柑橘黃龍病(citrus greening disease，又名citrus Huanglongbing，簡稱HLB)是由木蝨所攜帶，經蟲媒方式傳播的一種柑橘作物病害。由木蝨所攜帶的病原菌Candidatus Liberibacter asiaticus會寄生在宿主篩管薄壁細胞中，並引起葉片變黃、葉脈木栓化等病徵及影響熟果風味、品質，是危害柑橘產業的重要病蟲害。然而由於Ca. L. asiaticus無法經實驗室人工培養，因此增加其病害防治研究的難度。美國史丹佛大學(Stanford University)的研究團隊運用微生物遺傳工程與檢測檢驗技術，找出潛在可對抗黃龍病病原的化合物。 　　有別於多數研究團隊將目標放在研究木蝨及所攜帶的病原菌本身，史丹佛大學的研究團隊將實驗對象放在找出含有效抗菌成份的化合物。研究團隊利用中華根瘤菌屬微生物Sinorhizobium meliloti進行生物遺傳工程，以S. meliloti做為異源表現(heterologous expression)系統的表現宿主(host)，利用遺傳工程將Ca. L. asiaticus體內調控感染表現的基因植入表現宿主，並加上螢光表現蛋白基因，以便觀察黃龍病感染相關基因在特定實驗環境下的表現情況。一旦該表現系統曝露在充滿抗菌活性的環境，感染基因的表現將受抑制，同時也影響螢光表現蛋白的表現模式，研究團隊便能根據螢光的變化，篩選出可能的抗菌化合物。利用該表現系統與結合高通量(high-throughput)篩選技術，研究團隊共篩選超過12萬種化合物，最終約篩出130種具抑制感染基因表現的化合物。【延伸閱讀】以核醣核酸干擾技術誘發基因靜默之研究有助於提升酵母菌產量 　　有鑑於目前並無針對柑橘黃龍病防治的農用藥劑，研究團隊利用高通量篩選系統，快速批量篩出具有功能性抗菌成份的化合物，該研究或許能在不久的將來廣為應用在黃龍病防治上，除了避免長期施用廣效性農藥使病菌產生抗藥性外，同時也提供完善的快篩平台，為柑橘病蟲害的研究提供一定程度的幫助。 　　該研究由柑橘研究發展基金會(Citrus Research and Development Foundation Inc.)與美國國家衛生研究院(National Institutes of Health，簡稱NIH)等單位資助，相關研究成果已發表在<Proceedings of the National Academy of Sciences>。

質體構築(plasmid construction)是微生物遺傳工程(genetic engineering)的應用之一，該項分生技術已廣泛應用在生醫、農糧、生科等領域。構築質體表現系統，可使微生物表現出目標基因的蛋白質或遺傳性狀，達到高效生產或基因過量表現(overexpression)等多種研究用途。新加坡國立大學(National University of Singapore)與新加坡—麻省理工學院研究技術聯盟(The Singapore-MIT Alliance for Research and Technology，簡稱SMART)所組成的跨域研究團隊發展出一套全新的構築方法，稱為近無痕質體構築法(near-scarless plasmid construction)，希望能藉此運用在新加坡特殊的精準農業(agriculture precision)及都市農業(urban farming)領域。 　　近無痕質體構築法可較傳統質體構築法來得快速、便宜、準確。由於傳統的做法需經常重新備料，加上材料使用效率低且無法重複應用在其他質體構築的研究中，往往造成時間、材料及金錢的浪費。近無痕質體構築法採用鳥嘌呤/胸腺嘧啶(Guanine/Thymine，簡稱GT)的DNA組裝技術，可重複使用DNA遺傳材料，大幅地降低分生材料的浪費及節省大量的時間。藉由新的構築法，該項技術可較傳統的構築法提高50%的準確度，達到近90%的準確度。 　　近無痕質體構築法可應用在提高微生物發酵，藉此應用在製作肥料、營養元素及非化學合成農藥等方面，可為近年新加坡致力發展的都市農業提供更為環保、農業永續的農業生物資材。【延伸閱讀】都市農業在美國紐約都會區推行之現況及挑戰 　　該研究由SMART跨域研究小組(SMART Interdisciplinary Research Group)、DiSTAP (Disruptive & Sustainable Technologies for Agricultural Precision)等機構計畫性資助，相關分子生物技術已發表在<Nature Communications>。

國內外基因體工程相關法規掃描與探討 食品工業發展研究所　朱文深主任　林奐妤研究員 農業科技研究院產業發展中心　洪子淵研究員　陳南宏副研究員 　　科學家於1973年首次成功發展重組DNA技術且應用廣泛，基因工程與基因定序技術的迅速發展，許多突破性的創新研發成果亦陸續孕育而出，尤其以基因編輯之CRISPR/Cas9技術為本世紀以來生物技術領域最重大的創新突破技術，各國紛紛開始討論透過基因編輯技術所生產之動植物是否屬於基因改造生物之規範與定義範疇，其中，美國以既有的規範體制管理基因體工程科技，歐盟則是另立專法管理。 　　以下將探討各國基因改造作物管理制度，深入剖析各國對基因編輯技術管理現況，最後更分析基因改造產品開發趨勢並探討產品個案，期望從法規管理面向深入淺出的了解國內外基因體工程產品之發展。 一、各國對基因改造作物之定義與管理方式 　　各國對基因工程研究與相關產品亦產生出不同的風險管理模式（表1），大致區分成兩種概念：以最終產品為基礎之管理模式（product-based regulation），以技術為基礎之管理模式（process-based regulation）。 表1. 各國對於基因改造定義之分類 基因改造之定義 國家 以產品為基礎 美國、阿根廷、加拿大、烏拉圭、菲律賓、墨西哥、哥倫比亞、蘇丹、宏都拉斯、哥斯大黎加、孟加拉、日本、韓國、俄羅斯 以技術為基礎 巴西、印度、中國大陸、巴基斯坦、南非、玻利維加、澳大利亞、西班牙、葡萄牙、捷克、斯洛伐克、羅馬尼亞、歐盟、英國、紐西蘭、臺灣 不確定 巴拉圭、緬甸、智利、越南 　　(一)最終產品為基礎之管理模式 　　美國認為無論是基因改造或非基因改造作物，兩者之間並無本質上的差別，監控管理之對象應是技術產品而非生物技術本身。美國並沒有為基因改造生物單獨制定法規，是在現有的法規基礎上增加了重組DNA技術的內容說明，同時在技術產品的查核管理上亦是採用「無罪推定」的策略，若不能提出充分的科學證據，證明基因改造產品是不安全的，就可假設此產品是安全的，沒有必要對相關研究與商業化採取過多的限制。 　　(二)技術為基礎之管理模式 　　歐盟對食品安全與環境問題非常重視，對農業基因改造生物之管理採取比較嚴格的方式，認為不論是何種基因或生物，只要是透過重組DNA技術所獲得的基因改造生物就具有潛在危險性，全都需要接受安全評估及監控管理，同時建立相對應之管理條例及指導文件，以及多個與生物技術有關之標準。歐盟這類型的管理模式也影響了部分基因改造產業的發展，所以同隸屬於歐盟的各個國家中，在管理或法律方面仍存有部分的分歧意見，尚有部分國家並非完全按照歐盟有關基因改造產品管理體系來運行與研擬制定相關規範。 　　我國管理態度傾向於採取較為折衷模式，由科技部在研究階段擬訂規範守則，管理實驗室基因改造生物的安全；基因改造動植物之田間試驗部分，則是由農業委員會進行把關及審核作業，針對風險安全評估試驗係在隔離環境中進行及審慎評估，以確保基因改造動植物對原生生物體及環境等方面是安全無虞的；食品上市販售與標示方面則是由衛生福利部進行管理與審核，由於國內尚未核可任何基因改造生物之種植或養殖，故目前均以進口原料之登記許可、抽查檢驗與標示管理等為主，進行產品在安全審核與抽查之把關作業，以避免標示不清或參雜不明含基因改造之原料流入市場，確保民眾在食品衛生安全方面之選擇權力。 二、各國對基因改造研發與安全評估規範 　　據國際農業生物技術應用服務組織（International Service for the Acquisition of Agri-biotech Applications, ISAAA）統計，2017年全球有1.898億公頃的土地用於種植基因改造作物，總面積比1996年時增加超過111倍（圖1）。前五個種植基因改造作物最多的國家包含：美國7,500萬公頃，巴西5,020萬公頃，阿根廷2,360萬公頃，加拿大1,310萬公頃及印度1,140萬公頃。此五個國家種植面積佔全球基因改造作物種植區域的91%。 圖1. 1996~2017年間生物技術/基因改造生物的種植面積 　　統計全球2017年種植最多的四種基因改造作物，以大豆9,410萬公頃最多，玉米5,970萬公頃次之，另棉花2,410萬公頃及油菜1,020萬公頃則分居第三及第四名。儘管基因改造作物的爭議不斷，但基因改造作物具備多重效益及優勢，有多達30個國家及1,800萬農民受益，因此越來越多的基因改造食品在市面上市。為了保障民眾食的安全，各國對於所有基因改造食品上市前，均設有嚴格的安全評估及規範（表2）。 表2.  各國對生物技術（含基因改造）研發與安全評估規範 國家 管理機構/律法 規範制定 歐盟 歐洲食品安全局（EFSA） 歐盟制定嚴格的法律以管理基因改造生物，以及用基因改造生物製造的食品、飼料及添加物。依據「第1829/2003號規章」與「第1830/2003 號規章」規定，基因改造生物及用基因改造生物製造的食品或飼料須通過嚴格的環境及安全評估後，即可銷往歐盟。 美國 農業部（USDA）動植物衛生檢驗局（APHIS）、食品藥物管理局（FDA）、環境保護局（EPA） 美國於1986年發布「生物技術管理整合架構」（Coordinated Framework for Regulation of Biotechnology），由三個主要機構訂定相關規範管理基因改造生物。農業部動植物衛生檢驗局依據「植物保護法」管理基因改造植物的種植、進口或運輸。環境保護局依據「聯邦殺蟲劑、殺菌劑及滅鼠劑法」管理含有抗蟲基因之基因改造作物，在上市前尚須經核准。食品藥物管理局依據「聯邦食品、藥品和化妝品法」管理基因改造食品及標示。 臺灣 科技部（MOST）、農業委員會（COA）及衛生福利部食品藥物管理署（FDA） 未開放種植基因改造作物。進口的基因改造食品或飼料在上市前，須進行生物安全評估，並經主管機關查驗登記核發給許可證後，始准其製造、加工、調配、改裝、輸入或輸出。 中國 農業部 設立國家農業轉基因生物安全委員會，負責評估基因改造生物安全證書申請的相關法規。進口基因改造生物材料，均需向農業部申請並獲得轉基因生物安全證書。 日本 農林水產省（MAFF）、厚生勞動省（MHLW）、文部科學省（MEXT）、經濟產業省（METI）、環境省（MOE） 頒布「卡塔赫納法Cartagena Act」，規範基因改造活體使用的類型與限制。農林水產省規範設施內的作物與動物改良與動物疫苗開發；厚生勞動省規範基因治療的病毒與人用醫藥品；文部科學省規範研究單位的基因重組實驗；經濟產業省規範生產過程中的項目；環境省進行環境風險之影響評估，以確保不影響環境生物多樣性。 韓國 食品藥物安全部（MFDS） 基因改造食品則須依據「食品衛生法」進行安全評估與銷售標示要求，進而有效執行基因改造食品在食品、醫藥、農業等不同領域之使用，以及進行產品釋放到環境之安全評估等技術措施。 加拿大 環境部（EC）、衛生部（HC）、食品檢驗局（CHIA） 基因改造種子與飼料之生產及進口皆須經環境部核准後方可進行販售；基因改造食品或藥品受衛生部與食品檢驗局共同進行上市前評估與審核；基因改造作物與種子的開發與種植經由食品檢驗局監督，並在試驗前提供相關的作業訊息，以進行釋放到環境與人體之風險評估。 澳洲 基因技術管理辦公室（OGTR） 依據聯邦法案「基因技術法2000」、「基因技術條例 2001」管理基因技術與基因改造生物，以保護人體健康及環境安全。 巴西 生物安全技術委員會（CTNBio）、生物安全理事會（CNBS） 基因改造產品必須通過生物安全技術委員會審核，確認符合生物安全標準才可正式販售。 墨西哥 基因改造生物安全法（Biosecurity of Genetically Modified Organisms） 管理基因改造生物的發表、商業化與進出口。預防生物技術/基因改造對人類健康及環境、生物多樣性造成的風險。 南非 基因改造生物法（Genetically Modified Organisms Act） 執行基因改造生物之研究、生產及營銷等相關規定，與基因改造生物接觸之相關研究實驗設備與田間隔離設施。 　　我國基因改造科技管理模式從上游的科技研發、中游的田間試驗至下游的產品上市是由科技部、農業委員會、環境保護署、衛生福利部等部會依其權責加以管理（表3）。 表3. 我國基因改造科技管理規範 階段 主管機關 管理範圍 相關法規 基礎研發 科技部 研究計畫 1. 基因重組實驗守則 田間試驗 農業委員會 植物 1. 植物品種及種苗法 2. 基因轉殖植物田間試驗管理辦法 動物 1. 畜牧法 2. 基因轉殖種畜禽田間試驗及生物安全評估管理辦法 水產動植物 1. 漁業法 2. 基因轉殖水產動植物田間試驗管理規則 微生物製劑 1. 環境用藥管理法 2. 遺傳工程環境用藥微生物製劑開發試驗研究管理辦法 產品上市 衛生福利部-食品藥物管理署 食品 1. 食品安全衛生管理法 2. 基因改造食品安全性評估方法 標示 1. 食品安全衛生管理法 2. 包裝食品含基因改造食品原料標示應遵行事項 3. 食品添加物含基因改造食品原料標示應遵行事項 4. 散裝食品含基因改造食品原料標示應遵行事項 農業委員會 飼料 1. 飼料管理法 2. 基因改造飼料或飼料添加物許可查驗辦法 三、各國對基因編輯技術之規範及管理措施 　　近年來基因工程與基因定序技術的迅速發展，合成生物學（synthetic biology）及基因編輯（genome editing）遂為焦點討論議題。這些技術最早設定以較高產值的生醫領域為目標，期望透過DNA組成修正，用於治療先天代謝性或癌症疾病患者。隨著農業科技議題的顯現，以及新興植物育種技術的發展，基因編輯技術逐漸應用於農業領域中，各國亦開始討論透過基因編輯技術所生產之動植物，是否屬於基因改造生物之規範與定義範疇（表4）。 表4.  各國對基因編輯技術之規範及管理措施 國家 管理機構/律法 規範制定 美國 農業部（USDA）動植物衛生檢驗局（APHIS）、食品藥物管理局（FDA） 產品對植物不具危害性，對於雜草不具毒性，皆不受美國農業部管制，但需受到食品藥物管理局及環境保護局的管制。食品藥物管理局已完成公眾意見徵詢，但尚未公布如何管理。 阿根廷 農業生態安全諮詢委員會（Office for Biotechnology, CONABIA）、生物安全委員會（Argentinean Biosafety Commission） 界定新興植物育種技術產物是否為基因改造生物的諮詢流程。研發者須提供有關育種及篩選作物的過程、導入新特性的技術及方法、最終產物中存在的遺傳變化的證據，以及開發過程中可能短暫使用的轉殖基因等資訊。 加拿大 衛生部（HC）、食品檢驗局（CFIA） CRISPR/CAS9技術所衍生的基因編輯產物或其他新技術衍生之產物認定屬於新穎性的產物依照「新穎性食品法」管理。 歐盟 歐洲食品安全局（EFSA） 歐盟法院判決，基因編輯技術並沒有長久的安全使用紀錄，因此基因編輯技術產物屬於基因改造生物的管理範圍，須評估其對人類健康及對環境可能帶來的風險，亦須確認其可追溯性，且產品也須標示，並進行上市後監控。 紐澳 澳洲基因技術管理辦公室（OGTR） 目前正在修訂「基因技術條例」，將SDN-1基因編輯技術修飾的生物排除在基因改造生物監管之外。 日本 厚生勞動省（MHLW） 提出不含有外來DNA之基因編輯產品不被視為基因改造生物，若有外來嵌入基因之生物則視為基因改造生物。 中國 尚未制定相關管理規範 2016年制定的國家五年計畫中，新一代的基因編輯技術也被列為發展重點。 四、基因體工程技術管理發展進程及未來展望 　　自1973年科學家首次成功發展重組DNA技術後，各國政府對於基因工程的重視程度日益提升。1976年美國國家衛生研究院（National Institute of Health, NIH）成立了重組DNA顧問委員會，美國農業部、環境保護局及食品藥品管理局等政府主管機構，從各方面嚴格監管所有重組DNA研究；1991年經濟合作暨發展組織、世界衛生組織及聯合國糧農組織共同合作制定基因改造生物食品安全評估原則，提出「生物技術衍生食品之安全評估策略」報告；聯合國制定之「卡塔赫納生物安全協議書」，管理基因改造生物之轉移、處理及使用，使生物科技所能帶來之利益最大化，同時將環境及人類健康所可能面臨的負面影響減至最小（CBD, 2003），目前已有157個國家是「議定書」的成員，許多國家將此協議書作為各個國家基因改造生物管理規範的參考準則。 　　基因改造作物已上市二十年，經過數十個國家評估基因改造作物作為食品及飼料之安全性，基因改造生物至今仍然存有爭議，民眾對其安全性仍有疑慮。近年來研發商為減少產品上市前安全性評估之龐大花費，轉而開發基因編輯技術衍生產物，希望這類新科技不僅可加速新品種開發時程，亦可豁免於基因改造規範的管理，降低產品開發成本。近年來，基因編輯技術蓬勃發展，各國主管機關著手修正管理規範，但畢竟研發在前，管理制度在後，在空窗期尚無法律可依循。目前大多數國家對於基因編輯衍生產物的管理規範卻仍不清楚，各個主管機關在面臨制定新技術之管理規範時，不僅要考量是否與原本的法律有所牴觸，更要考量新技術衍生產物所引起之生物安全風險，對企業發展、社會經濟等之影響，以確保管理規範不會扼殺新技術的發展與創新。 　　美國國家科學、工程及醫學學院籌組基因工程作物委員會，審閱過去20年共900多篇基因改造作物之文獻報導， 2016年公布報告「基因工程作物：經驗與展望（Genetically engineered crops: experiences and prospects）」，報告指出基因改造作物與傳統作物對人體健康及生態環境的影響並無差異，至目前為止尚未發現基因改造作物會對環境造成不利的影響，但建議政府應持續監控管理，另提出未來應以體學技術評估基因改造作物之安全性，並建議政府的審查應更加透明且納入公眾意見，才可贏得公眾之信任。 伍、綜論 　　生物技術的進步帶來更多創新的新興育種產物，目前已有許多未含有外源基因的基因編輯產物即將上市，此不僅讓各國主管機關面臨挑戰，也與現有的基因改造生物管理法規密切相關，各國主管機關需要即時地檢視目前的管理規範，針對管理範圍做必要的調整。目前為止，僅少數國家提出明確的基因編輯產物管理規範，加拿大很明確地以新穎性作物管理，歐盟以基因造生物管理，美國農業部及阿根廷採送件諮詢方式以確認是否管制，大多數國家包含美國的食品藥物管理局、紐澳、日本、韓國、中國及我國都尚未有明確的管理規範。 　　基因編輯技術的應用，不僅是學研界積極研究發展以維持我國生物科技立足於國際領先地位之契機，更是產業界突破基因改造生物框架，開創新興生物產業的關鍵，過度嚴格的管理將會扼殺創新生物技術的發展及實現基因編輯技術的潛力。創新的技術需伴隨著有效管理、法規制定及實質應用，才能最大化帶動我國生物科技產業創新與轉型發展。 【參考文獻】 Canadian Food Inspection Agency, CFIA. 2018. Plants with novel traits. http://www.inspection.gc.ca/plants/plants-with-novel-traits/eng/1300137887237/1300137939635 Service for the Acquisition of Agri-biotech Applications, ISAAA. 2017. http://www.isaaa.org/ T. and Araki, M. 2017. A future scenario of the global regulatory landscape regarding genome-edited crops, GM Crops & Food, 8:1, 44-56, DOI: 10.1080/21645698.2016.1261787 Gene Technology Scheme, NGTS. 2018. The Third Review of the Gene Technology Scheme - Preliminary Report. P., Wang, J., Shen, X., Rey, J.F., Yuana, Q. and Yand, Y. 2017. Fundamental CRISPR-Cas9 tools and current applications in microbial systems. Synthetic and Systems Biotechnology. 2: 219-225. E. 2018. With a free pass, CRISPR-edited plants reach market in record time. Nature Biotech. 36:1.

畜產養殖業是排放溫室氣體的主要產業之一。飼養的牛、羊等反芻牲畜，在消化纖維素的過程會產生大量的甲烷氣，排放到大氣的甲烷將影響全球溫室氣體組成，並進而加速全球暖化。由於反芻動物主要倚賴生活在腸胃道的共生菌初分解胃中的食草。為此，了解腸胃道中的微生物相(或稱腸胃道菌相(叢)，microbiota)組成，將有助於達到改善動物健康、減少甲烷排放並提高乳產量等目的。由英國亞伯丁大學(University of Aberdeen)、以色列本古里安大學(Ben-Gurion University of the Negev)等多國組成的研究團隊便著手調查牛隻的腸胃道菌相組成，並研究其與甲烷氣排放間的關聯性。 　　研究團隊選用乳牛(dairy cow)作為研究對象，分別調查遍布在歐洲4個國家共1,000多頭個體，針對其腸胃道微生物相的遺傳組成進行分析，並在初步獲得個體腸胃道微生物基因組(microbiome)資訊後，探索其與個體若干生理指數、甲烷排放量等關聯性。藉由遺傳度(heritability)的分析發現，構成乳牛瘤胃(rumen)的主要微生物相(core microbiome)與乳牛基因體之間呈現高度關聯，顯示藉遺傳獲得的腸道微生物有能力影響個體各種生理代謝行為，這些均反映在包含泌乳量、甲烷排放量、腸胃道代謝物等生理性狀上。研究可進一步利用已知的腸胃道主要微生物相組成，以機器學習的演算法預測個體生理性狀特徵。研究團隊推論，若能改變腸胃道微生物相組成，便能減緩甲烷排放，抑或因此增加攝食效率以提升個體產乳量。【延伸閱讀】香港中文大學者發現植物自噬體有助提高農作物品質 　　該研究為畜牧產業提供一個減少牛隻排放甲烷氣的方法，這對減緩全球暖化將有其正面影響。此外，釐清腸胃道主要微生物相與個體間的遺傳關係，也能在乳牛育種選拔上提供實用的參考數據。 　　該研究受歐盟展望2020創新研究計畫(European Union’s Horizon 2020 research and innovation program)、歐盟第七期科研架構計畫(EU FP7 project)中的RuminOmics項目的經費資助。相關研究成果已發表在<Science Advances>。

斑爛的色彩、炫麗的姿態， 悠遊於水底的魚群，格外療癒，也讓觀賞水族產業已經成為宅經濟、身心紓壓等風潮下的明星產業；根據聯合國糧食及農業組織（Food and Agriculture Organization of the United Nations，簡稱FAO）統計，全球觀賞水族及周邊產業年產值高達150億美元，是國際矚目的明星產業，然而在全球龐大的需求下，天然資源卻日漸枯竭。 　　瞄準這股商機，財團法人農業科技研究院水產科技研究所研發高經濟觀賞水族物種量產模式並透過基因體應用平台來協助特殊花紋觀賞魚的分子育種，增加人工繁物種市場流通數量的同時，也為台灣海水觀賞水族產業挹注活水。 　　電影《海底總動員》雖然是虛構的故事，然而卻一舉讓全球廣大的戲迷了解海底世界的美麗與奧妙，而隨著電影的熱門，迄今小丑魚「尼莫」及藍帶魚「多莉」仍是最受歡迎的海水觀賞魚類，也帶動觀賞水族的熱潮。 　　雖然觀賞水族市場前景看俏，但一昧跟風生產當紅品系，帶來的收益往往只是曇花一現，加上觀賞水族產業入門門檻儘管遠比一般的水產養殖產業低上許多，但由於技術封閉的特質，往往叫門外漢霧裡看花，一旦貿然投入，便常常會因為供銷失衡，最終鎩羽而歸。 　　其實，每一種屬性的海水觀賞魚種，都有特殊的生產與育成方式，包含魚隻的養成、育成，設備的維護等，都有很多技術層面的眉角在，只有實際投入技術面親自作業才會知道。 掌握量產關鍵   建立資料數據創造效率價值 　　為了永續經營珍貴的海洋資源，同時也讓四面環海，擁有天然地理優勢的台灣能夠發展在地觀賞魚養殖產業，創造共好的遠景，農科院水產科技研究所透過申請農委會「農業生物經濟產業國際化與永續發展計畫」的資源，投入經年的觀察與試驗，找出最適合培育魚苗與繁殖魚群的水質條件，成功開發了「藍帶荷包魚量產技術」，並建立藍帶荷包魚種原庫，持續進行簡化基因體測序（RAD-seq）分析，做為特殊花紋藍帶荷包魚分子標記輔助育種，未來可延伸運用，提高觀賞魚的價格及價值外，也增加人工繁殖物種的市場流通數量。 　　說起藍帶荷包魚量能夠成功突破量產技術的破口，農科院水產科技研究所助理研究員孫于琁表示，「其實相當不易。」她進一步分享，「早期坊間就有許多自行成功繁殖的「經驗」，但是因為缺乏科學數據的支持，所以傳承不易；2003年，屏東海生館投入海水魚人工繁殖的相關研究，期待能解決觀賞水族市場上魚隻來源所遭遇的過程及問題，因為來自海洋的觀賞魚大多從海裡捕捉販售，從產地至路途遙遠的終端市場，被捕撈的魚群經過長時間的運輸後，通常能活下來的不到2成。至2011年，研究團隊首次以人工方式成功讓「藍帶荷包魚」成功產卵，可惜地是，魚卵卻無法長大發育成魚苗；而藍帶荷包魚又格外嬌貴，孵化時間只有短短15-18個小時，「從仔稚魚到稚魚」期間的養殖條件便是藍帶荷包魚量產技術之關鍵。」 　　因此，在整合了水質環境條件與餌料配方並建立量產模式後，由於也觀察到在人工繁養的歷程裡，如何將珍貴數據留存，轉化為能夠創造出更高價值，便成了接下來的重點工作。 科技加持  強化台灣優質水產的競爭力 　　「一隻藍帶荷包魚的市價約莫為一千多元，然而一隻花紋變異的藍帶荷包魚，價格立刻翻漲十倍！」農科院水產科技研究所研究員沈康寧補充。由於花紋變異的藍帶荷包魚可遇不可求，「我們已透過基因體測序分析搜尋出和特殊花紋相關的分子標記，可加速特殊花紋藍帶荷包魚的分子育種。另外一方面，透過基因序列的親緣分析我們也找到和藍帶荷包魚演化上較相近的物種，透過雜交育種技術所獲得的子代將更具市場特異性及獨占性，有利於台灣觀海水觀賞魚產業的發展及國際化。」 　　突破海水魚繁殖困難的瓶頸，成功建立高經濟價值觀賞魚量產平台，進一步豐富海水觀賞魚種之品項，亦能降低野生族群的捕撈壓力，期望在水族市場與海洋保育之間找到共好的平衡點外，也將陸續透過技術轉移的方式，應用至其他珊瑚礁魚類之繁養殖，增加台灣觀賞水族產業的競爭力，在全球市場中佔有一席之地。 【相關資訊】 想更進一步了解此專案研發成果細節，請逕洽財團法人農業科技研究院陳小姐，電話：03-5185092，信箱：1032201@mail.atri.org.tw

去氧核醣核酸(deoxyribonucleic acid，簡稱DNA)萃取技術，是分子生物學實驗中基本的技術。在病蟲害防治中，利用分子生物技術快速地鑑別診斷植物的病蟲害種類，將能有效地防止疫情在短時間內快速擴散影響到非疫區的作物。雖然分子生物鑑別技術已能運用聚合酶鏈鎖反應(polymerase chain reaction，簡稱PCR)在短時間內，透過擴增目標序列的方式加以判斷，然而另一個影響時間的關鍵在於生物DNA的獲得。傳統植物DNA萃取的方式較為曠時費日，然而美國北卡羅來納州立大學(North Carolina State University)的研究團隊卻發明了快速萃取植物DNA的方法，將能大幅地減少病蟲害鑑別的時間。 　　傳統DNA的萃取方式係利用溴化十六烷基三甲銨(hexadecyl trimethyl ammonium bromide，cetyltrimethylammonium bromide，簡稱CTAB)作為緩衝萃取液，因此也常稱CTAB萃取法。由於CTAB法需將樣本進行加熱、離心、冷藏沉澱等為時3-4個鐘頭的細胞裂解(cell lysis)。因此萃取的技術、儀器操作的熟稔程度等實驗因素，往往決定萃取出的DNA品質，及萃取所需耗費的時間。為減少DNA的萃取時間以便獲得更即時的資訊，研究團隊開發由多個針尖寬度為0.8公釐(mm)的微針(microneedle，簡稱MN)組成的微針貼片(microneedle patch)，可直接刺入植物葉肉細胞中直接獲得其DNA，這個方法也同樣適用在受感染的葉肉細胞中，除獲得植物DNA外，亦能獲得到感染病原的DNA。微針萃取法可在短時間內快速萃取出病原及目標宿主(例如：受感染植物、農作物)的DNA，並用於後續PCR等病蟲害鑑別方面等防疫作業。【延伸閱讀】DNA甲基化研究為植物病蟲害防治帶來新的突破 　　研究團隊的這項發明已實際應用在造成馬鈴薯及番茄感染的馬鈴薯晚疫病(late blight disease)的病原檢測上，經比對發現微針萃取技術能獲得與傳統CTAB法相同的萃取效果，並能在較短的時間內獲得受馬鈴薯晚疫黴(Phytophthora infestans)感染的個體資訊。該研究的這項技術可望大量應用在植物病蟲害防治方面，使疫情的掌握更為即時。 　　該研究由美國農業部(United States Department of Agriculture)等機構資助，相關發明成果已發表在<ACS Nano>。

水稻熱量高且屬於高升糖食物，稻米吃下肚，被人體消化後，體內血糖容易會快速上升，對糖尿病患者來說，只能少量食用。國立中興大學農藝學系教授王強生看到部分族群困擾，4年前投入開發低升糖水稻品種，希望能找出糖尿病患者與減重族群都能盡情享用的稻米，目前研究團隊已經找到幾個低升糖水稻品種，經小鼠試驗結果，保守估計食用後的升糖指數狀況能有顯著的改善，預計在明年初提出植物品種權申請，通過後將可商業化種植、量產。 糖尿病患者也能好好吃白米飯 　　全球有60%人口以稻米為主食，米粒的主要成分為澱粉，人體食用稻米後，米粒最終會被消化成葡萄糖，成為熱量來源之一，但日常生活食用的稻米屬於高升糖（GI>55）食物，糖尿病患者及減重族群無法盡情享用。 　　對糖尿病患者來說，血糖不穩定就會影響到健康，有沒有可能從大量水稻品種篩選出不會快速升糖的稻米呢？王強生表示，投入開發低升糖水稻，就是希望能讓不能吃米的族群，如糖尿病患者，可以享用吃米食的樂趣。 　　農委會去年推動農業生物經濟產業國際化與永續發展計畫方案，期望能結合專家的研究能力，為人口老化、醫療成本過高及食品安全等問題，推動健康農業，因此王強生與國立嘉義大學生化科技學系暨研究所教授廖慧芬等多個單位一起合作「低升糖水稻品種之開發」，篩選低升糖（低GI值）或高抗性澱粉（resistance starch, RS）水稻品系，開發「低糖健康米」品種，作為糖尿病患者及減重消費者族群的米食品種。 改良自臺農67號　升糖狀況能顯著降低 　　全球食米市場內，有80%人口食用秈稻，臺灣早期也是以食用秈稻為主，不過目前國內以食用稉稻為大宗，王強生笑著說，要先做符合國內人民需要水稻，因此先從自己建立的臺農67號突變庫中篩選符合需求的水稻，未來會再發展秈稻的低升糖水稻品種。 　　王強生口中說著的臺農67號突變庫，正是過去他在農業試驗所的研究成果，當中有多達3000種以上水稻純系。他苦笑著說，這是血汗堆積出來的成果，因為水稻本來就屬於高升糖食物，篩選低升糖水稻其實很困難，是因為有大量水稻純系，才能生產很多米做分析。 　　研究團隊一共篩選了2000多種水稻，才篩到少數幾個低升糖水稻。王強生說，預備篩選試驗就做了3年，得透過生化技術，運用酵素模擬人體咀嚼稻米後的消化模式，像是胃消化、腸道吸收等，從中測定澱粉被酵素分解的能力，不能被分解的為抗性澱粉，得要高抗性才是低升糖水稻品種，每種水稻都做了3次以上的實驗，依據小鼠試驗結果保守估計，食用後的升糖狀況能顯著降低。 咀嚼次數都分析進去 　　研究團隊好不容易篩選出幾種低升糖水稻，但關鍵實驗才正要開始，王強生表示，具有高抗性澱粉的水稻，意味著稻米進入食道以後的消化率比較差，吃起來的口感偏硬，風味也比一般水稻差，因此適口性必須被考量進實驗內，挑選大家可以接受的品種，不然研發出低升糖水稻，難吃依舊沒有商業價值。 　　除了篩品種、挑口感外，王強生強調，連咀嚼次數都得詳細分析，「多咬幾下稻米，情況就不一樣」，由於食物消化狀況與人體嘴巴咀嚼情形有關，得要找到模擬嘴巴咀嚼的儀器，重複分析咀嚼次數，最後才能將實驗成果提出。 　　目前研究團隊已經掌握幾個低升糖水稻品種，並完成相關的動物實驗，確定這些品系具備低升糖潛力，下一步則會開始進行人體試驗，觀察人體食用後的血糖狀況。 最快今年提出品種權申請　農民種植無障礙 　　王強生表示，這次研究的低升糖水稻品種有考量市場接受度，當然農民種植情況也有考量進去，不管是土壤、培肥管理、溫度都與現在的臺農67號種植方式無差別，實驗沒有特別測定低升糖水稻對於抵抗病蟲害是否有特別傑出，但以這幾年種植經驗來看，沒有特別差異。 　　「預計今年就可以提出低升糖水稻的植物品種權申請，如果通過很快就能上市」，王強生表示，目前有進行小規模量產，也有許多農民有興趣合作，不過礙於品種權尚未申請、通過，暫時無法與農民合作，但已規劃好未來的商業模式，將從秧苗管理、契作下手，控制品種源頭，維護農民好的生產品質。 【相關資訊】 想更進一步了解此專案研發成果細節，請逕洽財團法人農業科技研究院陳小姐，電話：03-5185092，信箱：1032201@mail.atri.org.tw

病原檢測是原物料生產及食品製造過程中極為重要的環節，為避免危害健康的病源感染人體，定期的採樣與培養鑑別的過程有其必要性。目前常見的採樣方式係以拭子(swab)擦抹檢體，並採集目標檢體上分布的菌叢，並鑑別其中是否有引起人體危害之病原。雖然現有之採樣方式已行之多年，但奧地利維也納獸醫大學(University of Veterinary Medicine, Vienna, Austria)的食品安全團隊希望能推廣以貼紙(sticker)做為新興採樣的方式。 　　研究團隊希望能找出有別於傳統拭子、價格稍微便宜且採樣效果較佳之材料，在此的條件下，研究團隊以生活中常作為標籤、便條紙等具黏性的紙貼紙(paper sticker)作為研究材料。由於貼紙表面具多孔結構，因此成了微生物藏污納垢與生長的好地方，這樣的材料特性成為了檢測採樣上的一大優勢。研究團隊以乳品加工業中常見的李斯特菌(Listeria monocytogenes)及大腸桿菌(Escherichia coli)做為檢測的對象，在食品加工廠中經常被人接觸到的開關、門把等物品貼上事先滅菌過的貼紙，爾後回收並以定量聚合酶連鎖反應(quantitative polymerase chain reaction，簡稱qPCR)計算放置14日後，貼紙表面目標病菌的DNA數量，藉此估算樣本回收率並與傳統拭子採樣方式相比。 　　經qPCR的結果發現，貼紙與傳統拭子採樣得到相似的結果且效果較佳。研究團隊推測這是因傳統拭子較難在較為複雜及乾燥的表面上採集到病原，顯示貼紙在應用方面的優勢。更重要的是，貼紙也較傳統拭子容易發放及蒐集，並可於採樣後直接進行DNA萃取，過程中省去部分離心處理，也為此大幅提升檢測速度。該應用可望推廣至食品相關產業，用於快速檢測食品受微生物污染之情況。【延伸閱讀】研究呼籲應重視即食沙拉引起的問題 　　該研究由奧地利聯邦數位經濟部(Austrian Federal Ministry for Digital and Economic Affairs)等單位資助，相關研究成果已發表在<Applied and Environmental Microbiology>。

蜜蜂在自然界中扮演舉足輕重的角色，部分蜂種在採蜜的過程中會替開花植物進行授粉，是許多植物物種繁衍、傳播上不可或缺的一環。蜜蜂在採蜜的過程中，成功發現蜜源的工蜂，會在回到蜂巢後，以八字舞(figure-eight dance，或稱搖擺舞waggle dance)的行為方式，對群體內其他個體展示蜜源資訊及方位。在八字舞的行為中揭露了蜜源與太陽相對的方位，並以擺臀行走距離表示蜜源離蜂巢的距離。八字舞的行為由長期觀察蜜蜂的動物學家卡爾·馮·弗里希(Karl von Frisch)於1967年發現並破譯成功至今，已成為動物行為學中經典的案例，相關研究至今仍持續進行。日本農研機構農業環境變動研究中心(国立研究開発法人 農業・食品産業技術総合研究機構農業環境変動研究センター，機構英文名稱：Institute for Agro-Environmental Sciences, NARO)近日發表以攝錄設備紀錄並快速自動分析隱藏在蜜蜂八字舞背後的蜜源訊息。 　　農業環境變動研究中心的研究團隊以蜜蜂養殖中常用的品種──西方蜜蜂(又稱歐洲蜜蜂；European honeybees, Apis mellifera)為研究對象，開發出自動判讀蜜蜂行為的技術，研究利用常見的錄影設備，以每秒30張畫面的影格率(frame per second，簡稱FPS，又譯幀)對蜜蜂行為進行拍攝並記錄，利用質點影像測速法(particle image velocimetry，簡稱PIV；日譯：粒子畫像流速測定法)測量個體擺臀行為的向量變化。接著利用個體擺尾頻率及行走長度換算出覓食區距蜂巢的距離及與蜂巢相對的方位，以此找出蜜源可能出現之方位及出現機率，並繪製出覓食區概率地圖(forage area probability map)。【延伸閱讀】科學家發現山羊吃土卻又不傷牙的主要機制 　　研究團隊將自動分析解密系統與傳統人工計算的結果相比發現，結果相似度竟高達78至87%，顯示自動分析解密系統具有取代傳統耗時的人工計算方式，快速地預估蜜源、花粉等資源位置。研究藉此判斷蜜蜂行為背後的資源差異，並推測造成資源差異的可能環境組成，最終用來做為判斷養蜂場址好壞的工具，並可望於未來進一步推廣至一般養蜂人家。 　　該研究由日本農研機構提供資助，相關研究成果已發表在<Apidologie>。

有「南方人參」之稱的海馬，自古以來，便是名貴的藥用素材，而其用途廣、銷路大，一直以來，市場皆呈現供不應求的情況。 無法量產成障礙　造成市場供不應求  　　近年來，隨著海馬生理活性物質與調理效能，陸續被以科學分析方式檢驗與確認後，讓海馬成為多元利用的水產生物與養殖對象，但因為全球貿易已將海馬列為珍貴稀有的保護對象，因此若要做商業流通的供應，除了需要以人工繁殖方式累代至子二代（F2），亦需在貿易流通時取得相關證明文件，種種的限制，反而築起形成門檻與保障，也轉變成為產業投入繁養殖培育技術發展的主要考量與動力。 　　事實上，在海馬的繁養殖技術範疇上，台灣已有相當進程，但由於過往餵飼餌料與耗人力等問題，導致養殖成本過高，加上海馬主要生長於環境較好的天然海區域，一旦水質不佳，或是溫度條件不對，就很容易飼養失敗，造成損失，因此人工海馬的產量仍不多，無法進行商業化大量生產，遂使穩定生產與連續供應成為產業發展的一大挑戰。 創新海馬繁殖養規劃　從產到銷全面考量   　　面對海馬在市場上的高經濟產值，目前，在農委會支持及農科院輔導之下，並由海洋大學養殖系所發展的海馬養殖技術，反在生產方向、方式、商品形式乃至針對市場，提出相對完整且創新的規劃。 　　台灣海洋大學水產養殖學系副教授黃之暘表示，「我們除了希望能夠具體提升繁殖育成效能、擴增產量並持續產出外，同時也分別針對傳統藥材、觀賞水族、生醫保健、文創工藝等四大領域發展的多元利用，也就是說，不管是大的、小的、活的、死的，乃至美的與醜的，都能讓海馬充分發揮價值，做出最完善並具體的利用發展與加值行銷。」換句話說，除了量產外，安全控管、海馬多元利用價值的開發，像是開發體色調控技術，提升水族市場的商品價值，或是藥用海馬分析等、無用藥養殖技術輔導與推廣，甚至商業用海馬種原庫的建構與維護，便成了此項計畫的重點工作。 智能監測　成功打造人工繁殖養環境 　　海馬的培育不易，除了挑食，對養殖環境更是非常要求，於是海洋大學養殖系所便與以智慧化水質監測的通潤攜手合作，透過通潤一手打造的水質監測儀（OCTET），將養殖水體的資訊與雲端平台以及其他周邊裝置整合起來，提供養殖用戶一個更有效率的養殖水質監控系統。 　　「這個監測儀能同時量測多種水質參數，隨時上傳雲端數據庫，進行監測、紀錄、分析、回饋示警等各種功能，用戶就能輕鬆地從手機、電腦查看監測數據，還有相對應防治建議提高存活率。」在「檢測」領域已經深耕許久的通潤股份有限公司執行長葛士豪分享，「透過科技系統，每天都有報告及資料產出，儲存在雲端後台，不僅已將海馬的復育率，從一成拉高到五成，再成功建立出SOP後，未來還能拚整廠輸出，並將這套完整的系統應用在其它高經濟水產上。當然，我們更希望未來的技術能夠提昇，甚至將鮮活的海馬，就直接送到市場上。」 　　當科技結合創意，產學合作攜手不僅讓一個老舊廠區變身改造成海馬溫室養殖池，開始成功外銷歐美、香港和大陸市場。目前也達到第一階段計畫的目標，培育超過一萬五千尾海馬魚苗，計畫已提前進入第二階段。 為台灣水產業開創更多可能性 　　氣候變遷，為全球漁獲環境帶來巨大挑戰，也因全球漁獲逐年到達捕撈極限，使得養殖漁業近年來顯得愈發重要，對此，黃之暘與葛士豪皆不約而同地表示，「藉由人工培育過程中的親種組合、培育或選汰，在符合動物福利的前提下，能夠創造出別具欣賞價值的品系或個體，除豐富飼養對象組成外，還可活絡產業持續的發展，更重要的是，若能妥善運用科技的力量，現行的瓶頸除了能被解決之外，更能因效能提升，促成產業升級。」 　　無論如何，繁養殖技術對於觀賞水族產業的重要性，絕非僅僅在於數量的累積，或單純滿足消費市場的需求，更重要的是，它在物種、環境和生態保育等方面也扮演著重要角色，相信未來，在產學攜手、科技加持的情況下，將能為台灣水產業開展出更多不同的可能性。 備註：黃之暘教授與通潤股份有限公司之產學合作關係業已於2018年10月底終止。 【相關資訊】 想更進一步了解此專案研發成果細節，請逕洽財團法人農業科技研究院陳小姐，電話：03-5185092，信箱：1032201@mail.atri.org.tw

不少美國民眾發現，自商店購買的番茄(Cultivated tomato, Solanum lycopersicum)似乎不如記憶中的味道，似乎已失去原有風味(flavor)。透過泛基因組(pan-genome)的研究，或許能找回番茄原先具有之風味，並釐清風味變調的原因。泛基因組係指同一物種中，包含其品系、亞種等各個基因組在內的總集合。釐清一個物種的泛基因組，有助於釐清物種的演化史及遺傳背景，更有助於重建園藝品系間的親緣關係。利用泛基因組的分析技術，加上演化學的觀點，或許能進一步發現少數關鍵的基因。以美國農業部(U.S. Department of Agriculture)農業研究局(Agricultural Research Service)為首的研究團隊，首次在番茄泛基因組研究上取得重大的研究成果。 　　研究團隊利用少數已知品系的全基因組作為參考基因組(reference genome)，藉此比對725個番茄品系並獲取其中的基因組資訊。研究團隊在比對的過程中發現有別於參考基因組中已知的基因，共發現4,873個新興基因。據推測，這些消失在主流品系中的基因，可能是在先人馴化、育種及針對特定性狀選拔等選汰壓力下，面臨嚴重的瓶頸效應(bottleneck effect)，導致世代間發生基因丟失(gene loss)現象，許多遺傳性狀因此在世代間消失，令原本高遺傳多樣性的基因庫逐漸喪失其多樣性。所幸透過泛基因組的研究方法，研究團隊得以找尋出育種過程中失去的遺傳因子，並找回原有的風味。【延伸閱讀】闡明向日葵基因組加速開花期與油量生產 　　在番茄中，TomLoxC負責生合成維生素A的前驅物，以及生合成與風味相關的揮發性有機脂肪酸。在番茄的泛基因組的研究結果中發現，TomLoxC某特定對偶基因(allele，又稱作等位基因)僅存在於少數栽培品系或族群。雖然野生族群中有高達91%的比例擁有這型對偶基因，然而該對偶基因在主流的栽培品系中相當稀有，並僅存在於舊有的栽培品系中。研究團隊推論，種植者為了選拔出高產量、長存放時間、抗病、抗旱等性狀，在選汰的過程中忽略了與口感、風味相關的性狀特徵，這導致該對偶基因在世代間逐漸消失，形成低基因頻率的罕見對偶基因(rare allele)。研究團隊的重大發現，為逐漸消失的番茄風味提出合理的解釋，並希望透過泛基因組的研究，提供育種者更全面的遺傳背景。 　　該研究由美國國家科學基金會(National Science Foundation)等單位資助，研究成果已發表在<Nature genetics>。

日本農林水產省農林水產會議事務局根據過去一年間由民間、大學、國公立試驗研究機關及獨立行政法人等所有研究機構內的研究成果為基礎之新聞紀錄，依內容並考慮社會的關心度等方向，經由28個農業相關報章雜誌社所組成的農業技術團體，票選出的10大研究成果。各研究技術成果摘要如下： 一、 農村 　　塘壩災害支援系統的開發 　　－地震或豪雨時、將塘壩的損壞危險度以通訊方式公告－ 　　國立研究開發法人農業・食品産業技術綜合研究機構（簡稱「農研機構」）、會在地震或豪雨發生時，將塘壩的損壞危險度以三階段來預測，並將即時預測之情報通過網路向防災相關人員公告。 　　同時建立能將已受災損之塘壩狀況向防災機關分享之平台來共享災害即時情報。藉由這個系統的開發，希望可以在塘壩災損時協助擬定緊急對策以減少更多傷害、同時亦期待其在防災跟災後復原的支援上發揮功用。 二、 稻作 　　培育出能一年多收且耐病蟲害、不易伏倒之適合飼料開發用的水稻新品種「みなちから」 　　－期望能達成關東地區以西地方之飼料用米的穩定生產－ 　　農研機構培育出了可以在關東以西之地域栽培、一年能多收且不易倒株、具高防病蟲能力之水稻新品種「みなちから」。 　　期望未來可以加強在較溫暖地區的飼料用米之穩定生產及普及栽種。 三、 智慧農業 　　蔬菜用的高精準度局部施肥機具開發 　　－達成高精準度的肥料施放、高肥料利用率、快速施肥作業！－ 　　農研機構與上田農機公司、TAISHO公司共同開發具高速且能具高精準度之局部施肥機具。開發機與目前市售機相比能提升兩成之作業效能及控制施肥量之誤差到3%以下。期望能藉由此開發機提升田間施肥的作業效率並降低施肥不均的情況。 四、 園藝 　　僅用熱能去除草莓苗之病蟲害 　　－蒸熱處理防蟲裝置的小型應用化與使用手冊製作－ 　　農研機構與FTH公司、福岡/佐賀/熊本縣共同開發防治草莓苗之二斑葉蟎與白粉病等病蟲害之蒸熱處理防蟲裝置的小型化和節電化。預計該技術的引入將根據生產條件（如業務規模和共同使用的存在與否）而加速。 五、 智慧農業 　　開發能對應機械化拖拉機之雙向犁自動反轉裝置 　　－藉由犁耕的無人化達成大面積農作的有效省力化－ 　　帶廣畜產大學與YANMAR公司共同開發能對應機械化拖拉機之雙向犁自動反轉裝置。已經過田間試驗確認能在無人情況下穩定的進行準確度高的連續作業。藉由本裝置的開發可期達成大規模耕作之機械化拖拉機的普及與犁耕業省力化的目標。 六、 畜產 　　藉由回收未使用之生物質資源生產美國水虻作為水畜產飼料 　　大阪府立環境農林水產綜合研究所與愛媛大學、香川大學、國際農林水產業研究中心共同研究再利用廚餘等生物質廢棄物來生產美國水虻幼蟲以作為養殖魚或家畜的飼料之技術。希望藉由廚餘的再利用化為解決食物流失問題有所貢獻。 七、 新型育種技術　 　　開發創新的植物基因編輯技術，可用於各種不需經組織培養的作物 　　鐘淵化學工業股份有限公司與農研機構合作，開發在植物莖頂的生長點上直接打入DNA之基因編輯技術「Implanter particle bombardment（iPB）法」。這種方法不需要組織培養，因此可以應用於包括小麥在內的各種作物。應能有效加速品種改良之製程。 八、 新型育種技術　 　　溫州蜜柑基因組解析 　　－加速品種改良－ 　　農研機構與國立遺傳學研究所共同研究解讀出溫州蜜柑的全基因序列。根據這個結果特定出影響柑橘顏色與結果性之基因共91個。本成果希望藉由這個發現來提升柑橘產品的生產性與品質，更進一步加速品種改良之製程。 九、 病蟲害防治　 　　延緩抵抗性害蟲出現之殺蟲劑的使用策略 　　－複複數劑型的「世代内施用」與「世代間交互施用」之比較－ 　　農研機構與瑞典于默奧大學、美國明尼蘇達大學共同合作，通過模擬澄清證實在一代中同時施用不同的殺蟲劑，在很多情況下對於抵抗性害蟲的管理更具效果。本成果期待能藉由和抵抗性害蟲的初期檢出技術結合，對抗藥性害蟲的傷害抑制有所貢獻。【延伸閱讀】日本農業發展強化研究課題 十、 新型育種技術　 　　完成小麥的基因序列解讀 　　－奠定新品種開發的基礎－  　　農研機構與京都大學隸屬之國際財團完成了小麥基因組的鹼基排列解讀。小麥中21個染色體上各基因的位置都已辨明、找到決定小麥各式性狀共10萬個以上的基因。預計利用這個結果來篩選分離有用基因和DNA標記的開發以加速新品種的繁殖。

研究構面一：產地與經營能力強化 　　1-1 實現寒冷地區建立大範圍高效能稻田耕作系統之技術體系建立 　　　　1. 建立寒冷地區大範圍高效能稻田耕作系統之技術體系 　　　　2. 建立寒冷地區廣域栽培場用之超省力稻田輪作營運系統 　　　　3. 建立寒冷地區大範圍稻田耕作系統可導入之業務加工用露天蔬菜生產體系 　　　　4. 建立寒冷地區高營養飼料生產與家畜排泄物於農地回收利用之耕畜複合技術體系 　　　　5. 建立適用於寒冷地區南部之偏濕氣候與土壤條件之高效能稻田輪作體系 　　1-2 實現溫暖地區建立技術集約型之高收益稻田耕作系統之技術體系 　　　　1. 建立溫暖地區泛用化之稻田基礎以用於先進型複合稻田農營技術體系構成 　　　　2. 建立溫暖地區之高收益稻田農營系統所需技術體系 　　　　3. 建立以稻田飼料為基礎之節省勞力資源循環型的酪農用飼料生產、製備、物流和飼養技術系統 　　　　4. 背景式技術評估方法和就業型大型企業管理技術的開發 　　1-3 建立寒地大範圍農地耕作及酪農飼料自給再利用系統之技術支援體系 　　　　1. 投入ICT智慧農業系統以強化寒地大範圍農地輪作之生產基礎 　　　　2. 建立酪農飼料自給再利用系統之技術支援體系 　　1-4 建立山腰地帶之持續型農務系統之技術支援體系 　　　　1. 建立山腰地帶之廣域稻田農耕系統之技術支援體系 　　　　2. 建立山腰地帶省力之高收益果樹生產系統之技術支援體系 　　　　3. 建立山腰地帶之高收益園藝栽培系統之技術支援體系 　　　　4. 建立能將新型作物保護管理技術應用於有機栽培體系之技術支援體系 　　1-5 建立溫暖地區高收益農地耕作與肉牛飼料自給生產系統之技術支援體系 　　　　1. 建立溫暖地區高收益農地耕作系統之技術支援體系 　　　　2. 建立溫暖地區之地域區分型大規模肉牛繁殖系統 　　　　3. 建立活動地方飼料資源之黑毛和牛中小型規模生產系統之技術支援體系 　　1-6 開發農業暨農業設施之自動化/機械化等革新生產技術 　　　　1. 開發應用機械化技術、ICT等創新農業生產技術 　　　　2. 開發適用土地利用型先進農耕系統之機械與裝置開發 　　　　3. 開發適用於對應地區特性之園藝、畜產等具高效率且能輔助安定生產之農業機具與裝置的開發 　　　　4. 開發提升農務安全與降低環境負荷之農業機具、裝置，並建立評估與測試方法之修正 　　1-7 建立提高生產性之畜產地強化生產系統 　　　　1. 建立年循環親子牛放牧為基礎之低成本牛之生產體系 　　　　2. 開發提高家畜生涯生產性之育種技術之育種手法與有用基因情報的解讀及活用技術 　　　　3. 開發促進家畜高效率之繁殖管理技術與高品質生殖細胞及受精卵的生產、保存技術 　　　　4. 開發能將國產飼料資源最大化利用之豬雞精準營養控制的新型養殖技術 　　　　5. 開發日本適用之省力且能精準飼養管理之酪農及肉牛生產系統 　　　　6. 開發家畜生產過程中產生之臭氣、水汙染物質之處理技術及飼育環境改善技術 研究構面二：實現強化農業與新創產業 　　2-1 改進提升作物產量及品質與提升農產品韌性之前導品種育成及基因育種技術 　　　　1. 根據客戶的實際需求，培育具有加工能力和廣域適應性的小麥品種 　　　　2. 根據客戶的實際需求，培育具有加工能力和廣域適應性的大麥品種 　　　　3. 根據消費者的實際需求培育穩定可在廣闊的地區種植的高產大豆品種 　　　　4. 培育具強病蟲害抵抗性且能安定生產之高收益馬鈴薯 　　　　5. 開發用於強化貧困地區農業之多樣化農作物之培育暨利用技術 　　　　6. 培育支撐國產飼料基礎之高品質一年多收之飼料用作物品種 　　　　7. 尋找新基因用於開發次世代作物和開發新的育種材料 　　　　8. 開發促進次世代作物發展的育種技術 　　　　9. 農業生物資源Genebank業務 　　2-2 研發以辨明農業生物機能為基礎之提高生產性與產業利用的技術 　　　　1. 解析能提升農業生物之生產性或產生有用物質的基因機能 　　　　2. 開發能活用改良之基因組置換或基因編輯技術的新型有用作物或昆蟲素材製作技術 　　　　3. 藉由基因組編輯、基因置換等基礎技術來解析動物機能 　　　　4. 利用基因改良作物和蠶生產有用物質之實際應用技術的開發 　　　　5. 開發新型功能性絲綢材料和衍生自絲蛋白等生物材之新功能性材料和其應用技術的開發 研究構面三：確保農產品與食物的高附加價值與安全 　　3-1 提升果樹與茶業生產力及附加價值之技術的開發 　　　　1. 提升柑橘類作物生產力及附加價值技術的開發 　　　　2. 提升蘋果類作物生產力及附加價值技術的開發 　　　　3. 提升日本梨、栗子、核果類作物生產力及附加價值技術的開發 　　　　4. 提升葡萄、柿子類作物生產力及附加價值技術的開發 　　　　5. 開發活用遺傳資訊及基因情報之果樹育種基礎的技術 　　　　6. 提升茶業需求及生產力之新品種與栽培加工技術、評級技術的開發 　　3-2 開發高利潤的蔬菜和花卉生產技術 　　　　1. 因應加工或業務用需求之露天蔬菜的安定生產技術開發 　　　　2. 改進優質穩定的設施蔬菜高產技術，大型設施高效率及高收益生產示範 　　　　3. 支援高收益蔬菜生產之品種培育與基礎技術之開發 　　　　4. 應用基因育種技術之新型花卉研發 　　　　5. 為主要花卉開發優質穩定的生產和質量控制技術 　　3-3 開發食品營養與健康機能性利用技術疫或是次世代加工與流通技術 　　　　1. 各年齡層之健康維護或提升用之農產品營養與健康機能性的解析與食品開發 　　　　2. 建構新感官功能評價方法及其在營養保健功能食品開發中的應用 　　　　3. 開發高效的農產品先進加工技術，確保高品質和穩定性 　　　　4. 加工、儲存和分配技術的系統化，以保持高質量的食品 　　　　5. 開發分析、測量和評估技術，以確保食品的高質量和穩定性 　　3-4 確保從產地到餐桌的農產品與食品之安全性及信賴性技術開發 　　　　1. 開發在農產品生產階段降低砷和鎘風險之技術 　　　　2. 開發在食品加工和分銷階段降低風險和可靠性保證之技術 　　3-5 家畜疾病診斷與預防技術之開發 　　　　1. 闡明病毒感染的致病機制及開發疾病診斷與控制技術 　　　　2. 闡明細菌和寄生蟲感染的致病機制及開發疾病診斷和控制技術 　　　　3. 改良監測和控制重要國際傳染病之技術 　　　　4. 通過釐清家畜疾病的現況，開發疾病控制和疾病監測技術 　　　　5. 通過改良家畜重要疾病的流行病學分析和監測技術，建立動物疾病控制技術 　　　　6. 開發飼料等家畜飼養環境的安全保障技術 　　3-6 開發提升植物檢疫之病蟲害風險管理技術 　　　　1. 改良植物保護技術，促進農產品出口，實現糧食之持續穩定供應 　　　　2. 提升日本高風險害蟲發生之管理技術改良和精確度 　　　　3. 開發抗藥性害蟲的早期診斷和預防技術【延伸閱讀】歐盟提出最新《2019-2030歐盟地區農業市場及收入展望報告》 研究構面四：環境問題解決與地區資源的應用 　　4-1 開發因應氣候變遷等環境變化及保全生物多樣性之研究 　　　　1. 制定氣候變化影響於農業的高精度預測和評估方法 　　　　2. 開發能夠靈活應對氣候變化的栽培管理支持技術 　　　　3. 發展全球暖化減緩技術並最大限度地應用於農業生產 　　　　4. 評估氣候變化等環境變化對農業生態系統中生物多樣性和生態系統服務的影響 　　　　5. 開發環境變化監測和累積、分析和傳播環境基礎訊息之技術 　　4-2 開發農產業生產基礎之機能維護提升、強化、地區資源管理及放射性物質對策之技術 　　　　1. 為大規模高利潤農業開發農業生產基礎設施改良技術 　　　　2. 強化農村地區並開發防災減災技術設施的維護管理技術 　　　　3. 開發管理暨利用地區資源的改良技術，以應對農村地區結構和環境的變化 　　　　4. 考慮到農村環境，通過減少損害、捕獲、環境管理等發展綜合性鳥類損害防治對策 　　　　5. 核災影響地區恢復耕作之對策技術開發 　　4-3 開發為持續型農業做出貢獻之作物保護、土壤管理及地區資源利用技術 　　　　1. 在釐清昆蟲機能和生物之間相互作用的分子基礎上，開發創新的害蟲防治技術 　　　　2. 開發結合物理和生物土壤消毒及作物抗性之疾病和線蟲損害控制技術  　　　　3. 通過有害生物信息回報機制和利用原生天敵來開發難根除病蟲害管理技術 　　　　4. 為外來種雜草和具除草劑抗性雜草等新型難控防治雜草開發綜合管理技術 　　　　5. 在簡單診斷土壤理化性質和評估有機物質及生物功能的基礎上，開發具持續性之土壤管理技術 　　　　6. 通過層級式使用農業廢棄物以建立區域資源循環系統 　　　　7. 引入新的農業生產方式制定環境保護效果之評價指標

綠茶不但是生活中常見的飲品外，近年的研究發現，綠茶內含有豐富的機能成分，能改善腸道菌叢環境，進而減少健康風險。美國俄亥俄州立大學(Ohio State University)的一項研究即證實，綠茶內所含包括兒茶素等天然次級代謝物，有助於改善腸道菌叢的健康，並能調節體質避免肥胖等疾病。研究團隊利用小鼠進行實驗，將飲食中加入2%的綠茶萃取物，並與未經處理的控制組相互比較，發現攝取綠茶萃取物的小鼠較為健康。 　　由於好/壞菌在腸道菌叢中的分布及比例會影響生物對於食物吸收的能力，在攝入大量高油脂食物後，腸道環境將會發生變化，造成腸道菌相發生改變。好/壞菌的比例一旦發生變化，便有機會在腸道黏膜細胞外引起發炎反應，嚴重發炎下恐破壞黏膜細胞間的連結，形成腸漏症(leaky gut)。引起發炎反應的細菌性內毒素便藉由腸漏產生的途徑擴散至微血管，隨著血液循環系統將發炎物質帶到全身各處，引起全身性發炎反應，最終導致肥胖。 　　為平衡腸道菌相，避免腸漏症及其所衍伸的健康問題，研究團隊盼能透過綠茶萃取物的研究，以證實綠茶對平衡腸道環境方面的益處，並且釐清先前眾多研究有關綠茶能否避免肥胖的爭議。研究團隊透過實驗觀察小鼠身體上與肥胖相關的各項生理數值，包括測量黏膜細胞間的通透性(了解腸漏的嚴重程度)、發炎物質在體內轉移的程度、觀察腸道與肥胖組織的發炎程度，最後觀察在不同生理狀態下的腸道菌叢組成。透過上述指標可以發現，在高油脂餵食處理下的小鼠，若同時服用綠茶萃取物的話，體重可較未服用綠茶萃取物的小鼠輕20%並降低胰島素阻抗。除此之外，在服用綠茶萃取物後也降低腸道發炎反應，避免引起腸漏症等後續病症。【延伸閱讀】綠茶兒茶素減少動脈硬化的相關機制 　　為此，研究團隊認為足夠的證據表明：綠茶能促進腸道正常菌的生長，改善腸道環境、維持正常菌叢，並且減少由飲食引起的腸道發炎反應所造成的身體健康風險問題。研究團隊表示，若將小鼠在實驗中攝取的綠茶量換算成人體攝取量，則相當於每人每天平均攝取10杯的量。俄亥俄州立大學的研究團隊希望能在未來逐步將動物試驗的成果應用在人體方面的研究，盼能藉由每日喝茶來對抗日漸增加的肥胖人口。 　　該研究由美國農業部(U.S. Department of Agriculture)計畫資助，相關研究成果已發表在<The Journal of Nutritional Biochemistry>。

非洲豬瘟(African Swine Fever，簡稱ASF)是由一種DNA病毒感染的傳染性疾病，發病的豬隻會呈現高燒、食慾不振、器官衰竭等症狀，嚴重者恐因此喪命。該病毒在製成肉製加工製品仍有其感染活性，時間長達一週至三年多不等，恐經由廚餘、豬隻排泄物、車輛及人員等途徑傳播。由於死亡率高，因此該病毒對全球豬隻產業造成不小的衝擊。目前，世界動物衛生組織(World Organisation for Animal Health，簡稱OIE)劃為疫區的國家分布在非洲、東歐、俄國及亞洲等地區。臺灣本土雖然未發現受感染的豬隻，但鄰近中國大陸屬疫區之一，且往來旅客及商品眾多，因此在防疫檢疫方面應更加謹慎。由於目前仍未針對非洲豬瘟病毒開發出特效藥，因此現階段僅能透過被動的防檢疫措施，盡可能的查緝通關的行李及貨品並排除可能之潛在危害。 　　然而，非洲豬瘟的疫情可望在不久的將來隨著疫苗研製而有所控制。據報導，以西班牙馬德里康普頓斯大學獸醫健康觀察中心(Centro de Vigilancia Sanitaria Veterinaria (VISAVET) UCM)為首的研究團隊已成功地研製出針對特定基因型的非洲豬瘟口服疫苗。研究團隊在受LV17/WB/Rie1病毒株感染的野豬(wild boar，Sus scrofa)血清中提煉成口服活體減毒疫苗，並對受測的野豬餵食該疫苗，隨後進行觀察。經過即時聚合酶連鎖反應(Real-time polymerase chain reaction)的檢測證實口服疫苗的豬隻體內未發現非洲豬瘟病毒的基因片段，透過酵素免疫分析法(enzyme-linked immunosorbent assay，簡稱ELISA)可檢測到相對應之病毒抗體；最後在解剖驗屍的資訊中，也並未發現感染造成的臟器病變的病徵。上述實驗結果均說明該口服疫苗能有效地防止豬隻受特定基因型的豬瘟病毒株感染。研究結果也顯示不具免疫的個體在接觸具免疫力的個體後，也能獲得非洲豬瘟的抗體，這表示只需少量的疫苗便可保護整個野外族群免受非洲豬瘟的威脅，並減少病毒由野外族群傳染至圈養族群的傳染途徑。 　　先前的研究已證實感染LV17/WB/Rie1病毒株的家豬(domestic pig，S. scrofa domesticus)在數月後，已對基因II型(genotype II)的非洲豬瘟病毒產生抗病力，證實該病毒株具有作為疫苗之開發潛力。在本次研究中，研究團隊更進一步發現該疫苗可對抗同樣為基因II型的Arm07病毒株。未來，研究團隊將專注於疫苗在豬群中的擴散穩定性方面的研究，並期望未來能應用在野豬及家豬的族群中。【延伸閱讀】促進牛產業的雜交育種新工具 　　該研究項目由西班牙教育、文化及體育部資助，相關研究成果已發表在<Frontiers in Veterinary Science>。

落花生又稱為花生(Arachis hypogaea，cultivated peanut)，是全球常見的大宗經濟作物，由於落花生具有相當高營養價值與經濟效益，加上該作物長期被人們所栽培利用，因此有關栽培、品種選育、試驗研究等方面均有相當地研究。雖然全基因組定序已應用在多個物種，成功解決許多物種間遺傳的問題，但落花生的基因序列直到近期才由美國喬治亞大學(University of Georgia)為首帶領的研究團隊成功解序，為落花生的全基因組解序開創新的里程碑。 　　落花生的全基因組資訊之所以到近期才成功解序，係因其為四倍體生物(tetraploid)，這加深了目標序列在比對參考基因組(reference genome)方面的難度。為確定目標序列的同源性與釐清其四倍體形成的機制，研究團隊率先於2016年發表相關文獻，以序列間的差異程度推論四倍體可能形成的時間與機制，證實現今栽培的落花生是來自近9,400年前，由兩個二倍體近緣種雜交(A. duranensis × A. ipanesis)後產生的異源四倍體(allotetraploid)。研究團隊藉由先前的研究，加上最新的全基因組霰彈槍定序法(whole-genome shotgun sequencing)，成功的解出當今栽培種落花生的全基因組序列。 　　研究團隊根據全基因組的資訊，分析現存約200個品系(或栽培種)的遺傳特徵，發現這些品系間均享有某些特定的分子標記，藉此推論這些花生品系均有可能來自同一個起源。【延伸閱讀】透過1KP植物轉錄體定序計畫重建綠色植物的演化關係 　　喬治亞大學的研究團隊成功的解開落花生多倍體雜交起源的問題，並透過新一代定序技術獲得落花生完整的全基因組資訊。除此之外，研究團隊更藉由先前的研究成果，近一步印證落花生雜交起源的可能時間與發生機制，並分析不同花生品系間的親緣關係，為花生種源保存、遺傳研究、品種選育等研究提供完善的背景資訊。 　　該研究由美國國家花生委員會(National Peanut Board)及其他產業界提供經費與種源方面的協助，該研究成果已發表在<Nature Genetics>。

核醣核酸干擾技術(RNA interference，簡稱RNAi)是生物體中控制基因表現的一種機制，其中以微型核醣核酸(miRNA)或小干擾核糖核酸(siRNA)為主要干擾形式。透過基因靜默(gene silencing)的研究可釐清目標基因的表現模式與產物形式(即蛋白質種類或表徵形態)，為個體發育、基因表現、醫藥開發等研究做出巨大貢獻。丹麥科技大學(Technical University of Denmark，Danmarks Tekniske Universitet，簡稱DTU)的研究團隊以啤酒酵母菌(Saccharomyces cerevisiae)做為研究材料，建立全基因組尺度的RNAi干擾模式，藉以釐清基因的表現模式與所影響的產物產量，最後達到提升酵母菌產物的產量之目的。 　　研究團隊以α-澱粉酶產量作為蛋白質產量的總指標，利用約243,000個與RNAi相關的干擾因子(effectors)進行RNAi資料庫的建置，並透過高通量微流體單細胞篩選法(high-throughput microfluidic single-cell screening)找出在蛋白質產量上提升之酵母菌個體，接著分析其基因序列，最終找到9個明顯影響α-澱粉酶產量的基因，這9個基因分別影響細胞代謝、蛋白質修改與降解、調控細胞週期等功能。【延伸閱讀】使用全基因組關聯分析大豆中的菌根菌定殖基因 　　丹麥科技大學研究團隊的這項研究為酵母菌提供更多元的應用，該研究模式及實驗流程也可望應用在其他真菌類的生物系統。此外，RNAi在酵母菌的表現模式，可逐步應用在生物醫藥、蛋白質與酵素製作或蛋白質產物量產領域等方面。 　　該研究由諾和諾德基金會(Novo Nordisk Foundation)及瑞典戰略研究基金會(Swedish Foundation for Strategic Research)提供資助，相關研究成果已發表在<Proceedings of the National Academy of Sciences>。

植物油(vegetable oil)多提取自油菜、大豆及向日葵等富含油脂成分的種子。經加工提取的植物油除了作為料理用油外，也可製成對環境衝擊較小的生質柴油(biodiesel)，以替代當今長期倚賴的石化燃料。新加坡南洋理工大學(Nanyang Technological University)的研究團隊藉由生物科技，找出可提升作物種子油脂含量的關鍵方法。 　　南洋理工大學的研究團隊首先在研究材料上選擇與十字花科作物親緣關係較近、遺傳資訊已被徹底研究的模式生物阿拉伯芥(Arabidopsis)進行研究，希望能藉此找出提升油脂的關鍵調控機制。研究團隊在先前的研究中發現，造成植物種子表皮產生皺摺(wrinkled)性狀的轉錄因子WRINKLED1 (WRI1)與參與脂質生合成的14-3-3蛋白(14–3-3 proteins)是主要關鍵。藉由在菸草暫時性轉殖表現系統(Nicotiana benthamiana transient expression system)的研究結果，研究團隊認為阿拉伯芥的14-3-3蛋白與轉錄因子WRI1之間發生交互作用，而兩者在共同表現的同時亦提高油脂的含量。 　　研究團隊在這樣的研究基礎上，進一步以遺傳改良的方式改造其中的關鍵蛋白WRI1。研究團隊宣稱，經改良的種子除了令種子表面具有明顯的皺褶性狀外，改良的種子的油脂含量也較一般種子多出15%。 　　相較於一次性開採的石油而言，以植物油為原料製作的生質柴油可在適當的經營下永續進行生產，因此植物油的開法及應用在未來極具潛力。為此，以生物技術手段提升作物油脂含量等方面的研究及成果，將有助於未來推動替代性能源的使用，進而逐步取代全球長期仰賴的石化能源。在另一方面，由於該研究主要用途為能源應用方面，因此可降低社會大眾對於遺傳改造作物在生活應用方面的疑慮。【延伸閱讀】改善可再生能源的製造的新方法 　　該研究有關之重大發現已發表在< Plant Signaling & Behavior>，關鍵核心技術已申請專利並進行專利審查階段。