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要進行溫室氣體減量,首先需瞭解排放情形,包含排放源、排放係數,透過精準掌握農產業碳排資訊,針對熱點投入資源進行滅量工作,建立低碳的耕作與養殖模式,推動農機電動化與設施設設能效提升,建構低碳農業。
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電腦也會分析鮪魚肉質,透過手機拍攝即可完成判斷
2019/06/26
隨著藉由經驗累加、可藉由眼力判斷鮪魚肉質好壞的專業職人日趨高齡,使得日本許多魚貨中盤商開始面臨缺乏能夠協助判斷鮪魚肉質的人力,進而可能採購肉質不佳的魚貨,導致影響收益。因此,日本電通與雙日公司攜手合作,藉由人工智慧技術,讓使用者可直接透過手機相機功能拍攝魚尾切面,即可快速分析鮪魚肉質,並且以5個等級作為結果評鑑。   由於鮪魚在日本漁業成為重點交易肉品,同時也是日式料理中作為壽司的主要肉品之一,因此在市場的交易金額也相當驚人,因此許多魚貨中盤商均仰賴專業職人協助判斷所需採購魚肉品質,避免採購品相不佳的魚貨,導致後續成交價格不理想。   藉由手機app以拍照方式分析判斷魚肉品質,雖然快速、簡單,但畢竟影響魚肉品質的因素很多,包含捕撈方式、所處漁場環境,以及捕獲當下的處理方式,都會影響魚肉實際品質,因此要能精準判斷魚肉品質,實際上需要累積10年左右的鑑定經驗。   而透過魚尾切面進行判斷,實際上只是判斷魚肉品質好壞的其中一個方式,但藉由人工智慧技術應用之下,則可成為一般人簡單、大致判斷魚肉品質的辦法。依照說明,由日本電通與雙日公司攜手合作製作的「TUNA SCOPE」,其識別結果約有85%比例與專業職人一致,作為一般快速判斷魚肉品質使用的話,其實也有相當值得參考價值。   在持續藉由人工智慧分析學習之下,或許日後將有可能透過整合更多分析判斷數據,讓電腦系統能更精準地分析鮪魚肉質。
科學家發現山羊吃土卻又不傷牙的主要機制
2019/06/25
山羊(又稱家山羊,英文名:domestic goat,學名:Capra aegagrus hircus)是最早被人為馴化的家畜之一。最早馴化山羊的目的除了取其毛、肉、奶之外,其羊皮亦可作為羊皮紙書寫及羊皮材質之水袋,可謂用途十分廣泛的牲畜。人們在長期觀察山羊攝食的行為發現,山羊在進食時,往往不慎將植物葉片上的粉塵、沙土甚至是沙粒一同攝入口腔咀嚼後吞嚥,這樣的行為被認為可能會令牙齒遭沙粒磨壞。另一方面,由於山羊為反芻動物,因此極有可能將具攝入消化系統之食物,重新送回口腔再咀嚼,同時將先前吞嚥到消化系統的沙粒重新送回口腔,造成牙齒二次傷害。然而經長期的觀察卻發現山羊的牙齒不但十分健康,也鮮少有物理性磨損的痕跡,這背後的機制引起科學家的興趣。   來自瑞士蘇黎世大學(University of Zurich)、南非自由省大學(University of the Free State)與德國哥廷根大學(University of Goettingen)的聯合研究團隊,經電腦斷層(Computed Tomography,簡稱CT)掃描山羊的消化系統及解剖方面的研究,終於找出山羊攝入沙粒卻不讓牙齒磨損受傷的主要原因。研究團隊總共飼養28頭山羊並分成若干組,每組分別餵食含不同程度的沙粒飼料,之後連續飼養半年,期間利用電腦斷層圖像記錄沙粒在羊隻消化道的分布情況,最後再透過解剖犧牲的做法,觀察沙粒分布的實際位置。   研究團隊發現,沙粒分布在山羊體消化道中不同的位置,沙粒會伴隨著消化系統前端所分解成小顆粒食物殘渣,一同進到反芻動物的第四個胃—皺胃,之後與末端食物殘渣一同混和成糞便之後排出體外。研究團隊經觀察推論後認為,初攝入的大型食物碎塊會保留在前胃待分解儲存,這段過程被研究團隊認為具有”清洗”食物的功能,能過濾食物上的沙粒,讓再度反芻的食物不具沙粒,這也是山羊長期咀嚼反芻食物卻能保持牙齒健康避免磨損的主要因素。【延伸閱讀】日美合作共同開發自動化之大豆品質管理與監控系統   該研究主要解釋為何反芻動物的牙齒不被食物殘留的沙粒所磨損。另外研究也認為,反芻動物的牙齒磨損程度不應做為古生物學taxon-free分類研究上,鑑別部分哺乳動物食性與物種形態的分類特徵,畢竟食性相同的生物未必產生相同的牙齒磨痕,而反芻生物就是其中的例子。   該研究由瑞士國家科學基金會(Swiss National Science Foundation)資助,研究的重大發現已發表在<Mammalian Biology>。
海水暖化氧氣減少 民生魚恐滅絕
2019/06/20
氣候變遷改變海洋生態,大型魚生存首當其衝。英國科學家指出,隨著全球暖化導致海水溫度升高而讓海水氧氣減少,包括鱈魚等大型魚類生存條件將更加嚴苛,甚至出現滅絕危機。   據《英國獨立報》報導,普利茅斯大學科學家指出,隨著海水溫度上升導致氧氣減少,包括黑線鱈與鱈魚等民眾將長食用的較大型海洋物種可能會面臨滅絕或體積縮水等危機,這次以南極洲甲殼類動物進行分析的研究結果,也支持較大型海洋生物最易受氣候變遷衝擊的理論。   研究人員史派瑟指出,「過去50年,海洋中的氧氣已經減少2~5%,已經影響到生物運作的能力。除非生物適應,否則許多較大的海洋無脊椎動物不是得承受縮小,就是面臨滅絕的命運,這也將對其所屬的生態系統產生深遠的負面影響。」   這次研究也發現,當氧氣程度降低時,與較小的海洋動物相比,較大的物種會出現呼吸缺陷。不過,該研究也發現生命演化創新的證據,例如生物會因此發展可提高血液攜氧能力的色素適應環境的變化。   據《都市日報》報導,英國南極調查局學家莫瑞表示,「了解這些影響不僅有助於我們預測兩極地區海洋生物多樣性的命運,而且還教育我們關於決定物種生存的機制。」   過去的研究曾指出,因為海水變化,等到2050年魚類體積會縮水4分之1。
為高價作物量身打造之高隧道式設施在農園藝經營中面臨地挑戰及優勢
2019/06/19
高隧道式設施(high tunnel)逐漸成為栽培高單價農園藝作物,例如洋香瓜、玉女小番茄等生產上賴以使用的農業資材。高隧道式設施相較於人們認知的溫室(greenhouse)而言,高隧道式設施僅在設備外層鋪上若干溫室使用的塑膠資材,少了額外主動式加熱、冷卻等恆溫控制系統。利用這樣的建築結構,可避免如強風、豪雨、冰雹、雪霜與乾旱等極端氣候現象造成的作物災損。此外,其優勢在於可拉長作物的產季、提高精品作物的生產量、延長貨架壽命(shelf life)等,以滿足廣大的高端消費市場。   雖然生產高單價作物為農民帶來相對較高的生產報酬,然而農民也必須事先投入較高的設備建置成本及事後營運所付出的開銷,因此並非人人都適合從事高隧道式設施的搭建。有鑑於越來越多小農投資搭建高隧道式設施藉以因應新興消費族群,完整的研究將有助於農民對高隧道設施的建設有更全面的了解。由美國印第安那大學(Indiana University)與普渡大學(Purdue University)等專家學者共同組成的研究團隊,分別對農民進行個案研究訪查,調查內容主要是利用問卷調查的形式,訪問具有高隧道式設施的20名農民,並詢問在生產經營高價作物上所面臨的挑戰與相對優勢。   由個案訪查所匯集的結果發現,農民經營成敗的關鍵在於栽種作物種類多寡、栽培時機點與市場間的供需模式及人力資源的分配等。栽種於高隧道式設施中的作物往往在生長週期、作物生長季、施肥等條件中,有別於露天環境下種植的作物,因此栽培過程中的經驗摸索便顯得十分重要。另一個可能的因素在於摸索不同的經營管理方式,由於高隧道式設施中往往種植多種高單價作物,加上集約式的經營模式下,使得在進行土壤肥力管理時受到挑戰。其他可能的原因可能歸咎於產品定價過高等其他市場因素。【延伸閱讀】發展混農林業以兼顧農業需求與維持鳥類物種多樣性   雖然上述諸多挑戰均顯示,並非人人都有辦法管理高隧道式設施,然而因應全球極端氣候的環境衝擊及市場環境快速變化的腳步下,高隧道式設施仍具未來發展的潛力與商機。   該研究由美國農業部(US Department of Agriculture)、印第安那州農業廳(Indiana State Department of Agriculture)等機構資助,更詳細的調查結果已發表在<HortTechnology>。
強化健康飼養 具抗生素替代物發展趨勢
2019/06/18
消化道疾病是家畜、特別是豬群的高發性疾病,同時是安全養豬的「隱形殺手」。傳統豬農的作法,是讓豬隻施打抗生素,但這種方式卻可能會致使豬隻產生抗藥性。   台灣的養豬事業發達,養豬技術也相當先進,不管在品種改良或疾病抗疫上都有很好的成績。然而受限於土地資源,過度密集的飼養,加上島嶼型濕熱的氣候,擁擠的環境易讓病菌滋生,也容易使生長中的豬隻感染呼吸道及腸道的病菌。 複合型芽孢桿菌發酵代謝物 解決抗藥性問題 具抗生素替代潛力   為了減少抗生素的使用,隨著農業科技的進程,現已有不少增強豬隻抵抗力的方式,特別在動物營養範疇,新型飼料添加物之開發如具有特殊功能性之微生物等乃是目前生物科技研發之主軸。   如同人類的腸道,改善腸道菌相同樣也有助增強豬隻的健康,為因應全球對無抗生素殘留之畜產品需求及減少環保問題,益生菌產品作為飼料添加物藉以穩定動物體之腸道菌相、提升腸道健康以降低消化道疾病或進而增進動物體之免疫能力,好讓動物各項身體機能得到全面性之提升,達到預防保健的效果。   近來,宜蘭大學生物技術與動物科學系研究團隊,在教授鄭永祥的帶領下,2012年開始「利用複合型芽孢桿菌發酵代謝物強化豬隻腸道疾病之抵抗力」研究,2014年申請計畫,希望藉此計畫開發複合桿菌發酵物與代謝物鑑定做為氧化鋅替代物,解決仔豬離乳下痢問題,同時也控制仔豬新型PED疫情,降低封套病毒的感染,並完成取代抗生素以控制仔豬病原腸道下痢症,增加仔豬存活率,也確保畜產品安全。   對此,鄭永祥進一步表示,「許多最近的研究,多半集中在腸道健康和最佳免疫功能。」舉例來說,腸型大腸桿菌(enterotoxigenic E. coli, ETEC)多發生於初生仔豬與離乳仔豬,其主要症狀為下痢、耳翼及四肢發紺、眼窩下陷、食慾減退或不吃、神經症 狀和呼吸促迫。病變也以小腸腸管鬆弛或變薄充滿水樣液體,胃、小腸、大腸充出血, 大腸水腫,淋巴結腫大出血,間質性肺炎及腦膜充血為主,而發病率介於30%~80%,致死率6.6%~100%發生季節則四季皆發。然而卻發現ETEC對藥物感受性試驗Colistin與Gentamicin已產生抗藥性外,由台灣大學獸醫學系分離之ETEC,亦發現具多重抗藥性存在。   此外,離乳豬在國際與國內常規用來降低仔豬離乳後下痢添加之氧化鋅添加量也由原先使用的3000ppm降為130ppm,法令的修改主要針對環境與食品安全為考量,更宣示了這波抗生素與氧化鋅替代物在畜禽養殖應用的趨勢。   為了突破這個問題,宜蘭大學研究團隊無意間發現桿菌發酵代謝物具有氧化鋅替代物的發展潛力,「芽孢桿菌類被分類為公認安全(GRAS)的菌株,因此允許使用在食品工業,有許多商業產品可作為使用在人類的營養添加物和畜禽飼料添加物,透過芽孢桿菌營養細胞和孢子桿菌可在胃腸道刺激免疫系統。」鄭永祥進一步補充,「過去,我們已成功從複合芽孢桿菌中產製脂肽Cyclolipopeptide ,並經由HPLC及LC/MS確認其結構式,了解surfactin能夠替代氧化鋅在腸道收斂與降低發炎之效果後,又再針對脂肽抗PEDV之能力,進行活體外試驗,評估不同劑量之脂肽於不同作用時間對於PEDV感染綠猴細胞能力之影響。同時也進行豬隻試驗,以評估飼料添加此益生菌產製脂肽對豬抗PEDV感染及致害之能力,並進行試驗豬隻病理學檢查,以評估長期實用此益生菌產製脂肽對豬之安全性。」 產官學攜手技轉加速開發應用掌握市場商機   研究成果顯示,桿菌發酵物使用時比對照組顯著改善離乳仔豬四週齡體增重外,PEDV+脂肽組較PEDV組臨床症狀較輕微、每日排毒量輕微減少,IgG及糞便菌相中乳酸桿菌群均以複合桿菌顯著較高量氧化鋅使用組為佳。   儘管在技術上已有突破,鄭永祥表示複合型芽孢桿菌發酵代謝物的開發應用仍有相當大的努力空間,「除了需要更大規模的田間測試外,我們也需要更多經費投入設備,光是發酵儀器,就得投資幾百萬,不過這個市場商機無限,產官學攜手,加速開發進程,也能從家畜擴展到家禽,同時也符合國際趨勢,這種微生物製劑將廣泛應用於畜禽健康養殖,為消費者提供更多安全、放心的畜禽產品。」
利用寄生蜂對椿象蟲害進行生物防治作業將有助於減少農藥用量
2019/06/17
褐翅椿象(Halyomorpha halys, brown marmorated stink bug)是多種果樹的害蟲,喜好群聚,寄主植物有苦楝、柿子、柑橘、桃、李等樹種,主要以吸食莖枝的汁液為食,對植物組織造成破壞,並影響作物的產量。目前針對椿象蟲害的防治措施,主要是藉由農藥施用以降低農損,此外利用生物防治(biological control)法,引入害蟲的原生天敵,藉由天敵控制害蟲的族群量,將是一套可行的病蟲害管理方式。然而農藥效果多不具專一性,施用過後往往在短時間內造成害蟲與天敵俱亡。如何在農藥施用與生物防治間找到平衡,將是病蟲害管理的重點。   美國奧勒岡州立大學(Oregon State University)的研究團隊,針對褐翅椿象及其已知的寄生蜂屬天敵Trissolcus japonicas (samurai wasp)進行研究,希望能了解不同農藥對於寄生蜂的影響。藉由了解不同農藥的藥性對生物的影響,將有助於結合農藥與生物防治等作法,達到病蟲害綜合管理(Integrated Pest Management,簡稱IPM),簡稱IPM)之經營策略。研究團隊主要挑選9類美國農園地區常用的殺蟲劑進行實驗,這9類常用殺蟲劑也是病蟲害綜合管理中常用的藥劑。經研究發現2類廣泛殺蟲的農藥在實驗室及田間實驗的過程中殺死最多的寄生蜂,分別是含類尼古丁(neonicotinoid)與類除蟲菊精(pyrethroid)成分的殺蟲劑。然而寄生蜂在接觸鄰甲酰氨基苯甲酰胺(anthranilic diamides)、賽速安勃(chlorantraniliprole)、賽安勃(cyantraniliprole)等類型的殺蟲劑及接觸含紫色色桿菌屬(Chromobacterium)的生物農藥之後卻均有超過50%的存活率。   由研究可了解到,若要運用寄生蜂作為生物防治的手段,在無農藥的田間場所將能達到最佳的效果,或選擇專一性較高的殺蟲劑。研究認為導入人畜無害的寄生蜂作為生物防治的手段,也同樣可應用在人口密度較高的都市及近郊地區,可減少農藥施用以避免有害化學藥劑危害到人們的健康,並免於褐翅椿象對農作物及人們造成的影響。【延伸閱讀】野生蜂容易受特定波長之藍色螢光吸引   該研究由美國農業部(U.S. Department of Agriculture)、美國國家食品及農業研究所(National Institute of Food and Agriculture)等單位資助,相關研究成果已發表在<Journal of Economic Entomology>。
【創造價值並與生態共好】藍帶荷包魚魚苗 人工繁殖技術突破
2019/06/14
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
利用微針萃取技術快速獲得植物組織中的病原DNA
2019/06/13
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>。
師生協力 推動牛、羊傳染性疾病自主快速檢測技術普及化
2019/06/12
發生在山羊的關節炎腦炎與牛隻的白血病(牛隻沒有CAE),兩個牛、羊常見的傳染性疾病,常常造成養殖業者的經濟損失,而酪農及羊農常不自知,如何發展以不插電、現場快篩方式,幫助牛、羊傳染性疾病自主快速檢測技術的普及,成為臺大動物科學科技學系王佩華老師師生團隊共同努力的目標。   其中山羊關節炎腦炎(Caprine arthritis-encephalitis; CAE)屬於慢性病毒,會造成成年乳用或肉用山羊罹患慢性且治療無效的關節炎及乳房炎,也會讓仔羊罹患白質腦脊髓炎(leukoencephalomyelitis),山羊關節炎腦炎大部分傳播是藉由乳汁及初乳,由母山羊垂直傳染給仔羊,亦有部分會藉由羊隻彼此接觸由水平傳染給同伴。   「這項病毒影響牛羊隻動物的泌乳與健康,最直接造成的就是畜牧業者的無形的經濟損失。」臺灣大學動物科學技術學系王佩華教授指出。 無治療方法、無法預防 威脅牛羊健康   臨床上受到感染的牛羊隻症狀表現區別很大,在關節炎方面,有些牛羊隻可在數月內或一兩年間就形成嚴重跛行,有些卻只出現間歇性跛行或關節僵硬,可維持數年而不致惡化。還有,受到感染的母牛與母羊的乳腺細胞會受單核細胞浸潤,造成乳房硬固及無乳等狀況,可說是深深困擾畜牧產業的重大疾病之一。   由於牛羊隻感染後到症狀出現之間相隔的時間較久,甚至有些不太會有明顯的臨床症狀,因此不易察覺,加以目前尚無藥物治療方法或疫苗預防注射,如果想預防這項疾病傳染,首先是嚴格隔離產後仔羊,使牠不要吃到受感染母羊的初乳及乳汁,截斷其傳染途徑,然後逐步淘汰受到感染的羊隻。 顛覆傳統 讓檢驗技術更快速、精準   過去,防治與檢測山羊關節炎腦炎病毒的做法,主要是經過檢測單位安排人員到牧場協助抽血,帶回實驗室後透過傳統的酵素結合免疫吸附分析法 ELISA來進行檢測,後續再提供檢驗報告,等待人員與報告產出的過程冗長(一般需要1週左右),常常無法配合無法快速追蹤與落實仔羊的篩檢。   為此,王佩華教授率領由凃柏安博士為首的研究團隊,師生聯手投入研究,期望推出更簡易、可攜帶的替代解決方案,就像流感快篩一樣,未來讓畜牧業者也能直接在現場進行羊隻CAE快速檢測。   專注投入研究、同時也任職在農委會畜產試驗所新竹分所的凃柏安副研究員表示,從在山羊身上進行測試,到今年度預計運用到牛隻白血病的檢測,實驗團隊之前在羊隻CAE疾病的檢測,主要是採用恆溫核酸擴增反應來放大CAEV病毒序列進行檢測,透過直接偵測CAEV病毒核苷酸序列,以確認山羊是否帶有CAE病毒,在嚴謹的檢視與驗證下,這項技術不僅能適用在實驗室操作,甚至於在畜牧飼養現場也能直接快速的操作。 不須貴重設備、不插電 幫助降低罹病率   在研究團隊的努力與不斷嘗試下,開啟建立了一套山羊血液檢體處理流程,並完成了山羊關節炎腦炎病毒恆溫核酸擴增螢光引子,以及偵測探針設計,讓更多人可以運用這套山羊關節炎腦炎病毒快速檢測套組,在畜牧現場進行快速篩檢。   操作時,只需要先進行對羊隻的採血動作,將所得血樣進行簡易的DNA萃取,隨後將待檢驗的樣本DNA經由恆溫增幅病毒核酸後,將其產物與試紙上已佈放的探針進行反應,以流體毛細現象進行呈色反應,最後以肉眼判定結果,有呈現出反應線即判定為陽性。   「全部的檢測過程在1.5 小時內就可以完成,不需要貴重的儀器,而且幾乎無需插電設備需求,非常適合在現場執行初步動物疾病的篩選與偵測。」凃柏安笑說。   這項技術不僅操作簡便、便於攜帶,無論是在實驗室操作,或是在畜牧飼養現場都能直接操作,快速診斷,能幫助產業逐年降低帶有CAE病毒不良的牛羊隻,幫助業者有效判斷並隔離飼養沒有遭受CAE病毒侵襲的牛羊隻,在降低疾病發生率的同時,也改善山羊產業的經濟損失。此項現場快速檢測羊隻CAE的技術,已同時獲得臺灣及美國的專利,並且已有廠商表達技轉的興趣。   除了有效幫助牛、羊隻降低罹病風險,王佩華教授也期許未來能將這項創新技術普遍應用到更多畜牧相關的疾病預防與篩檢程序中,例如在臺灣經濟規模較大的養豬事業,幫助更多畜牧業者有效降低動物罹病風險,同時創造更高效益與產值。 【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
以衛星遙測技術即時監控水域中有害藻華現象
2019/06/11
藻華現象(algal bloom)是指因水體發生優養化(eutrophication),導致水中藻類大量滋生的現象。由於生長快速的藻類會迅速消耗水中的氧氣並釋出對生物有害的內毒素,因此有害藻華(harmful algal blooms,簡稱HABs)的產生可謂敲響多數海洋生物的喪鐘。傳統的監測方式有許多種,包含現場以人力蒐集並分析水體資訊、抑或在水中放置感測裝置等作法,雖然這些都有助於釐清藻華現象發生的時間及嚴重程度,然而研究曠時費日加上在水域間作業恐引發國際間主權爭議,因此如何即時診斷以達預警之目的,且不造成國際間爭議將是藻華研究探討的主要方向。   沙烏地阿拉伯阿布都拉國王科技大學(King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), Kingdom of Saudi Arabia)的研究團隊利用美國太空總署的MODIS衛星(NASA's MODIS-Aqua satellite),以遙測(remote sensing)的方式記錄紅海(Red Sea)海域周邊影像,分析水體中葉綠素A、總懸浮物質等優養化參數,並透過先前曾經發表有關各式藻類藻華的影像進行模型參數的校正,使預測模型更接近實際藻華程度,並利用該模型預測中東紅海地區的藻華程度。該預測結果與實際現場測量的數值相互吻合,成功地算出藻華現象的擴散程度及各項水質優養化參數。   之所以有這樣的成果,係因研究團隊開發一套大氣輻射校正的演算法(atmospheric-correction algorithm),校正影像中容易造成誤判的沙塵與鄰近沙漠地區帶來的空氣懸浮物。影像經校正後,可得到較為正確的海洋影像,能更準確地分析衛星蒐集之波長,判斷紅海地區的藻華程度,並為生物多樣性豐富的紅海地區提供即時環境監測及預警的服務。未來研究團隊希望以該研究的演算模式,分析先前已知發生藻華的時間、藻種等資訊,並希望能在日後的研究中進一步判斷引發藻華的藻種。【延伸閱讀】西班牙遠端遙控灌溉系統設置成效   該研究成果已發表在<PLOS ONE>。
吃白米別怕血糖升高!水稻專家找出低升糖水稻品系
2019/06/06
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
以模式模擬法預測牛結節疹病毒在時空間之擴散程度
2019/06/05
牛結節疹(lumpy skin disease)是由牛結節疹病毒(lumpy skin disease virus,簡稱LSDV)引起的牛隻間傳染性疾病。病毒會透過直接或間接方式傳染,也會藉由昆蟲散布其病毒,發病的牛隻會在皮膚表面形成結節狀皮膚炎、潰瘍等症狀,並引發淋巴結炎或肢體水腫等病症,雖然發病死亡率低,但會造成牛隻產乳量下降、流產、不孕等畜產經濟損失。該病雖然一開始僅存在於非洲國家,但近十年來則有朝中東、東歐地區,甚是往西向西歐地區蔓延的趨勢,成為歐洲地區對畜牧業威脅相當大的新興傳染病。為此,準確地預測該病爆發的動態是傳染病防治上十分重要的議題,美國北卡州立大學(North Carolina State University)的研究團隊便利用模式模擬法預測該病可能在歐洲爆發的時間及擴散趨勢。   研究團隊分別應用生物學常用以預測物種在地理空間分布的生態棲位模型(ecological niche model,簡稱ENM),及考慮病原在時間與空間上關聯資訊之貝氏層級模型(Bayesian hierarchical model)進行模式模擬,結合兩者的模擬結果預測病毒可能活躍的地點及未來可能爆發需提高警戒之地區。研究發現俄羅斯、土耳其、塞爾維亞、保加利亞等國家為病毒傳播之高危險地區,並發現與當地的氣溫、降雨量呈現正相關,而與風呈現負相關的結果。研究也進一步提到,雖然病毒並非主要藉空氣傳播,但若當地氣候條件適合攜帶病毒的昆蟲生長,則病毒將有機會在極短的時間藉昆蟲攜帶疾病並感染鄰近牛群,進而爆發大規模的感染。【延伸閱讀】Farm Health Guardian™為禽畜生產網路提供一項降低疾病傳播之方案   該研究由美國北卡州立大學、美國明尼蘇達大學(University of Minnesota)及西班牙經濟部(Government of Spain, Ministry of Economy, Industry, and Competition)共同提供經費資助,相關研究成果已發表在<Transboundary and Emerging Diseases>。
研究發現常見的紙貼紙或許能取代傳統採樣拭子成為監測有害微生物的材料
2019/06/04
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>。
開發以攝錄設備自動分析系統解開蜜蜂八字舞行為背後隱含之蜜源資訊
2019/05/31
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>。
都市農業在星國推廣之現況與成效
2019/05/30
新加坡為地狹人稠的國家,其國內約有90%的糧食長期倚賴進口供應,加上新加坡國土多為都市發展之用,因此導致新加坡的糧食供應易受國際情勢及全球氣候變遷的影響而動盪,有相當的可能會引發糧食安全危機。有鑑於當前的國內、國際情勢,新加坡政府也開始規劃農業糧食生產方面的政策,盼能於2030年自主生產糧食,並滿足國內30%的需求量,雖然這般願景在都市化程度高的新加坡並非一蹴可幾,然而近年來在新加坡政府的努力下,都市農業發展的程度有逐漸成長的趨勢。【延伸閱讀】在都市地區發展垂直農業的優勢及未來市場潛能   根據湯森·路透基金會(Thomson Reuters Foundation)於4月份的報導表示,雖然新加坡的農地面積僅約占全國1%的土地面積,但包含垂直農業與屋頂農業在內的都市農業生產,已逐漸在新加坡開始流行。報導指出,新加坡政府提供單位種植面積為2.5公尺x1公尺的菜圃,民眾可每年花費約42美元,便能承租菜圃並親手種植自己喜愛的糧食作物。而像這樣的都市菜園(allotment gardens)約有1,000多處,分別坐落在新加坡國內12個國家公園當中。   報導中受訪的民眾表示,每天親手種菜除了帶來樂趣外,自給自足的生活也同時減少以往家庭買菜所額外支出的開銷。現在,新加坡境內約有36,000位新加坡人參與政府發起的社區繁榮計畫(Community in Bloom programme)。據統計,該計畫目前約建立1,300座花圃(garden),現在已逐漸轉型為栽培農作物及糧食。該城市的轉變可望提升糧食自主率、減少進口糧食的依賴、並強化新加坡的糧食安全,達成2030年國內糧食生產總目標。   本文內容摘錄自湯森·路透基金會<Agriculture makes up only about 1 percent of Singapore's land area, but urban farming - including vertical and rooftop farms - is fast becoming popular>一文,作者Rina Chandran。
將植物病毒改造成益於作物生長的奈米級農業資材
2019/05/29
為降低病蟲帶來的危害,農民會配合作物生長週期,適當地施用農藥。由於農藥多數無專一性,萬一施用不當,恐將破壞農地周圍的食物網,進而影響周邊生態系的平衡。隨著環保意識的抬頭及農藥安全使用管理觀念的導入,除了消滅農業害蟲、調節農林作物生長外,也應避免造成區域環境的負荷,為此農藥的施用上也逐步朝向精準農作(precision farming)的思維進行管理與實踐。為對農地精準地施藥、降低環境衝擊,美國加州大學聖地牙哥分校(University of California San Diego)的研究團隊,利用植物病毒作為投藥載體,研發出高滲透性的奈米農藥(nanopesticide)。   為開發出具有局部緩釋及能輕易在環境降解的材料,研究團隊將目標放在奈米級材料的研製。有別於以往以人工合成為主的奈米材料,研究團隊利用植物病毒顆粒作為承載藥劑的載體,選擇菸草微綠嵌紋病毒(tobacco mild green mosaic virus,簡稱TMGMV)、豇豆嵌紋病毒(cowpea mosaic virus,簡稱CPMV)及酸漿嵌紋病毒(Physalis mosaic virus,簡稱PhMV)作為研究材料,並與中孔洞奈米矽材(mesoporous silica nanoparticles,簡稱MSNPs)、聚乳酸聚乙醇酸共聚物(poly(lactic-co-glycolic acid),簡稱PLGA)等常見的藥物釋放系統進行比較。研究團隊首先測量這些材料在土壤介質中的移動性(mobility),並結合電腦模擬出材料的移動深度、應施用劑量、藥物釋放時間等數據發現,菸草微綠嵌紋病毒與豇豆嵌紋病毒能擴散到地表下30公分的土壤中,並精準地緩慢釋放殺線蟲藥,有效防治危害植物根部的線蟲,相比下,人工合成的奈米材料僅能移動至土壤下12公分的深度,較無法為深根系作物提供更為全面的保護。   面對較佳的移動效果,研究團隊推論,這可能與病毒表面特殊的幾何構造及化學組成有關,使得病毒材料能輕易地穿透土壤孔隙。在這些幾何構造中,又以長棒狀的菸草微綠嵌紋病毒優於其他球狀的奈米材料,再加上其棒狀表面擁有多種化學物質,使其能與不同土壤介質進行交互作用,也因此該奈米材質能在土壤中擁有較佳的表現。【延伸閱讀】磷酸鈣—植物防禦的外衣   研究團隊建立的這套研究模式,有助於提升其他生物性材料的研發進程,只需簡單的設備,在電腦輔助模擬下,將原本需費時1個月的研究濃縮成4天。這項研究同樣為精準農業(precision agriculture)、病蟲害防治管理技術與環境安全作出重大的貢獻。   該研究由美國國家科學基金會(National Science Foundation)及美國國家衛生研究院(National Institutes of Health)資助,相關研究成果發表在<Nature Nanotechnology>。
產學攜手共創海馬多元應用價值 升值台灣水產養殖效能
2019/05/29
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
藉泛基因組研究找回番茄原有風味
2019/05/28
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>。

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