傳統育種與現代基因工具（如CRISPR）因高粱天然抗基因轉化特性而效果有限。丹麥哥本哈根大學植物與環境科學系研究團隊與研究機構嘉士伯實驗室(Carlsberg Laboratory)、澳洲昆士蘭大學合作，透過建立大規模種子庫與高效篩選技術，期望加速解析高粱耐逆性與營養品質的基因基礎，並培育適用於歐洲與非洲等不同緯度的優化品種，以應對極端氣候下的糧食生產挑戰。 　　研究團隊田間試驗將接種內生真菌的大豆種子與未處理的對照組比較。研究測量土壤有機質含量、作物產量及碳流動路徑，並透過同位素追蹤技術分析碳在植物與土壤間的分配。採用「FIND-IT」技術，透過分組聚合酶連鎖反應（PCR）快速篩選龐大種子庫中的特定基因變異。團隊將15萬個高粱種子變異分組測試，縮小目標基因範圍，類似COVID-19檢測的群組篩檢邏輯。此方法突破傳統逐一檢測的限制，使研究效率提升數十倍。同時，澳洲昆士蘭大學負責在模擬乾旱與貧瘠土壤的環境中驗證品種表現。 　　研究發現證實高粱的多重抗逆性與特定基因群相關，例如耐旱性可能與根部滲透壓調節基因有關。初步篩選已識別數個候選基因，後續驗證顯示這些基因變異能顯著影響植株在乾旱下的存活率與產量。此外，重新評估了歐洲緯度的高粱種植潛力後，發現其營養成分（如無麩質、高纖維）適合開發植物性食品，而非洲品種則可進一步強化耐旱特性。 　　此項研究發表在2024年《Phy​​siologia Plantarum》期刊，研究貢獻在於為高粱育種設立新標竿，解決長期阻礙其發展的技術障礙。透過開放種子庫與「FIND-IT」技術，全球研究人員能加速開發氣候智慧型高粱品種。這不僅提升歐洲糧食自給率，更為非洲乾旱區域提供穩定的作物選擇，直接支持聯合國永續發展目標（SDG 2消除飢餓）。此外，減少化肥依賴的潛力有助降低農業碳足跡，推動生態友善耕作。 【延伸閱讀】- 高粱做為能源植物新選擇

基因組育種是僅根據DNA篩選數千名候選者進行田間試驗的過程，可以節省開發新植物品種所需的時間和資源，例如在乾旱條件下生長得更好。基因組育種的一個重要部分涉及基因組預測，以利用DNA來估計植物的產量。 　　巴西阿肯色大學研究團隊主要使用機器學習（ML）技術，特別是基於梯度提升技術（GBM）的LightGBM框架，來進行基因型與環境互動的預測。研究中引入了環境數據和基因數據的特徵工程，以提高預測準確性。使用來自「基因組到田野」計畫的多環境試驗數據，涵蓋2019至2021年間的玉米雜交品種在72個環境中的表現。環境數據包括氣候、土壤等變量，並由Spectrum WatchDog 2700氣象站收集。 　　研究發現G+E模型在預測準確性上優於GEI模型，且在計算資源和時間上更具優勢，在包含環境數據的情況下，機器學習模型的平均預測準確性比傳統的因子分析乘法混合模型提高了7%。通過特徵工程可以有效地將環境數據整合入基因組預測模型中，並且不需要明確地將互動項納入模型中，即可考慮基因型與環境之間的互動。 　　此項研究發表在2024年7月《Applied Genetics》期刊，此項研究貢獻在於為作物育種領域提供了一種新的預測工具，能夠有效結合環境特徵與基因數據，提升作物產量預測的準確性。這一成果不僅有助於節省資源，還能加速新作物品種的開發過程。隨著對環境數據和基因數據結合的研究日益增加，該研究為未來的農業科學研究奠定了基礎。 【延伸閱讀】- 利用空拍AI分析影像技術預測甜玉米最佳收穫時間

作為世界上最具經濟價值的柑橘類水果之一，檸檬因其獨特的酸度及風味而備受喜愛，儘管檸檬酸對於水果風味的影響已有廣泛研究，其調控的分子機制仍然難以捉摸，因此中國南京農業大學與廣西大學合作，探討檸檬酸之表觀遺傳學(epigenetics)，解析DNA甲基化如何影響檸檬酸的生合成與累積。 DNA甲基化分析：揭示果實發育的表觀遺傳調控 　　表觀遺傳學主要研究在不改變DNA序列的情況下，環境如何影響基因的表達，而DNA甲基化是其中重要的調控機制之一，在核苷酸-尤其胞嘧啶(cytocine, C)接上甲基基團，通常會抑制該基因活性，使得基因表達改變。研究團隊以香水檸檬為材料，建構涵蓋27,945個基因及51.37%重複序列、共364.85Mb資料量的高品質基因組序，並對各個檸檬果實發育階段進行DNA甲基化的全面分析。結果顯示隨著果實逐漸成熟，序列CG、CHG甲基化程度下降而CHH甲基化程度則激增，CHH甲基化與活化檸檬酸生合成相關酵素基因呈高度相關。此外，RNA引導DNA甲基化路徑(RNA-directed DNA methylation pathway, RdDM)相關基因在果實發育時大量表達，推測為CHH甲基化激增的原因，相關文獻發表於Horticulture Research期刊。 　　透過繪製香水檸檬基因組合DNA甲基化圖譜，探討果實發育過程中DNA甲基化的動態變化，為釋放其遺傳潛力邁出重要一步，期望未來能應用於柑橘育種，藉此開發更高品質的品種。 【延伸閱讀】- 研究發現高產蘋果樹背後的遺傳機制

大豆胞囊腺蟲(soybean cyst nematode, SCN)是一種微小的害蟲，附著於大豆根部吸食營養物質並留下破壞的痕跡，造成每年數十億美元經濟損失，嚴重時導致減產高達30%-50%，且地上部不會有明顯的病癥。為防治此線蟲，農民通常使用抗性品種、輪作、種子處理等方式，然而市售抗病品種多緣自於兩個抗性基因，經過長期使用SCN已逐漸產生抗性，因此美國巴斯夫公司(BASF)與唐納德·丹佛斯植物科學中心(Donald Danforth Plant Science Center)研究團隊，藉由基因轉殖一特殊蛋白，有望解決此問題。 基因轉殖的生物防治策略 　　農業中經常利用蘇力菌(Bacillus thuringiensis, Bt)生成之晶體蛋白(Cry)防治害蟲，藉由基因轉殖入作物中，可防治鱗翅目、鞘翅目等害蟲，廣泛應用於大豆、棉花、玉米等作物，近期研究顯示Bt蛋白有助於SCN防治，因此研究團隊將GMB151基因轉入商業品種中，此基因轉譯後可生成Cry14蛋白，結果顯示，相較於對照組及其他抗病品種，轉入GMB151植株可有效降低SCN族群。研究人員進一步探討Cry14蛋白對於減少線蟲族群的機制，利用高解析度電子顯微鏡觀察，發現Cry14能夠成功進入線蟲腸道，推翻先前認為Cry蛋白過大、線蟲難以攝入的質疑聲，並觀察攝入後腸道內的影像，影像中可見腸道細胞膜破裂、細胞凋亡，最終導致線蟲死亡，相關文獻發表於Molecular Plant-Microbe Interactions。 　　這項開創性的研究為利用Cry蛋白控制SCN或其他線蟲開闢新的方向，期望能為其他研究人員提供新的思路並多加以應用。 【延伸閱讀】- 玉米穗蟲對蘇力菌基轉作物抗藥性之遺傳背景探勘

心血管疾病是全球最主要的疾病與死亡原因。植物萃取物富含生物活性化合物，並且在藥物開發中發揮關鍵作用，但由於副作用、藥物相互作用以及缺乏充分的臨床實驗，導致這些植物的使用受到限制。 　　西班牙巴塞隆納自治大學(Universitat Autònoma de Barcelona)的研究團隊分析了大蒜、山楂、番紅花、橄欖、迷迭香及葡萄的主要活性成分，在這6種植物中含有二烯丙基二硫化物、槲皮素及薑黃素等成分，具有抗氧化、抗發炎、血管擴張作用，以及對脂質代謝調控等功能，有助於治療動脈粥狀硬化、高血壓等疾病；這些天然萃取物是具有潛力的，但因基質效應(matrix effect)導致在同時攝取的狀況下可能會影響治療效果，因此了解這一相互作用對於優化植物萃取物在飲食背景下的治療應用相當重要。 　　這些植物成分的長期安全性和協同效應的評估仍需進一步深入研究，未來研究將著重於建立標準化的臨床試驗，並強調藥物動力學、毒理學和臨床效果的全面評估，以確保這些天然產品的安全性和有效性，並為它們作為藥用植物在未來的應用鋪路。【延伸閱讀】-這種蜂蜜你沒吃過 抗氧化力是荔枝龍眼蜜的6到10倍

日本東京理科大學近期發布一項研究，深入探討揮發性化有機化合物在植物交流中所扮演的關鍵作用，將可為永續農業發展提供新的研究方向。 研究指出，植物間的氣味交流遠比想像中的更複雜且重要。植物不僅能透過揮發性有機化合物吸引授粉昆蟲，更能在植物遭受環境危害時向周邊植物發出警告信號。儘管植物本身沒有類似動物的嗅覺器官，但它們已演化出獨特的分子機制，能夠直接將揮發性有機化合物吸收進入葉內的細胞，觸發一系列防禦反應。這項自然界的「植物對話」，不僅揭示植物間的交流生理機制，也為農業防治提供新思路，正逐漸應用於現代農業實踐中。 　　在實際應用方面，研究發現應用於伴生植物和生物刺激劑等環保技術的效果顯著，特別是在有機農業中，某些植物釋放的揮發性有機化合物可抑制害蟲，同時促進鄰近作物的生長。例如，玫瑰所含的精油成分-β-香茅醇被證實可有效增強番茄的防禦能力，這種低成本的處理方法為未來的有機農業發展呈現了良好的應用前景。更重要的是，揮發性有機化合物在全球生態系統扮演關鍵角色，每年樹木釋放的萜烯類物質，會透過形成氣溶膠的方式對氣候產生重大影響，凸顯了這類研究在應對氣候變遷方面的重要性。 　　隨著植物間交流機制的突破性研究進展，這項技術在全球農業領域應用前景備受期待，透過深入了解並善用植物的天然防禦機制，未來可有望發展出更環保且永續的農業生產模式，不僅降低農藥使用，也為未來的糧食安全提供創新解決方案。【延伸閱讀】-植物透過誘導原等分子訊號感知草食動物攻擊

寒害會破壞細胞內的穩定狀態，誘發氧化損傷，並改變膜蛋白結構，進而影響電子傳遞與三磷酸腺苷(ATP)生成。儘管目前已有一些方法減輕採後寒害(PCI)，但其機制仍未完全理解，需要進一步研究水果在寒害條件下的生化與生理反應，因此美國國家食品技術創業與管理研究所的研究團隊在《園藝研究》期刊上發表了一篇全面性的評論文章。 　　研究確定了幾條主要的代謝途徑，如醣解途徑、三羧酸循環及戊醣磷酸途徑，這些都是ATP生成的關鍵途徑，而ATP為能量代謝和壓力反應的必須成分；並強調γ-氨基丁酸旁路途徑和細胞色素途徑在ATP生成中的重要作用，而菸鹼醯胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)在減少PCI中具有潛力，以及細胞外ATP透過其受體DORN1在誘發抗氧化損傷的保護反應中的訊號作用，對PCI都相當重要；這些發現加深了我們對水果抗逆性的理解，並針對採後處理措施開闢了新方向，透過開發新型處理方法來增強抗寒耐性，這項研究有望減少食品浪費，延長水果的保存期限，並提升全球消費者的水果營養價值。【延伸閱讀】-基於RNA或DNA的新分子可保護植物免受病毒侵害

栽種同一品種的馬鈴薯田中，儘管遺傳背景相同，但個體間生長狀況如大小、產量、環境耐受性等特性仍然差異很大，這個問題一直困擾著農民及種苗供應商，研究人員推測可能由種薯表面細菌及真菌造成馬鈴薯植株間的個體差異，為了解微生物對馬鈴薯的影響，由荷蘭烏特勒支大學(Utrecht University)及台夫特理工大學(Delft University of Technology)組成的研究團隊開發了一種人工智慧工具可用於預測種薯未來生長的健康程度。 　　研究人員使用6個品種、數千個種薯進行試驗，首先收集種薯上微生物群的遺傳資訊，隨後定植於240個試驗田區中並利用無人機追蹤馬鈴薯生長情況，結合兩群資料後藉由演算法開發AI預測模型，此模型有助於識別何種微生物相能使馬鈴薯生長最佳。結果顯示，模型可由種薯微生物相預測未來生長情況，品種間預測能力略有差異，生長最佳的品種模型之決定係數為0.69。此外，以鏈黴菌(Streptomyces)、不動桿菌(Acinetobacter)及纖維弧菌(Cellvibrio)對模型貢獻度最高，其中鏈黴菌可促進植株生長，相關文獻發表於Nature Microbiology。 　　此研究首次結合人工智慧與微生物學，為農業發展開啟了新篇章，藉由了解微生物組成與作物生長間的關係，期望未來能延伸應用將有益微生物包附於馬鈴薯種子、種薯上，甚至對作物進行基因改造，使其更吸引有益微生物以提高產量、提升作物韌性並減少化學農藥使用。【延伸閱讀】-開發更具韌性的馬鈴薯品種，強化糧食生產效率

全球生質燃料如生質柴油、永續航空燃料(sustainable aviation fuel)等，以油棕及大豆等作為主要來源，萃取其三酸甘油脂(triacylglycerols ,TAG)製成生質燃料，為因應日益增長的需求，科學家致力於開發新的生質燃料來源，禾本科植物因光合作用效率高、生物量大、耐候等特性，是極佳的候選者，因此科學家嘗試改良高粱等禾本科作物、提高其產油量。美國先進生物能源和生物製品創新中心(Center for Advanced Bioenergy and Bioproducts Innovation, CABBI)發布一新品種高粱，產油量優於大豆，有望成為新興生質能源的原料。 顯著提升高粱三酸甘油脂產量 　　相較於油棕、大豆等種子含油量高的作物，大多植物僅在逆境導致細胞膜受損時才會在營養器官中累積TAG，為了增加營養器官含油量，研究團隊利用「推-拉-保護」策略(push-pull-protect strategy)對高粱進行基因改造，使更多的碳從光合作用「推」入酯質生合成中，並將脂肪酸「拉」入TAG分子，最終「保護」儲存的酯質不被分解，成功使高粱營養器官含油量提高。研究人員隨後進行田間試驗，結果顯示改良高粱之葉片及莖中，TAG乾重含量分別為5.5%、3.5%，相較於未改良品種提高78、58倍，若量產基改高粱，每公頃產油量約為大豆的1.4倍，為極具潛力的生質燃料原料，相關文獻發表於Plant Biotechnology Journal期刊中。 以促進生質能源發展 　　改良高粱試種表現優異且穩定，繁殖數代後依然保持穩定的產油量及生物量，然而目前雖能提升高粱植株產油量，其降解速度亦加快，研究團隊將進一步探討如何阻斷油酯降解以提高含油量，設定目標含油量達乾重10%。藉由調控酯質生合成及代謝等基因提高高粱含油量，期望未來能減少對傳統油料作物的依賴並滿足生質能源日益增長的需求量，同時帶動高粱生物加工產業。 【延伸閱讀】-咖啡渣可用於餵食生產生物柴油的藻類

美國布朗大學的研究團隊研究了在極端高溫生長季節中結出果實的番茄品種，並找出番茄在極端高溫下最脆弱的生長週期階段，以及使植物更能忍受高溫的分子機制，並將這項研究發表於《當代生物學》(Current Biology)期刊。 　　研究團隊發現了在極端高溫季節能結出果實的番茄品種，這些番茄品種分別來自菲律賓、俄羅斯和墨西哥，並在布朗大學的植物環境中心進行培育。研究探討了熱緊迫如何影響番茄花粉在花中的生長，以及在最佳溫室條件下生長的番茄花粉暴露於高溫時，基因表現會發生哪些變化。研究團隊也指出，只有在花粉管生長階段暴露於高溫時，對熱敏感的番茄品種果實和種子的生產影響較大，而高溫對耐熱品種的影響較小；已知具有耐熱花粉管的塔茅利帕斯番茄品種(Tamaulipas variety)，其花粉管在高溫下的生長有增強的趨勢；隨著分子機制的確定，下一步是確定具體技術，使番茄在不同氣候中生長。 　　透過比較不同番茄品種的熱耐性，研究團隊辨識了使番茄更能忍受高溫的分子機制。未來在全球氣溫上升的狀況下，科學家可能會在不影響番茄口感和商業價值的條件下，開發技術來改善商業番茄品種的耐熱性，對確保供應全球食物的穩定性具有重要意義。【延伸閱讀】-耐病小果番茄新品種─種苗亞蔬25號

氣候及風土條件對於葡萄酒產量及品質影響深遠，因此不同年份、各地區相同品種製成的葡萄酒，皆具有獨特的風味。然而隨著氣候變遷，歷史悠久的葡萄產區發現，葡萄收穫時間及葡萄酒風味皆逐漸與以往不同，且極端天氣逐漸頻繁的發生，如高溫、乾旱或極端降雨等，皆對產業造成一定的衝擊，因此如何適應並制定減緩策略是永續生產的關鍵，其中最重要的策略為耐候育種。 　　在葡萄育種計畫中，主要藉由找出與氣候及病蟲害等逆境耐受性相關分子標誌，協助篩選目標性狀，同時利用基因編輯技術（CRISPR-cas9）改善目標性狀，使其更具韌性及永續性，但消費者接受度尚不明確。此外，許多現有的栽培種、無性繁殖品系、砧木用品種等等，具有不同生態型及獨特的特徵，尚未在原產地以外地區進行試驗，具有應用的潛力。 　　加拿大安大略省主要種植品種為V. vinifera，栽培品系大多針對果實成分及品質進行篩選且較不耐寒，耐寒性是一種複雜的性狀，受基因型及環境影響。布魯克大學(Brock University)研究團隊在先前的研究中，發現葡萄品種、無性繁殖品系及砧木對耐寒性、產量及果實品質的影響，現正在進一步評估不同土壤類型的葡萄園對於品系與根砧組合間的影響，並擴大各品系果實品質及釀酒後的感官品評，同時藉由基因型及代謝體學探勘葡萄品質及耐寒相關分子標誌及其相關代謝機制，以利加速耐寒選育。期望藉由傳統評估及跨體學方法，協助加速篩選品質更佳、更耐寒的葡萄品種，並支援Canadian Grapevine Certification Network (CGCN)的計畫。 【延伸閱讀】-利用基因編輯技術-CRISPR系統調整甘蔗葉片角度提高生物質產量

乾旱逆境對於全球糧食安全構成重大的威脅，過去十年間造成約300億美金的農損，隨著人口快速增長以及淡水資源的枯竭，提高作物對於乾旱的耐受性至關重要。英國諾丁漢大學(University of Nottingham)及中國上海交通大學合作，探討乾旱逆境下植物荷爾蒙對於水稻、玉米等糧食作物根系結構的影響，為開發抗旱作物提供一種具潛力的策略。 　　植物藉由根系吸收水分，水分充足的情況下根系角度較為平緩，然而乾旱逆境下，土壤表層水分耗盡，根系結構改變，生長方向變得更為陡峭向下，有助於進入到更深的水層。研究人員進一步探討根系結構背後的生理機制，發現離層酸(abscisic acid, ABA)扮演重要的角色，乾旱逆境發生時誘導ABA生合成，進而影響生長激素(Auxin)生合成及運輸，生長激素再影響根尖細胞的生長方向，最終使根系結構改變，當ABA及auxin生合成基因發生突變，會導致根尖auxin減少、根系仍分布於土表，若外施生長激素則能夠使根部結構發生改變、深入土壤中，顯示ABA及auxin在乾旱逆境下反應的重要性，相關文獻發表於Current Biology。 　　藉由探討乾旱下植物生理及結構上的改變，深入了解其背後機制，期望未來能應用於開發更耐旱的作物，以維持糧食安全。 【延伸閱讀】-了解植物氣孔開關機制，為適應乾旱及高溫氣候提供更多對策

根瘤線蟲(Root knot nematode)一直以來都是農業生產的重大威脅，每年都造成數十億美元的農業損失。這些寄生蟲可在植物根部誘導形成瘤結，雖然這是植物生命週期的關鍵部分，卻會嚴重損害寄主植物的健康。有鑑於線蟲感染對經濟和環境所造成的深遠影響，深入研究這些寄生蟲如何改變寄主植物的遺傳機制就變得較為迫切。美國田納西大學(University of Tennessee)研究團隊探討了南方根瘤線蟲(Meloidogyne incognita)感染番茄植物後引發的分子變化，著重分析根瘤的局部和周圍組織中的轉錄和剪接反應，闡述線蟲如何劫持植物的遺傳機制創造有利的生存環境。 　　研究團隊透過深入分析番茄植物對根瘤線蟲的感染反應，在根瘤和鄰近根組織部分識別出大量差異表現基因(differentially expressed genes, DEGs)，發現了一個由線蟲觸發的精密調控網路。研究發現，線蟲感染會導致根瘤和鄰近細胞的基因表達發生協同變化，產出一個支持線蟲發育的複雜細胞通訊系統。 後續研究選擇性剪接事件，線蟲感染能調節訊息RNA的剪接，由此影響基因功能和蛋白質多樣性。透過驗證轉基因毛狀根系統，確定這些RNA的剪接在根瘤形成和線蟲產卵過程中扮演關鍵角色，揭開線蟲操縱寄主植物的精密分子機制。 　　這項研究首次深入了解根瘤線蟲如何重新改變番茄植物的遺傳機制，這些發現不僅加深對植物與寄生蟲共同協作的理解，也為開發創新的生物防治策略提供了新思考方向，對農業有著深遠的影響，可以開發對寄生蟲有更強抵抗力的作物品種，有望可減少作物損失，並提高產量穩定性，為全球糧食安全和農業永續發展做出重要貢獻。【延伸閱讀】-開發長豆的抗蟲害新品種，減少農藥使用

在美國USAID- PSDAG計畫支援下，盧安達農業和動物資源發展委員會（Rwanda Agriculture and Animal Resources Development Board, RAB）及國際馬鈴薯中心（International Potato Center, CIP）合作，發布11個新的馬鈴薯品種，是近30年來首次引入新品種。盧安達市場上主流品種為Kinigi 和 Nyirakabondo，產量較低且易感病蟲害，然而農民缺乏資訊及意識，也缺乏取得乾淨種子的管道，因此新品種發布初期並未受到農民歡迎，推廣人員利用學習網站、田間示範、農民田間日等，致力於推廣產量更高的新品種，如今，Musanze 地區的許多農民已親身體驗了這些新品種的好處。 　　11個新品種是針對高產量、抗病蟲害及氣候韌性進行選育，以協助農民面對氣候變遷及糧食安全的挑戰，其中Cyerecyezo、Gisubizo、Kazeneza、Nkunganire及 Ndamira這5個品種較受農民青睞。為了確保種子供應穩定，該專案協助高品質的早世代種子量產，並培訓種苗業者、相關研究者及農業推廣人員種塊生產及新品種相關知識，以利未來大規模量產。根據RAB統計，2024秋季對馬鈴薯種塊需求量增加至130,000噸，其中新品種佔需求量的52%，與兩年前相較，有大幅增長，其中，Cyerecyezo品種因高產、早收、耐旱、種塊膨大率佳及中度休眠性、較不易發芽且耐運輸等特性，為新品種中需求量最高者，約佔31.3%。 　　研究人員表示，為進一步提高種塊生產效率，正在探索霧耕栽培(aeroponics)及根尖扦插(rooted apical cutting)等技術，初步結果顯示，能在2-3個月內提高生產效率。藉由此次專案合作，協助盧安達馬鈴薯業轉型，期望能夠提高生產力並減少貧困，達到糧食安全及永續農業的目的。【延伸閱讀】-糧食安全與環境永續之重要三項關鍵技術領域

聯合國環境規劃署(The United Nations Environment Programme)研究報告指出，全球72種海草中，有20多種族群正逐漸減少且每年損失7%的棲地。美國東岸最常見的鰻草(eelgrass)受到病害、農業廢水、藻華等問題影響，正在逐漸消失，據估計，100年來西大西洋鰻草已減少90%以上，伴隨全球暖化、海水溫度升高使鰻草逐漸走向滅絕的邊緣，因此科學家正致力於復育鰻草。 　　鰻草能夠保護海岸線、減緩海浪侵蝕速度、可透過過濾汙染物並儲存過多的營養物質來改善水質，同時也是海洋生物重要的棲息地，對於扇貝、牡蠣、鱈魚等重要水產有著舉足輕重的影響，此外，其碳吸收效率是熱帶雨林的35倍，封存了海洋中近18%的碳，顯示鰻草對於生態環境的重要性。鰻草適宜生長於水溫約60-68。F，當溫度達到77。F時將難以行光合作用、至82。F則達到臨界點無法存活，然而近年來東海岸夏季高峰期水溫已超過82。F且持續增加，於是科學家利用輔助遷移(assisted migration)的方式，嘗試復育鰻草族群。 　　輔助遷移意指將收集的種原種植於不同環境並觀察其反應，分辨具有目標性狀的種原，再將這些種原送至逐漸消失的棲地進行復育。美國北卡羅來納大學威爾明頓分校（University of North Carolina Wilmington）研究團隊由維吉尼亞州收集種原送至北卡州種植，觀察其生長情形，並分析來自60個棲地、800株鰻草的基因背景，探勘環境韌性相關的分子標誌，已初步找到溫度適應力相關的基因，將有助於更有效率及針對性的復育；波士頓大學(Boston University)研究團隊則在緬因州及麻薩諸塞州播種鰻草，目前仍在監測其發芽及生長狀況，將於明年進行基因體分析。【延伸閱讀】-農業經營海洋藍碳應用前景與展望：台灣契機

植物激素是植物生長、適應性及防禦作用中不可或缺的，例如水楊酸，是一種植物免疫的重要激素，藉由isochorismate synthase pathway (ICS)及phenylalanine ammonia lyase pathway (PAL)兩路徑生合成，其中PAL路徑與β氧化有關，其機制尚不清楚。近期研究指出，HSR201蛋白是菸草PAL路徑的關鍵蛋白，日本信州大學(Shinshu University)進一步探討HSR201蛋白在植物細胞內的位置，藉由mVenus黃色螢光標定，確認此蛋白位於細胞的過氧化體(peroxisomes)中，相關文獻發表於Plant and Cell Physiology期刊。 　　為探討HSR201如何進入過氧化體中，研究人員建立了一系列HSR201蛋白的突變體，突變體間僅少數胺基酸的差異，結果顯示在蛋白質C端僅少部分特定序列能引導HSR201進入過氧化體中，稱之為過氧化體標的訊號(peroxisomal targeting signal, PTS)，此PTS非常獨特，與其他典型的PTS序列不同，最終當過氧化體上的受器PEX5辨認PTS後，引導HSR201進入胞器中。為了進一步證實 HSR201 在水楊酸生合成的作用，研究人員將正常及突變後的HSR201蛋白轉入煙草中並接種病原體，發現突變後的植株無法正常生成水楊酸，顯示PTS對於水楊酸生合成的重要性。 　　由於HSR201標的訊號及相關過氧化體受體的獨特性，研究人員表示未來將持續深入探討其機制。藉由了解HSR201路徑與過氧化體標的訊號對水楊酸生合成的重要性，奠定未來開發抗病作物的基礎，以支援糧食安全及永續農業的目標。【延伸閱讀】-科學家開發快速的基因篩選平台以增強農作物的抗病能力

雜草稻(Weedy rice)是田中栽培稻的近親，近年來長期一直是全球種植稻米的重大威脅。為了解決這個農業困擾，美國東南部的稻農在2000年代初期開始種植經改良的抗除草劑水稻品種，但這個解決方案很快又有了新的挑戰。根據美國華盛頓大學(Washington University)近期新研究顯示，在美國東南部稻米種植區域中，超過半數的雜草稻已經產生了除草劑抗性。研究團隊在密蘇里州、阿肯色州及路易斯安納州的9個縣區採集了201個雜草稻樣本，發現其中57%對咪唑啉酮類(IMI)除草劑產生了抗性，且已有3.5%對2018年才開始使用的新型除草劑也出現了抗性。 　　這種抗性的可能主要原因於雜草稻與作物間的基因相互影響所致。起初當農民開始大量種植抗除草劑的雜交水稻時，這些作物容易散落種子在田間，經歷冬天後在來年春天發芽後，它的開花期較長，增加了與雜草稻雜交的機會，導致抗性基因從作物逐漸轉移到雜草中。研究人員認為這種「當一種除草劑的抗性變得普遍時，農民就會轉向使用另一種除草劑」的現象，反應了農業防治方法的生命週期性。然而，研究也發現每個田地都有其獨特的雜草稻組成和抗性特徵，使得管理更加困難。這些發現再次證明了雜草稻驚人的適應能力，可從人類培育的高產量水稻品種中獲得抗性能力。 雜草稻帶來的危害不容小覷，美國每年為此產生約4500美元的經濟損失，全球範圍的損失更是難以估計。這項研究凸顯了農業防治的困難與複雜，也提醒我們需要更多元及永續的管理方案，不可一味過度依賴單一的防治方法。在農業科技不斷進步的時代，如何在提高作物產量的同時有效控制雜草危害，仍是我們需再思考並解決的課題。【延伸閱讀】-使用除草劑嘉磷塞會降低土壤中的生物多樣性

基因工程改造作物藉由基因轉殖技術將殺死害蟲的關鍵蛋白基因轉入農作物中，此蛋白對人類及野生動物無害，可有效降低作物對農藥的需求。然而，大量種植基轉作物同時，害蟲也正快速演化以適應該蛋白。一篇關於美國最重要的農作物害蟲玉米穗蟲(corn earworm，又稱棉鈴蟲)的最新研究，探討了基轉作物抗性的遺傳背景，相關文獻發表於Proceedings of the National Academy of Sciences期刊。 　　蘇力菌Bacillus thuringiensis (Bt)產生的蛋白質對於玉米穗蟲及其他毛毛蟲或甲蟲等害蟲具神經毒性，與一般廣效殺蟲劑不同，Bt蛋白僅對特定物種昆蟲具活性，在食用後產生毒性，對於非目標生物並沒有毒性。為了獲得抗性，科學家將該基因轉入農作物中，由於其有效性及安全性，Bt基轉作物用於數十個國家，每年種植面積超過25億英畝，在美國，2024年Bt基轉玉米及棉花分別佔總量86%、90%。然而，玉米穗蟲的快速演化，使其對基轉作物產生抗性。 　　德州農工大學(Texas A&M University)的研究人員於2002-2020年間於美國南部7個州的17個地點，共採樣937隻玉米穗蟲，藉由生物檢測評估蟲體是否具抗藥性，隨後送至亞利桑那大學(University of Arizona)萃取DNA並定序，用以探勘基因體中與抗病相關的基因，對照前人研究中，於實驗室內篩選出抗Bt蛋白的20個候選基因，結果顯示，由田間演化而成的抗性基因與這20個因基並無關聯，而是與一些重複的基因群相關，其中機制尚不清楚，有待更多的研究。 　　此研究雖未將抗藥性縮小至單基因，但提醒了研究者，田間及實驗室內的抗藥性遺傳背景可能有所不同，提供開發田間抗藥性監測工具的關鍵警訊。此外，本研究展示了結合生物檢測及基因體分析的可行性，期望藉由了解抗藥性的遺傳背景，協助田間抗藥性監測及促進管理決策。【延伸閱讀】- 農業藥物試驗所技轉蟎靈光驚艷國外，無害蜜蜂只殺農民大敵