現今全世界生產紫 杉 醇的方式計有五種：(一)全合成法 在法 1994 年實驗成功，化學家可在試管內完全合成紫杉醇，步驟超過30 個，但產率只有0.05%，現由於步驟多，且回收率低，因而無法達到商業化量產的目的，仍屬於研究階段(Nicolaou et al., 1994)。(二)真菌提煉從太平洋紫杉上的寄生真菌
Taxomyces andreanae 中也可提煉紫杉醇。由於真菌生長十分快速，用來生產紫杉醇相當看好，不過目前還不到商業大量生產的規模(Stierle et al., 1993)(三)半合成法目前的紫 杉 醇的來源有一半來自天然萃取，而另一半則是以紫 杉醇前 驅 物 如 10-DAB 或BC 為起始物以半合成法製成，生產的步驟較少，回收率也較高 (
Zhiri, 1995)。其中10-DAB
不僅可合 成紫 杉 醇，也可合 成與紫 杉 醇 相 同 功 效但水溶性較佳 的 抗 癌 藥 物紫
杉 德(taxotere)，所以目前10-DAB 的需求量有逐年上升的趨勢，甚至預估在2008 年其需求量會是紫 杉 醇的兩倍左右(Mccoy, 2004)。現今10-DAB 市價約＄2.5
萬/kg，主要來源是在英國紅豆杉，其枝葉的10-DAB 濃度約達1,000 ppm，而台灣紅豆杉枝葉的10-DAB 甚至比英國紅豆杉還高，所以相當值得重視。(四)枝葉生產採收枝葉提煉紫杉醇是目前最快速且經濟可行的方法。利用可再生的枝葉而非樹皮提供原料，萃取紫
杉 醇，可永保紅豆杉資源的供應不絕。目前研究的方向，便是篩選出單株針葉內紫杉醇或紫杉醇前驅物含量高的紅豆杉種源，以促進紫杉醇的生產。台灣紅豆杉稀疏的分布在山區，有許多胸徑大於100 cm，估計其年齡超過1,000 年的大樹(何政坤等，1997)。何政坤等(1997)曾實驗這些選出來之優良品系之紫杉醇與10-DAB 的濃度，發現這些植株之扦插苗也和母樹同樣含有高濃度的紫杉醇與10-DAB，且扦插苗針葉內紫杉醇濃度甚至高過原來的母樹，這表示未來以扦插苗來增加紫杉醇的生產是十分可行(何政坤等，1998)。台灣紅豆杉生長緩慢，如果以用材為主，需要栽植百年以上，同時必須使用具有直立枝條的苗木或種子苗，但如果是純粹的利用枝葉來提煉紫杉醇，由側枝或直立枝條來繁殖並無差異，反而因側枝來源豐富，更易獲得大量枝葉(何政坤，2005)。目 前 林試所已 將 這 些 優 良 營 養 系 苗 栽 植 到 林 地 ，利用枝葉剪枝機採收五年生台灣紅豆杉營養系園，結果修剪容易快速，修剪後六個月的苗木枝葉即可恢復原來的樹勢，故台灣紅豆杉栽培園可以枝
葉 採 收的茶園模式經營，使未來種植紅豆杉就像經營茶園一樣有效率(何政坤，2002)。1991 年美國必治妥(Bristol-Myers Squibb)與Weyerheauser 公司結盟生產太平洋紫杉，其利用集約經營扦插繁殖營養系的生物量是紫杉醇穩定的供應來源。估計Weyerheauser 公司在1998 年已繁殖出超過3000萬株以上的苗木作為紫杉醇的生產來源 (Patel, 1998)。(五)細胞培養細胞培養為生產植物二次代謝物的方法之一，如紅豆杉，就是找到含高紫杉醇的葉片、莖段，以細胞培養誘導癒合組織，再將癒合組織以液體培養成懸浮細胞，利用生物反應器大量生產細胞，再由細胞與培養液萃取紫杉醇。張淑華等(1996)利用台灣紅豆杉的針葉、莖段、根、胚及胚乳等材料來誘導癒合組織，發現針葉及莖段為誘導癒合組織的最佳材料。而廖哲正(2004)則發現莖培植體的紫杉醇含量比葉的培植體含量高出二倍多。而紫杉烷類(taxane, 紫杉醇、10-DAB、BC 為最重要的三種成分)含量，在不同的細胞系(cell lines)間差異很大，以紫杉醇為例，含量最高者為439 ppm，最低者則趨近於0 (張淑華等，1996)，且不同細胞株其生長速度也不同，不過細胞系生長速度與紫杉醇含量無關(張淑華等，2004)。另一方面，使用成熟母樹的體細胞來組織培養比用幼年母樹的變異較少(Lee, 1988)，可使整個培養期間的變異風險變少。在紅豆杉屬植物癒合組織增殖的過程中，隨著時間增加，癒合組織會有些許褐化的現象，那是因為酚類化合物增加的緣故(Dubravina et al.,2005)，酚類化合物會阻礙細胞的逆分化和癒合組織的形成，酚類化合物愈多癒合組織的形成愈慢，並造成癒合組織細胞的老化，且導致細胞死亡。目前台灣紅豆杉癒合組織增殖過程中，可藉由繼代培養時細胞密度與新舊培養基比例來減少細胞褐化的問題，並使細胞快速生長
(張淑華等，2004)。但經長期培養在高濃度生長激素中的細胞很容易喪失紫杉醇的生產，為了提供遺傳穩定的材料來源與細胞株，通常需要每1.5 個月繼代培養一次，這需要高素質的人力與大量的培養基來維持，因此目前已研發出利用低溫保存法，以黑暗下可保存1.5 年來維持台灣紅豆杉的種質活力，此條件下莖芽(shoot)可以達到87 %的存活率(張淑華等，2005)，並且不影響紫杉烷類的濃度。此外，更發展出以農桿菌為媒介的轉殖法，促進細胞產生腫瘤或不定根的生長激素基因，使細胞可在不含生長激素的培養基中快速增殖，以避免植物體長期培養於生長激素中，容易產生突變的問題因此提高利用紅豆杉細胞生產紫杉醇的潛力。利用紅豆杉細胞培養方法生產紫杉醇，其成功的主要關鍵，首在細胞篩選，最好的細胞系應具備生長快速、不易褐化、紫杉醇含量高(Zhong,1995;Hirasuna et al., 1996)且長期培養不會降低生產力等特性。另外，Hirasuna et al.(1996)認為組織培養細胞在紫杉醇的合成過程對環境的變化很敏感，產量會受各種條件因子影響，如細胞之起始密度、培養基組成、繼代時間和溫度等都必須嚴格控制，再加上後續的紫杉醇誘導與生物反應器放大試驗，才能成功的利用細胞培養生產紫杉醇(Zhong,1995)。三、台灣紅豆杉的培育技術台灣紅豆杉目前因木材與紫杉醇的需求及其繁殖上的困難而造成此生長緩慢樹種的危機(Chang et al., 2001)。其數年才有一個結實豐年，種子產量少且易遭鳥食，又發芽不易，扦插也屬發根困難樹種，但為保存與維護紅豆杉族群不致日漸衰退，除母樹天然下種外，人們仍由種子繁殖、扦插、嫁接與組織培養(胚培養、微體繁殖)等方法中，尋求出合適的人工方式加以增殖(Jaziri et al., 1996)。(一)天然下種天然台灣紅豆杉母樹樹冠下因枯枝落葉層過厚，種子無法接觸土壤而影響其發芽率，蔡碧麗(1997)實施林下整治試驗時，發現整地過後種子掉落時可直接接觸土壤，此時若再加上適當的降水，發芽率可明顯提高。林世宗與簡文村(1997)則指出，紅豆杉苗栽種時光度增加有利其生物量之累積，屬中性之耐蔭樹種。對現存針闊葉天然林下之台灣紅豆杉下種苗，為改善其形質與生長，實有必要進行上層樹冠之調整，以利其更新保育。(二)種子繁殖台灣紅豆杉為異儲型(recalcitrant)種子，不耐乾燥，於冷藏箱進行貯存或層積處理時，溫度不宜低於5 0C，以水苔當介質並保持濕潤即可，但不可太過潮濕，否則可能使種子遭受凍害，或因種實胚體腐爛，而喪失活力(簡文村與林世宗，1994)。台灣紅豆杉種子採集不易並具有深度休眠，需要9 個月暖低溫的變溫配合低溫層積誘導種子後熟作用和打破休眠，才能得到約80 %的發芽率，因此種子繁殖並不容易(簡文村與林世宗，1994；簡慶德等，1995)。雖然種子繁殖是大量繁殖最佳的方法，且其根系因有主根，故有較佳的固持能力 (楊冠政等，2000)，但種子苗的變異大，無法完全保存母樹的特有基因，如紫杉醇含量高的性狀，就可能無法透過種子繁殖而保存，所以或許無性繁殖(vegetative propagation)是另外一個選擇(許博行，1985)，但強烈的生長惰性可能會限制了植株的生產應用；在打破種子的休眠與縮短生育週期方面，胚培養是另一個有效的方式。(三)組織培養1、胚培養台灣紅豆杉未成熟與成熟胚使用1/ 2M S 培養基添加PVP(聚乙烯四氫吡咯酮，Polyvinyl pyrrolidone)進行培養，可吸附胚內所含有的抑制物質，並提供了胚發育時所需的養分，使原需經數月的層積處理才會發芽的種子在二星期內達到95 %的發芽率，且此培養基不只對台灣紅豆杉的胚培養有效，同時對太平洋紫杉、英國紅豆杉、加拿大紫杉、曼地亞紅豆杉(母本為日本紅豆杉、父本為英國紅豆杉之雜交種，在美國、加拿大已有80 多年的歷史)也有相同效果(Changand Yang, 1996)，如此一來即可大量培育種子苗，增加了紅豆杉族群恢復的機會。PVP
是一種抗氧化劑，常用於紅豆杉屬植物的癒合組織(callus)培養，用以減少褐化發生(張淑華等，1996)，但在張淑華等(1998)的研究中發現PVP 的抗褐效果不及活性碳(activated charcoal)，活性碳不只可以減少褐化，還可幫助芽體生長。Chee(1995)也發現活性碳有利於太平洋紫杉的芽體抽長，此可能是跟活性碳能吸附有機物，尤其是一些酚類化合物(phenolic compound)和一些毒素(toxins)有關(Bon et al., 1988)。2、微體繁殖(micropropagation)Chang et al.(2001)使用1/ 2M S 培養基添加20 g/l 蔗糖、 2.5 mg/lIBA，3 個月後能促進使55 %的台灣紅豆杉扦插苗與35 %天然母樹的芽體兩者的組培苗發根，顯示以微體繁殖的方式可提高其發根率；但在隨之而來的繼代培養，兩者都出現了褐化現象，不過在培養基中加入1 g/l 的活性碳與100 mg/l 的硝酸銀(silver
nitrate)即可改善80
%以上的褐化現象(Chang
et al., 2001)。利用優良種苗或母樹的莖段、芽體在試管內進行微體繁殖方法，除可大量增殖芽體外，同時還可克服或減輕側枝培養的傾斜生長惰性
(plagiotropism)(張淑華等，1998)，此法能以側枝培育出直立生長的苗木(Chang et al., 2001，張淑華等1998)，這是傳統扦插所無法克服的。由此可見，微體繁殖在大量繁殖優良品系的種源時，特別是經過篩選具有高量紫杉醇的單株及使能直立生長的組培苗，是很有效的方法。雖然利用組織培養方法，可以使胚、莖段或芽體發根成苗，但需在無菌操作下進行培養，最後小苗還須經健化處理，才能移到苗圃，技術層面較高，操作不易(簡慶德等，1994)。(四)扦插無性繁殖不僅是對以種子培育困難或雜交無種子的樹種來說非常重要，在對大量繁殖良基因上更是個關鍵，如能以優良品系插穗大量無性繁殖，使苗木的遺傳性狀都跟原來的母樹一樣，經過密集栽培，所得的收益會比隨意栽植的苗木的收益高上許多。在無性繁殖中，扦插法是一種比嫁接、微體繁殖更為普遍、直接、經濟有效的方法。Hartmann and Kester (2002)將de novo (anew, 再生)型態之不定根形成時發育解剖上的改變區分為四個階段，第一階段為特殊之細胞逆分化(dedifferentiation)，第二階段為根之發生(initiation)，第三階段為分化(differentiation)成根原體( root primordial)之組織，最後為根原體之伸長(elongation)與增大突出(emergence)莖表面。但台灣紅豆杉天然母樹穗條扦插後發根不易，扦插發根期長達半年以上(許博行，1984；許博行，1985；何政坤等，1998)，單株間的發根率差異也很大，難發根的母樹其發根率低於10 % (何政坤等， 1998；陳國峰等，2003)。發根困難可能是因為插穗內關於生根之輔因子(cofactor)不足，或插穗內存有阻害生根物質(諶克終譯，1976)。影響扦插後發根成活過程之因子很多，包括品種間差異性(陳國峰， 2000)、採穗母株生育環境、穗條在母樹冠層時的位置與營養狀況、插穗採集後的處理及插穗繁殖時的化學(生長調節物質、養分)與物理(光度、濕度)環境等(張致盛與黃勝忠，1995)。茲將與插穗扦插發根的影響因子簡述如下：1、穗條部位Eccher
(1988)在紅豆杉屬植物的研究中指出，頂枝發根率最高，枝梢並帶有木質化的莖最低；在印度楝樹(Azadirachta indica)的研究中也發現，取自同一枝條上皆為25 cm 長的插穗，發根率由枝條頂梢向基部遞減，頂梢基部發根率佳或許是因其生長激素的濃度較高，因在植物體內生長激素的含量是隨著與頂端距離愈遠而愈低的(Palanisamy and Kumar, 1997)。然而在Cordia alliodora 其發根率則是由基部向頂遞減(Mesenet al., 1997)，顯示其發根率是和插穗的生物量(長度、直徑)有關，這說明了發根能力和插穗採集前和採集後的培育期間之碳水化合物的累積有關；在陳正豐(1989)對台灣杉(Taiwania cryptomerioides)扦插的研究中，也呈現插穗莖段之下段較上段為高的趨勢。許博行(1985)
在台灣紅豆杉扦插實驗中曾提到，台灣紅豆杉生長緩慢，如以當年生之枝條為插穗，其長度甚短，養分之貯藏恐不足夠發根所需，因此扦插時要選用帶稍硬化之半木質化(頂芽且木質化部分留3cm)插穗的材料為主。另外，穗條在樹冠層中的位置也關係到其在母樹時所受的光度，而光會影響荷爾蒙的濃度與移位及同化物的累積量，以致於影響不定根的形成。不僅如此，發根率和單株、節間位置、插穗長度、插穗直徑都有相關(Mesen et al., 1997)，如印度楝樹其直徑0.5 cm，長度25 cm的的插穗發根率為100 %，直徑相同長度愈短其發根率愈低，甚至無論其位置為何，在5 cm 長的插穗則完全沒有發根，原因為枝條太短者其生長激素、碳水化合物的或其它促進發根的物質含量都太少，以致無法發根
(Palanisamy and Kumar, 1997 )。2、樹齡台灣紅豆杉低樹齡單株的插穗比老樹插穗發根較早且發根率較高 (張淑華等，1998)，在Mitchell(1997)在紅豆杉屬植物的研究中發現，低樹齡最高有70.8 %的發根率，而老樹最高只能有48.6 %的發根率，兩者間有顯著差異；對某些樹種，如筆柏(Juniperus procera)，母樹的年齡甚至是影插穗發根的最主要原因 (Berhe andNegash,
1998)。老樹插穗不易發根，其原因可能是生長激素隨著年齡增長而降低；木質化組織增加，形態變化的速度變慢；發根抑制成分隨著年齡增長而增加；生理老化等原因(Hartmann and Kester,2002)。所以，台灣紅豆杉採自高樹齡樹冠下層的插穗，因具較幼年特徵，其發根率都高於採自樹冠上層具有成熟葉特徵的插穗(張淑華等，1998)，即使是採自同一株母樹內其半木質化插穗也能比木質化插穗具有較高之發根率，因半木質化插穗較年輕，含較少已分化之細胞，亦即具較多的細胞可轉變為分生組織而有助於分化為不定根(許博行，1985)。另一方面，於枝條頂端所產生之內生根促進物質(endogenous
root-promoting substances)在年輕的半木質化插穗中含量較多，亦有助於不定根的發生(Hartmann and Kester, 2002)。3、母樹性別某些紅豆杉屬植物中其雌雄比例並不相同，如加拿大紫杉其雄株比例就多於雌株(Allison, 1991)，因此也限制了種子的產量。有些雌雄異株的樹種，其雌株與雄株在生理和形態上的性狀都有所差異，那發根能力是否會是這些差異之一？在英國紅豆杉(Schneck,1996)與太平洋紫杉(Mitchell, 1997)的研究中發現，雌株與雄株母樹間扦插的發根率並沒有顯著差異，但在中國東北紅豆杉中，雌株母樹的扦插苗發根率則優於雄株(Mitchell, 1997)，由此可知紅豆杉屬植物間性別對於扦插苗發根的影響並不相同。(續三)
