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趨勢快訊
【副產品加值再利用】 廢棄菱角殼變身黑元寶 迎戰高齡社會老化問題
2019/06/24
每到秋風颯爽的時節,便迎來菱角的盛產期,一直以來,臺南官田栽種菱角產量全國居冠,每到秋天更呈現出一片農忙樂田園景緻,使「菱香舟影」景緻成為新南瀛八景之一。   隨著科技進步,農民更以先進冷涷技術,保留著當季菱角鮮甜,無論何時來官田都可品嘗道地美味的菱角養生風味餐,菱角雖然美味,剝去外殼每年卻會產生近三千七百公噸的廢棄菱角殼,為了解決菱角殼去處,目前官田當地將菱角殼廢物再利用,變成菱角殼生物炭,用來改善土壤、淨化農田水質。由於菱角生物炭在製作過程也能產生竹醋液或木醋液等附加價值產物,可用於病蟲害防除、土壤改良、堆肥等農業用途,甚還可萃取菱角殼的多酚類化合物及異黃酮,生產美妝保養品….讓菱角從外到內都能發揮價值。 高齡老化海嘯來臨   菱角殼抽取物發掘抗老曙光   臺灣已於107年邁入高齡社會,根據國家發展委員會的調查,預計人口負成長將於未來3~10年間發生(2021~2028年人口總增加率轉負);進一步依臺灣失智協會估算,民國106年12月臺灣失智人口逾27萬人,而85歲以上的高齡長者約莫有一半患有廣義失智症。   人越長壽,不可避免地將會伴隨著這類會影響生活品質的認知行為退化疾病,像是常見的阿茲海默症及帕金森氏症,摒除掉年齡及家族性遺傳原因外,「為改善高齡所帶來的退化疾病問題,我們嘗試從菱角殼抽取物找出解決方法。」臺北醫學大學生藥學研究所教授侯文琪說。   由侯文琪教授與臺北醫學大學王靜瓊教授及嘉義大學陳立耿教授所組成的研究團隊,從去(2017)年1月起參與「農委會生物經濟重點產業之關鍵技術強化計劃」,團隊使用官田廢棄菱角殼為原料,經由不同萃取方式取得抽取物與其他區分物,再配合酵素與細胞體外試驗進行活性篩選。「眾所周知,自由基是造成老化的殺手,舉凡各種慢性疾病如:癌症、心臟病、糖尿病、中風、關節炎、老人痴呆、免疫系統失調…等,約有近百種疾病的好發都與自由基破壞人體正常細胞有關;至於乙醯膽鹼酯酶抑制劑,則是目前阿茲海默症的臨床用藥,而經體外試驗的結果顯示菱角殼各抽取物具有濃度相關乙醯膽鹼酯酶抑制活性、自由基清除之ORAC抗氧化活性外,各抽取物對於抑制半乳糖/牛血清白蛋白模式醣化反應活性強。也就是說從菱角殼抽取物體外試驗結果,可以繼續進行改善認知行為退化疾病的體內動物模式評估。」   團隊也針對菱角殼抽取物進行動物試驗。經由實驗結果發現,同樣以廢棄物菱角殼為原料,以東莨菪鹼(scopolamine)誘導類似阿茲海默症小鼠動物進行餵食試驗,利用水迷宮或被動迴避試驗評估學習與記憶改善功效。「結果顯示,介入組相對於未介入之誘導組,顯著性延長東莨菪鹼誘導類阿茲海默症小鼠在明室停留時間,或是顯著性增加東莨菪鹼誘導類阿茲海默症小鼠平台象限停留時間、與進出平台象限次數。也就是說,菱角殼抽取物能有效改善東莨菪鹼誘導類阿茲海默症小鼠的學習與記憶功效。」侯文琪說明。 邀請企業參與  透過技轉讓菱角成為保健黑金   對於研究成果,侯文琪表示在本草綱目有提到烏菱殼可做為治療泄痢之用,而本草綱目拾遺,提到菱殼燒灰(或進行燒存性)混以香油或麻油,外敷可治腫毒或頭面黃水瘡。顯示菱角殼具有內服外用之功效。大陸地區出版的中華本草,說明菱殼可以煎湯內服(用量為15~30克,大劑量可到60克)。惟,目前我國法規無明確規範菱角殼是否為可食用原料。未來若能進一步確認菱角殼的原料規範與安全性,將可提昇菱角副產品大量再利用與產品加值性,進而增加區域農民收益。「菱角殼粉也可以用於食品添加,像是菱角殼粉蛋捲、菱角殼粉糕、菱角殼粉添加於蛋黃酥等之外,我們十分歡迎有興趣的企業一起參與,無論在食品,或是保健食品範疇,將來可透過技轉進一步開發改善認知行為退化性疾病的保健食品,為防治高齡社會盡份心力!」   過去,農友在採收菱角,取出菱角仁後,不是將菱角殼丟棄在田邊露天燃燒,就是委由垃圾車清運,而藉由循環經濟的概念,將菱角殼再利用,不僅能進一步翻轉菱殼農廢的印象,也讓菱角成為具發展潛力的農田黑金。
研究顯示技術創新是日本原產紅茶市場成長復甦的重要關鍵
2019/06/21
日本茶產業自19世紀中葉開始便隨著全球貿易的腳步,外銷到世界各地,相關的產品包括綠茶、紅茶等各式茶種。日本原產紅茶年出口量曾經高達5,000公噸,顯示日本原產紅茶在當時仍有一定的市場需求。然而隨著日本經濟在20世紀下半葉的發展下,日本紅茶產業便逐漸喪失其競爭優勢。這樣低迷的產業直到本世紀初才逐漸復甦,而具日本特色的原產紅茶產品更曾於2007年獲得星級美食大獎(Great Taste Awards)的殊榮,紅茶產業已逐步在日本當地及國際受到關注與發展。在這樣的發展模式下,日本的紅茶生產商似乎成功地開創一個新興市場模式,而這成功擴張的商業模式背後的可能因素為何將值得深入探討。日本金澤大學(金沢大学,Kanazawa University)的研究團隊對這樣的現象進行深入剖析,希望能藉此了解日本紅茶產業復甦背後的歷史發展脈絡、茶種選育、科技創新等相關因素。   在品種選育方面,日本的環境較適合種植中國茶(Chinese tea,Camellia sinensis var. sinensis),而較不適合種植適應熱帶環境的阿薩姆茶(Assam tea,C. sinensis var. assamica),兩者由於內含的次級代謝物不同,所加工製成的產品也有所不同,前者多半製成綠茶,而後者多製成紅茶。由於地理區的限制,日本農民藉由將阿薩姆茶與中國茶兩種品系進行雜交培育,成功地改良出新茶樹品系,成為發展日本紅茶產業的關鍵之一。   此外,研究更發現關鍵發酵技術的演進在其中也扮演重要的角色,其關鍵因素包含發酵溫度、濕度、時間等因子。這些試驗成就多半歸功於專業研究人員與少數勇於嘗試的農民。相關研究成果也藉由農民間長期的經驗累積及彼此間快速地交流下得以傳承發展,使得整個日本原產紅茶的生產模式得以快速成形。【延伸閱讀】化學家開發出促使植物生長之有機活性物質   開拓新興市場的經營模式也是其中的關鍵,有別於日本既有的綠茶市場與進口紅茶市場,日本原產的紅茶藉由許多農民的集體生產下,發展成具在地特色的商品,例如:日本茨城縣猿島町原產的紅茶商品。在貨源穩定及品質保證的前提下,特色商品便得以在短時間內快速攻占既有的消費市場,成為具市場競爭力的產品。   該研究由多方探討日本原產紅茶的發展進程及市場現況,詳細研究成果已發表在<Journal of Economic Structures>。
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>。
發展新興貝類養殖 盼調節貝類產能增加漁民收益
2019/06/11
臺灣人愛吃貝類,每年除了吃掉8萬公噸以上國產貝類外,還得從國外進口,補足市場需求,但貝類生產過程易受氣候、疾病影響,無法穩定生產。國立嘉義大學水生生物科學系助理教授董哲煌與多位研究人員先後投入開發香螺、江珧蛤等高價新興貝類繁養殖技術,除了增加貝類養殖種類、協助產量調節外,更希望能為養殖業者增加收益。 國內貝類食用需求大   臺灣貝類年生產量超過8萬公噸,主要為牡蠣與文蛤,佔全年度總產量達85%以上,不過由於國內市場需求大、且全年皆有消費需求,目前除了國產養殖外,也有廠商從國外進口近3,000公噸牡蠣及蛤蜊填補市場需求。 由於牡蠣與文蛤容易受到氣候影響,夏季死亡率高,再加上近年文蛤發生不明死亡原因,如2016年國內爆發大規模文蛤死亡事件,使得當年度文蛤產量僅剩3萬8千公噸,為前一年度的6成產量,除了影響漁民收益外,市場價格也隨之攀升。   對於研究單位來說,除了協助養殖業者強化現場貝類養殖管理,輔導產量穩定外,投入研發新興貝類養殖研究也成為近年研究重點之一,透過新興貝類開發、生產與推廣,不僅可協助市場調節產能,更可開發適應氣候與環境強的貝類,增加養殖業者收益。   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,結合各領域學者專長,因應人均可耕地不足、氣候變遷及資源匱乏,發展現代化生物技術,因此董哲煌與現任國立屏東科技大學水產養殖學系助理教授朱建宏、財團法人農業科技研究院水產科技研究所研究員呂仲倫合作「新興貝類-香螺及江珧蛤生產育肥及養殖技術研究開發」,運用生態調查、生殖、養殖等專長,為國內養殖業投入新興物種。 開發新興貝類調節產能   「會投入香螺及江珧蛤開發純屬意外」,董哲煌笑著說,臺灣沒有發展香螺養殖產業,多以捕撈為主,主要是學生對香螺有興趣才一起投入研究。   董哲煌表示,香螺又名天狗螺、響螺,中國一顆價格曾販售到200元人民幣,日本也有食用香螺的習慣,是具有市場性的物種,透過團隊在雲林長期蹲點採集香螺,確立生活史,發現國內香螺產季從每年9、10月持續到隔年2、3月左右,僅有在特定時節才會到近海覓食。   董哲煌的香螺研究進行三、四年以上,能將香螺順利養大、繁殖產生下一代,他笑著說,香螺繁殖要看心情,產卵水溫也得控制在25度左右,有與業者進行田間試驗,試養結果反應良好,孵化後活存率可達8成以上。   一次機緣下,朱建宏、呂仲倫希望能借重董哲煌開發香螺繁養殖技術經驗,投入江珧蛤相關研究。   董哲煌從盒子拿出巴掌大的江珧蛤,他表示,江珧蛤依據品種不同,體型大小也有差異,有些可長到30公分以上,過去玻里尼西亞人會運用江珧蛤作為珠母貝生產珍珠,近年國外養殖江珧蛤多以食用為主,當中的貝柱就是大家熟知的腰子貝,炒奶油相當好吃。   開啟新物種的繁養殖研究得從生態調查開始,董哲煌表示,朱建宏帶著學生去澎湖進行江珧蛤生態調查時,發現當地以黑旗江珧蛤 (Atrina vexillum) 、 尖角江珧蛤 (Pinna muricata)為主,由於澎湖人覺得江珧蛤烹煮麻煩,因此較少人食用,海底的江珧蛤甚至長到40公分以上。   雖然澎湖人較少食用江珧蛤,但其他國家的江珧蛤早已發展成養殖產業,甚至大量養殖作為外銷產品,董哲煌說,或許臺灣可以嘗試發展江珧蛤養殖。 提供穩定飼料來源為一大難題   發展江珧蛤人工繁養殖技術得先消除民眾對於外來種的疑慮,研究團隊在澎湖海域找到野生江珧蛤後,花了非常多的時間確定江珧蛤各區分布的品種及遺傳資訊,確定物種原本就有生長在臺灣海域,才能再進一步開發繁養殖技術。   董哲煌表示,目前研究已確定江珧蛤生殖時間落在7、8月份,不過國內對於江珧蛤研究較少,後續養殖技術開發還有一段路要走。現階段野生的江珧蛤通常是直立插在土裡生長,國外則採取吊養或直接插在土裡養兩種方式。   問到香螺與江珧蛤是否真的能成為國內新興養殖貝類物種,董哲煌直說,「高單價水產品,但還得開發輔助性飼料」。   董哲煌強調,香螺與江珧蛤因為都屬於高單價的水產品,極富市場性,像日本料理店、海產店、外銷都是市場通路,但香螺屬肉食性貝類,會去獵食其他貝類,如何建立穩定的飼料來源供應是一大難題。   至於江珧蛤屬濾食性貝類,養殖所需使用的藻水量比文蛤還多,可能得開發飼料餵食,不然養殖成本會過高,董哲煌不建議直接在養殖池內飼養,可放養少數與石斑、蝦子混養,若要產業化可能要考慮在海中飼養,養殖方式都需要再進行多種嘗試與評估。 【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
六年養出新品種 花蓮萱草花海免費入場拍美照
2019/06/10
農委會花蓮區農業改良場研發新品種「萱草花蓮6號」,花瓣是討喜的橘紅色,中間還有紅色條帶,宛如緞帶,十分具有特色。目前花蓮吉安鄉已經栽種一公頃的萱草花蓮1號至5號,開花期間免費開放參觀,成為熱門打卡景點;農委會未來將授權萱草花蓮6號給業者栽種,打造更繽紛的萱草花海。   作物改良課助理研究員張芝蓉說,花蓮改良場民國91年開始改良萱草品種,引進國外品種雜交選育,必須適應台灣氣候才能授粉雜交,還要觀察花期、開花特性、調查抗病性,因此育種時間漫長,研發一個新品種需要五到六年時間。目前已經培育出萱草花蓮1號至5號,今年再推出6號「菊之樂」,3月已經提送申請品種權。   張芝蓉說,6號跟之前品種最大不同是花瓣是橘紅色、還有紅色條帶,聞起來有股特別香氣,此外花梗特別長,可用作不同庭園景觀、花盤布置,也可以剪下作為盆花擺飾。   目前萱草花蓮1至6號花期不同,每年4至6月都有不同花形、花色可以欣賞。除了適合居家盆栽,也可以種植於休閒農場的庭園景觀,打造大片、壯觀的花海。農委會推廣農民栽種,現在花蓮吉安鄉種植面積已經達到一公頃,還會不定期舉辦導覽觀光活動,每到花季都吸引大批民眾前往拍照觀賞。   萱草花蓮1號名為「粉佳人」,每年4月上旬開花,是開花期最早的品種。2號名為「豔紅佳人」,具有多次抽花莖特性,可持續開花到9月。3號為「甜蜜佳人」,植株直立,花瓣為橙黃色的混色花,花瓣中段有紅色大眼圈。   萱草花蓮4號為「俏家人」,植株生育旺盛,花瓣為紅色的單色花,花朵外觀略呈三角形,內花瓣邊緣呈波浪狀。5號為「黃天鵝」,植株高大、幼葉表面有皺摺,花朵外觀呈三角形,花瓣為亮麗的黃色,屬單色花。6號「菊之樂」花朵帶有香氣,花瓣為橙紅色,還有紅色寬條帶,花心則為橙黃色。
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>。
【農業優化新契機】運用分子標誌 提升蔬菜雜交控管與品種鑑定度
2019/06/03
都市化的腳步讓農地面積逐漸縮小,但滿足糧食的需求與日俱增,加上極端氣候為農業帶來的嚴峻挑戰,臺灣農業憑藉著優異的育種技術,讓農作物在自然的情況下,藉由雜交成功孕育出能因應環境需求的優良品種,更為農業增產帶來新契機。 育種成功的關鍵在於種子純度   「正因為雜交成功率與品種的正確性對種苗銷售來說相當重要,因此我們開始思考如何建立更準確、成本更低的檢測技術,幫助種苗業者做好品質管控。」臺灣大學農藝系胡凱康副教授如是說。他也率領研究團隊展開對建立分子檢測技術以提升雜交種子純度與組合力檢定效率的研究。   原來過去種苗業者在育成優良蔬菜一代雜交品種後,會委託專業農戶或採種公司生產雜交種子,無論採種的地點是在臺灣或海外,種子純度是重要的品管指標。   胡凱康副教授說,「種子純度和種苗業者的商譽息息相關,包括了雜交成功率和品種的純正性,以確定無外來花粉污染或調製混雜,必須嚴格檢定後才能輸出,但是傳統的田間檢定方法 (Grow-out test) 耗時又耗工,除增加種子生產成本外,也常常造成種苗業者與受委託農戶間的爭議不斷。」   雖然近年來作物基因體研究與生物資訊技術突飛猛進,但種苗產業卻往往對於研發成果接受度很低,主因在於非專一分子標誌技術的可重複性較低,因此對於例如DNA萃取與PCR組裝等實驗操作的技術要求較高,在分析與判讀過程需要大量專業人力的投入,無法自動化,成本也隨之提高。 全心投入 提升檢測效率   面對此一困境,在99年農委會學界科技專案計畫「建立重要蔬果作物分子輔助選種技術」後,終於打破僵局,開始導入以次世代定序為基礎的高通量SNP分子標誌開發技術,發展出可以進行大規模基因型分析與分子標誌開發的技術平臺。   胡凱康副教授表示,這項計畫的第一步是將針對臺灣種苗產業中最重要的蔬菜作物,利用高通量次世代平行定序 (Next Generation Sequencing, NGS) 獲得特定限制酶切位附近大量的片段序列之後,以生物資訊技術探勘分離族群個體間有差異的單一核苷酸多型性 (SNP) 分子標誌,然後基於所獲得分子標誌基因型與目標特性 (例如:抗病性) 間的關連,獲得與控制目標特性基因有緊密連鎖關係的分子標誌,提供給種苗業者在育種選拔的過程中做為輔助。因為是直接針對基因座選拔,因此與依賴外表特性的傳統選拔方式相比,大幅度提高育種選拔的精確性並縮短育種選拔所需的時間。   分子輔助選種專案計畫中所建立開發平臺獲得的SNP分子標誌具有高度專一性與再現性,而且配合適當儀器可以進行自動化分析, 因此在開發平臺建立之後,胡凱康副教授自106年起配合種苗產業的需求,執行兩年期的委會科技計畫「建立分子檢測技術提升雜交種子純度與組合力檢定效率」,針對種苗業者提供的番茄、花椰菜、西瓜、甜瓜、玉米與番椒共超過1,000個一代雜交品種,每一項作物探勘至少5,000個SNP位點,並自其中篩選出具有良好引子設計特性、且可充分解釋品種間差異特性的核心SNP組合,再依據品種特性,從中選出適用於品種鑑定與雜交成功率檢定的最小SNP分子標誌組合,做為檢測標準。這些SNP分子標誌組合標準的再現性高,且可充分自動化,能幫助種苗產業在降低人力負擔與檢定成本的情況下提升所生產種子的純度控管能力,因而提升種子產業的出口競爭力。 技術優化 厚實種苗業者競爭力   「最重要的當然是讓檢定能既省時又省錢,」胡凱康副教授說,採用分子標誌進行雜交成功率檢定,比起採用田間檢查,每一批雜交種子可降低4,000元的費用。   除了明顯降低種子檢驗的成本外,分子檢測的準確度高,還可以縮短檢定時間到一個月內,加速可出貨速度,可說是大幅降低了種子儲存與管銷成本,充分提高了種苗業者產品的品質與國際競爭力。   胡凱康副教授認為,未來,無論由具公信力的檢測業者接受技術轉移,或是由種苗業者聯合投資成立檢驗實驗室,都能為種苗產業的躍升與農業優化,挹注豐沛的能量,擁抱嶄新未來。 【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
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。

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