趨勢快訊 - 農業科技決策資訊平台

2018/10/09

歐洲科學院諮詢委員會(European Academies' Science Advisory Council, EASAC)近日提出一份關於土壤永續利用的建議報告，供歐盟及其會員國政策制定者參考，報告內提及歐洲地區土壤永續利用面臨到的問題、現況及如何制定相對應之政策。　　土壤永續利用是歐盟長期關注的議題之一，雖然歐盟試圖於2014年提案訂立土壤指令(Soils Directive)，但因成員國支持度不足，該指令最終遭撤回，至此歐盟仍缺乏土壤永續利用的相關準則及規範，各國間丈量及監測土壤環境的方式也未見統一的標準。歐洲議會在上個月討論如何透過土壤保護與土壤永續利用改善糧食安全問題，顯示土壤永續經營管理將是近期歐盟各國未來政策制定的方向之一。【延伸閱讀】歐盟2020年後的CAP目標說明　　歐洲科學院諮詢委員會為土壤永續經營管理提出下列議題：議題一：氣候變遷　　歐洲科學院諮詢委員會在報告中指出，土壤碳含量是大氣的2-3倍。委員會建議透過實踐千分之四倡議(4 per mille initiative)每年增加土壤中0.4%的碳含量，改善土壤肥力及結構。改善農地土壤肥力及結構的措施將有助於健全糧食安全體系，並減緩氣候變遷造成的影響。委員會亦建議應針對不同地區的農民採取因地制宜的土壤管理方式。　　委員會另外提到：在設法增加土壤碳含量的同時，泥炭地(peatland)因燃煤需求而開發，將對土壤保護造成極大的衝擊。為此，如何在開發及復育間取得平衡，將是歐盟重要的課題。議題二：森林砍伐及土壤永久喪失　　歐洲科學院諮詢委員會擔心瀝青封路或建造地上建物等土壤密封(soil sealing)的舉動將使土壤永久無法再使用。若土壤密封的速度日漸增加，而歐盟對農作物的需求量不減的情況下，將需要歐盟以外的地區生產農產品，其他地區為滿足歐盟地區的農產品需求，將開墾林地作為農地，形成惡性循環。　　若日後有建造業或礦業等活動，應在不影響土壤潛在生態系服務(ecosystem)的條件下，降低土壤環境面臨的衝擊。議題三：生物多樣性　　歐洲科學院諮詢委員會指出，地表生物多樣性與地下土壤的生物多樣性息息相關。有鑑於地表生物多樣性有相對應的保育法規加以規範，土壤內的生物多樣性也應比照立法規範之。議題四：生質能源　　生質能源的發展會對土壤造成衝擊。若種植抗土壤侵蝕(soil erosion)能力較低的生質作物(例如：玉米)，將無法在土壤風蝕的過程中保護地表土壤，造成土壤劣化。若能在能源政策擬定過程中考量這個環節，將有助於將影響降至最低。議題五：人類健康　　人們隨意丟棄的PPCPs (藥物和個人保健用品，pharmaceuticals and personal care products)與動物用藥已對土壤等環境造成衝擊，藥物內的抗生素可能降低土壤微生物多樣性及產生具抗藥性的微生物。另外，若土壤內缺乏營養物質，將導致作物缺乏微量元素等養分，不利於人類健康。議題六：共同農業政策(common agriculture policy, CAP) 　　歐洲科學院諮詢委員會建議應在下次CAP中提出關於土壤永續經營管理的政策討論，並且建議廣邀各界專家參與討論及參與政策制定。目標使農民以永續利用的方式活用耕地及造福社會大眾。

#環境友善 #土壤保護 #永續性

利用青芒果皮解決油污泥問題

2018/10/08

油污泥(oil sludge)是原油煉製過程中產生的廢棄物，由於回收率低，易對環境造成污染，因此開發花費低廉且有效的處理方法成為油污處理的主要課題。先前發表的研究證實，由Biruck Desalegn博士及其團隊發明的新型態奈米微粒，可有效解決廢油污泥造成的污染。　　南澳大學(University of South Australia) Biruck Desalegn博士表示：去年平均每日全球石油產量突破9,260萬桶，創歷史新高。雖然污染控制的技術已逐漸進步，但精煉的過程中仍無可避免地產生大量的油污泥，這些污泥具細胞毒素，可能導致細胞誘變及致癌性，具有潛在的環境及生物風險。此外，油污泥中的毒化物的物理性質與毒性會隨時間改變，暴露於環境經過風化，恐怕將產生新型態的毒化物。　　新型態的零價鐵奈米微粒是由青芒果表皮萃取物與氯化鐵(iron chloride)製造而成，利用氧化還原反應的過程分解土壤中的污染物。經過21天的土壤實驗發現，青芒果零價鐵奈米微粒具有良好的清除效果，能去除土壤中高達90%的TPH (total petroleum hydrocarbon，總石油碳氫化合物)。這類利用植物產生的新型態奈米微粒，提供一個更加經濟、永續及環境友善的油污處理方式。【延伸閱讀】啤酒酵母細胞壁化身生物循環肥料進行葡萄栽培　　該研究由澳洲政府資助的合作研究中心計畫(Cooperative Research Centres Programme, CRC Programme)提供研究經費，相關文獻已於8月發表至<Environmental Technology & Innovation>。

#汙染物處理 #廢棄物利用 #green mango #油汙泥

可擴散至全球海洋產業的數據生態系統

2018/10/05

漁業是人類歷史上規模最大，也最悠久的產業之一，自45,000年前採用人力捕魚到今日使用人工智慧、機械網和其他技術以提高漁船效率和海產品質，雖然增加了水產捕獲的數量，但仍舊無法達到最高的產業效率，許多自海中取得的產品仍舊浪費。然而，地球上人口持續增加，對水產品的需求也日益提升，海洋漁業需要改變現在非永續性的生產方式。　　建立數位化供應鏈能透過大量數據分析建立供應計畫，善用科技串連供應鏈上下游的數據，除了可精準控制生產及庫存數量，倉儲成本、物流成本、門市缺貨風險等也將連帶下降，提高整體營運效率。然而全球漁業產業龐大，在分散的產品供應鏈中，不易達成數據共享的供應優勢。　　為了解決大多數水產品供應鏈的碎片化的問題，Fishcoin的開發設計為點對點(peer-to-peer，P2P)網路，允許各行業關係人利用區塊鏈的共享機制，進而提升數據可信度、透明度和安全性。這種所有工具均開放使用且不依靠單個應用程式或中心行程的分散式系統就像是海星一般，稱為Starfish Protocol。Starfish Protocol是唯一與GSM協會(Groupe Speciale Mobile Association，GSMA)合作的區塊鏈項目，GSMA是世界上最大的電信公司協會，可能幫助其快速擴展至全球。【延伸閱讀】有朝一日泡泡無人機能協助農民為花朵授粉　　使用Fishcoin除了可應用區塊鏈數據的共享機制，隨著使用者增加也會使得結構更加龐大，並且在漁民、進出口商等參與者輸入數據時提供獎勵-Fishcoin tokens，這樣具可擴展性的獎勵方式可增進漁民提供數據的主動性，進而促進漁業效率與永續性。

#漁業 #農產品安全 #區塊鏈 #可追溯性 #供應鏈 #環境永續

透過模仿藍綠藻，有望提高糧食作物產量

2018/10/04

RuBisCO(Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase)是參與植物光合作用中不可或缺的羧化酵素，催化二氧化碳轉為葡萄糖；然而隨著溫度升高，此酵素與氧的結合率也會跟著提高，產生光呼吸反應(photorespiration)，抵銷植物光合作用的效率，影響植物產量。　　藍綠藻(Cyanobacteria)則發展出一種二氧化碳濃縮機制(CO2 concentrating mechanism，CCM)，在由多面體蛋白質組成的腔室(Carboxysomes)中使用運送蛋白幫助碳酸氫根吸收並聚集於RuBisCO附近，提升光合作用效率，使藍綠藻得以繼續生存。多年來，生物學家嘗試要將此機制帶入植物中；然而，Carboxysomes需要約12種蛋白質互相協調表達才得以產生，並不容易將此機制轉移到植物細胞當中。　　澳大利亞國立大學(Australian National University，ANU)則成功地在轉基因煙草葉綠體中產生簡化的carboxysomes，推測可以使植物生長和產量增加60％。若是可以應用於糧食作物如小麥、豇豆、木薯中，將有助於提升作物產量，滿足不斷增長的全球人口需求。【延伸閱讀】脈衝電場技術對於新鮮水果冰沙中的酵母菌和黴菌之生長影響　　此研究只是突破性的第一步，未來還需要進行更加深入的研究以確認此機制於糧食作物的應用是否成功，相關計畫得到了Realizing Increased Photosynthetic Efficiency的資助，結果發表於<Nature Communications>。

#基因轉殖 #RuBisCO #葉綠體 #藍綠藻 #煙草 #光合作用 #糧食安全

快速且可靠的微生物污染檢測技術

2018/10/03

食源性疾病主要通過攝食病原性微生物汙染或有毒化學物質與其他毒素而引起，可能造成病患腸胃不適、嘔吐、發燒等症狀，嚴重時甚至會休克，透過良好的食品檢測技術可以減少相關案例產生；因此全世界每年都需要對許多水、飲料和食品樣本進行檢測，守護民眾的食品安全。　　軍團菌(Legionella)、假單胞菌(Pseudomonas)、賈第蟲(Giardia)/隱孢子蟲(Cryptosporidium)、沙門氏菌(Salmonella)，曲狀桿菌(Campylobacter)和致病性大腸桿菌(pathogenic E. coli)等皆是造成人類疾病的主要病原，這些微生物的存在也導致巨大的經濟損失，然而目前使用的黃金標準(Golden Standard)培養測試仍需要數天至兩週的時間才能得到結果。　　CellCount計畫通過開發儀器和一次性檢測試劑盒-Microfluidic cartridges，建立革命性的微生物檢測平台，主要包含兩大部分，其一是分離和濃縮細胞的免疫磁性分離（immunomagnetic separation，IMS）技術，以及用於偵測和計數的流式細胞儀（flow cytometry，FCM）。Microfluidic cartridges設計成一次性消耗品，將樣品直接放入盒中的孔洞，再將盒插入自動化儀器中，磁性顆粒可結合至目標微生物表面，並施加外部磁場將其與其他細菌分離，再另外以螢光標記對細胞染色以區分活細胞和死細胞。【延伸閱讀】加拿大大湖保護計畫—農場磷過濾技術　　利用此技術能更加簡化樣品處理時間，並提供快速、可靠和高分辨率的數據，而機器的高度便攜性與簡單操作更可降低檢測人員的技術門檻，一小時內便可得到檢測結果，適合在醫院、水淨化企業、污水處理廠、瓶裝水製造商、遊輪等使用。　　相關計畫由歐盟Horizon 2020資助

#食品安全 #微生物汙染 #農產品安全 #檢測技術

區塊鏈於放養雞產業之應用

2018/10/02

1984年中國的家禽業向資本市場開放，建立了工業化的大規模養殖模式。肉雞因生長快速而受到青睞，並很快成為速食業的首選，但每年爆發的禽流感和過量使用抗生素的報導都讓消費者存有疑慮。此外，2013年的禽流感疫情導致家禽業損失高達400億元，使得中國政府擴大了對食品安全的監管措施，且隨著消費者越加注重從農場到餐桌的食安問題，中國家禽業正在引入高科技技術幫助創新。　　中安科技於2017年6月推出GoGo Chicken計畫，主要通過數位科技與區塊鏈提升家禽產業鏈的透明度。GoGo Chicken將自由放養的家禽與監控技術結合，每隻雞腳踝上都戴著一條腳環，可用以計算每日踩踏步數、年齡甚至死亡時間，預先購買雞肉的消費者可以透過應用程式查看所有詳細資訊。現今養雞業繁殖的肉雞通常於40天左右就可屠宰，但GoGo Chicken計劃中的雞隻可存活166天，風味比普通肉雞更好。　　中國是世界上最大的肉類消費國之一，佔2016年全球消費量的28％。消費者為了追求更好的食品安全保障，逐漸捨棄在傳統市場購買雞肉的作法，轉而尋求於國際超市或是當地農民直接購買商品。由於看見背後的潛在利潤，許多中國的科技公司也已將觸手伸進肉類和家禽產業，例如京東集團在2016年推出了一個稱為Running Chicken的類似計畫，同樣使用區塊鏈，而網易公司投入有機黑豬飼養也已進行八年多。然而，中國目前沒有任何全國性官方的自由放養或有機產品認證，表示消費者需要自行驗證供應商聲明是否真實。總體而言，中國家禽業的轉變與20世紀80年代的歐洲相似，只是此趨勢是受到食安影響，而非考量於環境與道德問題。【延伸閱讀】可擴散至全球海洋產業的數據生態系統　　GoGo Chicken的另一個目標是幫助提高農村收入，中國中西部地區受到地形影響，農地大多破碎，不易進行大規模的一致性生產，但透過良好的放養管理模式，或許能在保護環境的同時提升村民收入。目前負責GoGo Chicken的中安科技子公司連模科技已在貴州、安徽、山東和河南省招募了合作農場，並進一步擴展到西南部山區，預計到2020年將招募3,000個農場，提升綠色養殖的永續性。

#雞 #飼養與栽培管理 #區塊鏈

無人機為日本高齡農民提供高科技幫助

2018/10/01

日本人口高齡化程度嚴重，為了緩解農業勞動力不足的問題，近年來各界積極進行無人機輔助農業作業的開發研究，目的是緩和農民務農的身體負擔並增進生產力，以對抗數十年來農村出生率下降與人口外移的問題。無人機可能是未來的日本高齡化農村的主要勞動力來源。　　近期新創公司Nileworks 開發的無人機Nile-T8與JA Miyagi Tome及Sumitomo Corp公司進行合作測試，自動無人機於水稻田間噴灑殺蟲劑，同時診斷植株生長狀況，快速分析稻稈並決定需要多少農藥或肥料，讓農民能輕鬆判斷田間投入之需求與估算作物規模。購買一般較大型無線電所控制的小型直升機搭配噴霧設備約需1,500萬日圓，無人機卻只需約400萬日圓左右就可購得，高科技應用能緩解農村社會在年輕人出走後所面臨的勞動力短缺。【延伸閱讀】藉由無人機技術應用，精準監測馬鈴薯種植過程之氮肥使用　　目前Nileworks公司正與官方進行協商，期望能允許操作者不用證照就能控制無人機，且能利用iPad進行操作及運用繪圖軟體，最終目的是將水稻種植成本降低到現在的四分之一。Nileworks計畫於五月開始販售無人機，預計第一年以100架作為年度目標並於五年達成4,000架。其它無人機業者，如SkymatiX公司也與Mitsubishi Crop及Hitachi公司合作，將提供農用無人機服務。　　現今人們對農業仍存有刻板印象，認為務農是骯髒且粗重的工作，透過科技逐漸促進農業現代化轉型，或許能有效轉換民眾的舊有觀念並吸引年輕人回歸。

#無人載具 #智慧農業 #勞力短缺 #水稻 #飼養與栽培管理 #自動化機械

【綠趨勢】太陽能農場排放的二氧化碳量比燃煤電廠更少

2018/09/28

傳統火力發電廠藉燃燒煤、石油等化石燃料發電，過程中會產生二氧化碳等造成暖化的溫室氣體，長期下來逐漸使得全球氣候變遷越加明顯，故許多國家擬訂能源政策時常將碳中和視為最終目標，也就是使得碳排放(carbon emission)與碳吸存(carbon capture and storage, CCS或bio-sequestration)達到穩定平衡。　　在減少碳排放的同時，為了滿足人類生活對於能源的需求，可再生能源成為未來使用的能源導向。美國密西根理工大學(Michigan Technological University)則比較了燃煤電廠與太陽能農場的溫室氣體排放與土地轉化效率，發現美國境內燃煤電廠的總碳排放量需在89%的國土面積滿足平均覆蓋森林率時才有辦法抵銷；而太陽能農場所產生的碳排放則較燃煤電廠少5倍，顯示太陽光伏技術(solar photovoltaic technology)是一種更有效率的土地利用方式。　　作者Joshua Pearce博士表示：此種計算方式並無計入效率較高的黑色矽晶圓(black silicon)太陽能電池、在太陽能板之間加裝鏡子以增加吸收率或在兩裝置間種植農作物以達農電共生的模式增加土地利用率等方法。作者希望透過此次發表，呼籲應將資源運用於提高太陽能板轉換效率及太陽能農場的經營模式規劃，而非一昧用於火力發電廠大量排放溫室氣體後的碳吸存技術。【延伸閱讀】來自葉綠素f的新型光合作用系統　　相關研究發表於<Scientific Reports>

#可再生能源 #低碳生產方式 #氣候變遷 #碳排放 #太陽能

Holstein UK推出牛資料庫以增進可追溯性與遺傳價值

2018/09/27

英國食品供應鏈的標準在全球擁有高度公信力，也保障了消費者信心，受到各種食安問題的影響，未來消費者對食品可追溯性的期望將會逐漸提升；而英國乳品行業也需要透過各項措施以促進未來的產業發展，包含牛奶成分要求、健康監測、農場保障、培訓和流動性以及身體狀況評分等。　　Holstein UK的ARC(Approved Registered Cattle)計劃於英國乳品日(9/12)啟動，預計將建置一個完整的資料庫，提供登記在herd-book中動物的真實資訊，協助增進全球動物可追溯性與相關知識。此部分將與動物耳牌公司Caisley合作，為會員提供簡單且防篡改的組織取樣系統(tissue sampling system)，並與動物血統、健康測試、乳品記錄、分類和基因數據相對應，可用於基因評估和親緣鑑定項目，提升品種遺傳價值。　　另外ARC也對已登記譜系的牛隻後代開放，通過繳交組織採樣與親子資訊，可以將這些動物登記到單獨的數據庫中。而Holstein UK也能直接把數據傳送給British Cattle Movement Service (BCMS)，便於其簽發牛護照，減少人員重複輸入數據的狀況。此計劃使消費者和加工者可確保動物飼養品質，並完整保留動物屠宰前的可追溯性，動物的DNA和親緣資訊也提升了供應鏈價值；酪農也能更準確地進行動物登記，優化配種決策以加速遺傳進展。【延伸閱讀】選擇氣候友善食材不僅可保護地球，也能促進健康與減少醫療支出　　此計劃將有助於鞏固供應鏈整合，未來目標是推廣至所有其他乳牛和肉牛品種。

#農產品安全 #育種 #可追溯性 #乳牛

法國三項農業智慧化創新技術

2018/09/26

自動化機械發展已有數十年，工業上常使用機器人幫助進行精密且重複性高的作業，提升製造業工作效率。近年來，隨著研發水準逐漸提高，部分廠商也逐漸拓展機器人於農業的服務，包括除草、氣候預測或作物監測等。在法國的850,000位農民中，有79％的人使用互聯網(internet)，70％的人會使用智慧手機的專業應用程式，此現象對於初創企業而言，代表農業市場的巨大需求。以下介紹三間智慧型農業機械的初創企業：農業無人機的先驅- Airinov 　　Airinov公司推出的無人機結合多光譜感測器，可提供準確的統計數據與定位，在無人機飛越田間時即時檢查作物狀態，幫助農民了解作物健康並提升營養管理的能力。此外，隨著技術推進，農民所負擔的成本也逐漸下降，2012年時購買一部無人機需要40,000歐元，但到今日只需支付4,000歐元。協助農民了解氣象創始者-Sencrop 　　天氣狀況是影響農民工作的核心要素，Sencrop的感測器系統可有效連接溫度、雨量和風速測量儀，提供農民視覺化的數據呈現，協助農民長時間與遠端監控田間狀況，提升管理效率、產量與抬高農民生活品質，至今已有超過6,000位法國農民使用此項技術。【延伸閱讀】隨著Nvidia投入智慧農機領域，人工智慧晶片發展將逐漸白熱化除草機器人製造商- NaïoTechnologies 　　只要是種植作物的地方就有雜草生存的空間，使用除草劑可能使得農產品具有健康上的疑慮與爭議，因此使用機械性的方式除草則可免除此種狀況。然而這對農民而言需要付出大量勞力，故NaïoTechnologies公司發明了各式除草機器人，以應付不同作物的田間除草需求，包含葡萄園機器人Ted、除草機器人Oz和大型農場機器人Dino。

#機器人 #除草 #無人載具 #環境監控 #人工智慧 #自動化機械 #飼養與栽培管理

低氣孔密度水稻更能因應氣候變遷

2018/09/25

水稻(Oryza sativa)是人們賴以維生的糧食作物之一，估計每公斤稻米需要使用到2,500公升的水，屬於水資源密集型的產業，而目前全球近半以上的稻米作物來自雨養農業系統；然而氣候變遷已逐漸改變現有的種植環境，極端乾旱和高溫的出現將會更加頻繁，因此消耗大量水資源的水稻將不符未來所需。　　水稻如同大多數的植物一般，使用氣孔調節二氧化碳進入與釋放蒸散作用的水氣，另一方面也可調節植株溫度。在水份不足時，氣孔會關閉以減緩水分流失，低密度氣孔的水稻保水效果更好，在必要時也存有較多的水可供植株降溫。　　英國雪菲爾大學(University of Sheffield)則藉由基因工程開發出一種高產水稻品種-IR64，透過水稻表皮形成因子OsEPF1基因的過度表達，能夠產生較少的氣孔，用水量僅占一般品種60%，對於未來的高溫和乾旱氣候具有更強的耐受性。此外，在大氣二氧化碳濃度升高的情況下，基因工程水稻在乾旱與高溫(40℃)中的存活時間更長，且產量更高。【延伸閱讀】保護區之劃設有助於減緩生物面臨氣候變遷之衝擊　　此項低氣孔密度植物的研究或許能更加推進後續氣候變化對於農作物和糧食安全的發展，相關研究為P3 (Plant Production and Protection)與菲律賓國際水稻研究所(International Rice Research Institute)合作進行，發表在<New Phytologist>。

#水稻 #糧食安全 #育種 #基因體學 #氣候變遷

乳牛養殖價值計算，增進選種效率

2018/09/21

有鑑於人們對高脂肪乳品的需求增加，高脂肪品種價值將逐漸上升，如何選育高產量的牛隻作為未來生產所用，是非常重要的課題。然而，只有母牛才能夠泌乳，若只根據母牛表現出的遺傳特徵進行選種，則需耗費大量的時間與經濟成本，因此育種與選種技術對酪農而言是個極高的門檻。　　為此，紐西蘭公司DairyNZ推出了「育種價值指數(Breeding Worth，BW)」評估技術，希望能夠根據各項指標協助選出高產、高脂肪量的乳牛品種。計算方法是將BW與經濟價值結合，由經濟價值反映乳牛各項表型特徵的價值，其中包含乳蛋白、乳脂、乳量、活體重、生育力、身體狀況評分、存活率和體細胞分數(somatic cell score)等八個遺傳表型特徵，將這些數值與基礎參考數值進行比較，就能評判牛隻的遺傳特性是否更具經濟價值。　　牛奶的價格通常與乳脂和乳蛋白價值相關，當市場中乳脂和乳蛋白價格發生變動，就可能使得BW發生變化。在過去三季中，脂肪相對於蛋白質的價值一直在增加，預估此趨勢將持續。DairyNZ預估2019年乳脂的經濟價值為每公斤3.45美元，比今年的每公斤2.85美元上漲60分；而牛奶蛋白的經濟價值下降1.72美元，從6.06美元/公斤降至4.34美元/公斤，連帶使得高脂肪公牛的BW將增加，而高蛋白公牛的BW將下降。【延伸閱讀】牛飲用的水槽可能是大腸桿菌汙染關鍵　　透過市場價格變動的趨勢，也影響了乳牛品種的BW，在前兩百名BW牛隻數值中，有70%是娟珊牛(Jersey)，5%是霍爾斯坦牛(Holstein-friesian)，剩下25%則是雜交種；平均而言，娟珊牛增加了23美元，而霍爾斯坦牛減少了28美元。酪農可利用BW挑選公牛進行人工授精，也可決定保留或購買那些母牛進行繁殖。

#乳牛 #Breeding Worth #育種

美國康乃爾大學推出最新的葡萄品種—Everest Seedless

2018/09/20

美國康乃爾大學現今推出了更大的無籽葡萄新品種—珠穆朗瑪峰葡萄(Everest Seedless)，Everest Seedless是1998年培育出的雜交品種，其親代來自於康考特(Concord)、尼亞加拉(Niagara)、喜樂(Himrod)和Ontario品種。　　Concord是目前市面上最多人食用的葡萄品種之一，由於去皮容易、果肉多汁、氣味濃郁，除了做為鮮食使用，也常做為果汁、果凍、果醬等加工食品來源。為了開發果實更大、耐寒且無籽的品種，農業和生命科學學院(College of Agriculture and Life Sciences)園藝學教授Bruce Reisch在1980年代前往日本採集具76條染色體的葡萄花粉。經過培育後推出了Everest Seedless，其果實可重達7克，約為Concord的兩倍，且無籽。此種葡萄可耐冬季10至15℉ 的低溫，適合紐約州大部分葡萄種植區和中西部地區，並對葡萄露菌病(downy mildew)和白粉病(powdery mildew)具有中度抗性。【延伸閱讀】加速植物育種新技術　　總和以上特點，Everest Seedless適合做為鮮食使用；此外，在多地區栽種測試後，田間昆蟲對此葡萄的影響較少，但若在其他地區栽種則需考量植株對蟲害的抗性。Everest Seedless葡萄目前已授權給Double A Vineyards進行繁殖與栽種，預計今年秋季上市，各地農民可向其購買葡萄藤。

#Everest Seedless #Concord #育種 #葡萄 #無籽 #耐低溫

海鮮甲殼新應用—殼聚糖防銹新用途

2018/09/19

低碳鋼易於接受各種加工如鍛造，焊接和切削，常使用在需要強度、硬度和耐磨性的金屬零件上，但卻容易發生鏽蝕，使得強度降低。一般常用化學防鏽劑進行表面暫時性的防鏽作業，然而防鏽漆脫落後可能對環境造成危害，故需要開發更加環保的防鏽材料。印度理工學院(Indian Institute of Technology)的研究人員已成功生產出一種利用殼聚糖(chitosan)製成的緩蝕劑，其效率超過90％。　　殼聚糖又稱甲殼素，是一種多醣，常見於蝦、蟹等海鮮動物的殼中；由於其溶解度差，因此添加聚乙二醇(polyoxyethylene，PEG)開發出新型的chitosan-PEG。將低碳鋼浸入溶液濃度為50-200mg / L的chitosan-PEG與1M鹽酸中，發現chitosan-PEG可聚集在低碳鋼表面上形成薄膜，進而減緩鹽酸的腐蝕效果。透過weight loss法與電化學阻抗頻譜法(Electrochemistry Impedance Spectroscopy, EIS)結果顯示，處理濃度為200mg / L時，減緩銹蝕的效果最佳，達到93.9％。另外，通常當鋼材經過防鏽劑處理後，其表面會變得粗糙，但使用此緩蝕劑卻可以使表面更加光滑。【延伸閱讀】開發以農業副產物做為路面防凍劑的關鍵成分與技術　　PEG常用於食品、製藥等添加劑，對生物毒性低，此種開發技術為蝦、蟹殼的回收利用提供另一種方法，且對於環境更加友善，相關研究發表於<ChemistrySelect>。

#PEG #殼聚糖 #chitosan #聚乙二醇 #低碳鋼 #廢棄物利用

隨著Nvidia投入智慧農機領域，人工智慧晶片發展將逐漸白熱化

2018/09/18

日本農業勞動力高齡化比例非常高，而現有耕作方式也使土地生產力到達某種極限，因此積極導向智慧化以輔助高齡化勞動力之不足與增進土地生產力。然而，現今的農田中自動化機械的移動性還不夠流暢，可能因其體積或外型而產生一些作業限制，且全自動機械使用時需考量其安全性。　　到目前為止，無人駕駛與工業設備領域是各個公司發展AI技術的目標，但農機與相關的自動化設備也逐漸成為新的戰場。為了突破農業和其他領域機械的作業限制，美國Nvidia公司正在與日本YAMAHA公司合作以開發智慧機械。YAMAHA的目標是建造無人駕駛農機，用於採摘和運輸蔬果等農業作業，計劃於2020年進行商業化，並將技術推進於其他無人機械。　　由於農產品種類多樣，因此難以使用單一軟體進行所有農產品的辨識作業，但現今電腦的類神經網路與深度學習技術發展越趨成熟，我們可以教導人工智慧如何分析數據並從中學習。Nvidia設計的圖形處理器(graphics processors或稱graphics processing unit，GPU)能夠有效地處理大量數據，因此非常適合深度學習。目前Nvidia產品已結合於許多設備， Komatsu 公司和Fanuc公司都是其合作的對象。【延伸閱讀】光譜分析技術用於探討生物多樣性的潛力　　在此同時，Intel也正在提升競爭力，去年以150億美元收購以色列Mobileye以提升AI晶片開發的優勢，今年5月，Intel表示將在2019年推出新一代神經網路處理器系列晶片。而Google和阿里巴巴也正在發展各自的處理技術，未來隨著物聯網技術的應用與設備連結逐漸擴張，相關處理晶片的市場戰爭將會越趨於白熱化。

#人工智慧 #處理器 #晶片 #農業機械 #自動化機械

含有薑黃素的奈米載體可緩解高眼壓引發的視網膜神經節細胞損傷

2018/09/17

青光眼的發生常伴隨著不同病因，但都會造成視神經的萎縮或凹陷，使得病人的視野缺損或縮小。多數的青光眼病人是屬於原發性，目前所了解的醫學知識無法找出原因；也有部分病人是由於母體感染造成的先天性青光眼，或是因為外傷、眼內發炎、或各種眼睛手術後的併發症，都可能引發青光眼，此種症狀影響全球6000萬人，並造成840萬例失明。然而，青光眼的治療方法無論是藥物、雷射及手術等都只能延緩視力惡化，往往當病人因視力模糊而就醫時，視神經已發生不可逆的傷害。　　薑黃素(Curcumin)是一種來自於薑黃的多酚類物質，長期以來被認為具有抗發炎與減緩神經退化性疾病發展的效果。然而，薑黃素的水溶性與生物利用度低，需要口服較大劑量才可能具有一定程度的效果，但可能造成消化道負擔。因此英國倫敦大學眼科研究所(University College London Institute of Ophthalmology)開發了利用非離子性介面活性劑TPGS(D-α-tocopherol polyethene glycol 1000 succinate)和熱可逆水膠Pluronic F127製作薑黃素奈米載體，此載體使薑黃素的溶解度提高了近400,000倍，可添加於眼用滴劑作為眼睛局部使用。而在動物實驗上，高眼壓症與視神經阻斷術大鼠在滴劑處理三週後，可緩解視網膜神經節細胞的損傷，顯示此種方式可緩和高眼壓的衍伸症狀。【延伸閱讀】薑黃素能改善記憶和情緒　　此外，由於薑黃素可與β類澱粉蛋白結合，未來或許也可應用在阿茲海默症(Alzheimer's disease)的檢測中，透過非侵入性的眼部檢查以判斷神經變化狀況。相關研究發表於<Scientific Reports>

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利用全基因組關聯性分析標記天然遺傳抗性基因，解決大豆蚜蟲害問題

2018/09/13

美國是目前全球第一大大豆出口國，種植地區分布於中西部各州，是當地相當重要的經濟作物。除了氣候變化以外，病蟲害也可能造成農產品災損，大豆蚜(soybean aphid，學名Aphis glycines)引起的蟲害便是其一，為此若能降低大豆蚜的族群數量，便能減少經濟損失。　　大豆蚜原生於亞洲地區，北美地區於2000年才在威斯康辛州被記錄。大豆蚜的生活史有部分時間是在大豆植株上。目前的防治方式除了透過農藥及非農藥資材的方式施用之外，選拔具病蟲害抗性的物種抑是對抗大豆蚜的方法。雖然可利用基因工程的方式將具抗性的遺傳物質直接轉殖到大豆上，但隨著目前民眾與各國政府對基改作物的疑慮，該技術的施用仍需評估，因此現行可行的方法是透過分子性狀選拔的方式找出相關的抗性基因。　　科學家在早些年前即發現某些大豆品系與抵抗蚜蟲相關的基因，稱作大豆蚜抗性基因(aphid resistance genes, Rags)，具該性狀的基因可有效的降低大豆蚜在葉下產卵拓殖的機會，選拔出具Rag基因或與Rag基因關聯的性狀，可暫時解決蟲害問題。然而如同施用農藥逐漸產生抗藥性的問題一樣，經過幾個世代後，具抗性的大豆蚜將又會拓殖其族群量，人們又將面臨大量具抗性的大豆蚜族群。　　美國明尼蘇達大學農藝暨植物遺傳學系(Department Agronomy and Plant Genetics, University of Minnesota)的副教授Aaron Lorenz及其團隊將1000多種已知的大豆品系進行全基因組關聯性(Genome-Wide Association)分析，利用統計方法，標記(map)特定染色體區域與蚜蟲抗性具統計上相關的基因。Lorenz與其同事利用這個方法找出一些先前研究未被標記，而其中具潛在抗性的候選基因。目前該研究團隊仍須針對這些區域加以研究。該研究提供了具抗性的候選基因供後人進行病蟲害防治的相關研究。【延伸閱讀】利用微針萃取技術快速獲得植物組織中的病原DNA 　　本研究由明尼蘇達州大豆研究及推廣委員會(Minnesota Soybean Research and Promotion Council)、明尼蘇達州入侵陸生植物及害蟲中心(Minnesota Invasive Terrestrial Plants and Pests Center)提供經費上的協助。該研究成果已於8月初發表在<The Plant Genome>。

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利用DNA檢測食物中微量的花生成份

2018/09/12

對花生過敏的人而言，即使食物內含有微量的花生，都能引發程度不一的過敏反應，嚴重者則會令患者呼吸困難，甚至造成休克死亡，因此花生過敏者都應避免食用含有花生的食物；然而部分產品標示不實，這對消費者而言是個隱憂。據統計，美國有3,000萬人對花生過敏，且近十年來此類人口有穩定上升的趨勢，若產品成分中具微量且忽略未標示的花生原料，對這群過敏者而言，將產生嚴重危害。目前研究人員已研發出DNA檢測法，用來檢測食物內是否具花生DNA的微量跡證，得知食物內是否用花生作為產品原料之一。　　在食物加工處理的過程中，受到高溫、高壓或乾燥等過程，大部分的蛋白質結構都在過程中受到破壞。相較於蛋白質，食物內的DNA在加工過後仍可保持部分完整的片段，提供比蛋白質更多的辨識資訊。不僅如此，在植物的細胞中，具許多葉綠體基因，因此美國食品藥物管理局食品安全暨應用營養中心(Center for Food Safety and Applied Nutrition, U.S. Food and Drug Administration)的研究員Caroline Puente-Lelievre及Anne Eischeid想出利用分子生物技術中的聚合酶鏈鎖反應(polymerase chain reaction, PCR)法，擴增(amplify)食物中的特定基因片段，例如花生的葉綠體基因，以判斷食品中是否含有花生的相關成分。【延伸閱讀】幫助液態檢體診斷新技術　　研究人員選用葉綠體中matK, rpl16及trnH-psbA等三個基因片段做為檢測用的分子標記並設計引子(primer)。利用上述的分子標記，研究人員可檢測含花生成份的三種常見食品：烘焙食品、巧克力及番茄醬，且該技術靈敏度可高達1ppm，比起先前的檢測技術敏感度更高，因此若能加以推廣，必能保障廣大的消費者的健康。　　該研究已於2018年8月發表在<Journal of agriculture and food chemistry>

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