水稻育種家陳榮坤:從台南16號到台南20號,讓每個品種帶著任務走進農田

水稻育種家陳榮坤:從台南16號到台南20號,讓每個品種帶著任務走進農田

出身嘉義農家的陳榮坤,畢業於國立屏東技術學院農園系,後取得國立台灣大學農藝學研究所碩士及國立中興大學農藝學研究所博士學位,現任農業部台南區農業改良場研究員兼鹿草分場分場長,長期投入水稻育種、栽培技術改進、稻米生產及產銷專業區輔導,投入育種工作已超過20年。
他運用分子標誌輔助選種,育成台版越光米「台南16號」,改善日本越光米在台灣生長期過短、產量偏低的問題;其後又育出台版牛奶皇后「台南20號」,兼顧柔軟口感、香氣、產量與乾濕灌溉適應性。面對高溫、乾旱與農業缺工,陳榮坤持續從消費需求、產業條件與環境永續出發,尋找下一代台灣稻米的可能。
小時候,陳榮坤曾經非常排斥農事。父親早年替人插秧,家中人口多,無法像其他農家以交換勞力的方式互相幫忙,只好賣掉家裡的母牛,買下一台兩行式插秧機。那時農業機械化剛起步,插秧機一次只能插兩行,一分地得來回走上十多趟,孩子也要抱著秧片跟在後面,不斷補充秧苗。
除了插秧,曬稻穀、收稻穀、搬運肥料,都是童年生活的一部分。雨一來,全家就得趕緊衝出去搶收,稻穀揚起的粉塵又刺又癢。陳榮坤坦言,當時只覺得農事辛苦,從未想過將來會投入水稻研究。
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台南16號保留越光米外觀與食味特色,同時更適應台灣氣候,一年可收穫兩期,提供更新鮮的食米選擇。圖片來源:陳榮坤 提供
他後來選讀農校,也並非出於明確志向,而是國中升學壓力太大,不想繼續念普通高中。家人認為家裡有田,建議他選擇農業相關科系,他便從嘉義農專一路念到屏東技術學院、台灣大學農藝研究所,日後再取得中興大學農藝博士學位。
看似偶然的選擇,卻讓他重新回到熟悉的水稻田,也逐步把童年累積的農村經驗,轉化為理解農民與產業的基礎。

從光污染出發 找到越光米的改良方向

陳榮坤真正對水稻育種產生強烈興趣,源於一項光污染研究。
進入農業試驗所後,他曾參與一項道路照明對農作物影響的研究,觀察路燈的夜間光線如何干擾水稻生長。其中,來自日本的越光米對光線尤其敏感。在台灣正常環境下,越光米植株矮小、生長期短,但靠近路燈的植株,受到夜間光線影響後,反而長得較高、抽穗較晚,品質也不差。
這項觀察讓他意識到,越光米在台灣表現不佳,問題未必出在品種本身,而是品種沒有適應台灣的日照條件。
越光米在日本從秧苗到收穫,約需120~130天,移植到台灣後,生長期可能縮短至80~90天。生育時間減少,接受光照、進行光合作用的時間也跟著下降,不僅影響產量,植株也無法充分利用施入的氮肥,多餘氮素累積在米粒中,使蛋白質含量升高,口感因而變差。
後來,日本作物遺傳育種學者矢野昌裕來台演講,介紹以分子標誌輔助育種,將控制抽穗期的特定基因導入越光米,使其可以適應日本從九州到北海道不同的日照環境。演講結束後,陳榮坤與台大農藝系教授林彥蓉一邊走回台大,一邊討論:「日本人可以,我們為什麼不行?」
當時兩人沒有研究計畫,也沒有經費支持,只是憑著興趣決定合作嘗試,由陳榮坤進行雜交與田間選拔,林彥蓉負責分子標誌分析。兩人選擇將台灣品種台農67號中對日長較不敏感的基因,導入越光米。這不是基因轉殖,而是透過傳統雜交與反覆回交,再以分子標誌確認後代是否帶有目標基因。
越光米與台農67號第一次雜交後,後代約有一半越光米基因;再與越光米回交,越光米基因比例提高至75%,反覆回交後逐步提高到93.75%以上。歷經約五年,終於育成與越光米高度相似、卻能適應台灣環境的台南16號。
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陳榮坤育成有「台版越光米」之稱的台南16號(左),改善日本越光米(右)在台灣生長期過短、產量偏低等問題。圖片來源:陳榮坤 提供
育種過程並不容易。帶有目標基因的單株有時只有一、兩株,幼苗完成分子標誌分析後往往已經老化,種回田裡後分蘗數少,可供雜交的花也不多,每一次回交都像是在有限機會中冒險。
陳榮坤表示,台南16號的重要性,不只在於保留越光米外觀漂亮、口感佳的特性,更證明分子標誌輔助育種,可以實際運用於台灣水稻改良,成為台灣育種技術的一項標竿。
此外,日本一年通常只種一期稻,消費者夏季吃到的,往往仍是前一年秋季收成的米;台灣一年可種兩期,消費者在夏天就可能吃到當年6月收成的台南16號。同樣具有越光米特色,台灣生產的米卻更新鮮,這也是台南16號的在地優勢。
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陳榮坤現任農業部台南區農業改良場研究員兼鹿草分場分場長,長期投入水稻育種、栽培技術改良與稻米產業發展。圖片來源:陳榮坤 提供

育種不能只看產量 要從消費者往回推

童年的稻田經驗,讓陳榮坤比一般研究人員更早理解水稻栽培的完整流程,也知道農民會遇到哪些病害、蟲害與天候風險。
過去農村長輩經常聚在一起談論農事,孩子在一旁聽,也從中理解田間操作、農民的困難與判斷方式。這些經驗讓他認為,育種不能只從研究端出發,而應從消費者需求往回推。
早年他曾嘗試育成低氮肥投入、仍能維持產量的水稻品種,理想上可降低肥料使用與生產成本。然而,這類品種是在低投入環境中選拔出來,進入以高肥、高產為主的產業環境後,產量未必能與既有高投入品種競爭。
這段經驗使他理解,想育成什麼樣的品種,就必須在相對應的環境裡進行選拔。要育成抗病品種,就應將材料種在容易發病的環境,並減少藥劑保護;想育成適合低投入農法的品種,也必須以低投入方式栽培與選拔。
但新品種能否被採用,最終仍取決於產業與市場。育種家除了考慮農民是否容易栽培,也必須思考米廠的收購與加工成本,以及消費者是否能辨識出品種特色。
「只要有消費者需求,米廠就會去尋求生產販賣的機會;米廠願意收購,農民就會願意種。」陳榮坤說。
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有「台版牛奶皇后」之稱的台南20號(右),以柔軟口感、特殊香氣及乾濕灌溉適應性為特色,目前已在嘉義、台南、雲林等地推廣種植。圖片來源:陳榮坤 提供

台南20號追求柔軟口感 也保留「有意義的缺點」

如果說台南16號的任務,是讓越光米在台灣生根,台南20號承擔的,則是提供消費者另一種不同的米飯選擇。
陳榮坤觀察,台南16號、越光米等品種口感偏Q,但也有不少國人喜歡柔軟的米飯,市場卻缺乏具有鮮明柔軟特色、又能普及種植的品種。因此,他希望台南20號具備特殊香氣、低直鏈澱粉與柔軟口感,讓消費者一入口就能感受到與一般米飯的差異。
除了風味,他也將耐病性與產量納入考量。台南20號的抗病性並非極強,但至少不容易發病,可減少農藥使用,降低農民成本與環境負擔;產量則維持中上水準,希望讓價格不至於過高,使更多消費者能吃到具有特色的軟米。
不過,陳榮坤並不追求一個「毫無缺點」的品種。他認為,適度的缺點反而能促使生產者精進管理,建立穩定品質與市場區隔。
例如台南16號植株較高、容易倒伏,若氮肥施用過多,倒伏風險就會增加。稻株一旦倒伏,不僅不易機械收割,也可能提前發芽、影響產量。農民為避免倒伏,便不能過度施肥,反而有助於控制米粒蛋白質含量,維持食味品質。
台南20號的缺點則出現在收穫後。因米質較柔軟,稻穀烘乾時較容易斷裂,必須採低溫、較慢的方式烘乾。部分米廠不願拉長時間,便可能造成碎米率提高、完整米比例下降;但願意投入低溫慢烘的業者,則能維持更好的外觀與口感,也因此建立自己的市場。
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陳榮坤認為,育種不能只追求產量,而應從消費者需求、產業發展及環境永續出發,讓每一個品種都肩負不同任務。圖片來源:陳榮坤 提供
陳榮坤認為,若一個品種容易種、產量高,所有業者都能生產,卻可能因施肥與加工方式不同,造成同一品種品質落差,最後陷入價格競爭。相反地,帶有一些管理門檻的品種,能讓真正理解它、願意投入的生產者做出穩定品質。
「我喜歡有一點小缺點的品種。」對他而言,育種不是打造一株在所有條件下都完美的水稻,而是替每個品種設定清楚任務,讓它在適合的田區、栽培方式與市場中,找到自己的位置。

乾濕灌溉減少甲烷 也為缺水年代預作準備

台南20號目前已被嘉義縣政府列為主要推廣品種,種植範圍也逐步擴及台南、雲林、彰化與東部等地,部分農會更以有機方式栽培。
「要育成什麼樣的品種,就要在什麼樣的環境裡選種。」陳榮坤指出,台南20號能適應乾濕灌溉,並非育成後才附加的特性,而是從選種階段便刻意在乾濕交替的環境中培育。
傳統水田若長期維持淹水,土壤容易缺氧、形成厭氧環境。尚未完全分解的有機質在厭氧狀態下發酵,不僅可能產生含硫還原物質,影響水稻根系,也會釋放甲烷。甲烷的暖化效應遠高於二氧化碳,因此,透過間歇灌溉讓田區適度乾燥、重新接觸空氣,可減少甲烷排放,也改善根系生長。
水稻根系在乾濕交替環境中發展較完整,對土壤養分與肥料的吸收效率也能提升,不僅節水,也可降低肥料浪費。這項特性在氣候變遷下更顯重要。台灣水稻生產高度仰賴降雨與水庫供水,一旦梅雨、颱風未如期帶來雨量,二期作便可能面臨灌溉水不足。陳榮坤認為,缺水已是未來稻作無法迴避的問題,除了發展乾濕灌溉,也應投入旱田直播、耐旱品種及低用水栽培技術,讓水稻在有限水源下仍能維持生產。
除了乾旱,豪雨與高溫同樣改變水稻生產條件。颱風與強降雨容易造成稻株倒伏,連續降雨也可能提高病害與穗上發芽風險;高溫則會影響稻米外觀,使原本應晶瑩剔透的米粒出現白色不透明的白堊質,降低品質。
面對這些變化,未來品種必須同時具備更強的莖稈、抗病性、耐高溫與少水適應能力。陳榮坤表示,育種人員也必須直接在高溫、乾旱或易發病環境中進行選拔,才有機會找出真正能回應氣候風險的材料。
然而,一個新品種往往需要多年才能育成。台南16號約歷時五年,台南20號則耗費八至九年。相較之下,氣候變化速度愈來愈快,育種能否及時回應,關鍵仍在於種原。
「沒有基因,什麼都不用說。」陳榮坤指出,無論耐高溫、抗病或耐旱,都必須先找到具備相關特性的種原,才有可能透過雜交、分子標誌等技術加以利用。育種技術可以不斷精進,但若缺乏合適的基因來源,再成熟的技術也難以解決問題。
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面對高溫、乾旱及缺工等挑戰,陳榮坤持續投入耐高溫、耐旱、抗病及節水栽培相關育種研究,為台灣稻米產業尋找下一個世代的解方。圖片來源:陳榮坤 提供

從台灣料理思考米食文化 育種不必第一但要唯一

陳榮坤認為,台灣建立自己的米食文化,不能只從品種名稱或食味競賽出發,而應回到料理本身。日本有壽司、咖哩飯及各類丼飯,不同料理需要不同黏性、硬度與口感的米;台灣則有滷肉飯、炒飯、白飯配菜,以及各地不同的日常飲食。料理方式不同,適合的米自然不會完全相同。
「不是日本品種就一定比較好吃,而是什麼樣的米,適合什麼樣的料理。」他表示,台灣應依據自己的飲食需求,建立米種與料理之間的關係,讓米飯不只是配角,也能強化台灣料理的特色。
展望未來十年,陳榮坤認為,台灣稻米產業首先必須面對缺工、生產成本提高、乾旱與高溫等問題。旱田直播、降低溫室氣體排放、提高肥料利用效率,以及耐高溫品種,都是值得投入的方向。
另一方面,目前台灣種植面積最大的台南11號,占比超過六成,卻長期面臨稻熱病問題。台南11號命名之初具抗病性,但隨著種植面積擴大,病菌逐漸突破原有抗性,也增加農民用藥成本與環境負擔。
陳榮坤目前正投入台南11號抗稻熱病改良,希望不再只導入單一抗病基因,而是結合兩至三個不同基因,延長品種抗病效果。不過他坦言,病菌會持續變化,抗病育種並非一次完成便能永久解決。
對下一代育種者,他最想留下的理念,仍是從消費者與市場需求出發,同時兼顧環境永續。台灣現有稻米的品質與口感已有相當水準,未來不一定只追求更高分,而可發展更多元、具有明確用途的品種。
「不一定要當第一,但要成為唯一。」陳榮坤說。只要品種具備清楚特色,能回應特定料理、生產環境或消費需求,就有存在的價值。最理想的育種,則是在低投入、節能減碳的條件下,同時照顧農民收益、加工需求、消費者選擇與環境永續。

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