雜種優勢(heterosis)是指透過不同的親代進行雜交所產下的雜交種能夠繼承親代各自的優勢，常用於牛產業的育種改良上。         這次Neogen公司首次發表了Igenity + Envigor，這是一種雜交牛雜種優勢的基因檢測技術。Igenity是Neogen公司推出的基因檢測工具，能幫助畜牧業進行育種選擇，並管理不同性狀結合市場行銷的關聯變動。而Envigor為Neogen現有的Igenity Beef平台增加了一些新功能。除了Igenity既有的16個性狀外，Envigor則具有牛隻品種性狀的基因組數據，並將不同品種基因組成的雜種優勢列入計算公式中，提供了雜交牛雜種優勢的估計值，範圍從1到10，越高的分數代表雜種優勢越高。         Envigo Neogen產品經理Jamie Courter表示：藉由良好的雜交計畫可以證明雜種優勢能使得牛隻繁殖力提高、淘汰率降低、犢牛斷奶磅數增加以及飼料轉化效率提高等。這樣的工具源自於多年的性狀研究和計畫結果，其意義不是為了取代現有的雜交育種試驗，而是幫助管理者做出更好的決策，為其找出針對牛群成功懷孕、斷奶、生產力、適應能力和飼料轉化效率等最好的遺傳配對，提升農場效益。【延伸閱讀】族群遺傳研究結果顯示芬蘭大西洋鮭之尺寸正在逐年縮水中         Neogen研究與開發小組發現，Envigor評分每提高1分，則使母牛懷孕的機率增加4％，且在牛群中工作6年的可能性也提高4％，這兩者都是影響飼養母牛的底線成本(bottom-line impacting costs)的關鍵。藉由這樣的技術可以追蹤每一頭牛的品種組成，維持某些品牌或品種所主打的特殊性狀，或是優化後代的生產能力。

叢枝菌根菌(arbuscular mycorrhizal fungi，簡稱AMF)是指能與植物根系結合共生的真菌，可以幫助植物吸收土壤中的磷、氮、水分與微量營養素，提升植物的耐旱性與對病蟲害的抵抗能力，而植物則會提供一部分的糖進行交換。通常土壤中會存在天然的菌，大約有80%的陸生植物都與AMF有關，市面上也具有商業化的菌根據可供田間施用。 　　在真菌孢子於土壤中發芽之前，根系定殖(root colonization)的過程就已經開始了。植物根系會散發出特殊的化學物質，觸發真菌孢子發芽並朝向植物根部生長。當真菌與植物接觸後，植物中就會發生一系列複雜的反應，進而停止了對入侵物防禦，允許真菌進入根部並產生微小的樹狀結構，也就是叢枝(arbuscules)，這也是真菌和植物交換糖和營養素的地方。【延伸閱讀】改良酵母菌株可以減輕疲勞 　　與大多數植物一樣，大豆也能與AMF進行配對與共生，但究竟是那些基因可控制AMF定殖於大豆中，仍需進行更多研究。伊利諾大學(University of Illinois)則使用全基因組關聯分析(genome-wide association analysis)來確定與大豆菌根定殖相關的基因組區域。研究人員在裝有菌根菌(Rhizophagus intraradices)孢子的盆中種植了350種不同基因型的大豆，六週後於顯微鏡下觀察植物根部以評估定殖狀況，並比較了這些大豆基因組的差異性，找出六個性狀基因座(quantitative trait loci，QTL)，而這些基因座內包含了nodulin protein families和其他基因。 　　透過研究能夠了解哪些基因與菌根菌定殖具有相關性，能幫助育種者開發出對菌根菌更具親和力的大豆品種，幫助大豆提升養分吸收、耐旱和抗病能力。

人類燃燒化石燃料後所排放的二氧化碳約有三分之一被海洋吸收，導致海水的pH值下降，也就是海洋酸化。目前的海洋的酸化速度非常快，在這樣的環境下，貽貝、牡蠣和某些藻類難以產生堅硬的碳酸鈣殼。在2016年的一項研究中，芝加哥微生物學中心共同主任Cathy Pfister博士表示，在西北太平洋地區收集的貽貝殼平均比1970年代薄32％。另外，海洋酸化也可能使得雙殼動物的幼蟲發育異常，影響海洋生態的發展，為了更加了解海洋酸化對海洋物種的影響，芝加哥大學(University of Chicago)利用地中海貽貝（Mytilus galloprovincialis）作為觀察對象，探討酸化環境對其族群的影響。【延伸閱讀】海洋暖化危機—食物網弱化 　　2017年研究人員於法國採集了地中海貽貝，並以12隻雌性個體和16隻雄性個體雜交以作為起始種群，以確保遺傳多樣性(總共192種遺傳組合)。他們將幼蟲分為兩組，一組是在正常環境(pH值為8.1)的海水中發育；另一組是在pH值為7.4的海水中發育，此pH值實際上低於目前野外環境。目前全球海洋平均pH值約為8.0；在部分地區的pH值可能會達到7.7。而實驗中採用的 pH值則是比未來100年預測的全球海水pH值平均下降幅度更低，但卻是本世紀末前沿海棲地的海洋物種可能會遇到的情況。 　　研究人員將貽貝幼蟲放在桶中飼養，並定時測量殼的大小並分析存活幼蟲的遺傳組成，發現在低pH值環境中具有很強的選擇特徵，顯示能在此環境成功適應的貽貝中產生了獨特的遺傳變異。此外，在低pH環境中飼養的貽貝殼比在正常pH環境中生長的殼小，但是在兩種條件下生長的貽貝總存活率相同，表示貽貝具有能力適應更加惡劣的生存環境，這在氣候變遷持續推進的情況下似乎是好消息。但作者指出，pH值只是影響環境的其中一個變因；雖然某些物種能夠因應pH值急劇下降的環境，但若伴隨鹽度或溫度的大幅改變，這些物種就不一定能持續存活。 　　地中海貽貝是提供全球食物來源的貽貝物種之一，根據此項研究結果可以看出保護水產的遺傳多樣性非常重要，因為基因庫中似乎已經具有適應近期海洋酸化的能力。相關研究發表於<bioRxiv>。

主題1：病蟲害防治 《研發同等藥劑效果之稻種溫湯消毒》 　　由東京農工大學、富山縣、佐竹株式會社、秋田縣立大學與信州大學共同研發種子消毒技術。此項技術發現預先乾燥水稻種子，可強化水稻高抗耐溫性。透過比平常高5℃的條件下溫湯消毒，仍可維持發芽能力，甚至具有發揮抗水稻徒長病、稲熱病、幼苗立枯病、水稻白葉枯病之化學合成農藥之同等效果。 　　其研究成果顯示，此項技術有效於抗藥性之病菌，同時可減少農藥的使用，有助於友善環境。 主題2：智慧農業 《輕鬆可得！配水管理系統—ICT自動化管理大幅降低勞力與費用》 　　農研機構利用ICT技術，研發供水路到水田的最佳農業配水管理系統。此項配水管理系統可因應所需的水量，讓水泵出力最佳化，省去人員管理作業程序，達到節省勞力之效益，同時可降低電費等管理費用，以及降低水資源浪費問題。 主題3：病蟲害防治 《蝙蝠的超音波防止飛蛾侵入，達成草莓溫室九成防治效果》 　　由農研機構、東北學院大學和JRCS公司(Just Right Customer Solution)利用飛蛾討厭蝙蝠所發出的超音波的特質，研發出模擬蝙蝠人工超音波驅離飛蛾之裝置。 　　此裝置針對草莓溫室側窗所設計。超音波功能主要利用飛蛾日沒前到清晨這段出沒時間開啟，大幅降低溫室類飛蛾侵入，成功抑制九成以上的蛾類飛蛾產卵，並有效控制農藥使用量，達到有效病蟲害蟲管理。 主題4：智慧農業 《利用AI人工智慧技術可提前預測三週後果菜類生產量，強化栽培環境改善與穩定交易，有助於農民所得提升》 　　高知縣、富士通、Nextremer公司研發可由智慧手機資訊共享的「高知縣園藝品生產預測系統」。此系統將所累積的出貨數據上傳至雲端系統，並加上果菜類每日出貨量、品質與部會內產出成果，預測之後的出貨量。藉此提升農業經營現場生產指導，改善栽培環境，以及促進大量預先銷售模式之建立，進而提升農民所得。【延伸閱讀】2019日本農業十大研究成果排行 主題5：動物衛生 《牛隻白血病的新抗病方法，有效成功抗病毒，應用於牛的疑難雜症疾病》 　　北海道大學研究小組針對有效疫苗，以及目前尚無有效治療的牛隻白血病成功研發出新型抗病方法。此項研發可抑制免疫細胞的內分泌物質和抑制其誘導的蛋白質功能的各種藥物 (前列腺素E2抑制劑以及免疫檢查點抑制劑)，可減少牛隻白血病毒感染。除此，未來包含牛隻白血病在內，可應用於其他牛隻疾病。 主題6：病蟲害防治 《利用電力或超音波消滅福壽螺，無須使用任何藥劑驅除侵略水田外來物種》 　　國立佐世保工業高等專門學校發現侵略水田外來物種福壽螺對於電力會產生靜電反應。利用這種性質，在水田周邊設置電力裝置吸引大量福壽螺靠近捕捉，並在短時間內用超音波功能消滅捕捉的福壽螺。此項技術，無須使用任何藥劑可有效驅除福壽螺。 主題7：動物健康 《盡早發現牛乳房炎新型診斷方法。利用小型NMR早期檢測黃色葡萄球桿菌乳房炎》 　　國立研究開發法人理化學研究所與農研機構發現利用核磁共振(NMR)檢測牛的乳汁，可早期發現乳房炎新型診斷方法。其診斷方法發現留意乳汁所含有微粒子的表面積，感染黃色葡萄球桿菌的乳腺炎乳汁的比表面積數值較少。所呈現數值可即時反應此項症狀，能早期控制早期治療。 主題8：智慧農業 《輕巧低價專為中型養豬農家所設計的自動洗豬舍機器人，免除辛苦清潔作業亦能節省人力》 　　農研機構、中嶋製作所與香川大學等研究團隊，針對中型養豬農家所設計的自動化洗豬舍機器人。此機台輕巧可因應日本狹窄的豬舍通道，且無須太多花費即可清潔豬舍。由於豬舍環境嚴峻人工清潔向來辛苦且非常需要耗費時間。而自動化清潔機器人正好可幫忙負擔這部分工作，相較於人工清潔亦可降低30%勞動時間，同時徹底洗淨消毒，降低疾病風險。 主題9：新育種技術 《發現水稻高耐病性與促進植株花朵變大的BSR2，研發水稻紋枯病新防治法》 　　由農研機構、國立研究開發法人理化學研究所、岡山縣農林綜合研究中心生物科學研究所發現讓水稻重要病害之一的紋枯病，以及可讓促進植株花朵變大的遺傳因子BSR2。未來持續研究BSR2紋枯病的結構，研發新防治方法。此外，利用此項遺傳因子，進而研發出可高度抗病害的大型花朵。 主題10：智慧農業 《利用AI人工智慧，研發從人工到自動化茶葉採摘機》 　　由鹿兒島縣、松元機工公司、日本計器鹿兒島製作所研發可自動化採摘茶葉的「無人茶葉採摘機」。目前此機台已接受訂單開始販售。此機台利用AI人工智慧確認茶樹的位置，自動化且高精準度進行自動化採摘作業，亦可自動行駛至隔壁茶田。此項研發不僅大幅節省人力，在降雨等各種惡劣氣候下仍可作業，除了增加工作效能之外，同時可減輕事故風險，提升農作業安全。

牛結核病(bovine tuberculosis，簡稱BTB)是種由牛分枝桿菌(Mycobacterium bovis)感染牛隻肺部組織所引起的疾病，也是我國法定的人畜共通傳染病，人們可藉由人畜間飛沫或誤食到污染、未經殺菌的乳製品及肉類等途徑感染到牛結核病。為避免感染牛結核病，人類會在出生後不久，透過施打卡介苗(Bacillus Calmette-Guérin vaccine，又稱BCG疫苗)預防結核桿菌的感染。然而在牛隻預防上，以往針對牛隻所開發的卡介苗在疾病預防的效果不佳，加上疫苗接種後的牛隻仍有可能在牛結核菌素檢驗(tuberculin skin test-purified protein derivative，簡稱PPD)上呈現陽性反應，干擾牛結核病檢驗的判讀，恐進一步影響防疫與病害防治。 　　英國薩里大學(University of Surrey)的研究團隊針對牛卡介苗的接種效力與判讀問題，開發出新一代疫苗，經研究證實可預防小牛(cattle)受牛結核病感染，並且不影響牛結核菌素檢驗的數據判讀。研究團隊試圖建構與卡介疫苗株(BCG vaccine strain)相似，但不會引起病徵的新疫苗株。研究團隊將卡介疫苗株基因體上生產特定免疫蛋白(immunogenic protein)的基因剔除，重新建構BCG-minus strain，成為新疫苗株。該疫苗株除了給小牛帶來保護力外，接種BCG-minus strain疫苗的小牛也能在結核菌素檢驗中呈現陰性反應，大幅提升檢測準確度。【延伸閱讀】協助控制牛隻疾病的新型疫苗 　　研究團隊希望未來能將相關研發成果推廣到畜產相關產業，提高動物健康且預防人畜共通傳染病發生的可能性。 　　該研究由英國生物技術暨生物科學研究委員會(Biotechnology and Biological Sciences Research Council，簡稱BBSRC)、印度生物科技部(Department of Biotechnology, India)、比爾與梅琳達·蓋茲基金會(Bill & Melinda Gates Foundation)等單位資助。詳細研究成果已發表在<Scientific Reports>。

啤酒花(hops, Humulus lupulus，又稱蛇麻)是啤酒生產加工過程中提升風味的添加物，此外也有防腐抗菌、延長保存期限等效果。啤酒花除了做為啤酒釀造的添加物外，其所含的機能性成分經美國奧勒岡州立大學(Oregon State University)研究團隊進行的動物實驗證實，其具有改善代謝症候群(metabolic syndrome，簡稱MetS)，以及調整膽汁酸鹼值與改變腸道菌相(microbiome，或稱菌叢)組成的能力。 　　奧勒岡州立大學的研究團隊在早期的研究中發現啤酒花中主要的成分──黃腐醇(xanthohumol，簡稱XN)及其2種氫化衍伸物──α,β‐dihydro‐XN (DXN)與tetrahydro‐XN (TXN)均可改善代謝症候群，降低心血管疾病及第二型糖尿病的危險因子。研究團隊推論改善的生理機制係因腸道菌相組成改變、膽汁酸鹼度改變、腸道屏障(gut barrier)功能改善、減少發炎反應等。研究團隊為了驗證上述推論，以小鼠(mouse)進行動物實驗，將小鼠分為餵食高脂飲食(high-fat diet)處理組，以及餵食高脂飲食並參雜XN、DXN、TXN等機能性成分組進行比較。 　　研究團隊利用基因定序技術，對小鼠糞便所含的微生物種類以微生物常用的分子標記──16S核醣體RNA (16S rRNA)基因片段進行序列檢測，此外，也一併檢測不同組織在腸道屏障功能、發炎反應、膽汁代謝功能相關基因的表現程度。另外，也檢測小鼠糞便樣本所含膽汁的酸鹼值。研究發現，啤酒花的機能性成分可有效地改變腸道菌相組成與膽汁性質，改善肥胖及其他與代謝症候群相關的疾病問題。【延伸閱讀】含有薑黃素的奈米載體可緩解高眼壓引發的視網膜神經節細胞損傷 　　藉由初步的驗證，研究團隊從動物實驗中證實啤酒花的機能性效果。在未來研究方面，研究團隊將深入釐清啤酒花機能性成分的生理機轉及腸道菌相組成對動物帶來的影響。 　　該研究由美國國家衛生研究院(National Institutes of Health)、萊納斯·鮑林研究所(Linus Pauling Institute)等機構資助。相關研究成果已發表在<Molecular Nutrition & Food Research>。

傳統農業生產在氣候變遷的衝擊下，逐漸受全球暖化、極端氣候等改變，許多作物品系(種)因無法適應當下的環境衝擊，使得農糧產值下降，造成區域農糧生產、全球性糧食安全及生態系服務受破壞等問題。為培育出具新興抗病、抗逆境等性狀之作物品系，許多研究早已開始已著手針對作物的基因體(genomics)、蛋白質體(proteomics)、代謝體(metabolomics)等體學(omics)方面展開大規模的研究，由於在體學的研究上，會獲得海量的數據，因此大數據分析與人工智慧技術(artificial intelligence，簡稱AI)即成為其中的重要工具。隸屬於美國能源局(United States Department of Energy，簡稱DOE)橡樹嶺國家實驗室(Oak Ridge National Laboratory，簡稱ORNL)的研究團隊近年便針對人工智慧在植物選育與生質能源(bioenergy)方面進行大量的研究應用，並對近期的應用成果展開一系列的回顧。【延伸閱讀】阿里巴巴挑戰開發人工智能養豬技術 　　研究團隊在一篇已發表的回顧性文章(review article)中提到，除了擁有資料調查(surveying)、資料分類(classifying)等基本人工智慧功能外，次世代(next-generation)人工智慧更具備較佳的資料分析(analysis)、資料整合(integration)、資料解釋(interpretation)等能力。研究團隊在文章中詳細解構近期研究關於作物基因體研究方面，如何運用人工智慧建立植物基因型與表現型之間的關聯，包括以高通量(high-throughput)技術取得之基因體遺傳資訊，以及運用無人飛行載具、無人地面載具、衛星遙測技術、傳感器遠端應用等資通訊設備在田間獲取之作物表現體(phenomics)性狀資訊，以此建立基因體與表現體之間的連結，並實際應用在作物選育方面。 　　除文獻回顧外，研究團隊近期將研究重點放在基因體選種(genomic selection)相關之演算法(algorithm)方面研究，建立可解釋性人工智慧(explainable AI)，試圖突破現有之人工智慧侷限。研究團隊也希望能藉由近期的文獻回顧與實際研究應用，找出基因體學、蛋白質體學等各個體學之間的連結，克服選育方面之屏障並培育出抗性作物。 　　該研究由歐盟、義大利教育部、美國能源部等方面之經費資助，詳細回顧性文章內容已發表在<Trends in Biotechnology>。

1,3-二氯丙烯(1,3-Dichloropropene，簡稱1,3-D)是種常用於線蟲病害防治的燻蒸劑(fumigant)，是馬鈴薯生產體系中常用藥劑。該藥劑係藉由破壞線蟲的生理代謝途徑，進而使其死亡以達病蟲害防治的目的。雖然1,3-二氯丙烯常用於病害防治的有機化合物，然而用藥時是否對土壤生態系健康與微生物組成產生衝擊，將是人們所關注的重點之一。美國科羅拉多州立大學(Colorado State University)與奧勒岡州立大學(Oregon State University)聯合的研究團隊指出，1,3-二氯丙烯的使用並未對絕大部分的土壤微生物產生長期方面的影響。 　　為釐清化學製劑1,3-二氯丙烯是否對土壤微生物群落(soil microbial communities)中的特定微生物類群產生影響，並釐清施藥劑量對土壤微生物群落影響的程度，研究團隊分別施以103公升/公頃、122公升/公頃、140公升/公頃、187公升/公頃等4種不同劑量進行研究，並採集30.5公分、61.0公分2種深度的土壤樣本進行檢測，進一步分析土壤微生物群落的菌相組成。 　　研究團隊以菌種檢測中常見的保守基因──16S 核糖體RNA (16S ribosomal RNA，簡稱16S rRNA)、核糖體核酸內轉錄間隔區(internal transcribed spacer，簡稱ITS)等序列做為分子標記，分別找到12,783個與1,706個操作分類單元(operational taxonomic unit，簡稱OTU)進行分群鑑別，並計算其alpha多樣性(alpha diversity)指數。 　　研究發現，1,3-二氯丙烯會影響不同深度的群落多樣性，在已鑑別的樣本中，發現有45個不同科(family)的細菌與24個不同科的真菌受影響。除此之外，研究團隊發現大腸桿菌科(Enterobacteriaceae)與蛇形蟲草科(Ophiocordycipitaceae)等少數可反映藥劑殘留與線蟲族群密度的細菌及真菌在豐度上微量的變化。這也顯示燻蒸劑的施用對於土壤生態系的影響甚小。【延伸閱讀】科學家發現新的植物病毒防禦機制及對應之關鍵基因 　　研究團隊建議應將重點放在耕作型態(tillage)、覆土作物(cover crop)、灌溉類型(irrigation)等主要影響土壤微生物組成的因素上，而非一味關注燻蒸劑施用對於土壤健康的衝擊。 　　該研究主要由美國農業部國家食品與農業研究院(U.S. Department of Agriculture’s National Institute of Food and Agriculture，簡稱USDA’s NIFA)進行經費資助，相關研究成果已發表在<Phytobiomes Journal>。

現在被人們所熟知的西瓜(cultivated watermelon, Citrullus lanatus)之所以果實飽滿且香甜係因農民長時間選育的結果。由於西瓜是各地常見的經濟作物，廣為全球栽培，且西瓜也是眾多消費者喜愛的商品，因此除了探討以外表性狀為主的傳統選育研究外，許多研究團隊也針對西瓜的遺傳特徵進行更深入的研究，並希望以基因體(genome)尺度進行較為全面的探討。中華人民共和國北京市農林科學院蔬菜研究中心(Key Laboratory of Biology and Genetic Improvement of Horticultural Crops (North China), Beijing Key Laboratory of Vegetable Germplasm Improvement, Beijing, China)與美國博伊斯湯普森研究所(Boyce Thompson Institute)的研究團隊重新將6個野生種在內共7種西瓜以次世代定序的方式重新定序，以獲得更完整的遺傳資料。 　　研究團隊曾於2013年，以短序列片段定序技術(short-read sequencing)解出第一條西瓜參考基因體(first watermelon reference genome)。研究團隊根據先前的研究經驗，重新定出涵蓋7個物種共414個個體的全基因體資訊，並以此重建種間的演化關係。研究團隊也透過遺傳數據發現，育種者曾在過去20-30年間將現有的西瓜與野生種反覆雜交後，獲得可抗線蟲、耐旱、抗病害的品系。這樣藉由與野生種雜交的過程，也可望因應隨之而來的氣候變遷。【延伸閱讀】北方玉米葉枯病的毒性基因標定與遺傳特性 　　研究團隊根據現有的數據，也可重新還原西瓜種化歷程與育種的歷史，為後續育種提供強而有力的遺傳資料。 　　該研究由美國農業部(United States Department of Agriculture)、中華人民共和國科學技術部(Ministry of Science and Technology)等機構資助。相關研究成果已發表在<Nature Genetics>。

高粱(sorghum, Sorghum bicolor)為全球重要的禾本科植物，是世界主要的糧食作物之一，在許多地區皆有保有不同的栽培品系。高粱是屬於圓錐花序(panicle)，其花序上擁有兩種不同的小穗(spikelet)型式，其一為不結穗之無柄小穗(sessile spikelet)，另一型式則為結穗之有柄小穗(pedicellate spikelet)，若能釐清其中結穗的遺傳與基因調控機制，將有助於提升高粱產量。由美國冷泉港實驗室(Cold Spring Harbor Laboratory，簡稱CSHL)與美國農業部農業研究局(United States Department of Agriculture’s Agricultural Research Service，簡稱ARS)的植物學家共同組成的研究團隊找出高粱花序發育的基因調控機制，可望提升高粱2倍的產量。 　　研究團隊在研究中發現數個關鍵調控基因，並研究其對花序發育的影響。研究團隊已於先前的研究中，藉由分子生物學與植物生理學的研究，找出關鍵轉錄因子(transcription factor)──MSD1 (multiseeded 1)，目前已知MSD1是一種TCP (Teosinte branched/Cycloidea/PCF)轉錄因子，可調控茉莉酸(jasmonic acid，簡稱JA；為重要植物生長發育激素)的生合成，並影響花序的生長發育，最終影響作物結穗的多寡。 　　在近期的研究中，研究團隊發現MSD2基因，並發現其所編碼(encode)的蛋白質──LOX (lipoxygenase)。研究中更進一步發現，MSD1會與MSD2在內的多個參與茉莉酸生合成的基因發生交互作用，研究發現MSD1會與上述基因的啟動子(promoter)區域結合，影響下游基因的表現量。在一般的情況下，MSD1會與MSD2基因上游的啟動子結合，成為茉莉酸生合成的關鍵步驟(committed step)，最終調控花序正常生長。在最新的研究中，研究團隊發現具基因點突變的msd2個體將影響茉莉酸生合成，花序發育將因此發生改變，使得無柄小穗在缺乏茉莉酸的調控下產生孕性(fertility)，產生多穗(multiseeded)的特徵，產量則較野生型多出200%的結穗量。【延伸閱讀】莧菜中草甘膦抗性與植物適應環境的關係 　　研究團隊對於高粱在轉錄調控方面研究中的發現，將可應用在植物品系選育方面，並可望用於提升作物糧食生產，提高糧食安全並造福全人類。 　　該研究由美國農業部、南韓農村振興廳(Rural Development Administration)等機構資助。相關研究成果已發表在<International Journal of Molecular Sciences>。

在綠色植物(green plant, Viridiplantae)的定義中，包含綠藻、蘚苔類、蕨類、裸子植物、被子植物等不同的分類群。以往人們試圖藉由單一或少數分子遺傳標記(molecular genetic markers)重建不同分類群之間的親緣關係(phylogenetic relationship)，以及釐清分類群中不同物種間的演化關係。為進一步釐清綠色植物本身與灰胞藻門(glaucophytes, Glaucophyta)、紅藻門(red algae, Rhodophyta)等外群(outgroup)間的親緣關係，由加拿大亞伯達大學(University of Alberta)、美國喬治亞大學(University of Georgia)等100多個學術機構組成的多國聯合研究團隊啟動1KP植物轉錄體定序計畫(One thousand Plant Transcriptomes Initiative)，希望透過廣泛調查1,124種，來自不同分類群的植物轉錄體資訊，釐清植物物種間的演化關係。 　　研究團隊首先利用次世代定序技術(next generation sequencing，簡稱NGS)建構各個物種的遺傳資料庫，再從資料庫中選取410個單拷貝基因(single-copy gene)做為分子標記，以親緣關係法進行親緣關係的重建，最後將重建的親緣關係樹(phylogenetic tree)與現在已知的分類關係及演化假說進行比較與驗證。研究團隊認為，以1,124個物種、數百個分子標記進行重建的親緣關係，將可做為探討植物演化的最佳證據。結果也證實，多數重建結果與物種實際演化結果一致。然而部分結果反映出植物基因與葉綠體基因呈現不一致的演化形式，研究團隊因此推論，可能是由於多倍體化、快速種化等複雜的演化事件所導致。另外，物種樹(species tree)與基因樹(gene tree)呈現不一致的重建結果，有可能是因群系分化不全(incomplete lineage sorting)，尚保留祖先多型性(ancestral polymorphism)，導致樹型結果不一致的情況。【延伸閱讀】最新遺傳研究全面揭示西瓜的遺傳密碼 　　研究團隊也發現，植物基因演化過程中，在不同的時間、不同的分類群中也發生多次全基因體複製事件(whole-genome duplications，簡稱WGDs)，據推測這是產生基因家族的原因。 　　研究團隊希望能透過基礎研究一窺植物多樣性背後的原因，了解植物在生理、繁衍背後可能的演化機制。轉錄體資料庫的建置，亦可供後續遺傳方面的研究，或許可用於育種等農業方面的用途。 　　該研究由加拿大亞伯達省高等教育部(Alberta Ministry of Advanced Education)、中國國家重點研發計畫(National Key Research and Development Program of China)、中華人民共和國科學技術部(Ministry of Science and Technology of the People´s Republic of China)等單位或計畫經費資助，定序作業由中國華大基因(BGI Group)等單位協助。相關研究成果已發表在<Nature>。

大豆嵌紋病毒(Soybean mosaic virus，簡稱SMV)是RNA病毒，其為造成大豆產量銳減的重要病害。雖然目前栽培的品系仍多具備抗大豆嵌紋病毒的特性，然而卻無法抵抗近期發現的新型大豆嵌紋病毒突變株，對大豆整體產業構成相當嚴重的危脅，為此，找出新型態抗病害作物品系也將是學界及大豆產業關注的重點。日本農研機構(日文機關全名：国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構；英譯：National Agriculture and Food Research Organization，簡稱NARO)及日本佐賀大學(日文：国立大学法人佐賀大学；英譯：Saga University)所組成的研究團隊已找到可防止受新型病毒感染的關鍵基因Rsv4及其蛋白質產物，這項重要的發現可望避免將來可能爆發的疫情。 　　由於新發現的大豆嵌紋病毒株具備在宿主細胞中隱藏複製的能力，可躲避一系列的免疫機制，並藉機複製自身的基因組，接著感染新的宿主細胞。研究團隊發現，Rsv4蛋白因具有核糖核酸酶(RNase)的功能，是辨識並降解大豆嵌紋病毒基因組的關鍵酵素，為植物體內重要的抗病基因。研究團隊也通過實驗觀察到先前未曾發現的新興植物免疫機制。【延伸閱讀】北方玉米葉枯病的毒性基因標定與遺傳特性 　　藉由這樣的發現，研究團隊已成功的合成出類似結構、具備辨識與降解病毒基因組功能的蛋白。研究團隊希望將來能透過分子育種或進一步利用遺傳工程等生物技術，發展出抗大豆嵌紋病毒的新品系或新產品，解決大豆的重大病害問題。 　　該研究由日本農林水產省(日文：農林水産省；英譯：Ministry of Agriculture, Forestry and Fisheries，簡稱MAFF)與日本農研機構資助，相關研究成果已發表在<Nature Communications>。

海洋如此廣闊，至今仍有需多海底奧秘仍待科學界發掘。任職於東京大學的助理教授吉澤晉(日文：吉澤晋，Susumu Yoshizawa)表示，仍有許多未知的海洋生物及其可能數量等待進一步釐清。吉澤教授及其研究團隊希望能在海洋科學中運用新興方法與技術，藉此一探海洋環境的生物多樣性。 　　研究團隊所使用的方法稱為海洋DNA技術(Ocean DNA)，海洋DNA運用最新的DNA分析技術，可用於分析並辨識海洋中出現的多種魚類。這套技術不但改善了DNA分析速度，同時也利用東京大學大氣海洋研究所(日文：東京大学大気海洋研究所，Atmosphere and Ocean Research Institute)所設立的粒線體資料庫進行粒線體DNA序列的比對，以此加快魚類物種辨識的速度。統計至2019年1月1日止，該資料庫已收錄了29,316條魚類DNA序列，目前收錄的資料仍在增長中。【延伸閱讀】開發高通量鑑別技術快速篩選抗柑橘黃龍病之功能性化合物 　　吉澤教授認為，若能善用大氣海洋研究所提供來自開放水域的水樣數據，鎖定特定物種進行研究，以定點觀測的方式，蒐集包括微生物在內地海洋生物，將有助於釐清海洋的生物多樣性及食物鏈結構，或許可發現海洋環境中不為人知的秘密。 　　雖然相關計畫才剛起步，但研究團隊希望能藉此研究，發掘對人類有用的海洋新知。

最新的研究發現，小型迷你豬(pygmy hog，又譯侏儒豬或姬豬，學名：Porcula salvania)可望成為釐清野豬(wild boar, Sus scrofa)種化謎團的關鍵拼圖。荷蘭瓦格寧根大學(Wageningen University)的研究團隊透過分子遺傳所提供的證據顯示，野豬的祖先自東南亞向印尼、歐洲大陸、北非地區等地擴張的過程中，與其他物種的野豬發生多次雜交(inbred)事件，這樣的現象和現代智人(human, Homo sapiens)的祖先曾與尼安德塔人(Neanderthals)發生的雜交事件類似。物種在演化與種化的過程中發生許多有趣的演化事件，部分物種如人類與野豬一樣，物種遍布整個大陸，然而有些物種僅分布在極小範圍的地理區，這樣的分布差異至今仍是演化生物學所探討的重要問題之一，釐清野豬演化與生物地理分布的關係，或許將有助於了解物種的演化史。 　　研究團隊利用分子證據推論約在120萬年前，野豬的祖先開始向東南亞、歐亞大陸及北非地區拓殖，在與當地優勢類豬(pig-like)物種競爭後，野豬的祖先逐漸取代當地類豬物種，並成為在地優勢物種，這樣拓殖擴張的結果導致野豬的祖先逐漸取代大多數的類豬物種。而演化至今，類豬物種唯一的後代就是僅存於歐亞大陸的迷你豬。 　　迷你豬現在被認定為極危物種之一，侷限分布在印度東北邊喜馬拉雅山腳下一帶。雖然印度有關當局已提出迷你豬保育計畫(Pygmy Hog Conservation Programme)，希望能藉此拯救僅存的野生族群。由於迷你豬被是野豬擴張過程中少數僅存的物種與其現今的保育地位，也突顯迷你豬在野豬祖先擴張過程中的重要性，而釐清野豬祖先在演化過程中是否與迷你豬的祖先發生雜交事件，將有助於了解迷你豬在其中扮演的角色。 　　研究團隊首先檢測採集到的6頭迷你豬的樣本，並進行全基因組定序。在獲得全基因組資訊後，研究團隊便將這些已知序列與來自歐亞地區、印尼、馬來西亞、菲律賓、非洲地區的野豬族群的序列進行比較。研究團隊根據分析結果推論，野豬祖先在歐亞大陸擴張的過程中，至少經歷3次種間雜交事件，雜交對象分別為迷你豬、印尼群島及現今已絕種的某種豬。【延伸閱讀】緬甸乳牛繁養殖計劃 　　此外研究團隊也發現，野豬祖先在拓殖的過程中，並非全然取代原本當地的優勢類豬物種。透過分子證據顯示，現有的野豬基因組含有當初祖先時期與當地類豬物種發生基因交流的證據。研究團隊也因此推論，野豬祖先可能在雜交後獲得當地優勢的性狀，並藉此發生適應性演化。上述因雜交而獲得優勢性狀的例子也同樣發生在人類遷徙的過程中，數據也顯示智人也曾經與當今已滅絕的尼安德塔人、丹尼索瓦人(Denisovans)等類人生物發生種間雜交事件，這樣的結果或許也暗示種間雜交似乎在演化的過程中，扮演強大的驅動力。 　　除此之外，藉由迷你豬與野豬的全基因組數據，人們可望將其應用在與畜產家豬相關的研究，做為家豬品系選拔及育種方面的基礎研究。

雖然肥料內含有氮、磷等可促進作物生產的成分，然而不當施肥將會造成農地及周邊環境污染的問題。農地中無法吸收的肥料將隨著地下水影響周邊水域，肥料成分之一的磷一旦滲入周邊水域，將促進水中藻類生長形成優養化現象，此過程將消耗水中溶氧，使需氧的水生生物因缺氧而大量死亡，造成環境、生態等問題。為解決肥料造成環境污染的問題，除盡可能地減少含磷肥料的施用外，透過了解植物遺傳及生理機轉，提升植物體對營養物質的吸收力，將是另一種可行的做法。 　　美國博伊斯湯普森研究所(Boyce Thompson Institute)與美國康乃爾大學(Cornell University)的研究團隊由分子生物學的角度著手，找到可影響植物叢枝菌根(arbuscular mycorrhiza，簡稱AM)真菌相組成的關鍵基因，並發現此關鍵基因的調控可改變根部真菌菌相組成與植物—真菌間的共生模式，以此調節植物根部對於營養素的吸收力，進而減少因肥料施用造成周邊環境的負荷。 　　叢枝菌根菌(arbuscular mycorrhiza fungi，簡稱AMF)又稱為內生菌根菌，屬於共生在植物根系的共生真菌之一。叢枝菌根菌可以自身吸收的氮、磷等元素，與植物體換得菌體生長所需的脂肪酸，彼此間以此模式共生。然而，由於植物提供脂肪酸的過程需付出相對較高的代價，因此找出能提高植物體獲取來自叢枝菌根菌的氮、磷等物質的方法或提高植物-共生真菌間的物質交換效率的做法，將有助於減少額外氮源、磷源的施用。 　　研究團隊為此首先研究植物體調控菌根菌生長的機制，發現植物體會產生一群小分子量胜肽，稱為CLAVATA3/ESR-related (CLE) peptides，簡稱CLE胜肽。小分子的CLE胜肽存在於整個植物界(plant kingdom)，在植物生長與對抗逆境時扮演一定的功能。研究團隊在負責生合成CLE胜肽的基因中找到兩個能影響叢枝菌根菌共生的關鍵基因，分別為CLE53及CLE33。CLE53可在植物根系有共生根菌存在時增加表現，以減少菌根菌拓殖(colonization)率；而CLE33可在磷源足夠的情況下增加表現，以減少菌根菌拓殖率。 　　研究團隊同時也發現上述CLE胜肽需透過特殊的類受體激酶(receptor-like kinase)──SUNN，方能發揮完整胜肽功能。研究也發現CLE是透過調控某種稱作獨角金萌發內酯(strigolactone)的賀爾蒙物質在植物根部的含量，以減少植物根部共生真菌的拓殖率。藉由CLE-SUNN-strigolactone所構成的回饋調控機制，將能改變植物體—叢枝菌根菌的共生關係，進而改善植物體對氮、磷等元素的攝取效率，減少肥料的施用。【延伸閱讀】細菌降低除草劑汙染之機制 　　研究團隊藉由釐清CLE-SUNN-strigolactione三者在植物—真菌共生關係中所扮演的調控、回饋關係，將有助於未來減少肥料的施用與降低環境污染。 　　該研究由美國國家科學基金會(US National Science Foundation)、美國能源部(US Department of Energy)、瑞士國家科學基金會(Swiss National Science Foundation)、德國科學基金會(German Research Foundation)等單位資助，相關研究成果與詳細遺傳調控回饋機制已發表在<Nature Plants>。

真菌性病害是導致全球糧食作物減產、危害生物安全(biosecurity)的主要病蟲害類型之一。近期在南亞孟加拉(Bangladesh)所發生的真菌性疾病導致當地小麥(wheat, Triticum aestivum)產量銳減，造成嚴重的糧食安全與生物安全危機。為避免這樣的事件再次發生，如何在病害擴散初期，以快速偵測的手段找出關鍵病原，將有助於建立病蟲害早期防治措施，避免疾病的傳播。傳統的作物疾病診斷係透過專家以肉眼鑑別植物病癥，再進一步以生化方法確立病原，然而該方法多倚賴專家經驗，且恐無法正確且有效地正確診斷，最後失去最佳防疫的階段。為了搶在第一時間有效偵測病害種類，以建立有效地因應措施，以澳洲國立大學(Australian National University)為首的澳洲研究團隊便開發出一具可偵測真菌性病害與進行菌相分析的可攜式DNA定序儀(portable DNA sequencer)，希望能應用在作物病害防治方面。 　　研究團隊所發明的可攜式DNA定序儀可分析樣區中疑似患病的小麥，分析過程是將多片疑似染病的葉片樣本與藥劑均勻混和後加到可攜式DNA定序儀中，以全基因組霰彈槍定序技術(whole genome shot-gun sequencing)測出病原的DNA序列，最後再將病原DNA序列與遺傳資料庫進行比對，找出關鍵的病原。研究團隊的這套儀器已證實可鑑別出由Puccinia striiformis引起的小麥條銹病(wheat stripe rust)、由Zymoseptoria tritici引起的小麥葉斑病(Septoria tritici blotch)、由Pyrenophora tritici-repentis所引起的黃斑病(yellow leaf spot)等真菌性疾病。【延伸閱讀】植物適用的可穿戴式裝置 　　研究團隊的這套可攜式裝置可用在田間，進行現場快速檢測分析以獲得最新的疫病資訊，達到及時病蟲害監控的效果。避免類似的疾病再次發生在世界的任一區域。該研究也希望能找出能對抗病害的微生物，並運用環境友善的生物防治法控制疾病的發生。 　　有關可攜式DNA定序儀的工作原理與詳細研究成果，請參考已發表在<Phytobiomes Journal>的文章。

有別於應用早已普及的化石燃料(fossil fuel)，另一種稱之為生質燃料(或稱生物燃料，biofuel)的替代性永續能源仍處於發展階段。生質燃料是一種可再生資源，常見的燃料形式包括乙醇、甲烷、生質柴油等，其中生質柴油(biodiesel)可做為車輛引擎的燃料，在能源應用上極具發展潛力。生質柴油可生物體內常見的脂質──三酸甘油酯(triacylglycerol，簡稱TAG)做為前驅物，經轉酯反應(transesterification)後可合成生質柴油(biodiesel)。由於生質燃油富有發展成為永續替代性能源的潛力，因此生質柴油的原料生產成了各界研究的首要目標。日本京都大學(京都大学，Kyoto University)的研究團隊以大量生產三酸甘油酯的藻類生物進行遺傳學方面的研究，發現提高微藻(Microalgae，或稱microscopic algae)量產三酸甘油酯的重要遺傳關鍵。【延伸閱讀】科學家發現能提高植物油產量的永續作法 　　在先前關於藻類的研究中，雖已發現微藻可在缺乏營養源的環境下生產大量的三酸甘油酯，然而這樣的環境也令微藻無法正常生長與繁衍，降低微藻整體的產能。為使微藻在量產三酸甘油酯之餘，也能同時兼顧正常的生理機能，以提高生產效率，研究團隊開始利用單胞藻(Chlamydomonas reinhardtii)進行一系列的研究。研究團隊首先發現，在充滿氮源但缺乏磷源的環境中，微藻可在增加三酸甘油酯生合成的同時，維持一定程度的生長及生殖等正常生理表現。為進一步釐清生理表現背後的遺傳機制，研究團隊以共表現分析(co-expression analysis)，找到在磷源限制(phosphorus-limited)的環境條件下，參與單胞藻三酸甘油酯生合成的轉錄因子(transcription factor)，名為lipid remodeling regulator 1 (LRL1)的關鍵蛋白，並找出對應的LRL1基因。除此之外，研究團隊同樣發現其他在磷源限制環境下，同樣參與表現的生合成途徑。 　　有鑑於以藻類量產三酸甘油酯的做法，或許可成為合成生質柴油的主要手段，京都大學的這項研究有助於釐清藻類生合成三酸甘油酯的遺傳調控機制，進而推動生質柴油的研究發展。 　　該研究由日本國立研究開發法人科學技術振興機構(国立研究開発法人科学技術振興機構，英譯：Japan Science and Technology Agency，簡稱JST)、日本學術振興會(日本学術振興会，英譯：Japan Society for the Promotion of Science，簡稱JSPS)。相關研究成果已發表在<The Plant Journal>。

聯合國糧食及農業組織(Food and Agriculture Organization of the United Nations，簡稱聯合國糧農組織FAO)發表的最新研究報告指出，在水產養殖業中廣泛、適度且長期穩定地應用遺傳改善(或譯遺傳改良，genetic improvement)，尤其是選育(selective breeding，又稱人擇artificial selection)方面的培育技術，將能在不額外增加飼料、土地、水源等資源投入的情況下提高養殖產量，進而滿足水產品在未來逐漸成長之需求。 　　在2019年由聯合國糧農組織出版的「世界水生遺傳資源—農業及糧食現況調查」(The State of the World's Aquatic Genetic Resources)，以國家轄下水域及領土為單位，回顧近期捕撈漁業及水產養殖業的水生遺傳資源使用情況。該報告共收錄92國提供的水產資訊，涵蓋全球96%的水產養殖總產量、80%以上的全球捕撈總產量。報告中指出，與農、林、畜等陸地農業相比，水生產業在遺傳資源調查、馴化及改良方面依然大幅落後，然而若能透過策略性經營管理及開發利用550種已知水產養殖生物，將有機會大幅強化永續水產養殖生產。 　　聯合國糧農組織於「世界水生遺傳資源—農業及糧食現況調查」所摘錄之重點如下： 解放水產養殖潛力 　　據聯合國糧農組織預測，在未來十年人口成長下，水產消費需求每年預估將成長1.2%，以滿足未來水產消費市場所需。估計在2030年，水產相關製品的年產量將超過2億噸。然而，目前近1/3的海洋漁業資源被過度捕撈，在每年僅能穩定生產9,000—9,500萬噸的水產總產量的情況下，勢必得採取減少損失浪費與提高效率的措施，以確保漁業永續。在這樣的背景下，水生遺傳資源的調查研究將扮演確保永續漁業發展的重要角色。在改善水生遺傳資源方面，聯合國糧農組織建議將重點鎖定在長期選育計畫，期望可提高每代水生物種10%的生產力。【延伸閱讀】水產養殖與海上能源之發展 許多野生物種遭受威脅 　　調查報告指出，許多水產養殖物種的野外的近緣種受到威脅，對此有必要採取優先保育。聯合國糧農組織也呼籲各國政府應採取必要之政策及措施。報告中也提到，除了物種保育問題外，由養殖場域逃逸，逸失或生存在野外的非原產物種，將可能嚴重影響當地生物多樣性及生態系，各國政府應重視相關問題。 強化政策及跨部門做法 　　糧食安全及營養有賴於多樣化與健康的食物組合，這其中亦包含水產食物。為此，報告中提及應在糧食安全及營養政策中納入水生遺傳資源方面的研究。在長期發展策略中綜合考量如：水生遺傳資源跨境經營管理、資源取得與利益分享、遺傳改善及保育等措施。目前聯合國糧農組織在聯合國糧農組織遺傳資源委員會(FAO's Commission on Genetic Resources for Food and Agriculture)的要求下已草擬相對應的政策，以彌補報告中提及不足之處，在計畫審議及各界協商後，已准許採納做為全球糧食及農業水生遺傳資源保育及永續利用發展的行動計畫。