反義基因被轉移至植物，而改變矮牽牛、菊花及玫瑰的花色，延緩切花之老化，延緩蕃茄果實之老化，果實之軟化，或產生具有抗病毒之植株等多項成功的範例。而其中最成功的例子乃利用反義RNA技術將反義ACC合成酵素基因轉移至蕃茄，使持績的（constitutive）表現在轉殖株上， 有效的產生反義ACCS之mRNA， 而抑制乙烯之生成達99.5％，而延緩果實成熟。因此，轉移反義基因技術為控制植物基因表現提供一極有潛力與有效之方法，具有實際應用價值。
4. 植物病毒診斷之應用
植物病毒病害是目前台灣所有植物病害中最難以防治的病害之一，其原因為缺乏抗病或耐病之育種材料，病原寄主植物和媒介昆蟲因氣候之關係終年存在， 且耕作之面積小而互相接近及缺乏適當的隔離緩衝等。除了病害防治為最終目的外，早期正確而快速簡易的病毒病害診斷，在病害管理中扮演著非常重要且決定性的角色。 尤其未來加入WTO後，農產品的進出口檢疫將是一必要的工作，而其中病害之快速診斷法更是不可或缺。過
去常用的植物病毒診斷法有利用指示植物之生物診斷法，利用病毒抗血清之血清學診斷法（包括多株抗體之雙擴散凝膠法及酵素連結血清檢定法等），和利用電子顯微鏡之電顯診斷法。以上之診斷法雖可作為病毒偵測之用， 但卻各具缺點，包括生物診斷法之費時費工：多株抗體檢定法之有限供應量，力價之不一致；電顯診斷法一設備昂貴等。近年來分子生物學技術之日新月異 ， 正可解決上述診斷法之缺失。分子生物技術包括單株抗體之製作與利用，提供了無限量高專一性且力價一致之抗體，可用於ELISA檢定或薄膜點漬檢定法；核酸探針之利用大大的提高診斷之靈敏度及無限量之供應；聚合晦連鎖反應法（PCR）近年來被開始使用於植物病毒偵測，由於此技術可將偵測一病毒核酸片段重複複製， 因此即使濃度甚低之病毒亦可被偵測到，為現階段最為靈敏之診斷法。因此分子生物學技術在植物病毒偵測上，將提供更準確、快速之診斷。
5. 利用基因工程技術育成抗病、蟲作物
將植物病毒的特定基因如銷蛋白基因導入寄主基因體，以產生轉型植物，必需遵循植物遺傳工程的法則。這其中包括(A)找出特定的標的基因並加以選殖；絕大部分的植物病毒為ssRNA病毒，因此必須做cDNA的選殖。（B)將選定的基因植入適當的載體上，加上能在植物體內表現的起動子（promoter）以及基因終止訊息（termination），同時此載體必須能將外來基因插入植物基因體內。(C)藉由質體、植物病毒載體或粒子鎗等方法來轉型植物，這些方法中目前仍以質體及粒子鎗法最為穩定有效。（D)轉型作用通常必須在原生質體、懸浮細胞或癒合組織的層次上做，因此就必須有組織培養的技術配合。 因此組織培養的再生使成為不可缺的技術。
基於傳統植物病毒交互保護的理論，植物病毒的鞘蛋白基因首先利用質體特型系統植入菸草的細胞中，由組織培養再生所得的轉型植物對植物病毒具有抗性：亦即是將相對病毒接種於轉型植物上， 則發現有不發病或延遲發病的現象。這種遺傳工程的交互保護作用，已在Tobamovirus, Cucumovirus, Tobravirus, Potexvirus及 Alfalfa mosaic virus等五個病毒群之病毒獲得印證，而成為對付植物病毒的嶄新策略。
利用基因工程技術 ，將蘇力菌（Bacillus thuringiensis, 簡稱B.t.）的殺蟲晶體蛋白基因（Insecticidal crystal protein gene）轉入植物基因組內，已成功地育成抗蟲轉殖菸草、蕃茄、棉花及水稻等。目前抗蟲轉殖棉花已近上市階段， 此為一利用基因工程育種成功的 重要例子，為將來藉由基因工程技術改良作物品種立下良好之典範。
蘇力菌為一土壤微生物，在惡劣環境中，會形成內孢子及合成具有殺蟲效果的晶體蛋白。此晶體蛋白被昆蟲之幼蟲食入後，會被溶解，並經由昆蟲中腸的蛋白晦分解活化成毒素，進一步破壞細胞膜，使細胞破裂，造成昆蟲幼蟲之死亡。但此殺蟲晶體蛋白不會對家禽及人、畜等哺乳動物造成影響。蘇力菌之殺蟲晶體蛋白是由殺蟲晶體蛋白基因（ICP gene, 又稱cry gene）轉譯而成。目前已有許多殺蟲晶體蛋白基因的核酸序列陸續被定序完成。經由分子生物學家對此基因的深入研究了解，及基因轉殖技術成熟之後，蘇力菌殺蟲晶體蛋白基因，便成為利用基因工程育成抗蟲作物的最佳選擇。
除了蘇力茵殺蟲晶敘蛋白基因可以做為育成抗蟲作物之選擇外 ， 植物 本身之蛋白晦抑制基因也是科學家們用以育成抗蟲作物之目標基因。這包含有自Cowpea分離出來的Cowpea trypsin inhibitor（CPTl）基因及自蕃茄或馬鈴薯分離到的Wound-induced Protease inhibitors（Pl-l及 Pl-II）。日前這些基因也被特殖於菸草中，並證實其表現確有增加植物抗蟲之效果。唯其抗蟲效果較蘇力菌殺蟲晶體蛋白之效果低。但因protease inhibitor之緩效性及其基因來自植物本身，對昆蟲抗藥性之產生及對環境之衝擊較低。因此在增加對害蟲防治效果及降低昆蟲抗藥性產生的考量下，建議可整合含蘇力菌殺蟲晶體蛋白基因及protease inhibitor 基因於同一轉殖植物中 ， 並配合其他害蟲綜合防治（Integrated pest management）措施達到有效防治害蟲之目的。
基因工程技術能加速作物的選種過程，在短時間內育出我們所需的品種。例如將抗病蟲基因嵌入，即可使作物具有抗病蟲害的能力，而免於農藥過度使用；將耐旱、耐寒基因嵌入，即可使作物在較乾旱、寒冷的農地上生長，而擴大植物的栽培領域；將蛋白質合成及貯藏基因之序列稍加修改，即可提高蛋白質含量，以提供開發中國家更多的植物蛋白質來源；以基因重組方式將細菌的固氮基因（nitrogene fixation gene, 簡稱Nif ）移入作物體內，使非豆科之作物亦能固氮，以減低氮肥之需求量；選殖能增進光合作用之基因，以提高作物的光合作用能力；此外將基因重組後的細菌直接附在種子表皮上，當種子發芽時與其產生共生而進行固氮作用等，都是基因工程未來努力的目標；只可惜我們對重要作物重要基因的構造認識得實在太少，尤其是一些多效性基因（polygene）控制的性狀，無法以重組DNA（recombinant DNA）的技術轉移；單基因控制的性狀雖是理想的研究對象，但如何自含有百萬以上基因之染色體，分離出單一基因 的技術，則仍有待努力。
6. 以植物生產動物或人類疫苗
現代的疫苗大都是由蛋白質製成 ， 無法在人類含強酸的胃裡存活，所 以必須以注射的方式接種。在開發中或未開發國家，由於針頭費用昂貴，針頭都一再重複使用，如此又有傳染愛滋病等疾病的危險，而且大多數疫苗都得保存在冰箱中，在貧窮國家，冰箱並不普遍。因此研究以口服方式獲得免疫乃成為先進國最近十分熱門的話題。
美國德州農工大學的教授們，已成功的將一種肝炎的病毒基因轉殖到菸草，此菸草並具有產生跟疫苗相同的肝炎病毒蛋白質。不久之後，含有肝炎病毒蛋白質的馬鈴薯也問世，他們把這類以基因工程製造出來的馬鈴薯餵給老鼠吃，結果因這些蛋白質是包藏在極小的植物細胞中，不易消化，因此可通過可怕的胃， 在到達腸時，這些細胞被分解而裡面的蛋白質即可被血液吸收，而產生疫苗效果。由於生吃馬鈴薯味道不好，煮熟又會破壤蛋白質，因此轉殖肝炎病毒的基因進入香蕉乃成為目前努力的重點。有朝一日，多種動物性疫笛可以植物生產，將不再是天方夜譚了（摘自齊尚平，中國時報l995年ll月2日）。
三、結 論
生物技術具有極高的潛力，隨著科技之研究發展其應用性亦更趨廣泛，因此它被公認為是二十一世紀最重要的科技之一。以美國為例，儘管經濟不景氣，l993年以營利為目的的私人公司，總共投資一百五十億美元於生物技術之研究發展，且數目逐年增加，可見其重要性，如能將生物技術充分發揚，並配合以傳統育種技術與理念，將可以增加農業生產量及生產價值造福人類。生物技術發展成功與否，對今後本省農業生產有決定性的影響，本省農業是否可以永續進而使產業升級，生物技術之發展成功與否為其關鍵。因此，正確的生物技術發展政策，將是決定本省今後農業產業成敗之重要因素。國內生物技術的研究由於起步較晚，平均水準較先進國家落後。因此，我國生物技術之發展必須先擬定正確的策略，進行較有效率之研究發展，期能於短期內趕上國外水準。於此，建議政府應迅速成立「生物技術諮詢小組」，對國內生物技術人才進行評估，迅速延攬或培養人材，並對國內今後應發展之重點項目進行整體性評估，擬定明確的生物技術研究發展政策，列出短程、中程及長程之執行順序，對於本土性較有利之課題應集中力量優先進行，方能於最短時間內收到最大成果。
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