抗蟲綠豆說到綠豆抗蟲蛋白質的發現，須從抗蟲綠豆談起。大約八、九年前筆者的研究團隊開始對綠豆發芽相關酵素做了一些試驗，其間曾向亞洲蔬菜研究發展中心（簡稱亞蔬中心）鄒篪生主任請益。鄒主任告訴筆者，亞蔬中心擁有全球最豐富的綠豆種原，研究人員已育成各種優良綠豆品系，其中有一種抗蟲綠豆品系，簡稱為 VC6089A，能夠抵抗倉貯害蟲──豆象的蠶食。我們都認為 VC6089A 是研究抗蟲基因的好材料，鄒主任並慨然應允提供 VC6089A 做為研究材料，筆者的研究室從此展開綠豆抗蟲蛋白質的一系列研究。
有了抗蟲綠豆 VC6089A 之後，馬上想到的問題是它為什麼能夠抗蟲？因為農作物的蟲害是農業的重要問題之一，因此決定尋找這個問題的答案。當初亞蔬中心的研究人員把不抗蟲綠豆 VC1973A（簡稱 VC1973A）與來自非洲東南方馬達加斯加島的抗蟲野生種綠豆 TC1966（簡稱 TC1966）雜交，經過 6 次回交及 2 次自交，每次回交都是篩選具有抗豆象特性的子代，最後得到 VC6089A。因此，理論上 VC1973A 與 VC6089A 這兩種綠豆的基因體含有 99％ 相同的基因，不同的 1％ 基因源自 TC1966，其中含有抗蟲特性的基因。
VC6089A 為什麼能夠抗蟲？答案顯然在上述的 1％ 基因中。因此從這 1％ 基因中找出抗蟲基因，再把抗蟲基因表現成蛋白質，並分析這個蛋白質是否具有抗蟲特性，應可了解 VC6089A 為什麼具有抗蟲性狀。
尋找綠豆抗蟲基因
我們採用扣除雜交法，用 VC1973A 的基因去扣除 VC6089A 中 99％ 相同的基因，留下 1％ 不相同的基因。簡單地說，由於 VC1973A 與 VC6089A 綠豆有 99％ 相同的基因，它們的 DNA 序列也有 99％ 相同。因此這兩種綠豆的 99％ 基因能夠互相發生雜交作用，除去雜交的基因，就剩下包括抗蟲基因在內的 1％ 基因。
這 1％ 基因事實上代表相當多的基因，但並不是所有基因都會同時表現。我們發現 VC6089A 綠豆植株開花後，發育的第 15 天種子開始出現抗蟲特性，顯示這個時期抗蟲基因開始表現，選擇這個時期進行扣除雜交試驗，比較容易找到抗蟲基因。
我們從開花後 15 天發育中的 VC6089A 種子，篩選到 18 種可能與抗蟲特性有關的基因，比對這些基因與登錄在國際基因銀行的基因，找出最有可能的抗蟲基因是 VrD1 基因。Vr 是綠豆學名（Vigna radiata）的兩個英文代表字母，Ｄ代表防禦素（defensin）的第一個字母。防禦素普遍存在於動物、植物及昆蟲中，而且同一種生物中常常發現一種以上的防禦素。VrD1 是從 VC6089A 中找到的第一種防禦素，所以在Ｄ後面加一個１。因為 VrD1 是一種富含半胱胺酸（cysteine-rich）的蛋白質，在習慣上也稱為 VrCRP（Vigna radiata cysteine-rich protein）。
許多研究證實，防禦素是一種富含半胱胺酸的蛋白質，是動植物及昆蟲體內固有免疫系統的重要成分。當生物體受病原菌侵襲時，會啟動這種固有免疫系統，在短時間內合成防禦素來消滅侵入的病原菌。找到 VrCRP 基因後，把它轉殖到大腸桿菌細胞內，利用大腸桿菌生長快速的特性，大量生產 VrCRP。利用大腸桿菌培養得到的 VrCRP 與其他植物防禦素一樣，也能夠抑制病原菌的生長。例如立枯絲核菌是植物重要病原菌，而 VrCRP 能夠抑制立枯絲核菌及其他幾種病原菌的生長。
抗蟲蛋白質的應用
植物在演化過程中發展出各種防禦機制，豆科植物種子中能夠抵抗豆象危害的蛋白質有澱粉瓷抑制劑、胰蛋白瓷抑制劑、豌豆球蛋白、刀豆毒蛋白及黃豆半胱胺酸蛋白瓷抑制劑等。證明這些蛋白質殺蟲或抑制害蟲生長的方法有二，其一是在飼料或人工種子中，加入抗蟲蛋白質去餵食昆蟲，觀察昆蟲死亡或生長受抑制情形，其二是把抗蟲蛋白質基因轉殖到不具抗蟲能力的作物中，然後測試轉殖作物的抗蟲能力。
筆者的研究室同時採用這兩種方法探討 VrCRP 的抗蟲活性，把 VrCRP 與 VC1973A 綠豆粉混在一起製備人工種子，讓豆象交配後在人工種子表面產卵。結果發現只要含 0.8％ VrCRP 的人工種子，就能夠完全殺死豆象幼蟲，那些不含 VrCRP 的人工種子，豆象幼蟲會鑽進人工種子內正常發育，羽化成成蟲。這個實驗證明 VrCRP 具有殺死豆象幼蟲的能力，而 VrCRP 應是第一個被報導具殺豆象活性的植物防禦素。隔年，澳洲的一個研究團隊也證明，菸草防禦素具有抗棉鈴蟲的活性。
目前，最普遍且能有效殺死有害昆蟲的生物農藥，首推蘇力菌（Bacillus thuringiensis，簡稱 Bt）產品，約占整個生物殺蟲劑市場的 90％ 以上。蘇力菌產品的有效成分是 Bt 毒蛋白。蘇力菌產品經幾十年使用下來，面臨兩大問題，第一是蘇力菌產品活性範圍狹窄，產品功效與價格不穩定，且成本昂貴；第二是蘇力菌內毒素施灑於葉面會在兩天內分解失效，須經常施灑，造成農民很大的負擔。因此，有必要開發新的蘇力菌產品或其他生物殺蟲劑，以改進蘇力菌產品的缺點，甚至超越蘇力菌產品。
VrCRP 與蘇力菌毒素比較，有三點差異。第一是抗蟲範圍不同，Bt 毒素主要是抗鱗翅目昆蟲，而 VrD1 主要在抗鞘翅目昆蟲。因此，二者間有明顯的市場區隔。第二是容易用於開發轉殖作物，因 Bt 毒蛋白源自細菌，而 VrCRP 則存在種子中，也可能存在於植物其他組織內，對植物細胞無毒性。第三是有利於開發成抗病蟲害生物農藥，因 Bt 毒素只對害蟲有防治效果，VrCRP 則兼具抗蟲與抗菌兩種特性。
除了上述有利條件外，VrCRP 已獲得美國專利，有利於智慧財產權的保護。另一方面，國防大學動物中心主任梁善居教授研究團隊，把 VC6089A 綠豆粉加入飼料餵食實驗鼠，結果顯示無明顯毒性反應。換言之，VrCRP 可能無安全顧慮，但仍需做更詳細的毒性試驗，以確認其安全性。除此之外，尚需進一步提高 VrCRP 的產量，以降低成本，同時進行田間試驗，以確認其抗病蟲害的功效。從以上的各種跡象顯示，VrCRP 確實具備開發成抗病蟲害生物農藥及抗病蟲害轉殖作物的潛力。