近日，南亞所園藝產品採後保鮮與加工研究室在鳳梨黑心病機制研究和防控技術研究方面取得新進展。該研究最大的亮點是採用熱空氣技術控制了鳳梨採後黑心病的發生，打破了多年來形成的鳳梨黑心病可防不可治的觀念，並在此基礎上鑑定了多條以氧化損傷為特點的黑心病相關的代謝途徑，挖掘一系列熱空氣處理減輕鳳梨黑心病發生相關調控基因（如HSF和HSP），並構建理論示意圖，清晰闡明了熱空氣處理控制鳳梨黑心病發生的機理。 　　鳳梨是廣東湛江雷州半島的重要經濟作物, 鳳梨產業已經成為華南熱帶地區支柱產業。鳳梨採後黑心病問題長期困擾鳳梨產業高質量發展，如何防控採後鳳梨黑心病的發生已經成為當地政府和果農亟待解決的問題。該研究結果不僅提出熱空氣處理是一種安全有效、應用方便的鳳梨採後黑心病控制方法，更構建熱空氣處理減輕鳳梨黑心病發生理論模型，為鳳梨黑心病抗病基因挖掘和新品種培育提供理論依據，該成果在熱帶果蔬保鮮領域中具有廣闊的應用前景。 　　該研究成果以“Insight into the physiological and molecular mechanisms of hot air treatment which reduce internal browning in winter-harvested pineapples” 為題國際top期刊《Postharvest biology and technology》（SCI一區，IF=6.751）發表。中國熱科院南亞所宋康華為論文第一作者，洪克前副研究員、姚全勝副研究員和張秀梅研究員為論文共同通訊作者。該項工作得到了國家重點研發計劃項目、海南省自然科學基金和中央級公益性科研院所基本科研業務費項目的支持。【延伸閱讀】- 最新研究發現數個可提升高粱產量的關鍵基因

最近的臨床研究顯示，透過胰島素筆注射會使胰島素在短時間內快速到達血液，可能會導致低血糖或使血糖低於健康範圍。雖然自動胰島素幫浦可以提供精確的胰島素施用並將這種風險降至最低，但其價格昂貴，而且僅適用於部分糖尿病患者。 　　根據美國賓夕法尼亞大學(University of Pennsylvania)牙科醫學院研究團隊發表的一項新研究顯示，植物來源的口服胰島素元(proinsulin)可以解決這些缺點。該研究團隊使用基因槍將胰島素基因整合到生菜植物的基因組中，開發了一種植物性胰島素，其中完整包含天然胰島素中存在的三種胜肽。研究人員將生長的生菜冷凍乾燥、磨碎後，按照 FDA的法規指南製備用於口服遞送。試驗結果顯示，在被腸道微生物分解之前，植物細胞壁的強度可以保護胰島素免受患者胃中的酸和酶的影響。然後，釋放的胰島素將透過腸-肝軸(Gut-Liver axis)輸送到肝臟。團隊使用糖尿病小鼠模型試驗發現，植物胰島素在攝取後15分鐘內調節血糖的效果與自然分泌的胰島素非常相似。相比之下，接受傳統胰島素注射治療的小鼠血糖迅速下降，會導致短暫性的低血糖。 　　該團隊的研究員在 2015 年發表的一項研究中首次展現了用生菜植物生產低成本藥物的商業可行性，研究人員使用萵苣葉生產出一種對血友病患者有效的藥物。團隊還致力於研究植物來源的藥物，並開發了一種植物製作的口香糖，可以減少唾液中 COVID-19 的病毒量。研究人員表示，低血糖風險是目前胰島素輸送系統的最大缺點之一，嚴重時甚至可能導致昏迷。此種口服的胰島素的作用就像天然胰島素一樣，可以最大程度的減少低血糖的風險。醫療保健的可負擔性和普及性是這項研究的基礎，以植物為基礎的藥物傳輸可能會大大的改變糖尿病和其他疾病的治療方法，患者未來將有機會可以用更低的成本獲得更好的藥物。未來，團隊計劃繼續在犬類和人類受試者中測試植物性胰島素。【延伸閱讀】- 臺灣特有種土肉桂 改善糖尿病研究分析

肥胖是當今世界公共衛生面臨的最大挑戰之一，也是我國公共健康的主要問題。最新研究發現，活性多醣作為一類功能物質，不僅具有免疫調節功能，還可通過調節ATGL-(PPAR-α)、(SREBP-1c)-ACC/FAS和ACC-CPT1等途徑介導糖脂質代謝，在維持細胞和組織的功能及健康方面起著重要作用。近年來，熱科院香飲所研究團隊圍繞特色熱帶作物功能因數挖掘與利用關鍵科學問題，以菠蘿蜜、苦丁茶等作物為研究物件，對農產品中功能性多醣抗氧化活性、免疫調節及其胃腸消化吸收與腸道菌群調整方面的相互關係進行系統研究，為熱帶農產品高值化開發利用奠定理論基礎。 　　為探究菠蘿蜜多醣對肥胖大鼠腸道免疫屏障的調節作用，團隊通過高脂誘導肥胖大鼠模型，研究了菠蘿蜜多醣對高脂誘導肥胖大鼠腸道的保護作用及機制。結果表明，菠蘿蜜多醣可改善結腸氧化損傷，抑制小腸葡萄糖轉運以降低血糖，修復腸道黏膜損傷以改善黏膜的屏障功能，並通過下調炎症基因TNF-α和IL-6的表達，上調短鏈脂肪酸受體基因GPR43和GPR41以及緊密連接蛋白Occludin表達，增強腸道免疫屏障功能和機械屏障功能。以“Polysaccharides from Artocarpus heterophyllus Lam. (jackfruit) pulp improves intestinal barrier functions of high fat diet-induced obese rats”為題的研究論文發表于JCR一區期刊《Frontiers in Nutrition》。熱科院香飲所聯合海南大學培養碩士曾順江和海南大學曹君博士/副教授為該論文共同第一作者，熱科院香飲所朱科學博士/副研究員和譚樂和研究員為論文通訊作者。 　　團隊進一步研究了菠蘿蜜多醣對高脂誘導肥胖大鼠肝臟的保護作用及機制。結果表明，菠蘿蜜多醣顯著改善肥胖大鼠血脂指標，緩解肝組織中的炎症和脂質積累，通過啟動脂肪分解通路（PPARα/PPARγ-LPL/HSL-CPT1）和脂肪酸的β氧化通路（PPARα/PPARγ-CPT1），抑制AMPK介導的脂肪合成通路（AMPK/(SREBP-1c)-ACC-FAS），促進游離脂肪酸受體基因（GPR43、GPR41）的表達，干預產熱基因（UCP2）的表達，調控肝臟和肝脂肪組織的脂代謝，發揮對肥胖大鼠肝臟的保護作用。以“Protective effects of polysaccharide from Artocarpus heterophyllus Lam. (jackfruit) pulp on non-alcoholic fatty liver disease in high-fat diet rats via PPAR and AMPK signaling pathways”為題的研究論文發表于JCR二區期刊《Journal of Functional Foods》。熱科院香飲所聯合海南大學培養碩士曾順江為該論文第一作者，熱科院香飲所朱科學博士/副研究員和海南大學曹君博士/副教授為論文通訊作者。 　　以上研究成果依託海南省特色熱帶作物適宜性加工與品質控制重點實驗室，得到加工與工程技術研究室/熱帶木本糧研究中心團隊成員的支持，獲國家自然科學基金青年科學基金專案（No. 31901649）和院基本科研業務費專項2022年科技“揭榜掛帥”專案（No. 1630142022009）資助。【延伸閱讀】- 動物實驗中證實綠茶能阻斷肥胖、降低健康風險

植物在幾百萬年的時間裡已經適應了周圍環境的發展，然而，由於全球暖化的速度進展得太快，因此植物幾乎沒有時間演化以適應新的天氣條件。目前大麥品種的遺傳多樣性有限，這表示它們只能小部分適應氣候變遷過程中不斷變化的環境條件，這也促使了許多研究人員尋找未來使作物更快適應氣候與環境的方法。 　　來自德國馬丁路德大學 (MARTIN-LUTHER-UNIVERSITÄT HALLE-WITTENBERG) 的一個團隊在《Experimental Botany》期刊上發表研究，發現大麥遺傳物質的微小變異使這些植物比目前的大麥品種發育更快，因此開花更早。同時產量保持不變。他們在EARLY FLOWERING3 (ELF3) 基因中找到了關鍵，ELF3基因在植物發育中起著重要作用，是植物生物鐘的重要組成部分，控制著植物的晝夜節律和季節相關的反應。 　　在田間試驗和溫室實驗中，團隊透過將已建立的大麥品種 (Barke) 與各種野生大麥雜交，並研究ELF3基因的不同自然突變。研究人員發現了一種具有特殊性質的變異，使植物的發育速度要快得多，這些植物在溫室試驗中最多可提前 18 天開花，在田間試驗中最多提前 4 天開花。根據天氣情況的不同，即使是四天也會極大的影響產量，因為植物可以在可能的有害事件發生之前完成重要的發育階段。研究人員表示，與野生大麥的天然突變種雜交通常會導致產量損失。值得注意的是，在此研究中情況並非如此。帶有特殊天然 ELF3 變異的大麥產生了與原品種相當的產量。這樣的結果可能有助於創造新的、具有氣候適應能力的大麥。研究人員表示，透過與自然變種雜交，發現大麥可以在乾旱期到來之前開花，比開花較晚的品種產量更高。而為了在全球暖化的情況下確保世界糧食供應，這種適應是必要的。 　　該研究由歐洲社會基金、歐洲區域發展基金，以及德國聯邦教育和研究部及德國研究基金會資助。【延伸閱讀】- 今日的農作物品種選育，需因應未來不確定的氣候提前做準備

近日，入駐海南大學三亞南繁研究院、海南省崖州灣種子實驗室的熱帶作物學院羅傑教授團隊利用椰子、油棕等棕櫚科植物的多維度組學數據，構建了棕櫚科多組學綜合數據庫，相關研究成果在線發表在植物學知名期刊Plant Biotechnology Journal上。 　　棕櫚科物種是熱帶地區最具特色的植物之一，包括號稱世界油王的油棕、號稱沙漠麵包-生命之樹的椰棗、含有生命之水-天然飲料的椰子、具有檳榔鹼的檳榔等，它們不僅是重要的油料作物，也是重要的景觀和藥用植物。 　　目前，油棕、椰棗、椰子等棕櫚科植物基因組被相繼破譯，並隨之產生了大量的組學數據，但該領域的研究還沒有整合的生物信息學數據庫。羅傑團隊聯合合作單位在2021年發布了兩個高質量椰子基因組，在此基礎上，團隊對油棕、椰棗、椰子、檳榔、省藤和黃藤六個物種的七個基因組數據、1,631個變異組數據，866個轉錄組數據及138個代謝組數據進行整合分析，並嵌入了12個常用的生物信息學分析工具，構建了棕櫚科首個多組學綜合分析平台ArecaceaeMDB （http://arecaceae-gdb.com）。 　　該平台提供了六個物種多個組織和時期的轉錄譜和代謝譜的查詢，並提供了六個物種基因的註釋功能、轉錄因子、基因家族、同源基因、以及對應水稻和擬南芥同源基因等多種信息的查詢，提供了針對特定基因或特定區域的變異信息查詢。同時提供了Blast、eFP（基因和代謝物）、Jbrowse、共線性分析、GWAS分析、GO和KEGG富集分析、進化樹構建、序列提取等多種常用工具。該平台在未來會持續更新，增加更多的數據及分析工具，致力於為棕櫚科基礎研究和遺傳育種研究提供有力的分析平台。【延伸閱讀】- 中國發布3000份水稻基因組研究計畫成果

2012年CRISPR-Cas9基因編輯技術（genome editing）的出現，讓科學家可以更隨心所欲的編輯基因。基因編輯技術有多種應用可能性，對各種生物產業包含醫學、植物、畜牧、漁業的未來發展都有重大影響。有鑑於基因編輯技術的應用潛力，各國也紛紛制定相關法規。目前臺灣還沒有相關法規制定，因此本文將以植物作物為例，探討傳統育種到基因編輯的變化，討論各國法規的制定如何影響農業經濟發展，並探索未來臺灣法規制定的可能性與潛在影響。 從傳統育種到基因編輯，植物育種技術的演變 　　植物的各種性狀如顏色、產量等，主要由遺傳物質DNA所決定。細胞複製或產生後代的過程中，有一定機率會發生DNA的改變，稱之為突變（mutation）。絕大部分突變都不會有明顯的影響，只有極少部分的突變會造成明顯的性狀改變。傳統的育種方法是人們會選擇特定性狀的植物作為育種材料培育後代，最終可能會成為新的商業品種。舉例來說，如果想要培育出有藍色葉子的觀賞植物，傳統育種就是在自然界中找到因自然突變而有藍色葉片的植株，再反覆雜交培育出穩定且具有觀賞價值的藍葉植物。但是，要靠自然突變得到想要的藍色葉片植株機率實在太低，因此人們也會利用藥劑或放射線等方法增加DNA突變的量，一次處理可以在染色體上創造數百到數千個位置的突變，如果剛好有基因突變能讓葉片變成藍色就留下來育種，這種方法就稱為「誘變育種」。目前許多市面上的水果或觀賞花卉，都是利用誘變育種培育。 　　傳統育種和誘變育種都需要找到特定性狀的植株才有辦法育種，但如果植物本身不存在藍色葉片的突變株，那麼即使以誘變育種也沒有辦法得到藍葉植物。這時，就要借助「基因轉殖」（gene transformation）幫忙。基因轉殖是把外來的一段DNA轉殖到目標生物的染色體中，利用基因轉殖直接獲得目標性狀，而轉殖的成品就被稱為基因改造生物（genetically modified organism, GMO），但過去的技術沒辦法控制轉進去的基因該插在染色體的什麼位置。 　　而基因編輯技術則可以精準改變基因序列的特定位點，理論上不影響基因體的其他部分，且不含有外來DNA。 定點核酸酶技術（site-directed nuclease, SDN）類型的基因編輯，如鋅指核酸酶（zinc finger nucleases, ZFNs）、類轉錄活化因子核酸酶（transcription activator-like effector nucleases, TALENs）、CRISPR-Cas9技術，可以精準地在基因的特定部位做變動，創造出所需的特定突變基因，獲得SDN-1的植物〔註〕。基因編輯後育種所得到的SDN-1植物品系，與傳統育種的成果在遺傳物質上看起來是一樣的。也就是說，如果今天市面上有一顆新品系的藍葉植物，單從基因組成其實無法判斷它是由天然突變產生，還是透過基因編輯培育而成。 〔註〕定點核酸酶切割後依據 DNA 修復的方式，還可區分為SDN-1、SDN-2、SDN-3 等三類，SDN-1 的產物完全不含外源插入的 DNA；SDN-2、SDN-3 的基因編輯仍牽涉外來的遺傳物質模板。本文討論到被認定為非 GMO 的基因編輯植物，以 SDN-1 植物為主。 各國基因編輯相關法規與對農業的影響 　　目前各國對於基因編輯產品適用的法規細節都不太一樣，大部分國家如美國、英國、澳洲、巴西、阿根廷、 日本等國認定SDN-1植物不含外來DNA，基因體的突變情形與自然突變相似，因此不屬於GMO；其中部分國家規定只要在產品上市前提供一些必要的資訊即可；其他國家則要求基因編輯產品需要做個案評估。在前述提到的國家中，基因編輯植物皆不需要進行屬於GMO的評估審查。而歐盟（European Union, EU）與紐西蘭 則將SDN-1產品視為GMO，需要進行GMO相關的評估審查。不過，歐盟理事會（Council of the European Union）後來要求歐盟委員會提交新基因體技術的研究報告，特別是將基因編輯技術視為基因轉殖管理所造成的影響。2021年4月歐盟發布的研究報告指出，基因編輯作物的風險程度與傳統育種相似，使用不同的管理方法可能不合理，而且基因編輯產品對永續農業的發展具有相當的貢獻潛力。因此，歐盟委員會目前正在針對基因編輯植物擬定新的管理辦法。 圖一：植物育種方法與染色體 DNA 突變的關係。（作者提供） 　　法規的認定會如何影響基因編輯技術於植物育種的運用？由於基因編輯技術使用於植物育種的技術與成本門檻並不高，大部分中小型企業就有能力可以進行基因編輯作物的研發。但如果將基因編輯產品視為GMO，就代表產品上市前需要提供和GMO相同的安全性評估資料。過往GMO產品從研發到商業化，平均需400個月的時間以及1.15億美元的研究經費，其中有50％的時間跟38％的經費被用於評估資料的準備與審查。因此當基因編輯產品在法規上被認定屬於GMO時，即使產品研發 前期的技術與成本門檻較低，產品研發完成後仍需花上近200個月及5800萬美元的時間及成本進行GMO的資料跟審查，才能讓產品成功上市。這樣的審核對一般中小型企業而言是個沉重的負擔，這也是為何目前的GMO多半是跨國大企業的產品。 　　根據歐盟種子公司調查，在歐盟尚未決定基因編輯商品的規範時，有八成的歐盟傳統育種公司投入基因編輯技術的開發跟應用。但在2018年歐盟法院判定基因編輯植 物屬於GMO後，有三成公司放棄進行基因編輯育種研究。從阿根廷的案例更可以明顯看出，基因編輯作物是否被視為GMO，對於中小企業的研發意願影響很大。 　　在阿根廷國內的GMO申請案中，只有8％來自國內中小企業，跨國企業則占了90％。而阿根廷認定基因編輯植物不被視為GMO，因此有56％的基因編輯申請案由在地中小企業和公家單位提出，外國企業則僅占41％。顯示法規對基因編輯產品是否屬於GMO的認定，直接影響了國內企業開發產品的花費與時間，也會影響一個國家投入產業的研發能量，甚至可能影響未來農業產品的競爭力與外銷能力。 臺灣的農業優勢與對基因編輯作物的展望 　　臺灣地形高山與丘陵占比非常高，地小人稠且農地不集中，造成機械化困難、人工需求高，使生產成本比外國高，價格無法與國外大規模生產類型的農產品競爭。例 如臺灣有95％大豆來自進口，而全世界的大豆有74％是GMO。臺灣法規尚未開放大規模種植GMO作物，因而造成國內不能生產GMO大豆，卻又向國外進口GMO大 豆的現象。 　　雖然大規模生產農產品有許多限制，但在高價作物方 面，臺灣農業的育種與栽培技術都非常成熟，如需要精緻栽培的蝴蝶蘭、芒果、釋迦等作物皆世界知名，也是 臺灣重要的出口品項。基因編輯可以精準創造類似天然突變性狀的技術，能大幅度縮短育種時間、獲得目標性狀，有效率的改良高單價作物品質、提高競爭力。從世 界各國的專利布局也可以發現，過往GMO產品多半為糧食作物的專利，但目前世界各國的基因編輯專利已經開始大量應用在高單價作物。大部分國家規定SDN-1植 株不屬於GMO，因此可以進行大規模的研究、種植與商品化。如目前日本的GABA番茄或美國的抗褐化蘑菇等高機能性或耐儲運基因編輯產品皆已經上市，相信在 不久後的未來，國際高單價農產品的市場上將會出現很多強勢的基因編輯商品，有可能會對臺灣目前的出口品項造成衝擊。 　　臺灣因為特殊的原因無法加入各種國際關係貿易協定， 農產品外銷狀況受關稅談判結果影響。目前世界上大部分國家規定SDN-1植物不需進行GMO相關審查，臺灣 相關法規狀況也將成為與各國進行國際關係貿易談判的重要影響因子。 　　臺灣目前尚未正式制定基因編輯相關法規，在此建議除了站在科學的基礎上，更需考量國情需求，將國內產業 發展、未來國際競爭力，以及未來國際貿易規畫列入考 慮，才能制定適用而有前瞻性的法規（圖二）。 圖二：基因編輯法規對臺灣農業研發與產業的影響。（作者提供） 新聞來源 朱文深等（2019年7月5日）。國內外基因體工程相關法規掃描與探討。農業科技決策資訊平台。https://reurl.cc/KXv77g AgbioInvestor. (2022 April). Time and Cost to Develop a New GM Trait (A Study on Behalf of Crop Life International). AgbioInvestor. https:// reurl.cc/qZ37yp Buchholzer, M., & Frommer, W. B. (2022). An increasing number of countries regulate genome editing in crops. New Phytologist.

由日本東京工科大學應用生物學院的多田教授研發團隊，成功研發一種可提升植物最重要營養來源的磷酸吸收與應用之新技術，無論在低磷酸或一般磷酸的條件下，皆可提升植物生產力。 【研究背景】 　　磷是植物所需的三大營養素（氮、磷、鉀）之一，同時也為核酸、細胞膜成分和能量代謝產物所運用的重要元素。磷雖以磷酸的形式被植物吸收，成分卻難溶於土壤，不利於植物吸收，反成為限制植物生長關鍵因素之一。此外，有研究報告指出磷酸作為施肥被作物吸收的比例約為10～30%。未被植物吸收的磷酸流入河流和湖泊，在優養化情形下反影響水質環境。再者，作為磷肥原料的磷礦資源儲存量有限，有可能比石油更快面臨枯竭。因此，提升植物對磷酸的吸收與應用已成為農業永續經營中重要的育種目標。另一方面，已有諸多報告指出過去應用磷酸吸收輸送蛋白質作為增加磷酸運轉蛋白(phosphate transporter)表現，無法強化植物本身反而阻礙了植物生長的案例出現。 【研究内容】 　　有關植物整體增加磷酸運轉蛋白(phosphate transporter)表現，研究團隊在植物根部表皮中發現了特異性磷酸轉運蛋白表現，認為植物整體增加磷酸運轉蛋白反而有可能破壞植物對磷酸的吸收與輸送。具體研究，研究從阿拉伯芥抑制根表皮受到AKT1(protein kinase B α)強烈運作，導入小麥來源的磷酸轉運蛋白基因（TaPT2）於阿拉伯芥研究中得到驗證。 　　相較一般阿拉伯芥（非重組），抑制根表皮受到AKT1(protein kinase B α)強烈運作導入磷酸運轉蛋白於阿拉伯芥，無論在低磷酸或一般磷酸的條件下皆可促進成長，且增加了葉莖類的大小與粗細。除此，連同植物整體的磷酸吸收量也一同成長。另一方面，研究觀察若對植物整體抑制ACT8運作，不僅無利於植物成長，反阻礙植物成長。 　　其從研究結果發現從植物對於磷酸的吸收與輸送的限速步驟（rate-determining step (RDS)），植物根部表皮即具備吸收能量，包括後續的磷酸吸收能力完全沒問題。反之，增強植物整體磷酸運轉蛋白，不利於植物的磷酸吸收與輸送，對於植物成長毫無幫助。 【研究重點】 　　本研究闡明增強植物表皮的特異性磷酸轉運蛋白表現，可大幅改善植物對於磷酸的吸收與應用的可能性。過去研究從未證實一項研究，期望未來將有助於降低磷酸肥料使用達作物永續栽培，以及削減肥料成本。此外，本研究將為肥料不易取得地區，增加作物產量，降低磷酸排放對環境帶來幫助，更進一步對於保護有限的磷礦資源等，永續發展目標SDGs帶來諸多貢獻。 【延伸閱讀】- 利用磷酸酶降低化學磷肥依賴之潛力

許多人都聽說過在家中種植植物有助於淨化空氣，總部位於法國巴黎的生物技術新創公司 Neoplants 開發了一種基因工程的黃金葛(pothos)名為Neo P1，可做為居家空氣淨化的幫手。 　　黃金葛這種植物擅長去除空氣中的揮發性有機化合物 (VOC)，而Neo P1專門設計用於捕獲大量四種毒性最強的 VOC，即甲醛、苯、甲苯和二甲苯。添加到植物DNA中的基因會使它產生特定的酶，將這些化合物轉化為植物可以使用的無害物質。其中，甲醛被轉化為果糖，而苯、甲苯和二甲苯則被轉化為氨基酸。市售的空氣淨化器在捕捉懸浮顆粒物質（例如火災產生的煙霧）方面雖已做得很好，但利用其捕捉揮發性有機化合物則更具挑戰性。 　　Neo P1套組包含了含有生物炭的特殊土壤，其中生物炭為有益微生物提供了一個合適的生長環境，有益微生物每月一次以稱為 Power Drops 的補充劑形式添加到土壤中。這些微生物可從植物中獲得維持生命的養分，同時提高其空氣淨化性能，當空氣通過花盆中的槽流經土壤時，它們也會自己捕獲一些 VOC。除了添加 Power Drops 外，澆水是唯一需要的維護，在冬天每月只需要澆一次，夏天則每兩週一次。Neoplants 公司表示，Neo P1在淨化空氣的效率相當於多達 30 株普通室內植物，且植物同時也能作為家中漂亮的觀賞生物，具有許多一般空氣清淨機無法提供的用途，更不用說植物不需電力且不會發出噪音，還可以24小時全年無休的工作。【延伸閱讀】- 以植物修復機制淨化含農藥殘留之水質

分子技術如何幫助農民呢? 透過創造耐旱、耐淹或抗病蟲害的優良品種，讓作物能夠調適逆境，進而打造韌性農業。        DNA是生命的藍圖，透過DNA分子檢測技術，可以精準選出理想的品種，達到縮短育種期、提高種子品質、時安把關等目標。

美國農業部 (USDA) 批准了世界上第一種昆蟲疫苗，該疫苗旨在保護蜜蜂免受破壞性細菌性疾病的侵害，這種疾病已知會導致整個蜂巢大量死亡。        昆蟲免疫系統在確認和消除病原體方面非常有效率。但與一般脊椎動物不同，昆蟲缺乏由適應性抗體驅動的免疫反應。這導致許多科學家認為可能無法開發針對昆蟲的疫苗。先前已知對某些病原體的免疫力可以從雌性昆蟲轉移到後代，但具體的分子機制尚不清楚。幾年前，來自芬蘭赫爾辛基大學的研究人員取得了重大突破，發現一種稱為卵黃原蛋白(vitellogenin)的關鍵蛋黃蛋白是昆蟲跨代免疫的轉運機制，為新型昆蟲疫苗奠定了基礎。        在接下來的幾年裡，研究人員開發了一種疫苗來針對一種叫做美洲幼蟲病(American foulblood)的疾病。這種疾病是由幼蟲芽孢桿菌菌(Paenibacillus larvae)引起的，一旦在蜂群中傳播，通常會摧毀整個蜂群。該疫苗的原理是將無活性的細菌細胞與卵黃原蛋白結合，當它被蜂王食用後，可以直接轉移到幼蟲身上。一項成功的安慰劑對照臨床試驗證明該疫苗既安全又有效，與未接種疫苗的後代相比，接種疫苗的蜂王的後代更不容易感染這種細菌。        美國農業部近期已核准該款疫苗，這是昆蟲疫苗史上第一次獲准在美國使用。研究人員表示，一旦解決了蜜蜂疾病，未來希望為其他商業用途的傳粉媒介提供解決方案，例如熊蜂和其他有益昆蟲，目標是提供昆蟲健康方面的創新解決方案，以促進永續農業發展。【延伸閱讀】- 餵食菌絲體萃取物可減少蜜蜂體內的病毒量

應用基因學與CRISPR基因編輯技術來探究為何有些鮭魚具有抗藥性，而有些鮭魚則易感染傳染性胰腺壞死病毒 (IPNV)。這些研究發現將不僅能準確地選擇魚種育種，更能有效地利用分子標記輔助選擇的方法來控制於養殖鮭魚場中發生的IPNV。 　　早期的研究是將基因編輯技術應用於養殖魚類抗病性的研究上，以顯示該技術在提高其他鮭魚品種或虹鱒等類似物種的抗病性方面的潛在應用。研究人員使用之前的研究數據、樣本及基因定序以定位之前與 IPNV 抗性相關的 DNA 區域，後來發現了一種稱為 Nedd8 活化酶 E1 (Nae1) 的基因。隨後研究人員使用基因編輯技術將Nae1 基因從鮭魚細胞中去除，以及在另一實驗中使用化學方法抑制 Nae1 酶在鮭魚細胞中發揮作用。藉由這兩種方式，限制細胞中Nae1 的功能以降低病毒於細胞中的複製能力。 　　已知 Nae1 基因參與與其他物種（包括人類）中病毒複製相關的生物過程，顯示出類似的生物途徑可能是鮭魚 IPNV 感染的原因。由蘇格蘭的羅斯林研究所、Hendrix Genetics公司、斯特靈大學、環境、漁業與水產養殖科學中心和瑞典烏普薩拉大學組成的研究團隊，正在評估暴露於該病毒的鮭魚之抗病能力的影響。相關論文被發表在 Genomics 期刊上，並得到了英國研究創新局的生物技術和生物研究委員會以及 Hendrix Genetics 的支持。 　　Hendrix Genetics 首席創新和技術長 Johan van Arendonk表示，我們可透過遺傳學、基因編輯和分子標記輔助選擇等遺傳技術以應對全球糧食挑戰。這一獨特的發現，讓我們離這一挑戰又近了一步，亦為永續動物育種設定了新標準。【延伸閱讀】應用基因編輯技術轉型農業科技

面對日益不穩定的氣候和不斷增長的全球人口，科學家們一直致力於提高作物產量以應對全球糧食需求。近日，芝加哥大學、北京大學和貴州大學研究人員將人類肥胖相關基因(FTO)插入至作物中，以協助提高作物之品質及產量。且該研究於日前被發表在《自然》期刊上，據內容表示， RNA上的甲基化修飾，對基因表達具有重要的調控功能，能有效地調節作物生長及生產量。 　　眾所周知，RNA 會讀取 DNA，並調節蛋白質的生成。在2011 年，研究團隊發現RNA 上的甲基化修飾對基因表達具有重要的調控功能，可有效地調節作物生長及生產量，進而開啟RNA表現遺傳學之新方向。 　　由於植物沒有FTO(一種影響人類和動物細胞生長的蛋白質)同源蛋白，因此研究團隊將FTO插入至植物中來觀察植物對外來蛋白質的反應，而觀察發現FTO可促進植物生長。隨後，該團隊將FTO插入至糧食作物上，研究結果顯示，FTO可促進水稻和馬鈴薯的生產量增加至約50%。且作物之生長力提升、具耐旱性且提升光合作用之速率，這意味著該技術可應用於糧食作物育種以面對未來糧食危機。並提供了潛在改善生態系統之可能性及增加獲取植物性材料(木材、花、油、食物和藥物)的方法。【延伸閱讀】專家們表示：新興植物育種技術將能解決未來糧食安全問題

唐氏症是一種染色體異常的疾病，由於第21對染色體多一條，導致該區域基因的過度表達，造成身體和智力殘疾，其中一個基因 DYRK1A 與唐氏症患者的大腦和骨骼發育有關，目前已知綠茶化合物 EGCG (epigallocatechin-3-gallate) 可抑制 DYRK1A 活性並具其他作用機制，先前的研究表明 EGCG 具有改善唐氏症年輕成人患者認知能力的潛力。比利時和西班牙研究團隊[註1]提出綠茶萃取物對唐氏症患者的臉部發育具潛在正面影響的研究成果，並發表於《Scientific Reports》。 　　基礎實驗部分在天主教魯汶大學進行動物實驗，以小鼠研究不同劑量EGCG 補充劑對臉部發育之影響，欲從胚胎時期開始治療幼鼠，研究人員於母鼠的飲用水中分別添加低劑量或高劑量的EGCG綠茶萃取物，發現低劑量治療對唐氏症組的小鼠產生正面影響，該組60% 的臉部形狀與對照組相似；然而，高劑量治療產生非常複雜的結果，無論唐氏症組或對照組，高劑量治療在某些情況下會破壞二組別的臉部發育，導致額外的畸形。 　　在研究的第二部分，對患有和未患有唐氏症的兒童進行觀察性研究，實驗於西班牙展開，有些受試者來自北美，共287 名 0~18 歲的孩童參與研究，包含接受（n = 13）或未接受（n = 63）補充 EGCG 的唐氏症孩童；此外，將從不同角度拍攝所有受試者，以建立臉部的 3D 模型，使用 21 個面部標誌以及它們之間的距離來比較受試者的臉部。在 0~3 歲之間的組別中，將未接受治療的唐氏症兒童與未患有唐氏症兒童的臉部進行比較，觀察到 57% 的線性距離有顯著差異；而接受EGCG治療的嬰兒和幼兒，這種差異要小得多，只有25%，唐氏症孩子臉部畸形減少，與未患病孩子看起來更像。另一方面，在青少年組別中沒有發現類似的效果，即使用綠茶萃取物治療，唐氏症組與對照組相比有超過 50% 的差異。以上結果表明綠茶萃取物只有在臉部和顱骨快速生長時(即生命的早期階段)使用，才能影響臉部發育。 　　EGCG 的作用很大程度上取決於劑量，低劑量有利於臉部發育，但高劑量會對小鼠產生不可預測的負面影響，故需要進行更多的研究來評估含 EGCG 補充劑的效果、各年齡適當的劑量及其總體治療潛力，也應評估除了臉部外，對其他器官和系統的影響，未來欲在實驗室進行動物實驗做更多的基礎研究，以及進行更多受試者使用EGCG補充劑的臨床研究。【延伸閱讀】綠茶兒茶素減少動脈硬化的相關機制 [註1]：此研究由西班牙基因調控中心 (CRG)、巴塞隆納大學、比利時天主教魯汶大學和歐洲分子生物學實驗室 (EMBL) 領導，部分研究人員來自美國中央佛羅里達大學、西班牙拉曼大學和IMIM-德瑪研究院的研究人員

農業生物技術的主要重點之一是以永續性的方式來解決世界飢餓之議題。當前許多耕種方式效率低下，乃源自耕種方式需要大量的水，肥料和殺蟲劑。農業生物技術正嘗試從種子開始解決這些問題。 　　Inari是一家專門從事種子編輯技術的公司，該公司利用基因編輯之方式來改變其糧食生產方式，從而提高糧食生產的永續性， Inari聲稱已從各方籌集了2.08億美元，預估可達到12億美元的估值。 永續糧食生產 　　Inari的SEEDesign平台主要致力於基因編輯之種子，且基因編輯過之種子可改變農作物的栽種方式。希冀藉由少量之水資源及肥料使用之方式來促進糧食生產之永續性。同時，亦能提高農作物之產量，以滿足日益增長的食物需求。 　　Inari希望基因編輯過之農作物只需要少量的水、肥料及土地即可種植，藉此增加糧食產量，同時減少其農業足跡。由於大豆和玉米是常見的食物來源和農作物，該公司以大豆和玉米作為首批作物，並種植在南北美洲之3億英畝大之土地上。 　　透過Inari的SEEDesign平台可提高可將大豆和玉米的產量提高20％，同時將用水量減少40％，並將玉米的氮需求減少40％。 使用CRISPR編輯種子的基因 　　基因改造生物是一個有爭議的話題，因為涉及的範圍從食品標籤至政府法規。基因改造農作物可包含除去不要的基因或修飾基因，例如減少對農藥的需求。或者以細菌為載體，人為地將基因插入農作物中以修飾其作物之基因。 　　將外部基因導入農作物是主要的爭議之一。但是，Inari並未將外部基因導入其農作物。相反，該公司通過基因編輯來改變植物中已經存在的基因。 　　Inari使用CRISPR技術來快速編輯基因，並將其應用於農作物研究。 CRISPR技術使該公司能夠改變植物中的基因序列並培育出更好的種子。 　　Inari的SEEDesign平台使用預測設計和人工智慧（AI）來了解植物的遺傳學，並為其基因編輯工具製作藍圖，該工具可以在單個基因組中進行多次編輯。基因編輯可以使農作物種子具有更高的產量和更低的農業足跡。 　　最終，目標是藉由農業生物技術來改善農業行業，並使其更具可持續性。此外，為了在不破壞地球的情況下並解決全球飢餓之議題，您需要更好的農作物，首先要有更好的種子。【延伸閱讀】專家們表示：新興植物育種技術將能解決未來糧食安全問題

「細胞農業」利用合成生物學及細胞培養技術等方式從細胞培養物中生產農產品。換言之， 無需飼養動物，只需要利用他們的細胞就能藉此新技術來生產動物性蛋白。這項技術改變了動物農產品的供應鏈模式。袋鼠和羊駝合成漢堡及利用鴨肉細胞培養而成的鵝肝等之產品皆已在開發階段，因此，「細胞農業」可以提供更多種類的動物性蛋白產品並創造全新的食物種類，以滿足全球需求。另外，「細胞農業」有助於減少飼養牲畜所產生的溫室氣體排放量及公共衛生之負擔。  人造肉的機會 　　畜牧業排放出的溫室氣體比所有汽車、飛機、火車和輪船所排放出的溫室氣體總和還多，同時，牧場周遭環境之生活條件亦可能使動物之身心面臨痛苦及風險。這是一種有問題且難以證明其合理性的做法，尤其是可以用更有效的方式來獲取動物性蛋白質。現今，我們可以藉由「細胞農業」之技術來觀察、了解和複製細胞過程中所培育出之組織或者牛奶。 　　若要在實驗室中培育出人造肉，培育人員需要從特定物種或組織檢體上獲得細胞，並將其獲取之細胞放置在具有微量營養素之培養基中進行培養，使其細胞形成肌肉、脂肪和結締組織。 　　到目前為止，絕大多數人工養殖之肉類都用於生產最常見的肉類，包括牛肉、豬肉、雞肉、魚和海鮮。但是，當我們開始下一次農業革命時，我們不僅有機會改變我們採購肉類的方式，而且有機會改變我們生產的肉類類型。【延伸閱讀】美國有關當局已公告規範以細胞培養之人造肉 昂貴的食物變得負擔得起且合乎道德 　　從歷史上看，動物福利、威脅及滅絕等相關議題犧牲肉類飲食所要呈現出的文化及美味。但細胞農業卻可以降低其成本和相關阻礙，並且克服有爭議之作法來生產昂貴且可口的肉類。 　　鵝肝是法國廣受歡迎的知名菜餚，其製程為將鴨或鵝的肝臟通過強制餵食擴大到其通常體積的 10 倍。而該製程卻令人感到不道德，因此，已被多國禁止。Gourmey 的首席執行長兼聯合創始人 Nicolas Morin-Forest 表示: “這道佳肴正在經歷一場生存危機，它需要自我改造，以避免成為越來越多消費者拒絕其文化及美味。 　　在Gourmey，會從剛產下的鴨子或雞蛋中提取幹細胞，並將其細胞放入培養器中，並提供基本營養。在合適的環境中，這些細胞可以自然繁殖並分化為所需的細胞類型，例如肌肉、脂肪或肝臟。Gourmey 的首席執行長兼聯合創始人 Nicolas Morin-Forest 表示:”如果想培育鵝肝的話，將會調整細胞營養，並在培養過程中略為增加植物性脂肪類，藉此複製強制餵食之效果”。一旦脂肪肝細胞成為組織，它們就可以與其他成分一起烹飪以完成鵝肝食譜。 　　鵝肝並不是唯一一種通過細胞培養技術獲得關注的昂貴食物。緬因州龍蝦通常被認為是地球上最甜及最美味的龍蝦，但卻受到過度捕撈和氣候變化的威脅。 Cultured Decadence 是一家位於威斯康星州的新創公司，正在致力於生產養殖緬因州龍蝦。該公司收集組織樣本並分離單個龍蝦細胞，然後細胞在安全、受控且可食用支架上安全受控之環境下生長成具野生捕獲肉的結構和質地。關節支架是一個關鍵的組成部分。沒有它，細胞形體的肉組織就無法保持牛排的形狀，或者在這種情況下，無法保持龍蝦尾的形狀。 　　通過合成生物學使奢侈肉類更合乎道德和負擔得起可能只是一個開始。現在一些企業家問：我們能否用以前從未嚐過的物種培育出健康美味的肉類？ 為餐桌帶來新的口味、風味和質地 　　由於人造肉可從生物反應器中生產而成，因此理論上可藉由此方式培育地球上任何動物身上的肉。一家總部位於雪梨的培育異國動物肉類的新創公司Vow 之創始人兼首席執行長 George Peppou 表示: “你發明了這種瘋狂的新平台技術，你可以製作任何你想要的東西。你可以設計獨角獸肉，你也可以選擇雞肉？” 　　Vow 正在建構一個新型肉類的細胞資料庫，而這些細胞來自於曾被忽略為肉類來源的生物。George Peppou 表示:” 無論是作為我們無法養殖的單一物種，還是作為提供真正與眾不同的多物種混合物。皆可藉由這些細胞創造出一系列動物性蛋白並於市場上銷售。”到目前為止，Vow 的細胞庫包含 11 種不同的動物，包括水牛、羊駝和袋鼠。 　　透過仔細分析細胞並對人造肉進行感官評估，Vow正在測試決定風味、質地和營養的關鍵分子成分。由於細胞發育和功能因物種而異，因此必須對這些生物學差異和特徵進行分類。George Peppou 表示:“隨著時間的推移，將有越來越多的物種、更多的細胞類型和更多的技術資源，可供我們培育肉品。” 　　新型肉類的細胞資料庫為新型且去特色之食品提供數據和原料來源。該公司不是傳統的食品生產設施，而是創建設計工作室來打造新的食品類別。這些產品將與過去幾個世紀以來被稱為肉類的產品背道而馳。 George Peppou 表示: “想用新的詞彙來處理這些食物。且我們不想稱之為肉，我們也不想做同樣的事情。”。 　　Vow 並不是唯一一家從不動物中培養肉類的公司。位於伯克利的新創公司 Orbillion Bio 也專注於各種傳統肉類，如和牛、麋鹿、綿羊和美洲野牛。 於今年3 月，Orbillion Bio 舉辦了第一次公開品酒會，展示與養殖和牛牛肉、麋鹿和綿羊混合的肉類。 漫長的核准作業 　　儘管人造肉技術發展迅速，但在監管批准、消費者接受度、大規模商業和訂價方面上仍存在許多挑戰。 　　要使養殖肉類商業化，它們首先需要獲得食品機構的監管批准。 2020 年 12 月，新加坡食品局（SFA）成為世界上第一個授權商業銷售養殖雞的機構。預計其他食品監管機構也會效仿，但保守的監管機構可能更不願意批准以細胞為基底所培育出的產品。 　　美國食品藥品監督管理局 (FDA) 和美國農業部食品安全檢驗局 (USDA-FSIS) 必須制定詳細的程序並對以細胞為基底所培育出的產品進行監管。 FDA 將監管培育產品用之設施和上市前之諮詢內容。 而USDA-FSIS 則接管最終流程，檢查進行細胞培養的企業並執行標籤和其他合規定之法規。 　　與用馴養動物細胞培養出的肉的審查時間相比，來自外來物種和多個物種的肉的審核時間可能需要更長。根據George Peppou 的經驗，一些監管機構希望就用現今食品監管之準則來證明以細胞培養出的食品是安全的，而其他監管機構則需要用使用特定物種所用之準則作為其監管的基礎。George Peppou承認核准 Vow 的產品可能會更加困難，因為每一國家之間管標準有所不同。 　　根據George Peppou的說法，”澳大利亞監管機構批准新型肉類產品之時間比美國監管機構的時間較短，因為美國有其他因素影響，如較嚴格的 FDA 標準、政治方面、養牛組織等因素，使其食物批准程序上所需時間更長。 　　Morin-Forest 表示:”除了得讓監管機構批准新型細胞肉之使用外，還要取決於大眾之接受程度。“使用細胞培養技術來養殖鵝肝，可以使我們能夠保存其傳統佳餚並將其帶入 21 世紀。”  　　Morin-Forest 說: “Gourmey一直專注於了解消費者的看法。並且一直透過社群媒體等媒介與不同的人群直進行了 5,000 多次對話，結果非常有利，”此外，Morin-Forest還指出，真實性和透明度可以讓人們清楚地理解人造肉之食品安全及永續性或良好動物福利方面等面向。”  　　然而，多數有關消費者對人造肉的接受程度之研究都是在沒有實際產品的情況下進行的。目前尚不清楚當這些食品進入市場時，公眾的看法會如何轉變。由於許多製造商目前缺乏開發養殖肉的經驗和基礎設施，而具備該領域的許多公司可能不得不在內部開發和擴大產品規模。在 Vow，Peppou 的目標是垂直整合，這是一種公司控管其供應鏈之安排。 George Peppou說:“我們必須建立我們自己的開發規模設施，就算我們不是首家商業規模設施但至少進入試場後，將證明能滿足市場需求。”  　　Gourmey 也在努力降低成本並增加養殖鵝肝的產量。 Morin-Forest 估計，一旦規模化，從細胞到雛形的過程只需三到四個星期，而傳統農業從孵化到屠宰需要三個月。該公司的目標是到 2023 年或 2024 年向消費者提供符合道德的鵝肝。儘管面臨監管批准、消費者接受度和商業規模擴大的挑戰，但細胞農業正在迅速發展。 無限口味的開始？ 　　對於 Peppou 來說，定義一個新的食物類別與品嚐特定的生物無關，而更多地與創造豐富的新體驗有關。 “歸根結底，這根本不是關於動物的。這是關於我們可以創造什麼。 Peppou 表示，憑藉其細胞資料庫中的資料，該公司有朝一日可以生產出富含 omega-3 鮭魚和富含瘦肌肉蛋白的雞胸肉。如果能夠實現，培養肉的風味和質地的可能組合幾乎是無限的。 　　隨著人造肉的品質提升，Peppou 預計公司將改變其肉類的功能、營養含量、風味和質地，以使其脫穎而出。他預測，人造肉將具有鮮明的特徵，且能被認為是一個品牌，並且能依據感官體驗進行測試。 　　除了對環境和食物創造上產生益處之外，人造肉也有助於我們了解細胞生物學，且能有助推進醫學、基礎科學及細胞農業之未來發展。 　　根據 Morin-Forest 的說法，“通過細胞農業重新發明鵝肝只是我們旅程的開始。這是我們展示創新與傳統可以攜手並進的方式。”在鵝肝之後，Gourmey 可能會轉向鴨肉漢堡，而 Vow 則會將龜肉添加到其細胞資料庫中。 　　我們才正剛開始一場創新的細胞農業革命。該技術可以將商業上無法獲得或根本不存在的食物放在餐桌上。有了細胞農業，我們可能不必為了道德和可持續性之相關議題而犧牲飲食的樂趣。總有一天，我們也許能夠品嚐到我們從未夢想過的食物。

浮萍生長於除南極洲外的淡水中，其如同針頭般微小，且外觀像綠色的漂浮種子，浮萍沒有根部構造，只有一個融合的莖葉結構，稱葉狀，另外，浮萍為無性繁殖如同酵母，母株長出的芽即為子代。此外，一些專家發現浮萍僅需短短一天就可成為養活地球人口所需的重要蛋白質來源，尤其在東南亞部分地區具有水雞蛋之稱。雖然浮萍是已知生長速度最快的植物，但是該遺傳訊息對於科學家們仍是一個謎。 　　現今，基因組定序技術已相當先進，研究人員得以從中找尋這種植物獨特的原因，並發掘植物生理的基礎原理。為了了解影響浮萍生長快速的遺傳訊息為何，研究人員透過光/暗週期來分析植物基因在不同時段下的活躍狀態，結果發現浮萍與其他植物相比，其受光/暗週期調控的基因組數量只有約13%，而其他植物的基因表達量高達約40%，表示浮萍較不受光線影響，進而能夠達到生長快速的優點。此外，研究人員也發現浮萍缺少了許多保守基因，即不具有其他影響重要生理元素的相關基因，如與防禦機制有關的萜烯生物合成及根部生長等，其說明浮萍幾乎已演變成只專注於生長的植物。 　　研究員表示浮萍基因組的數據提供了重要的植物生理資訊，並有望成為一種新的實驗模式，藉由了解基因如何促進不同的生物活性以探討植物行為，如優化植物行為以開發出新品種。另外，其也增加了當前的植物基本學知識，為農業提供了新潛力，如開發出更能從大氣中儲存碳的植物，使植物可應對氣候變遷的威脅。因此，研究人員未來將更進一步利用遺傳訊息簡化的植物來探討控制植物生長等各種生理作用，得以更加了解植物發育的遺傳架構。 【延伸閱讀】化學家開發出促使植物生長之有機活性物質

在新加坡成為全球第一個核准實驗室培養肉的國家後，民眾距離吃肉不必有罪惡感更近了一步。 　　新加坡食品局12月2日宣布，美國新創事業Eat Just培養出來的雞肉，符合安全標準，可以用來製作雞塊，為商用化鋪平道路。 　　與植物性人造肉以豆類等植物源蛋白作原料不同，上述的「試管肉」自動物肌肉細胞培養而成。吃肉不必屠宰殺生或破壞環境，吸引到初期投資人的支持。【延伸閱讀】美國有關當局已公告規範以細胞培養之人造肉 　　其他國家也有不同的培養肉公司提出核准其產品上市的申請，新加坡點頭首肯有望加速類似案件的審理。星國約90%的食物都靠進口，將農業技術投資視為確保糧食安全的關鍵。 　　對培養肉的投資有助降低其生產成本，這是商業化的最大障礙之一。全球第一塊出自實驗室的漢堡2013年問世時，成本高達數十萬美元，如今價格大幅下滑，Eat Just說它的雞塊大約是餐廳裡頂級雞肉料理的價格。但食品產業高階主管和專家指出，商業化還有其他障礙待克服，包括擴大量產在內。

育種工業酵母有兩個主要目的，第一種是透過改良代謝路徑使風味改變，第二種是提高發酵能力與環境耐受性。由於菌株在發酵過程中暴露於高濃度乙醇，導致生長、活力與發酵結果受到影響，因此，奈良科學技術研究所的研究人員欲獲得酒精耐受度較高的清酒酵母菌以改善乙醇產量及減少發酵時間。然而，雖然可利用自我選殖的工業酵母菌使菌株酒精耐受性提高，但這樣的生物技術卻不被消費者接受，因為他們認為生產的食物屬於基因改良食品，即使自我選殖的工業酵母菌不具有外來基因序列。 　　因此，為了找到酒精耐受性高的酵母菌，研究人員使用不涉及基因修飾的方法來找出特定菌株。其首先分離出特定菌株，該菌株可生產出減緩酒精毒性的脯氨酸（Proline，簡稱Pro），接著進行遺傳定序分析及釀造測試。研究結果發現這種特殊菌株的N-乙醯谷氨酸激酶變體會促使細胞產生大量的鳥胺酸（Ornithine），鳥胺酸屬非蛋白胺基酸，其為精氨酸和脯氨酸的前驅物，可改善睡眠品質並減少疲勞，另外，研究人員表示此菌株產生的胺基酸量是日本清酒廠使用一般酵母菌母株的10倍。【延伸閱讀】研究牛瘤胃之微生物能幫助提升肉類與乳製品產量 　　Hiroshi Takagi教授表示酵母菌的胺基酸代謝在不同的生長環境下有所不同，這樣的代謝方式形成了複雜而強大的網路。闡明胺基酸的代謝調節機制和生理作用是了解生命現象的重要基礎研究，因此，此研究有助於開發出產生大量特殊胺基酸的改良菌株，對於食品業有極大的貢獻，如可應用在生產富含鳥胺酸的膳食補充劑或釀造各式酒類。