MENU
趨勢快訊
促進牛產業的雜交育種新工具
2020/01/28
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。
黏土作為乳牛飼料添加物的利用潛力
2020/01/09
飼料中富含動物生長所需營養,恰好也是適合微生物滋長的溫床,為了防止動物飼料發霉變質,酪農常會添加黏土(clay)作為飼料添加劑。過去的文獻中顯示,黏土添加劑能夠減少乳牛胃腸吸收黃麴毒素(aflatoxin)的機會;利用澎潤土(bentonite clay) 也能減少瘤胃中pH值降低的負面影響,減少牛隻罹患亞急性瘤胃酸中毒(Subacute Ruminal Acidosis,SARA)的機會。此外,黏土為矽酸鹽,具有吸收重金屬和有毒物質的能力,但也由於其強大的結合力,可能會影響關鍵營養物質的分解與吸收。因此,須了解黏土對乳牛飼料分解的潛在影響,以確定營養物質的利用率。   美國伊利諾大學(University of Illinois) 採用霍爾斯坦牛(Holstein cows)為試驗對象,以紫苜蓿(dried alfalfa hay)、 乾草(grass hay)、 溼酒糟(wet brewer’s grains)、 碎玉米(ground corn)、 青貯玉米(corn silage)、soybean meal(豆粕)等六種飼料進行瘤胃原位消化實驗(in situ digestion methods),並在其中添加黏土以觀察飼料分解情形。研究人員將飼料放入網袋中,然後通過手術將其直接送入瘤胃,經過兩個小時到四天的消化後取出袋子並針對內容物進行採樣分析。結果發現,在乾草飼料中添加2%黏土時,可幫助脂肪的消化率和使用率就達到最大化。【延伸閱讀】餵食花生飼料可提高肉雞中不飽和脂肪酸含量   通過此項研究,可以告訴生產者在面臨黃麴毒素的風險時,可以考慮使用黏土,且不必擔心黏土阻礙飼料的消化率。另外,黏土會結合帶正電的離子,減緩瘤胃中的酸性,幫助避免因TMR(完全混合日糧,total mixed ration)飼養所導致的SARA風險。綜上所述,作者建議可添加1%到2%的黏土到飼料當中,黏土除了幫助降低黃麴毒素對乳牛的影響,還能作為pH緩衝劑並改善某些飼料的分解,具有利用價值。
以生物晶片改善反芻動物的精確飼養條件
2020/01/02
草食性的反芻動物,例如牛,主要通過瘤胃中的微生物幫助分解纖維素以提供其生長所需能量,許多生物性和非生物性因素會影響纖維素分解的效率,進而影響動物生產力和健康。利用總體基因體學(Metagenomics)可以了解瘤胃中參與纖維素(cellulose)和半纖維素(hemicellulose)分解的相關基因,但僅能確定微生物群的分解潛力,無法了解分解酵素的基因表現狀況。而瘤胃中微生物群組成複雜,為了更加了解反芻動物消化道中的微生物分解纖維素的活性,加拿大Lallemand Animal Nutrition已與法國Dendris建立了研發合作關係,將開發一種新的監測工具,以評估不同營養條件下(包括補充益生菌)對消化菌群關鍵功能的影響。【延伸閱讀】巴布紐幾內亞的豬農已成功運用區塊鏈技術進行溯源管理   在由法國國家農業研究院(Institut National de la Recherche Agronomique,INRA)和克萊蒙奧弗涅大學(Université Clermont Auvergne)的團隊進行的原型開發期間,選擇了約400個涉及纖維素消化的關鍵基因,並鎖定了60個重要基因作為探討分解纖維素和半纖維素的生物標誌(biomarker)。此工具將有助於促進反芻動物的精確餵養,並有助於開發飼料配方或新型飼料添加劑,以提高纖維分解效率。   由於益生菌可以提升瘤胃分解纖維素的效率,因此使用這樣的功能性生物晶片(functional biochip)有助於了解牛隻瘤胃中的狀況,並訂定相對的營養改善方式以改善瘤胃功能,現階段公司僅用於內部研發或客製化需求使用,尚無商業化計畫。相關研究發表於<frontiers in Microbiology>。
濕度監控對改善家禽健康和福利至關重要
2019/12/23
為了確保家禽的健康狀況和生產力達到最佳,應定期監測禽舍的濕度、溫度和通風狀況,濕度過高可能會為家禽的健康與福利帶來威脅,需要密切監控禽舍內部濕度。美國喬治亞大學(University of Georgia,UGA)教授Brian Fairchild認為,目前的生產者在溫度控制方面做得很好,但是濕度控制就有待加強,理想情況下,禽舍的相對濕度需要控制在40%至60%之間。   為了幫助生產者計算理想的通風率,喬治亞大學開發了Chkminvent,可以從網頁下載excel表格或透過智慧手機下載應用程式。只要輸入外部溫度、欲達到的相對濕度目標以及內部風扇的數量和大小,程式就能計算風扇需要運行多久才能達到目標濕度。例如,在典型的冬季條件下,若要除去1加侖的水,需要每分鐘交換20,000立方英尺(Cubic feet per minute,CFM)的空氣,表示透過48英寸的風扇需要運行約1分鐘以去除1加侖的水,並進一步推測,若雞隻能消耗1,000加侖的水,並可保留其中的20%,那麼就需要清除另外800加侖的水,在這樣的前提下需要交換5,500 CFM空氣來維持濕度平衡。【延伸閱讀】電子商務拓展農園藝產業之銷路   禽舍中的高濕度與高氨和二氧化碳含量之間存在密切關係,代表做好濕度控制也會間接影響其他空氣品質的變因,如果相對濕度高於70%,則空氣品質也會下降。要使墊料保持乾燥,就必須降低相對濕度。因此,在典型的冬季條件下,若雞隻消耗500加侖的水,欲保持50%的濕度,需要交換3,000 CFM的空氣量;若想達到40%的溼度,則必須將通風率提高300%,達到9,000 CFM。   然而,若要保持乾燥則需要提高通風效率,這也代表需要消耗更多的熱能和成本。因此,必須在考量保持安全濕度的情況下盡可能維持雞舍中的密閉性,避免雞隻著涼。為檢查雞舍中的密閉性,生產者應針對每平方英尺的地面空間進行常規的風扇測試,以功率為1 CFM靜態壓力的風扇進行測試。理想狀態是每1,000平方公尺的氣體洩漏量最多0.4平方公尺,而可接受的最小範圍是每1,000平方公尺的氣體洩漏量為0.65至1.2平方公尺。除此之外,也應該從飲水設施、墊料品質、蒸發冷卻裝置著手,幫助提升禽舍濕度管理。
利用AI影像辨識勘查雞隻生長狀況
2019/12/10
NEC與丸井農業合作社(鹿兒島縣出水市)共同發表可勘查雞舍生長狀況的人工智慧(artificial intelligence,簡稱AI)技術。從這套AI系統可掌握雞舍的雞隻死亡情況,大幅降低人為肉眼確認時間,提升作業效率。已實際與合作社農場開始進行系統示範實驗,預計於2020年度開始產業實際應用化。   此項系統,運用NEC的影像辨識技術與機械演算技術,裝置在攝影機的機台在雞舍內來回行走,拍攝雞舍的情況。透過所蒐集約36萬張影像進行AI影像演算,並分析所拍攝的影像,以檢測出雞隻死亡。【延伸閱讀】3D體感技術應用於動物即時監控與體重測量   過去農場作業員須要在約有八千個雞籠,所飼養的八萬隻雞隻的雞舍裡,每隻每隻確認。因此,透過AI技術的示範實驗,發現精準度高達九成以上,所須花費時間也僅有過去的五分之一。
研究指出動物園及動物主題動畫可喚起民眾對動物保育之意識
2019/12/05
動物園(zoo)除了做為動物保育功能外,也是傳播物種保育概念的重要機構,若能透過民眾與園區動物近距離的接觸,將使民眾對世界各地物種有初步的認知外,也能喚起一定程度的保育意識,而此時若再加上大眾傳播的力量,利用圖、文、動畫等方式,將能更進一步提高民眾對動物保育的意願。根據日本東京大學(The University of Tokyo)的最新研究,以生活在動物園的動物為主題,中文譯名為「動物朋友」(原文:けものフレンズ,英文名:Kemono Friends)的日本動畫,可有效地喚起日本國內民眾動物保育意識並發起實際保育行動的重要傳播媒介。   喚起民眾保育意識及付諸行動是維繫生物多樣性的重要因素,唯有社會大眾保育觀念的建立,才有保育成功的可能,而動物園及動物相關圖文影視將是民眾獲取保育相關資訊的最佳媒介。東京大學的研究團隊希望可藉此探討動物園功能及動物相關動畫傳播模式,確立兩者在建立公眾保育意識與保育行動間的關聯性。研究團隊發現,動物園所在地區的民眾相較於其他地區,運用google搜尋引擎查詢園區動物資訊的查詢量較高,這顯示動物園具有喚起公眾保育意識的效果。   此外,研究團隊發現「動物朋友」藉由每集長達30分鐘的動畫放映,加上圖、文、遊戲等周邊商品的發售,也有喚起一般民眾對於動物保育的意識。根據研究結果顯示,在動畫上映後,民眾透過google及wikipedia搜尋特定動物的瀏覽次數與上映前18個月相比,分別增加466萬與106萬的瀏覽量,顯見以動物素材進行的圖文動畫創作,可提高民眾對動物園及動物的興趣。研究也指出,動畫上映並蔚為流行後,有越來越多民眾捐獻動物園動物保育相關基金,亦彰顯其成效。【延伸閱讀】了解英國蘇格蘭當地牡蠣激素的調控機制用以改善其生產效益   研究團隊的研究顯示,動物園的經營與大眾傳播兩者對於動物保育的重要性,研究團隊認為當民眾的保育意識提高後,應提供相對應的資訊平台及教育教材,加固民眾對動物保育的認知。研究團隊在未來也會持續關注並研究保育方面議題,使越來越多人重視保育的重要性。   該研究成果已發表在<Science of The Total Environment>。
人工智慧秒測豬隻重量技術
2019/12/02
伊藤忠飼料株式會社(東京都江東區)與NTT TechnoCross(東京都港區)合作開發可即時拍攝影像測豬隻重量之技術。這項技術拍攝只需3秒即可用人工智慧(artificial intelligence,簡稱AI)推估出豬隻的重量,而且誤差只在4.5%以內。目前,由於養豬場豬隻須一頭頭到磅秤上量測重量,是非常重勞力的工作,倘若能將這項作業數據化,並將數據累積精準演算後,可大幅減輕養豬農民負荷。   「數位目勘」機型重量約837公克,外加安裝測量體重的AI技術軟體,可拍出3D豬身形外框數據。這台機型功能操作簡易,只須將豬隻在拍攝螢幕框內,按下拍攝按鈕後,即可描繪出豬隻整體身形外框,約可在2.8秒內可以計算出目前體重值。   此項技術對於沒有AI技術使用的經驗者來說也可輕鬆使用與管理。由於操作方式簡單,利用可擷取物品深度的「深度攝像頭」拍攝豬隻,即可取得整個豬隻外型的3D影像數據。   數位目勘之AI技術研發之前,已有為數眾多的計量豬隻體重數據AI技術。目前數位目勘的技術再加上可不斷分析豬隻背部形狀,並參照過去推測整體重量數據,即使是特殊個體的豬,或是豬隻飼養環境的牆壁背景均可辨識,豬隻密集也容易收集資料。   透過NTT Group原先所開發的AI技術基礎下,NTT Techno-Cross延伸出corevo。目前,支援數位目勘的影像識別技術和數據推估原理正在專利申請中。【延伸閱讀】印度智慧型耕作技術將幫助農民擴展農業經濟規模   然而,為何測量體重如此重要呢?原因在於豬肉分成「極品」、「上等」「中等」等不同等級,不只肉質與脂肪厚度,「屠體重量」也會變成判斷的基準,這是與牛肉不同之處,也只有豬肉才有的模式。豬隻重量不管太大或是太小都有可能造成「等級下降」,影響豬肉的價格。因此,豬隻的體重管理直接影響養豬農家的收入。   雖然豬用的磅秤很普遍。但秤量包含需要追趕豬隻,以及放置磅秤上等過程,因此,在人力上須要耗費約需要兩位男性,是相當繁重工作。因此,對於人手不足的養豬農民來說,是一個沉重的負擔。加上若任意放置在磅秤也容易讓豬隻狀態不佳,影響胃口,反而造成反效果。   另一方面,畜養豬隻有諸多困難,例如:牛隻可以進行個別管理,但豬隻無法個體辨識,一般大約30隻為一個群組單位管理。再者,平均每戶養豬戶飼養豬隻數比牛還多,每月約莫販售660頭成豬。有時還會遇到豬隻多產的情況,從小豬出生到可販售的成豬,養育期間僅半年時間。因此,對於多頭、短時間飼養等情況,若無法群組管理,也會造成養豬戶的負擔。   長期與盤商客戶來往的伊藤忠飼料,發現飼養農家有這樣的困擾,於2017年4月開始進行數位目勘的技術研發,甫研發之際,也遭遇挫折差點面臨研究停頓。研發之際是設定為以Android系統為主的APP應用程式,利用美國Google空間辨識技術—Tango,但該公司卻在2018年3月停止此項目,爾後研發團隊陷入找尋替代Tango窘境。   原本恐面臨計畫中止,卻反而激起開發團隊「沒有就來做吧」的念頭,轉戰投入此項硬體設備研發的挑戰。從尋找零件,到調整相機角度,一面背負著農民的期待,一面持續好一段研發挑戰,終在花費一年半後將此研發商品化,並於2019年10月9日開始對外銷售。經由接地氣並帶有執念不斷來回測試後,整個研發團隊相信全球應該找不到類似商品。    數位目勘之機台價格為51萬8千日幣(未稅),外加每個月需支付機台軟體使用費1萬5千日幣。而機台的電池一顆約可使用2個小時半左右,加上相機鏡頭必須平放在地面上,儘管需具備一定的操作技巧卻簡單好上手。   由於研發過程中面臨各種挑戰,最後團隊替這台機器取了數位目勘,並使用「勘」 (強調直覺敏銳)作為品牌LOGO。   此外,因具備AI性質,伊藤忠飼料的資訊系統開發福永和弘組長樂觀表示:「如果數位目勘使用者增加,則能累積其數據,提升判定精準度」。   因此,首要目標為增加數位目勘的使用率,然後將數據反饋於AI,提升此項系統效益,藉此能促進養豬業的生產率邁向一大步。
以犬骨、羊骨做為家鴿骨折的新興固定材料
2019/11/28
獸醫在治療家鴿(domestic pigeon)肱骨(humeral bones)骨折方面,傳統上以不鏽鋼材質的鋼釘(metal pin)做為固定材料。為嘗試其他生物性材料做為骨折固定材料的可行性,伊朗設拉子大學(Shiraz University)的研究團隊試圖以羊骨極犬骨做為骨折術後的新興生物性固定材料。【延伸閱讀】鱈魚皮敷料可促進動物傷口癒合   研究團隊分別以羊、犬的長骨(long bone)做為骨釘的原始材料,將長骨製作成骨釘(bone pin)後,接著按術後固定方式,將40隻肱骨骨折的家鴿,按固定方式隨機分成控制組(不做處置)、鋼釘固定組、羊骨釘固定組、犬骨釘固定組等,共4組骨折術後固定法,觀察其在術後32週的復原情況,除了以X光定期檢測骨頭復原情況外,也同時觀察骨釘與組織間的相容及排斥程度。經過32週後,研究團隊發現控制組的家鴿在未經治療的情況下,術後復原情況差,無法恢復其飛行能力;鋼釘固定組則有部分家鴿在飛行上產生不平衡的現象;而以羊骨釘及犬骨釘固定的組別,因組織間相容性良好,使得在復原穩定的情況下,得以維持其術前的飛行能力。   研究團隊得以藉由這項研究發現傳統鋼質材料以外的其他生物性骨骼固定材料。此外,由於骨釘擁有絕佳的組織相容性,因此也可較鋼釘擁有較佳的術後恢復力,大幅提升個體存活的可能性。   該研究由伊朗設拉子大學碩士後研究基金(Shiraz University post-graduate research Fund)提供資助。相關研究成果已發在<Heliyon>。
研發檢測雞蛋芬普尼農藥殘留的新型檢測法
2019/11/25
芬普尼(fipronil)是種廣效型殺蟲劑的有效成分,可做為農作物病蟲害防治用藥、居家環境衛生環境用藥、寵物外寄生蟲動物用藥等多方用途。由於芬普尼可能隨食物鏈進入到人們的飲食中,一旦用藥管理不慎,恐引起食品安全的問題。現在國際間包含我國在內,均已規範蛋品芬普尼殘留檢測標準,以避免市面上流通不合格蛋品,為國人在食品安全方面進行把關。而為了更快速地掌握農產品的農藥殘留量,部分研究團隊紛紛致力於開發出專門檢測芬普尼殘留的快速檢測法。   近期,以中國科學院(Chinese Academy of Sciences,簡稱中科院)為首的研究團隊,開發出新型非標記表面增強拉曼散射(label-free surface-enhanced Raman spectroscopy,簡稱label-free SERS)檢測技術,快速檢測雞蛋芬普尼殘留。研究團隊以浸泡芬普尼溶液的蛋膜做為實驗檢測對象,將蛋膜平鋪於佈滿SiO2@Au奈米粒子材料(SiO2@Au奈米粒子為一種由二氧化矽(SiO2)表面被覆金(Au)的複合材料)的平面上,再以非標記表面增強拉曼散射進行非標記性檢測,並分析其拉曼位移量(Raman shift),藉此判斷蛋膜是否含有芬普尼殘留。【延伸閱讀】研究人員利用拉曼光譜分析法加速花生的育種時程   中科院的這項檢測技術,已知可檢測出含有0.1 ppm芬普尼殘留的實驗樣品。除此之外,研究團隊首次估算出的芬普尼拉曼光譜,也可望用於未來實際檢測應用上,為將來的芬普尼殘留檢測提供更快速、便利的檢測方式。   該研究由中華人民共和國國家自然科學基金委員會(National Natural Science Foundation of China,簡稱NSFC)相關計畫資助。詳細檢測細節已發表在<Talanta>。
了解動物肢體語言將有助於提升動物動物福祉
2019/11/22
藉由圈養動物的行為表現,科學家已可根據不同物種擬定部分基於動物行為(animal behavior)的評量方式,並以此評量動物身心健康狀況的準則,最終用以增進動物福祉(animal welfare,或譯動物福利)。在多年的研究下,環境豐富化(environmental enhancement)技術被視為提升動物園區(zoo)動物福祉的一種方法,該做法已普遍應用在園區動物管理方面,然而如何確實評量與量化動物福祉提升的程度,將需要一套系統性的評估方法,以評估動物在環境豐富化後的環境適應情況,以及在圈養環境發生異動後,動物福祉改善狀況。   英國艾希特大學(University of Exeter)與溫徹斯特大學(University of Winchester)的研究團隊在回顧近期有關動物行為與動物福祉方面的研究文獻後,綜合已長期廣泛應用於家畜(domestic animal)與畜牧業(husbandry)方面,被稱為品質行為評估(qualitative behavior assessment,簡稱QBA)法的行為研究方法。品質行為評估法將評量動物個體與環境之間的互動模式,並根據互動下所呈現的肢體語言(body language)分成若干行為表現項目後加以記錄並分析。研究團隊希望能歸納前人在不同物種、個體、表現特徵的品質行為評估方面的研究,做為評量環境豐富化效益的方法之一,評估其在動物福祉提升之效果。【延伸閱讀】研究指出動物園及動物主題動畫可喚起民眾對動物保育之意識   研究團隊希望藉由多方文獻回顧,以畜牧業界常運用之品質行為評估法,藉由觀察個體肢體語言所表現的行為,推論動物園展示個體的身心狀態,最終達成提升展示動物之動物福祉等目的,使展示動物在快樂、人道的環境中成長與生活。   該研究成果已發表在<Journal of Zoo and Aquarium Research>。
最新研究發現現今抗生素抗藥性發生率是2000年時的三倍
2019/10/24
在全球蛋白質需求量日漸增加的趨勢下,帶動畜牧產業的發展。為此,以便宜、易取得的抗生素進行疫情控制將會是現下符合效益的做法之一。然而,根據瑞士蘇黎世聯邦理工學院(ETH Zurich)與比利時布魯塞爾自由大學(Free University of Brussels)的聯合研究團隊的調查發現,開發中國家在廣泛使用抗生素下,抗生素抗藥性的發生率與2000年相比已呈現3倍成長,恐將影響到現有的動物健康體系。   研究團隊自許多中低收入國家蒐集近千則與獸醫相關,包含已發表與未發表的報告進行研究。其中,研究團隊以抗藥性菌株的比例做為抗生素抗藥性發生率,並以抗生素抗藥性比例(proportion of antimicrobial compounds with resistance)大於50者(P50)做為指標。在2000-2018年的報告中可發現,在開發中國家的養雞產業中,P50以上的國家從0.15上升到0.41;養豬產業中,P50以上的國家從0.13-0.34。這些現象均顯示,這些國家未來恐將面臨到抗生素經常失效的窘境,預估近2/5的雞隻與1/3的豬隻受影響。   研究團隊發現,中國、印度、巴西及肯亞在這幾年間變成新興熱點,這個現象也顯示,在飲食習慣的改變下,為因應蛋白質需求上升,而改變的用藥模式,將導致新興抗藥性菌株的增加,無形中提高了飼養成本。   據統計,畜牧產業消耗了全球近73%的抗生素,雖然抗生素在初期施用時降低了牲畜染病的機會,然而若施用不當,抗生素濫用的問題恐將令牲畜暴露在具抗藥性菌株的高風險環境中,對於整體畜牧產業將帶來疾病管理方面的問題。【延伸閱讀】豬的自然需求是新型養豬場的設計核心   研究團隊呼籲發展中國家應改進現有的管理做法,例如:避免人類醫療使用的抗生素應用在農場動物中,以避免產生人畜共通傳染的抗藥性菌株。若不儘速行動,恐怕在不久的將來,人們終將面臨全球傳播的超級細菌,對經濟動物及人類的健康產生重大威脅。   該研究由Branco Weiss Fellowship博士後研究計畫、瑞士國家科學基金會(Swiss National Science Foundation)、ETH Zurich Seed Grant、比爾與美琳達·蓋茲基金會(Bill & Melinda Gates Foundation)、普林斯頓大學環境研究所(Princeton Environmental Institute)等機構資助。相關研究成果已發表在<Science>。
最新的研究發現迷你豬在野豬族群擴張的過程中扮演重要的角色
2019/09/23
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。
為控制疫情所頒布之全國性運輸禁令將影響地方經濟發展
2019/08/27
為防止動植物疫情在短時間內大規模爆發,防檢疫當局通常會頒布活體、肉品運輸禁令或車輛移動管制等防疫措施,用以防止病原經由人為途徑長距離散布,藉此防止疫情擴散。英國華威大學(University of Warwick)的研究團隊盤點英國當局為防疫所頒布全國運輸禁令,結果發現該全國性禁令導致英國經濟恐受到一定程度的衝擊。   英國本土分別於2001年及2007年爆發大規模的口蹄疫(foot and mouth disease,簡稱FMD)與藍舌病(bluetongue virus,簡稱BTV)疫情。在當時,英國有關當局便於第一時間頒布包含牛、羊等牲畜的全國運輸禁令。禁令頒布後,未經許可不得恣意進行養殖場-養殖場、養殖場-屠宰場間的運輸行為。英國當局更一度在2001年間限制遊客到農村觀光,導致農村地區流失了大量的農業與觀光收入,嚴重影響當地經濟。英國華威大學的研究團隊認為,全國性的運輸禁令將造成不必要的經濟損失,然而有有限度地分區實施禁令,將有助於防止疫情的擴散並減少後續負面經濟影響。   研究團隊運用最新的模擬模型對不同程度及規模的防疫措施進行結果預測。結果發現,遠距傳播(long-range spread)所導致的疾病擴散風險,以病原為擴散中心的周邊區域風險最高,隨著中心距離的增加而遞減。顯示在疾病控管上,應分別實施區域性在地管制,既能將疫情控制在一定範圍,又同時無損較遠地區的農業經濟發展,減少不必要的經濟損失。【延伸閱讀】減少氮肥施作的土地經營管理措施恐受氣候變遷的影響而改變   研究根據口蹄疫的疾病數據指出,最佳的防疫策略是禁止在染疫農場(或養殖場)周邊從事運輸行為,藉由管控小範圍的運輸行為,便能穩定疫情避免全國大爆發,同時也不影響全國大部分地區的農業經濟行為。研究團隊認為應先通盤考量疾病屬性,針對不同的流行病學與其對經貿方面的衝擊,制定完善的運輸管理措施,以達到防疫之效。   該研究由英國生物技術與生物科學研究委員會(Biotechnology and Biological Sciences Research Council,簡稱BBSRC)提供計畫經費,相關研究成果已發表在<Nature Sustainability>。
以計算模型跨域揭示狂牛症普里昂蛋白的複製及感染機轉
2019/08/19
牛海綿狀腦病(Bovine Spongiform Encephalopathy,縮寫BSE)又名狂牛症(mad cow disease),係由一種稱為普利昂(prion)的變性蛋白感染牛隻而引起的神經性病變。一般神經細胞內的正常蛋白質(cellular prion protein,簡稱PrPc)在受到感染後會轉變為感染性變性蛋白質(scrapie prion protein,簡稱PrPSc),受感染的變性蛋白質會令其他正常蛋白質產生結構上的變異,而正常蛋白質在改變構型後即失去原本正常的生理功能。普利昂蛋白自上世紀1982年首次發現至今,便展開許多生化及生理學方面的研究,科學家希望找出普利昂蛋白的有效的感染及複製機制,藉此消除大眾對牛肉產品的食品安全疑慮並杜絕狂牛症傳播。   普利昂蛋白最早是由美國籍諾貝爾獎得主-史坦利‧布魯希納(Stanley Prusiner)於1982年發表的論文中提到。自從科學家們發現普利昂蛋白後,便試圖以X射線晶體學(X-ray crystallography)、核磁共振等方法,解開普利昂蛋白的構型,然而由於普利昂蛋白的生化特性,導致無法以上述傳統的方式解開確切的蛋白構型,造成藥物開發與後續應用上的阻礙。義大利特倫託大學(University of Trento)的研究團隊根據先前所認知的普利昂蛋白構型為基礎,依近期實驗結果修正新的蛋白模型架構,結合粒子物理學(particle physics)與理論物理學(theoretical physics)等跨域方法,搭配新的計算模型(computational model),推論正常蛋白結構變異的過程與普利昂蛋白的複製機轉,並模擬普利昂變性蛋白可能感染的機制。【延伸閱讀】以模式模擬法預測牛結節疹病毒在時空間之擴散程度   研究團隊表示,上述跨域研究成果可望填補普利昂蛋白未知的感染模式,為新藥開發帶來一線曙光,並可望應用在牛隻養殖產業,根除狂牛症。   該研究由西班牙經濟部(Ministry of Economy and Competitiveness)、西班牙教育及科學部(Ministry of Education and Science)、義大利泰勒松基金會(Italian Telethon Foundation)等單位資助,相關研究成果已發表在<PLOS Pathogens>。
【循環】最新研發的養豬廢水處理設施可有效地減少溫室氣體的排放
2019/08/13
畜牧養殖業是產生大量溫室氣體的主要產業之一。據研究統計,畜牧業產生的排泄物約占10-15%的農業溫室氣體排放,相當於排放約630萬公噸的二氧化碳(二氧化碳當量,CO2-eq)到大氣中。養豬所產生的排泄廢水是主要的源頭之一,若能妥善地處理畜牧廢水,必將能有效地減少溫室氣體的排放。日本農研機構(原文:国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構;英文:National Agriculture and Food Research Organization,單位縮寫:NARO)所開發的新一代廢污水處理系統,可望較原本減少約80%的廢水排放。   研究團隊在新一代的污水處理系統中,加入新開發的碳纖維反應器(原文:炭素繊維リアクター,英文:carbon fiber reactor),有別於傳統的活性污泥法,研究團隊在待處理的污水中加入碳纖維做為微生物附著的材料以形成生物膜,藉由生物膜上的硝化菌將含氮(NH4+、NO3-等)污水以生物反應的過程,將含氮物質自水中去除,最終得到氮氣排放至大氣中。研究團隊自2015年開始發展這套廢水處理設施,同時以約6,000頭豬隻的小規模養殖場中做為示範豬場進行試驗。該試驗證實可減少溫室氣體之一的一氧化二氮約80%的排放量。研究團隊推論,若這項設施推廣至日本全國,預估可減少相當於60萬公噸的二氧化碳(CO2-eq)排放。【延伸閱讀】德國BioEcoSIM處理動物糞肥之商業化技術   日本農研機構預計增加示範豬場的數量,希望能藉此改善污水處理設施並降低製造成本,普及到日本全國,最終推廣至周邊從事養豬產業的國家中。   該研究受日本農林水產省(Ministry of Agriculture, Forestry and Fisheries,簡稱MAFF)所資助,處理設施的詳細結構已發表在<Energies>。
電腦也會選豬仔 AI優選豬創造台灣出口大商機
2019/07/25
養豬業跟AI相遇!台灣豬肉產業的年產值接近700億元,其中種豬產業扮演著非常重要的支援角色,而「種豬繁殖性能檢定」則是這個產業的核心業務,基龍米克斯攜手國研院國網中心,運用基因定序和AI技術,挑選出最健康、最適於繁殖下一代的種豬,發展精準農業的智慧未來。   自7月1日起,台灣正式成為口蹄疫非疫區,有望在明年5月正式取得世界動物衛生組織(OIE)認證,與日本並列亞洲唯二不用打疫苗的口蹄疫非疫區,讓台灣豬肉重新出口到國際市場。   種豬產業是台灣豬肉能否重回國際市場之關鍵。傳統篩選種豬的作法是,由畜牧場老師傅或豬農用肉眼判定豬齡3個月以上的小豬,看其外觀特性與生長情形;或使用單基因3~9個標記檢測方式,來逐隻逐期的檢定和分類。基龍米克斯生物科技(基龍米克斯)將「種豬繁殖性能檢定」方式翻轉革新,從單基因的「檢定現況」進階成全基因的「預測未來」,出生7天的小豬即可被確認是否能成為優良種豬。   基龍米克斯於2018年提出「全基因組機器學習關聯行分析法開發種豬性能檢定技術專案」,用全基因定序及基因型鑑定方式,完成2,500頭豬的檢定及定序工作,並找到最新的60,000個基因型單鹼基位點 ,來協助比對每新生豬隻的遺傳信息。基龍米克斯運用國研院國網中心打造的AI雲端平台「台灣計算雲」(Taiwan Computing Cloud, TWCC),以全基因定序、分子檢測技術及數量化遺傳分析資訊,高速且精準地演算大量基因資料,不僅建立了種豬分子育種分析技術,更進一步透過機器學習和AI推論,加快育種速度並降低成本,也同時保存優良種源基因,協助台灣精準農業發展和產業升級。   國研院國網中心主任史曉斌表示,TWCC平台可大幅提高運算效率,將過往需要以年計算的時間,縮短成不到10天,讓許多過去做不到的事情現在變為可能。TWCC平台除提供快速運算能力、大量儲存空間及安全的網路外,還整合國內各界發展之AI程式與工具,以及國內外重要資料集,期以豐沛的資源推動更多尖端前沿的科技研究,協助產業應用落地生根。   基龍米克斯董事長游卓遠指出,農業最大的問題在於不能精準預測產期、生長狀況、環境變化和疾病發生,在科技的時代運用電腦選豬仔,擺脫農業不可預測性的困境,是必然發展的趨勢;且可複製應用到其他農業產品,不只降低損失和風險,更提升產值和國際競爭力。   「電腦也會選豬仔」新技術大幅仰賴電腦運算速度及資料庫,透過國研院國網中心的TWCC,大幅減少檢定所需的時間,可很快地找出高繁殖力、高生長力的健康種豬,並延續繁殖優良的後代。未來期望將早期的性能預測應用於豬隻基因型管理和精準飼養管理,協助豬農「因材施養」,讓豬隻代代青出於藍,幫助我國創造龐大的豬肉出口商機,促進經濟的正向循環。
4項科技整合成1套系統!智慧養種鵝可防疫省工還能賺大錢
2019/07/11
104年爆發的禽流感,重創國內鵝產業,這幾年,國內養鵝產業還在復原中。也因為禽流感持續威脅的壓力,讓養禽場業者體認到生物安全的重要性,對於農委會開發的養殖管理系統,也更感興趣。農委會畜產試驗所開發出一套兼具防疫、省工、友善的養鵝系統,業者配合使用半年後,認為效果良好,超乎預期,飼養規模達2萬隻種鵝的芳源畜牧場老闆吳祥斌開心地說,「這是一套可以賺大錢的系統」。   畜試所開啟科技智慧養鵝系統,這套系統在國際間應該也是先驅,因為沒有查到有類似的設備在畜牧業界上市。畜試所指出,「智慧型鵝產蛋辨識系統」的技術,包括了4個部分:智慧型水禽產蛋辨識監控系統、智慧產房、新式水禽腳環,以及寡蛋鵝辨識系統。   畜試所指出,過去臺灣養鵝年產值約20億元,104年的禽流感重創養鵝產業後,產值嚴重縮水,至106年產值恢復至15億元,防疫現已成業者相當重視的環節。畜試所研發推出的「智慧型鵝產蛋辨識系統」,可以減少人員進出鵝舍撿蛋次數,降低疫病傳播風險,評估效益可提升平飼種鵝產蛋數至53枚,增加6%以上的雛鵝產值,以每棟飼養4500隻鵝的鵝舍為例,至少增加168萬元雛鵝收入;同時,這套系統結合自動集蛋設備,有效減少人力成本。   負責系統研發的助理研究員林旻蓉說明這套系統的功能,就是減少疫病、提高產能,以及減少飼料浪費,以一棟4500隻鵝的鵝舍計算雛鵝產值可增加168萬,肉鵝增加840萬的產值,飼料費節省70萬元。這還是現況平均產蛋數在53枚的條件下,如果未來技術愈來愈好,提升至60枚,產值提升效果會更顯著。   芳源畜牧場是畜試所「智慧型鵝產蛋辨識系統」首名技轉業者,業者吳祥斌說明引進這套養鵝系統前後的差別,以前,他們種鵝場就是讓鵝在鵝舍裡生蛋,再人工去撿蛋,相對於現在使用這套系統,減少人員進出鵝群鵝舍,就減少疫病透過人員傳播的機會;同時,現在這套系統可以篩選出會生蛋的鵝,未來,「飼料效率好的、對疾病抵抗力佳的,我們都可以選出來,不僅是台灣最好的,也是世界最好的」。   畜試所解釋這套辨識系統的背景,產業可應用的科技養鵝系統是將無線射頻辨識技術(RFID)應用於平飼種鵝,辨識出寡產鵝,淘汰不會生的鵝,可以減少飼料浪費,並提升鵝群的產蛋效能。智慧型水禽產蛋辨識監控系統,以電子腳環、天線、UHF Reader、影像辨識系統、PLC內含2項發明專利、PLC  Converter、工業用電腦;智慧產房即依種鵝行為研發具產蛋辨識監控功能的產蛋籠,結合自動集蛋設備,減少撿蛋人力;新式水禽腳環可精準識別個別母鵝入籠資料,與產蛋資料配對判讀;寡產鵝辨識系統可依場主決策,決定是否留鵝,平板電腦上有每隻鵝的編號,若出現笑臉,代表依場主的選定決策可留鵝,出現哭臉則代表淘汰。 智慧型鵝產蛋辨識系統。 可依場主決策篩選出該留還是該淘汰的鵝。
【減量】發現牛隻腸胃道微生物相組成與甲烷排放間的關聯將是農業永續利用的關鍵之一
2019/07/05
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>。

網站導覽
活動資訊
訂閱RSS
電子報訂閱