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趨勢快訊
探討雜草稻產生抗性的原因,避免過度依賴單一防治手法
2025/03/07
雜草稻(Weedy rice)是田中栽培稻的近親,近年來長期一直是全球種植稻米的重大威脅。為了解決這個農業困擾,美國東南部的稻農在2000年代初期開始種植經改良的抗除草劑水稻品種,但這個解決方案很快又有了新的挑戰。根據美國華盛頓大學(Washington University)近期新研究顯示,在美國東南部稻米種植區域中,超過半數的雜草稻已經產生了除草劑抗性。研究團隊在密蘇里州、阿肯色州及路易斯安納州的9個縣區採集了201個雜草稻樣本,發現其中57%對咪唑啉酮類(IMI)除草劑產生了抗性,且已有3.5%對2018年才開始使用的新型除草劑也出現了抗性。   這種抗性的可能主要原因於雜草稻與作物間的基因相互影響所致。起初當農民開始大量種植抗除草劑的雜交水稻時,這些作物容易散落種子在田間,經歷冬天後在來年春天發芽後,它的開花期較長,增加了與雜草稻雜交的機會,導致抗性基因從作物逐漸轉移到雜草中。研究人員認為這種「當一種除草劑的抗性變得普遍時,農民就會轉向使用另一種除草劑」的現象,反應了農業防治方法的生命週期性。然而,研究也發現每個田地都有其獨特的雜草稻組成和抗性特徵,使得管理更加困難。這些發現再次證明了雜草稻驚人的適應能力,可從人類培育的高產量水稻品種中獲得抗性能力。 雜草稻帶來的危害不容小覷,美國每年為此產生約4500美元的經濟損失,全球範圍的損失更是難以估計。這項研究凸顯了農業防治的困難與複雜,也提醒我們需要更多元及永續的管理方案,不可一味過度依賴單一的防治方法。在農業科技不斷進步的時代,如何在提高作物產量的同時有效控制雜草危害,仍是我們需再思考並解決的課題。【延伸閱讀】-使用除草劑嘉磷塞會降低土壤中的生物多樣性
海床沙漠化比垃圾更棘手!海大用廢建材做藻礁打造海洋牧場、救魚蝦蟹
2025/03/06
各界關注海洋廢棄物的危害,國立台灣海洋大學副教長冉繁華說,海床「沙漠化」的影響可能更久遠,就像森林沒有樹木,比山林有垃圾更棘手。海大聯手企業打造「循環資源海洋牧場」,希望在沙漠化海域建造海洋生物的「社會住宅」,讓海洋資源永續發展。   海大與鴻海科技集團2023年簽署產學合作備忘錄,共同創造海洋生態多樣性與循環資源永續利用。雙方透過與尊弘環保公司合作,將廢棄建材有系統的回收,再轉化成3D列印材料,做出適合不同物種生存的魚礁和藻礁,未來可用於營造水生動植物棲息與覓食的海洋牧場,實現經濟發展與環境永續共存共榮的目標。冉繁華說,因為長年底拖漁網作業,以及河川沖刷而下的泥沙增多,台灣西部沿海出現海床沙漠化的趨勢,棲地被破壞後,即使放流魚苗,要住那裡?要吃什麼?就像山上沒有樹要比垃圾變多可怕,因此有了打造海洋牧場的構想。 為了符合「循環資源」的要求,製作海洋牧場的魚礁和藻礁,都是經過海大溶出實驗,金屬含量符合法規,無法回收再利用的建材製作而成。研發團隊將海洋牧場示範模組,投放在海大水生動物實驗中心海水池,運用復育技術植株珊瑚與藻類,實驗發現均可附著在礁體基質且適應良好。海大海洋牧場和珊瑚、藻類團隊,在校內水生中心海洋牧場示範模組,成功營造藻類和珊瑚棲地,今年將以新北市美灩山的開放式九孔池,做為魚藻礁臨海實驗基地,評估人工礁體的聚魚效益,做為未來再前往水深10至20公尺的開放海域,打造海洋牧場參考。   政府近年在台灣西部海域設立風電場,農業部水產試驗所依在風機海域調查的生物資料,發現底棲性物種種類增加,風機基樁對魬鯛、黃鰭鯛、三線磯鱸及斑海鯰等底棲性魚種,有較佳的聚集效果,風電場因此成為冉繁華眼中設立海洋牧場的良好地點。冉繁華把在沙漠化海域打造海洋牧場,形容是興建社會住宅,期許有了房子,就會有魚進來住,有了食物,就可以繁衍後代,建構良好的生態系。冉繁華說,海洋牧場的效益不單單復育魚蝦蟹貝,平衡海中生態系,因為海洋牧場不只造房,也造林,所以也有碳費收益,採收藻類也有很多用途,海中生物會溢散到周邊海域,還可以推廣一支釣等低度捕撈漁業和休閒產業。【延伸閱讀】-洄遊吧 一場海洋永續革命
藉由遙測技術及氣象資訊,有助於畜牧業者更有效率的放牧策略
2025/03/05
放牧是粗放畜牧業的常見做法,這是一種利用該地區自然資源餵養動物的生產模式,然而,草的供應受天氣等因素的影響,如缺水迫使畜牧業求助於外部食物來源,導致成本提高。為了支援更高效的畜牧管理,由盧安達西亞農業和漁業研究與培訓研究所(IFAPA)領導的團隊與西班牙科爾多瓦大學(University of Cordoba)合作,藉由氣象數據和遙測技術對牧場生產力及缺水程度進行建模,探討不同時空尺度上兩個變數之間的關係,此研究屬於ScaleAgData專案,由歐盟Horizon Europe計畫資助。   試驗地點在科爾多瓦北部的林牧混合地區進行,該地屬地中海型氣候,是西班牙重要的畜牧區,容易受到乾旱影響,研究團隊收集2001-2018年間歷史氣候資料及遙測數據,分析季節及空間上的變化並建立生物量及蒸發散量模型。研究結果顯示,在嚴重乾旱期間,生物量顯著下降,如2004、2011兩個嚴重缺水的年份,草量分別下降42%、67%,空間分析顯示該地東部中心是草量最高產的地區,該地坡度平緩且有適度的樹木覆蓋;季節分析顯示春季提供整年50%草量,然而,當春季遇上缺水時,秋季將扮演重要的角色,可提供30%的年草量。藉由研究團隊建立的模型,根據可利用水分建立牧草量曲線,可協助放牧管理及蓄養牲畜數量決策,目前此工具已由該省最大的畜牧合作社COVAP 推出,協助將資訊傳達給各成員。此外,此方法也可應用在其他地中海氣候及半乾旱地區,促進氣候變遷影響下更有效的水資源利用及永續管理。【延伸閱讀】-開發感測器檢測植物內部的pH值變化,方便農民提早發現植物缺水危機
玉米穗蟲對蘇力菌基轉作物抗藥性之遺傳背景探勘
2025/03/04
基因工程改造作物藉由基因轉殖技術將殺死害蟲的關鍵蛋白基因轉入農作物中,此蛋白對人類及野生動物無害,可有效降低作物對農藥的需求。然而,大量種植基轉作物同時,害蟲也正快速演化以適應該蛋白。一篇關於美國最重要的農作物害蟲玉米穗蟲(corn earworm,又稱棉鈴蟲)的最新研究,探討了基轉作物抗性的遺傳背景,相關文獻發表於Proceedings of the National Academy of Sciences期刊。   蘇力菌Bacillus thuringiensis (Bt)產生的蛋白質對於玉米穗蟲及其他毛毛蟲或甲蟲等害蟲具神經毒性,與一般廣效殺蟲劑不同,Bt蛋白僅對特定物種昆蟲具活性,在食用後產生毒性,對於非目標生物並沒有毒性。為了獲得抗性,科學家將該基因轉入農作物中,由於其有效性及安全性,Bt基轉作物用於數十個國家,每年種植面積超過25億英畝,在美國,2024年Bt基轉玉米及棉花分別佔總量86%、90%。然而,玉米穗蟲的快速演化,使其對基轉作物產生抗性。   德州農工大學(Texas A&M University)的研究人員於2002-2020年間於美國南部7個州的17個地點,共採樣937隻玉米穗蟲,藉由生物檢測評估蟲體是否具抗藥性,隨後送至亞利桑那大學(University of Arizona)萃取DNA並定序,用以探勘基因體中與抗病相關的基因,對照前人研究中,於實驗室內篩選出抗Bt蛋白的20個候選基因,結果顯示,由田間演化而成的抗性基因與這20個因基並無關聯,而是與一些重複的基因群相關,其中機制尚不清楚,有待更多的研究。   此研究雖未將抗藥性縮小至單基因,但提醒了研究者,田間及實驗室內的抗藥性遺傳背景可能有所不同,提供開發田間抗藥性監測工具的關鍵警訊。此外,本研究展示了結合生物檢測及基因體分析的可行性,期望藉由了解抗藥性的遺傳背景,協助田間抗藥性監測及促進管理決策。【延伸閱讀】- 農業藥物試驗所技轉蟎靈光驚艷國外,無害蜜蜂只殺農民大敵
來自土壤真菌之天然產物有望取代化學殺蟲劑
2025/03/03
土壤不僅是一個複雜的棲息地,也是線蟲、真菌及植物根系間的戰場,線蟲感染植物根系會導致減產,因此慣行農法中利用化學藥劑進行防治,然而此舉因對於土壤及水質汙染而備受爭議,科學家正積極尋找替代方案,發現土壤中被孢黴屬(Mortierella alpina)真菌分泌的天然界面活性物質malpinins,能保護植物根系免於線蟲的破壞,提供更環保且永續的防治方式。   德國萊布尼茨科學協會(Leibniz Institute)研究團隊將malpinins用於模式線蟲並藉由螢光顯微鏡及拉曼光譜等成項技術觀察其影響,結果顯示,malpinins在線蟲腸胃中累積,導致線蟲停止進食而逐漸死亡,其功效並非速效性,然而仍能有效控制線蟲族群。Malpinins結構具有特殊的氨基酸脫氫丁酸(amino acid dehydrobutyrine),此結構中的雙鍵可與線蟲腸道中的重要分子結合並發生反應,此類反應可能破壞消化道中涉及酵素的重要生合成路徑或損壞細胞膜結構,若將該結構取代則malpinins變異體完全沒有作用,顯示此結構的重要性,顯示相關文獻發表於Journal of the American Chemical Society期刊中。   被孢黴菌長期以來應用於生物技術如生產嬰兒食品,然而農業領域相關研究尚不透徹,研究人員藉由探討其中機制及結構,期望未來能開發作為天然資材以替代化學殺蟲劑,減少環境污染的同時達到永續農業的目的。【延伸閱讀】-向日葵廢棄物的萃取物可防止水果發黴
褒忠新湖農場魚塭型魚塭共生 成功培育無毒草莓質量俱佳
2025/02/27
雲林縣褒忠新湖合作農場成功開發國內唯一魚塭型的魚菜共生,取用魚塭水種植美生菜,更進一步成功種植草莓,近日開始採收,農場表示,魚菜共生栽種草莓,每株都以獨立盆栽種,不像一般土耕草莓容易相互感染病菌,且以植物燈補光,育成率佳,未來將可上架各大超商,建立新里程碑。褒忠鄉新湖合作農場生產美生菜,不僅供應麥當勞及統一超商等通路,更行銷國際,響應SDGS,兩年前和褒忠鄉公所合作推動魚塭型「魚菜共生」,在魚塭池岸建造溫室,利用魚塭肥水栽種美生菜,再利用截切的菜養魚,透過與魚塭水循環利用,魚菜互蒙其利,產出優質有機美生菜,贏得農糧署肯定。   新湖農場進一步試種草莓有成,目前進入採收期。農場表示,預計可產1萬5000顆有機莓,透過水溫調節器與植物燈補光,預估可延長採收至5月,已有包括缺水的金門及口湖等沿海逾10單位來取經,帶給農民多樣性種植環境。目前魚塭型魚菜共生面積約0.4公頃,可產超過3公噸美生菜,這套新型魚菜共生系統還躍上全球知名循環經濟案例平台 Knowledge Hub的資料庫,去年12月農場再透過此模式,成功種出品質極佳的草莓。   新湖農場行銷經理賴逸恆表示,農場從苗栗大湖購買苗株以魚菜共生系統試種,今年1月即長出漂亮草莓,目前開始陸續採收,尚未對外銷售,僅讓農場員工認購即獲不少好評。 他說,魚菜培育法有別一般種植模式,每株草莓都以獨立盆種植,可避免發生病菌傳染,每株開出3至4朵花,每朵能結出約7顆草莓,每顆都頭好壯壯,甜美好吃,尤其附加水溫調節器及植物燈補光,可延長採收至5月,由於種植過程不用藥,目前除少部分果實授粉不足出現裂果問題待克服之外,整個生產大致穩定且品極佳,值得一提的是可自行培育種苗。 改良魚菜共生有顯著成果後,最近陸續有許多縣市及生產合作社來取經。賴逸恆表示,草莓未來如量產後,將可與通路商合作上架,讓國人吃到好吃又安全的草莓。【延伸閱讀】-以魚菜共生的水產養殖廢物製造沼氣並生產能源
了解外來入侵種危害情形,可供各地進行評估並即時採取有效防治措施
2025/02/26
近年來,日本各地陸續出現了光肩星天牛(Anoplophora macularia (Thomson))的危害,該物種被國際自然保育聯盟(International Union for Conservation of Nature, IUCN)列入世界100種最嚴重的外來入侵種之一。截至2024年9月為止,已在日本14個都道府縣造成損害,並於2023年9月被日本政府指定為特定外來生物。 這種害蟲主要危害街道和公園中的植物如:連香樹科、榆科、七葉樹科和楊柳科等樹種,它的幼蟲會在樹皮下取食時,嚴重時可能會導致寄主植物死亡。由於國外曾有危害蘋果樹的相關報告,研究團隊由此進行了一連串的室內實驗,評估此種害蟲對日本重要果樹的威脅程度。 研究人員選擇了五種薔薇科果樹-蘋果樹、梨樹、桃樹、杏樹及櫻桃,從三個方面進行實驗評估: 1. 氣味引誘性:雄蟲對櫻桃和梨枝條表現出與連香樹有相同程度的引誘性,但雌蟲對所有果樹枝條均無明顯反應。 2. 取食偏好性:所有果樹枝條的取食量都顯著低於連香樹。 3. 產卵偏好性:雖然害蟲對梨樹枝條的產卵偏好性與連香樹相當,但其他果樹品種的產卵率明顯較低,特別是杏樹完全沒有產卵現象。   整體綜合分析顯示,即使某些果樹對害蟲具有較高的產卵偏好性,但因為其氣味引誘性較低與害蟲取食偏好性不同,光肩星天牛對日本果樹整體危害風險相對較低,不過研究人員仍建議在受害區域與鄰近的果園需保持警惕,密切關注可能危害的所有跡象。這項研究提供了評估外來入侵種對重要經濟作物潛在威脅的有效方法,可供各地方用於預測樹木受害風險,並即時採取防治措施。但有一點需要注意的是,不同寄主來源的天牛可能對寄主選擇性具有差異,這點在進行威脅評估時需要特別納入考量。【延伸閱讀】-智慧蟲害防治監測系統,有望減輕勞動力負擔
為牛隻建造具有遮蔽物的生活環境,改善動物福利並提升商業產值
2025/02/25
澳洲梅鐸大學(Murdoch University)近期發表一項研究,藉由建置遮蔭設施不僅可提升牛隻生活品質,更可帶來顯著的生產效益,該研究在西澳商業養殖場中,針對黑安格斯牛在溫帶氣候區的遮蔭飼養效益進行深入探討。 研究團隊在夏季期間,對960頭牛進行為期70天的實驗,將牛分別安置在有遮蔭及無遮蔭的實驗室中進行相互對照並觀察,發現遮蔭對於牛隻飼養帶來顯著的正面影響。根據研究數據顯示,在生產效率方面,有遮蔭組的牛隻平均每日可多增加0.13公斤,此外,有遮蔭組的牛隻與無遮蔭組的相比,具有較安定的行為,推測遮蔭設施幫助牛隻在炎熱天氣下有效調節體溫,改善生理機能與整體健康狀況。   研究人員認為該研究對於牛隻飼養業者相當重要,為畜牧業提供了具體參考指標,說明改善飼養環境不僅符合動物福利,更能由此創造經濟效益,達成動物福利與畜牧業上的雙贏局面。【延伸閱讀】-13家公司的創新技術可用於改善畜牧業生產
伴隨著氣溫升高,非致死劑量農藥對於昆蟲的影響
2025/02/24
全球正面臨生物多樣性危機,自1970年以來,脊椎動物的野生族群數量下降73%,據估計,昆蟲數量正以平均每年 1-2% 持續下降,大量證據顯示農藥為主因之一,然而現行的農藥法規體系仍有許多缺陷及漏洞,曾被認為對人類和非目標生物安全的殺蟲劑,後續發現有害導致最終禁用的情況屢見不鮮,如DDT、巴拉松、巴拉刈、陶斯松等,而這些傷害通常需要數十年時間才會顯現出來,歷史中充斥的案例顯示法規並未良好地發揮作用。 英國及歐盟農藥法規體系仍有許多缺陷,包括農藥通常會添加增效劑,然而目前規定僅需評估農藥中的活性物質,而農藥毒性測試被視為公司機密大多不公開、僅聚焦暴露後的短期影響、或只針對單一農藥評估,並未考慮生物及人體暴露於混合農藥的影響等。並且測試往往僅關注生物是否死亡,忽略了”亞致死(sublethal)”的影響,例如僅以蜜蜂接觸農藥後48小時是否存活作為指標,其餘影響如無法飛行、導航、免疫系統受損等皆未被記錄。   歐洲分子生物學實驗室(European Molecular Biology Laboratory)研究團隊以果蠅幼蟲作為試驗對象,測試1024種農藥包含殺蟲劑、殺菌劑、除草劑等,隨後測量其行為、生理機能、適應性、生存率隨時間的變化。結果顯示,57%的農藥對幼蟲行為有影響,顯示亞致死作用十分普遍,且除了殺蟲劑外,殺草劑及殺真菌劑皆會對昆蟲造成影響,許多非殺蟲劑在施用後16小時內對昆蟲影響不大,然而10天內造成昆蟲陸續死亡,因此非殺蟲劑農藥也須評估對昆蟲的影響且長時間評估。此外,研究人員發現,高溫下農藥對昆蟲影響加劇,如在25°C暴露1ppm以下的殺蟲劑lindane時死亡率為0%,但當溫度上升至29°C 時死亡率達79%。 此項研究顯示,非致死劑量下對於昆蟲及其幼蟲行為的影響,且隨著氣候變遷,日益頻繁的熱浪使農藥問題加劇,期望政府能正視農藥對於昆蟲族群的影響,修正現有法規以利維持生物多樣性。【延伸閱讀】-使用除草劑嘉磷塞會降低土壤中的生物多樣性
藉由對混農林業系統中遮陰樹木的認識,有望增加西非可可產業氣候韌性及永續性
2025/02/21
西非是世界重要的可可產地,約70%可可來自此地區,然而氣候變化引發的乾旱意味著調整栽培管理方法變得越來越重要,將樹木和灌木整合的混農林業系統(Agroforestry)則是西非實現永續可可生產的一大關鍵。德國哥廷根大學(University of Göttingen)與迦納研究單位組成團隊,藉由了解混農林系統中,遮陰樹木葉片物候期(phenology)的變化,有助於提高西非可可的氣候適應能力。研究團隊在迦納北邊的可可帶進行為期兩年的試驗,藉由監測遮陰樹木的葉片季節性變化(旱季落葉與否)、數冠高度及光擷取(light interception),將遮陰樹木區分為旱季完全落葉、旱季前、中、後期短暫落葉及高、低、密集樹冠常綠樹木,共7大類,並評估遮陰樹木類型在旱季及雨季對於周遭微氣候穩定性、土壤溼度、光合作用有效輻射(Photosynthetically Active Radiation, PAR)及可可產量的影響。   結果顯示,旱季期間,以旱季完全落葉樹木對土壤水分影響最小且PAR最高,雨季則以旱季前短暫落葉樹木對微氣候緩衝效果最佳;對可可產量而言,雨季時以完全落葉樹木對可可產量有正面效果,旱季期間無論樹種皆會減產,但以完全落葉樹木影響最小,相關文獻發表於Agriculture, Ecosystems & Environment。研究人員表示,藉由對樹冠物候差異而非單個物種進行區分,能夠提供不同環境下適宜的遮陰樹木,如完全落葉樹木適用於乾旱地區,對於保持土壤水分、產量有益;短暫落葉樹木及常綠樹木則因旱季須水性較高,適合在旱季較短的地區種植。遮蔭樹木有助於維持可可生產力及增強環境穩定性,此研究為更有韌性及永續性的混農林業系統開闢新的思路。【延伸閱讀】-可可萃取物能促進飲食不良老年人的認知能力
台中農改場推園藝治療 與台中榮總合作幫病人重回職場
2025/02/20
台中農業改良場今天舉辦研發成果年度發表會,農改場除了育成切花及盆花兩用的文心蘭台中6號,也與台中榮總醫院合作,將園藝治療導入思覺失調症病友團體治療中,已協助2名病患重返職場,未來希望將園藝治療與醫界合作,推廣到精神科治療領域。 台中區農業改良場場長楊宏瑛表示,台中農改場去年完成蕎麥台中7號、文心蘭台中6號等4項新品種命名;並取得合生元組成物及其應用於治療代謝疾病與改善腸道菌群失衡的用途等5項專利;木黴菌TCT888製劑在禽舍墊料應用與農畜剩餘物質堆肥化技術等34項技術授權供國內農產業運用。   台中農改場去年更獲國家新創獎、國家新創精進獎等 14個獎項,共17人獲表揚,今天發表5項成果亮點,包括發表文心蘭台中6號「美夢」;「農業混合實境(MR)沉浸學習教材開發,打造智慧學習環境」;「芽孢桿菌與新型蟲生真菌芽孢桿菌可運用於防治荔枝椿象和茶角盲椿象、咖啡果小蠹及根瘤線蟲等病蟲害」;園藝治療,輔助病友重返職場生活;一日飲食智慧餐盤掌握均衡飲食調配等。 助理研究員許嘉錦表示,農改場育成文心蘭台中6號可做為切花及盆花兩用,全新豹紋花色,並帶有高貴紫紅裙擺,花朵鮮明,且明顯大於市場主流品種,對偏好大花的美洲市場極具潛力,新品種花梗長度約64.4公分,適合作為切花使用,切花瓶插壽命長達9天,若作為盆花觀賞期更可達30天,此品種已申請國內品種權,並與業者洽談授權,可望成為市場新秀。   楊宏瑛說,農改場也與台中榮民總醫院合作,將園藝治療導入思覺失調症病友團體治療中,在醫院營造1座百坪園藝療育庭園,讓病友進行創作與分享,訓練病友手部精細動作,庭園進行感官刺激,藉由分享創作理念,加強病友互動,例如鋪滿地面低矮的馬蹄金,心形葉片提供拓印活動材料,蔓性夏菫粉色和紫色品種四季常開,帶來好心情,近膝蓋高的鳳梨鼠尾草鮮豔的紅花也可觸碰感受迷人香氣。 透過12周的園藝治療課程,24名參與的病友在臨床症狀、自我照顧能力及精細動作均有顯著進步,更有2名病友順利重返職場。楊宏瑛說,未來也希望將園藝治療課程運用於精神科、身心科的治療中,幫助更多有身心症的民眾。【延伸閱讀】-「園藝治療」是農業也是高齡照顧綠健康產業
開發更具韌性的馬鈴薯品種,強化糧食生產效率
2025/02/19
美國伊利諾大學(University of Illinois)的研究團隊近期針對氣候變遷,研發出一款更具韌性的馬鈴薯,相較未改良的品種,產量增加30%,這項研究對於依賴馬鈴薯維生的農家具有特殊重要意義,特別是針對已受到氣候變遷影響農作收成的區域。研究團隊的重點強調在於改善光呼吸作用,在理想條件下,光呼吸約佔植物光合作用的25%,但在高溫環境下會將光呼吸的比例提升,光呼吸過程中會產生有毒的副產物-醛酸,植物為了代謝這些物質,必須消耗大量能量,也就順帶減少可用於生長的能量。為了解決這個問題,研究人員在馬鈴薯中添加兩個新基因-醛酸脫氫酶(glycolate dehydrogenase)和蘋果酸合酶(malate synthase),這兩個基因可直接在葉綠體中代謝有毒物質,不需要運送到細胞其他部位進行代謝,由此提高光合作用產能效率。   該項研究於2022年的田間試驗證實這項技術的效果,當時的馬鈴薯正處於早期營養生長階段,卻遭遇一波持續四天、超過35℃的高溫,其中兩天更突破38℃,在這種條件下,經改良的馬鈴薯反而比對照組產出多30%的塊莖。 這項基因工程改良不僅提升產量,更沒有影響馬鈴薯的營養價值,這點對於糧食安全特別重要。雖然整體研究成果還需要在不同環境,進行多地點田間試驗,驗證整體成效,但其應用前景應該相當廣泛,研究團隊認為該技術可能也適用於其他如木薯等根莖類作物,對於受到全球暖化嚴重影響的撒哈拉沙漠以南的非洲國家,具有相當重要的意義。【延伸閱讀】-利用基因編輯技術提升馬鈴薯抗逆性,以減少農藥使用並穩定供應
揭開抵抗非洲豬瘟病毒的重要新線索,開發創新抗病技術
2025/02/18
非洲豬瘟是一種致死率極高的傳染病,受感染的豬幾乎無一倖免,其病毒主要在宿主的巨噬細胞中繁殖,會導致豬發燒和出血性病變,目前全球的養豬業正面臨著此嚴重威脅,但尚未建立有效的預防和治療方法。紅河豬(Potamochoerus porcus)是非洲原生物種,具有特殊的抗病能力,雖然同屬豬科動物,但與一般家豬不同,紅河豬感染非洲豬瘟病毒後不會出現病變或症狀,這種特性讓科學家推測紅河豬的巨噬細胞可能具有可對抗非洲豬瘟病毒的防禦機制。   近期,日本農研機構(NARO)與橫濱市立動物園合作,提供紅河豬血液樣本,成功從未感染非洲豬瘟病毒的紅河豬血液中分離出巨噬細胞,並建立一個能長期培養的細胞株- RZJ/IBM,展現出巨噬細胞的典型特徵,包括變形蟲樣的型態,並具有發炎反應和吞噬死菌的功能,基因分析也證實這些細胞確實來自紅河豬。而後比較研究發現,非洲豬瘟病毒在家豬來源的IPKM細胞株中能夠有效繁殖,但在紅河豬來源的RZJ/IBM細胞株中,病毒的繁殖效率明顯受到抑制。這項差異為研究人員提供重要線索,有助於解開為何紅河豬感染後不會發病的原因。這項研究除了有助於了解紅河豬的抗病機制外,也提供了研究非洲豬瘟病毒致病機制的新工具,為疫苗開發提供重要參考並可能促進新的防疫技術研發。日本對於非洲豬瘟目前已建立嚴格的防疫體系,防範病毒入侵,這項研究成果將有助於開發更有效的防治措施,對全球的養豬業長期健康發展具有重要意義。【延伸閱讀】-針對特定非洲豬瘟病毒株研發的口服疫苗可望防治逐漸失控的疫情
高準確度AI演算法協助自動化生咖啡豆品質檢測
2025/02/17
生咖啡豆的品質及整齊度嚴重影響後續烘焙及最終風味,傳統以人工檢查,過程耗時、耗力且較易出錯導致品質不一,研究人員致力於開發自動化選豆機,目前在台灣已有一台採用 AI 演算法進行即時檢測的選豆機-Avercasso CS1,然而該演算法和設備並不公開,因此孟加拉及日本研究團隊合作,藉由AI建立準確度高的YOLO模型,協助自動檢測及分辨劣質的生咖啡豆,以提升效率與確保品質。   YOLO(You Only Look Once)是一種用於即時物件檢測的深度學習演算法,能同時檢測及識別多個物體,且效率及精度高,已應用於醫學成像、自動駕駛汽車等。研究團隊收集5000多張生咖啡豆的高解析度影像,對6種YOLO模型進行訓練並測試其效率、準確度及速度,辨別黑色、破損、褪色及發酸等劣質咖啡豆,結果顯示,YOLOv8n準確度最佳,平均準確度達0.995,且偽陰性及偽陽性機率最低,藉由修改關鍵元素後優化機器學習效率,對此模型進行微調後,使模型能夠更聚焦於咖啡豆的相關特徵,進而提高缺陷檢測及分類準確性。然而,此模型的仍有一些限制,例如著重於單一來源的咖啡,對於其他國家或品種的咖啡可能並不適用等。相關文獻發表於Scientific Reports期刊。   透過自動檢測有缺陷的生咖啡豆,此模型有助於加強咖啡產業的品質控制,也為農業自動化的未來創新奠定基礎。研究人員表示,未來將擴大資料量,收集多個來源及更多種缺陷的咖啡豆,使模型應用性更廣泛,或整合物聯網(IoT)設備,期望能應用於其他農作物上。【延伸閱讀】-智能監測咖啡豆的熟成及品質
日本發明可裝在植物葉子底部的感測器,幫助農民更有效監控植物細小變化
2025/02/14
近期隨著氣候變遷與人口過剩的多重挑戰,農業上迫切需要提高生產力,極端天氣如熱浪、暴雨與乾旱等自然災害會對植物造成環境緊迫壓力,造成作物產量降低,威脅農田、森林等生物多樣性的安定。為了輕鬆監測植物狀況,日本東北大學近期開發一種可安裝在葉子上的感測器,該技術可幫助農民提高作物產量與進行作物栽培管理,滿足民眾的糧食需求。 目前精確監測植物科技,雖然可利用無人機等設備從工廠上方進行監測,但只能較大方向的表面資料,而其他小型感測器也需要現場人員手動安裝並檢查每個感測器。為了持續監控作物細小變化,研究人員開發一種可直接附著在葉子底部的新型感測器,不干擾植物陽光吸收。這種設備藉由光譜感測器和光源來測量葉子顏色,且可追蹤作物在同一地點隨時間的變化。感測器具有Wi-Fi數據傳輸與防水功能,可在戶外一個多月持續工作,有效延長數據收集時間,並即時提供植物細小變化數據,替沒有時間手動檢查每棵植物的農民節省大量時間。      在利用30種不同植物、約90片葉子測試下,與商業用光譜儀相比,感測器在8個波長中的其中7個都達到高精準度,特別是在620nm波長下的測量結果與專業葉綠素計相似,且在550nm波長下感測器讀數變化與植物所承受的壓力反應相符,可與常用的光化學反射指數(Photochemical Reflectance Index, PRI)表現相互對照。另外在現實戶外試驗測試下,將感測器裝在樺樹葉上,追蹤在秋季、落葉季與兩週內的樹葉顏色變化,並可藉由設備觀察到植物反應隨陽光強度的波動變化以及葉綠素減少。透過這種高效能的感測技術,可為大規模植物健康網路健康的建置提供更多的可能性,該項技術不僅可適用於智慧農業生產,也可應用於森林植被健康研究等多項領域,代表農業生產管理朝更精準及有效率的方向持續邁進,為農業科技發展注入更多活力,並為解決全球糧食安全問題提供有力支撐。【延伸閱讀】-讓植物說話-科學家發明感測器即時監測植物體內變化
種苗場完成杏鮑菇碳足跡盤查 可望成為國產首例
2025/02/13
種苗場今天表示,已完成400公克袋裝杏鮑菇碳足跡盤查,總排放量2.1245公斤二氧化碳當量,申請查證中,之後向環境部申請碳標籤,可望成為國產杏鮑菇首例,供消費者選購參考。 響應2040年農業淨零政策方針,農業部種苗改良繁殖場發布資訊指出,除了推展菇蕈介質多元循環利用,進一步與合作對象「天下第一菇農產行」就其生產的「400g袋裝杏鮑菇 」執行碳足跡盤查。 種苗場副研究員兼科長陳哲仁說,為了進行週年生產活動數據蒐集,也委託第三方輔導單位國立成功大學產業永續發展中心協助完成此產品的碳足跡盤查,總排放量為2.1245公斤二氧化碳當量(kg CO2e)。 各階段排放比例依序為製造占81.13%、原物料占16.55%、使用占2.32%、廢棄占0.01%。他說,配銷因採自行載運,車用柴油排放併入製造階段,不重複採計。    陳哲仁說,目前已向財團法人農業科技研究院申請第三方查證上述碳足跡盤查報告中,完成後將向環境部申請碳標籤,可望成為國產杏鮑菇有碳標籤的首例,提供民眾響應綠色消費時參考。 他並說,其次,產品進行碳足跡盤查,可以發現排放熱點,從中改善技術降低排放量,以此案件為例,杏鮑菇須經過20天、攝氏25度恆溫栽培,製造階段60.6%設備用電及6.15%冷媒逸散為最主要排放熱點,合作業者也說,未來會嘗試對這階段製程降低碳排。 此外,陳哲仁說明,一個產品的碳足跡盤查作業費用約新台幣50多萬元,委託一般機構協助執行約10萬元,加上第三方查證10多萬元,整體約須80萬元,未來申請量像有機驗證等逐步增加、規模化後,會有助於取得碳標籤整體費用降低。【延伸閱讀】-花1年做碳盤查 台灣首盒碳標籤草莓誕生
了解植物氣孔開關機制,為適應乾旱及高溫氣候提供更多對策
2025/02/12
在全球氣候變遷日益嚴峻的現在,極端氣候問題逐漸成為常態,不但影響自然生態系統,更威脅農作物栽培。最近由比利時法蘭德斯生物科技研究院(Vlaams Instituut voor Biotechnologie, VIB)所領導的研究團隊近年來致力於了解極端氣候對植物生產的影響,試圖從植物本身的防禦機制中尋找可提升抗逆境能力的方法。氣孔在調節植物應對與環境的反應中扮演重要關鍵角色,不僅負責調節氣體和水蒸氣的交換,為植物抵禦非生物脅迫的重要屏障,同時也是病原體的入侵點。經由研究發現植物可藉由調節葉片上的氣孔克服高溫氣候與乾旱,當面對高溫時,植物會透過打開氣孔降溫,而在乾旱時,則會關閉氣孔防止水分流失,但如果同時面對高溫及乾旱情形時,植物的反應機制則可能相互衝突,降低植物應對效率。為此研究團隊與各大專院校專家學者共同合作,深入研究整體機制。   研究人員認為,氣孔的開與關是一種快速生理反應,而經由研究發現開與關兩種反應變化需要藉由蛋白質網路之間的磷酸化反應進行,該反應具可逆性且速度更快,研究團隊深入研究磷酸化反應在氣孔開關中的作用,成功鑑定出一個新的磷酸化依賴性訊號軸,可在高溫和乾旱時調節氣孔開關。其中一種與高溫相關的蛋白質-TOT3,控制高溫時氣孔開啟,而另一種與乾旱相關的蛋白質為OST1,可藉由磷酸化使TOT3蛋白失去活性,遭遇乾旱時用以調節關閉氣孔。這種磷酸化控制機制,可作為一種開關,調節植物在高溫和乾旱時的氣孔反應。 這項發現不僅在學術上具有重要意義,更重要的是在全球氣候變遷下,理解這些機制,有機會可培育更多具氣候韌性作物,強化氣候變遷調適能力。【延伸閱讀】-極端氣候常態化!稻米、蔬果大受影響,日本農業如何因應?
智慧科技應用於作物栽培管理,妥善管理作物產量、品質及水資源
2025/02/11
隨著科技發展,農業生產型態正逐漸改變,透過發展衛星影像、無人機感測技術和人工智慧技術,幫助農民面對許多進行農作物生長、農業濕度管理、精準灌溉控制與掌握最佳收穫時機,大幅提升農田種植效益及農產品品質與產量。例如對於花生、馬鈴薯及紅薯的種植者,花生、馬鈴薯及紅薯可食用部位皆於地下生長,導致在採收期時常需估計最佳收獲時間,也無法準確預測作物品質與產量,直到採收時才能了解情形。因此,巴西聖保羅州立大學(UNESP)開發遙測技術,透過衛星影像或無人機中內建感測器,結合農業機械中的感測器和AI工具,建置電腦模型,幫助農民透過遠端分析檢測花生等農作物的產量與成熟度。而為了準確獲得估計數據,研究人員分析無人機或衛星拍攝的影像,這些影像捕捉了植物對光的反射率,包含它在綠色、黃色及藍色等可見光和紅外線、近紅外線等不可見光所反射的太陽能,電腦根據該反射率的計算,便可以此估計作物成熟度。目前已可預測花生成熟度,準確率超過90%,無須連根拔起,甚至可以預測紅薯大小。透過該技術估算作物的生產能力,可以監控農業機械於更適當的時機採收,以此提高生產力及採收效率,減少採收損失及密集耕作產生的二氧化碳排放。   此外,研究團隊也研發出新的土壤濕度監測系統,藉由該系統內建雷達發射三個不同波段相互作用,接觸並穿透土壤,可以預測作物產量,準確率超過90%,並發展為可變水流速率灌溉系統,精確用水管理,避免水資源浪費。目前該技術已開發至現場實驗、方法驗證以及甘蔗園實地測試。而該技術研發目標也與歐洲另一項技術研發目標類似,是藉由透過無人機分析影像與蒸發水量指標,精準管理水資源地圖,有效辨識缺水區域,進行即時調整。 上述技術雖然已發展逐漸成熟,但於實地於田間應用仍有段距離。不可懷疑的是,這幾項技術已對於現代農業科技發展開創了新的途徑,協助農業應對更多氣候危機與糧食危機。【延伸閱讀】-運用數位相機和AI監控土壤濕度並進行智能灌溉

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