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趨勢快訊
可使用於3D列印的纖維素材料
2018/07/20
3D列印技術是快速成型技術的一種,透過電腦建模、分區設計截面,再經由3D列印機逐層製作。最常使用在3D列印的原料便是塑膠聚合物,然而大部分的塑膠聚合物雖具備良好的熱塑性與強韌性,卻不易受到生物降解,產品於未來可能成為環境汙染一部分。而纖維素(cellulose)是世界上最豐富的有機化合物和工業副產物,不但取得方便,也容易經由生物分解而回歸自然;但對3D列印技術而言,纖維素並非容易處理與使用的素材,不但生產成本高,延伸性也不如金屬和塑膠材質好,因此不易利用3D列印製作大型物體。   新加坡科技設計大學(Singapore University of Technology and Design,SUTD)從卵菌細胞壁中獲得靈感,利用水溶解幾丁質(chitin),再將其滲透進纖維素結構中,製作出類真菌黏合材料(fungal-like adhesive materials,FLAM)。不但具有良好的延展性、重量輕且成本低廉等特性,且製造期間不需使用有機溶劑或合成塑膠,產品也能在自然情況下進行生物降解,維護環境永續性。   FLAM的製作成本大約2美元/公斤,比起成本介於20-30美元/公斤的PLA和ABS更具效益,除了進行3D列印以外,也能利用一般的木工技術進行塑形與切割,剩餘的廢棄材料更可投入堆肥中回歸環境。因此研究人員認為FLAM是一種適合未來社會的材料,將促進製造業提升至更加友善環境的層級。【延伸閱讀】利用青芒果皮解決油污泥問題   相關研究發表於<Scientific Reports>
牛肉經分解而得的多肽可以減少苦味
2018/07/19
苦味是動物長期以來演化的味覺感受之一,通常也是最敏銳的一種,苦味的來源並非由單一化學物質所引起,主要含有苦味的兩類化合物為長碳鏈有機化合物與生物鹼。苦味通常也與危險訊號連結,例如某些生物鹼的致死劑量極低,食用過量將對動物健康形成危害,故苦味在某種程度上也是保護動物免於傷害的防護線。然而,部分對人體有益的食物或食品也含有苦味,因此食品和製藥行業一直在尋找減少或消除苦味的方法,增加這些食物或藥物的適口性。   生物活性肽泛稱一類分子量小於6000Da(Dalton)的小分子蛋白質,因其組成的胺基酸種類與排序不同而形成多樣結構。其中由牛肉蛋白質分解成的生物活性肽可以阻絕舌頭上的苦味受體,具有可添加在於其他食物或是藥物當中的潛力。人體中能偵測苦味的受體至少有25種,這些受體屬於味覺家族蛋白中的第二型(T2R),然而到目前為止,只有少數T2R活性抑製劑被發現。【延伸閱讀】科技始終來自「牛」性 機器人擠牛乳產量增加15%   加拿大曼尼托巴大學(University of Manitoba)的研究人員則使用六種不同的酵素,包含鹼性蛋白酶(alcalase)、胰凝乳蛋白酶(chymotrypsin)、胰蛋白酶(trypsin)、胃蛋白酶(pepsin)、風味酶(flavourzyme)和耐熱蛋白酶(thermoase),分解牛肉蛋白產物,再利用電子舌偵測這些產物降低奎寧苦味的效果,發現用胰蛋白酶和胃蛋白酶分解後的產物降低奎寧苦味的效果最好。此外,於HEK293T細胞中添加鹼性蛋白酶與胰凝乳蛋白酶的水解產物也可以減少T2R4苦味受體釋放鈣訊號,且這些阻斷苦味訊號的效果與多肽的結構長短相關,此發現未來或許可應用於食品或藥物添加之用途。   相關研究發表於ACS的<Journal of Agricultural and Food Chemistry>
木質素加工再利用於燃料電池生產
2018/07/18
燃料電池(Fuel cell)是一種透過氧化還原反應,將氧化燃料產生的化學能轉化成電能的裝置,可供給於工業或交通工具等用電需求。常見的燃料包含甲烷、氫氣、醇類等,透過劇烈的氧化反應後會產生水、二氧化碳與部分熱能,由於燃料電池對環境的汙染比起化石燃料更低,因此被視為是綠色能源的一種。   木質素(lignin)是構成樹木細胞壁重要的有機聚合物之一,具有極高的硬度,在纖維素(cellulose)的黏合下支撐整棵植物的重量。然而,木漿中的纖維素是造紙工業中不可或缺的主要材料,木質素的存在卻反而容易指紙張脆化,因此在造紙過程中木質素便被溶解於硫酸鹽或亞硫酸鹽溶液中排除。一棵樹約含有25%的木質素,若能經過適當方式再度利用,則更有利於環境永續。木質素由豐富的烴鏈所構成,經過分解可產生大量的苯二酚(benzenediol),其中兒茶酚占約7%,瑞典林雪坪大學(Linköping University)認為此類分子是一種可用於燃料電池的替代燃料,因而積極開發利用將其製成燃料電池的方式。【延伸閱讀】將廢水副產物轉化為永續綠色燃料   一般而言,燃料電池常使用鉑作為電極以吸引電子,但鉑為貴重金屬,不但單價高,且不適用於屬於芳香族的兒茶酚燃料電池中,因此該團隊使用導電聚合物PEDOT:PSS (poly(3,4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate)製成適用於兒茶酚的電極與催化劑;根據估算,兒茶酚燃料電池的發電量與現有的甲醇或乙醇燃料電池大致相同。雖然兒茶酚燃料電池未來仍需經過改良才能有效使用在各項需電設施上,但此研究提供了木質素加值利用的新方向,幫助人們更完全利用林木資源。   相關研究由Digital Cellulose Center (DCC)支持,結果發表於<Advanced Sustainable Systems>。
利用紅外光變化偵測二氧化碳之感測器應用
2018/07/17
全球人口數量至今仍在持續增加,據聯合國統計,至西元2050年時全球人口預計將超過90億,屆時糧食需求將增加六成以上。然而目前儘管耕作方式不斷改進,但農作物產量增加速度並無法跟上糧食需求的增長。此外,氣候變遷、環境汙染、土地與水資源耗損等因素也持續威脅著糧食安全,因此發展改變食物生產的突破性技術刻不容緩。   未來預計80%的人將聚集於城市地區,如何在空間、資源與能源的限制下應付高密度人口的糧食所需是學者專家們正在努力研究的方向,「垂直農業」的出現提供未來糧食生產的新方向。垂直農業藉由精準的偵測與環控技術,創造適合作物生長的理想環境,屏除天然氣候的不確定因素與病蟲害侵擾之風險,日本、荷蘭、新加坡與美國等地均已出現相關的商業化工廠;預計至2024年,垂直農場市場將到達130億美元。【延伸閱讀】能偵測土壤水分多寡的作物灌溉感測器將能達到省水之效   除了營養、需水量、溫溼度控制外,二氧化碳濃度也是影響作物生長與光合作用速率重要的影響因素,適當的濃度可以幫助節省作物用水量與增進生長速度。英國Edinburgh Sensors公司推出了氣體感測器-GasBoxNG,此儀器使用NIDR (non-dispersive infrared) gas sensors進行偵測,當紅外光通過含有二氧化碳的空氣管時,部分光線會被吸收,而機器可以光線通過差異推算二氧化碳濃度。使用在垂直農場中可即時監測二氧化碳濃度,並搭配自動化控制系統持續維持適合作物生長的二氧化碳濃度。另外,此儀器也能應用於厭氧發酵時的通氣量監測與植物生理狀態觀察,並將資訊傳輸於電腦或智慧型平板中。
入侵柄海鞘提供新型生物複合性材料之用途
2018/07/16
柄海鞘(Styela clava)是一種棒狀大型海鞘,原生於太平洋海岸地區,由於其可抵禦溫度與鹽度的變動,且生長密度極高,因此容易在不同地區建立起新的族群,擠壓當地的原生物種生長所需的空間及食物,甚至捕食其他當地物種隻幼蟲。此外,柄海鞘具良好附著性,可能附著在船體或是水中儀器、捕魚設備上,使得業者需要耗費更多燃料、清潔與汰換成本,成為沿海養殖業者必須面對的問題。部分亞洲國家具有食用柄海鞘的習慣,能夠稍稍控制族群數量,但除了食用以外,若是可開發更加大量利用海鞘之用途,有助於提高此類入侵種所帶來的效益。   木漿是製造紙類與其他紙製品過程中所使用的原料之一,通常由商用木材加工後剩下的材料製成,然而木漿經過數次回收利用後纖維結構會愈加脆弱,故無法多次重複利用所造成的資源浪費也是一大難題。而美國國家標準與技術研究院(National Institute of Standards and Technology ,NIST)的研究人員現在將此兩種剩餘材料結合起來,形成一種新型複合材料,內部分子以螺旋形狀堆積,形成具有韌性的「Bouligand」結構;這種特殊結構在受力時能夠吸收與導出碰撞能量,同時保持材料的完整與功能性。【延伸閱讀】開發肯亞農民儲存農作收成的大型離網型冷藏庫   因為木材本身並無天然的Bouligand結構,經過多次酸清洗的木漿內含有纖維素奈米晶體,可經由加工製成具Bouligand結構之薄膜;但純木漿薄膜易碎且無法承受強大重量,這種同時結合動物與植物資源再利用之技術突破了木漿原有的性質,且增加了紫外線反射性。目前製造此種複合材療的成本仍然較高,需要審慎評估添加量與使用範圍;未來或許可應用於食品包裝、生物醫療設備、建築與機械結構上,增加受力與減緩光線損害物體之功能性。    此研究發表於<Advanced Functional Materials>
野生蜂容易受特定波長之藍色螢光吸引
2018/07/13
人類具有紅光、藍光、綠光等三色視覺受體,能夠區分這三種色光交疊合成的各種顏色;而蜜蜂複眼也具有三色視覺,包含藍光、綠光和紫外光等三種感光器,因此人眼與蜂眼所見的花朵顏色並不相同。而紫外光由於能量較高,能夠激發花朵上的螢光體而產生不同顏色的螢光,這些光線進入蜜蜂眼中的感光器,能夠幫助蜜蜂找到富含花蜜的地方。   雖然蜜蜂擁有三色視覺,但前人研究已證明其中一或兩種感光器能夠主導蜜蜂對花朵的偏好,尤其是藍色螢光光譜區段。由於目前尚無關於野生蜂的顏色偏好研究,故美國俄勒岡州立大學(Oregon State University,OSU)設計了一系列蜜蜂誘引裝置與結合日光激發產生螢光的裝置,用以測試野生蜂是否會受到綠色或藍色螢光的吸引,以及何種波長間的光線對野生蜂的誘引性更強。研究顯示,在不同的景觀背景的顏色條件下,野生蜂較偏好藍色螢光的誘導結果;此外,野生蜂在波長約400-490nm中藍色螢光區段更偏好波長介於430-490nm的螢光。【延伸閱讀】寄生黃蜂為種植者提供了無化學害蟲防治方法   相關結果發表於< Journal of Comparative Physiology A: Neuroethology, Sensory, Neural, and Behavioral Physiology >。有鑑於蜂群數量日漸稀少,可能影響野生植物與作物的授粉與收獲,此研究具有未來評估與吸引蜂群的應用潛力,幫助科學家或農民誘引蜂群授粉。
歐盟2020年後的CAP目標說明
2018/07/12
歐盟前身為歐洲經濟共同體(European Economic Community),是由西歐 6 國依 1958年羅馬條約而成立。1960年時歐體委員會正式提出建立共同農業政策(Common Agricultural Policy,CAP),並於 1962 年逐步展開並實施,成為歐盟最重要的政策之一。為了因應歐洲公民需求和全球化挑戰,並長期確保歐洲食品安全、農產品安全和品質維持最高標準,CAP幾十年來面臨多次改革,相關法案方向也受到多方重視。【延伸閱讀】評估印度於綠色革命後穀物種植的永續性   CAP的2020年改革目標已在6月發布,未來CAP將走向更加現代化與簡化政策運作方式,鼓勵創新以提高農業與社會的附加價值,並透過一連串制衡措施確保各會員國履行對環境及氣候變化所需負擔的義務。最新的策略分為三個面向: 1. CAP將強調支持中小型家庭式農場,並鼓勵年輕人加入農業。適當補貼農民生產與勞動力成本,以增加農業競爭力,促進農村發展。 2. 由於農民與農業在因應氣候變化、環境保護、景觀和生物多樣性維護上扮演重要角色,因此CAP支持各會員國發展與支持有利於環境與氣候的農業策略,並要求其符合歐盟對各會員國所要求之環境義務。 3. CAP未來將持續鼓勵有利於農民與農村的研究與創新投資,幫助農民更有效的管理生產風險,幫助農民滿足大眾對農產品質、食品安全和健康的期望。歐盟地平線歐洲研究計劃(EU’s Horizon Europe research programme)將額外提供100億歐元用於支持特定研究以及糧食、農業、農村發展和生物經濟的創新。
大數據幫助改善豬隻健康狀況之商業應用
2018/07/11
2018年第十屆豬隻健康管理歐洲研討會(European Symposium on Porcine Health Management,ESPHM)在5/9-11於西班牙巴塞隆納舉行,其中有五項關於大數據於豬隻健康的商業應用。 1. 監測豬隻呼吸道狀況   比利時的Soundtalks公司擁有許多農場動物的音頻數據,透過麥克風收集、電腦判讀與智能預警系統協助管理者或獸醫判斷豬隻所發生呼吸促迫之狀況,目前正在美國進行大規模養豬場試驗,幫助發現豬隻早期的呼吸道疾病,未來持續將相關技術推廣到肉雞、蛋雞與牛群身上。 2. 測量與改善養豬場之生物安全性的電子追蹤系統   MSD Animal Health與PigChamp EU合作使用了B-eSecure,這是一個用於追蹤人員於不同農場間流動的電子系統,幫助了解人員移動狀況與豬繁殖和呼吸障礙綜合症(Porcine Reproductive and Respiratory Syndrome,PRRS)擴散間的關係,其測量結果可作為提升生物安全之參考,並可作為於培訓、指導和監督員工遵守生物安全規範之工具。 3. 新型豬疫苗接種裝置   Ceva公司展示了新一代Smartvac疫苗注射器,幫助簡化豬疫苗接種的程序,負責人能利用平板或智慧型手機上的應用程式追蹤疫苗注射速度、使用針頭數量、注射動物與操作者,所有資訊均使用簡明易懂的圖表顯現。Ceva還提供動物死後肺部評分分析,這些結果可與原始疫苗接種狀況連結。   Hipra公司則推出了Hipradermic無針疫苗接種裝置,此裝置可讀取疫苗瓶上的RFID晶片,得到疫苗資訊,包含藥品名稱、批號、保存期限等,還可透過藍芽與智慧型手機連接,用戶透過手機上的應用程式就能讀取疫苗接種時的相關數據。此外,Hipradermic還可經由HipraQnect系統進行管理,HipraQnect包含可讀取RFID天線、偵測疫苗接種輛的感測器及一張SIM卡,能夠自動且獨立將數據傳送至雲端保存。【延伸閱讀】開放式數據引領農業科技未來   MSD推出了IDAL®3G,這是IDAL系列最新的無針皮下注射裝置,採用長效鋰離子電池,能夠減輕豬隻與人在注射時的壓力,目前可配合該公司推出之PORCILIS® PRRS、PRIME PAC™ PRRS、PORCILIS® PCV ID、PORCILIS® M HYO ID ONCE、PORCILIS® AD BEGONIA等五種疫苗使用。
可經生物降解的植物保護產品,促進環境永續
2018/07/10
為了避免昆蟲啃食植株造成產量損失或傳播病害,慣行農法中會噴灑農藥驅趕或殺死農業害蟲,雖然能夠維持農作物產量,但卻因此減少其他無害甚至有利於植物授粉的昆蟲數量,例如蜜蜂。此外,殘留於環境中的合成藥劑可能因雨水沖刷而流入土讓或附近的湖泊、河川甚至海洋,影響該地區的生物多樣性,因此長期以來農藥的施用量與施用時機持續受到各方爭議。   考量環境永續與食安問題,越來越多人投入有機農業與研究減少農藥使用的方法;而煙草植物可自行於葉片中產生一種稱為cembratrienol的化學物質,防止害蟲靠近植株,因此德國慕尼黑技術大學(Technische Universität München,TUM)將相關的基因轉殖於大腸桿菌中,利用發酵槽大量產生cembratrienol,再使用離心分配層析(centrifugal partition chromatography,CPC)與高效液相色譜法(high performance liquid chromatography,HPLC)純化,透過實驗證實純化的產品具有良好的驅蚜蟲效果。   目前使用cembratrienol的定位類似於人體使用防蚊劑一般,將其噴灑於植株上只是利用害蟲對其氣味的忌避性,並無毒害昆蟲的疑慮,同時也具有生物降解性,減少累積於環境當中的風險。此外,在大腸桿菌生產過程中能夠使用輾穀廢料進行發酵,有助於循環使用農業副產物,建立對生態有利的下游加工選擇。而此研究使用CPC回收純化的方法更加節省溶劑的消耗,相關的純化方法或許可作為類似化合物純化回收的參考資訊。【延伸閱讀】研究發現糞金龜能改變土壤菌相組成有助於強化糧食安全   相關研究發表於<Green Chemistry>
生物防治可以幫助阻止入侵種病原
2018/07/09
隨著交通不斷革新,人們與貨物於各地間穿梭移動也越來越方便,部分物種可能因貿易、走私等人為攜帶,從原生地引入一個其先前未曾存在過的地區,並有能力克服當地環境限制而迅速擴展領地,以至於威脅到當地的生物多樣性成為「入侵種」,例如紅火蟻、小花蔓澤蘭、福壽螺等。比起顯而易見的大型植物或動物,入侵微生物於初期不易發現,所造成的危害往往更具破壞性。   最近美國加州沿海發現了一種新的入侵種- Phytophthora ramorum,此種微生物能侵入樹木維管束,使其水分運輸受阻,造成當地數十萬棵櫟屬樹種迅速萎凋死亡。目前推測P. ramorum可能原生自東南亞,透過感染症狀較輕微的植物寄主傳播到歐洲和北美地區,並成功在當地的原生林地蔓延,現在已可於許多苗圃與景觀植物上檢測出P. ramorum。除了通過法規限制州間植物交易以防止病害擴散,也應積極研究控制入侵病原體的方式。【延伸閱讀】最新研究發現可對抗克痢黴素抗藥性細菌之新興化合物   由於P. ramorum可產生厚膜孢子於土壤中長時間休眠,因此此次美國農業部採用木黴菌Trichoderma asperellum進行生物防治測試,於國家觀賞植物研究基地(National Ornamentals Research Site at Dominican,NORS-DUC)一系列的田間試驗中發現,T. asperellum可顯著降低土壤中P. ramorum的族群密度,目前作者Dr. Widmer已於生物農藥公司合作,踏出開發相關商業產品的第一步。   相關研究發表於<Biological Control>
光譜分析技術用於探討生物多樣性的潛力
2018/07/06
長久以來,眾多不同的物種在地球上不斷交互影響,彼此消長達到生態平衡,然而這些生物多樣性與生態系統功能卻因人類活動受到干擾而逐漸失衡。隨著工業化及都市化程度提高,人類活動所影響之暖化程度越來越明顯,也威脅著原有物種的生長環境;一旦某地區的生物多樣性降低,對於極端氣候的應變能力也會跟著下降,因此更需要積極研究、評估與保護各地區的多樣物種及遺傳特性。然而複雜的生態系統也加深了人類研究的難度,故加拿大阿爾伯塔大學(University of Alberta)開發新的成像工具,將成像光譜儀(imaging spectrometer)安裝在自動推車上,操作者可於機器在地面移動的同時收集周邊植物所反射的光譜,能針對單一植物進行更精細的拍攝。   由於植物葉片對紅外線有很強的反射效應,該團隊使用短波長紅外線範圍(400-2400 nm)的光譜測量,藉由不同植物所反射的光譜不一,提出植物的光譜多樣性,在缺乏分類學、系統發育學等資訊下,此特性可作為區分植物生物多樣性的一項選擇。此方法可以改善近距離觀察的時間成本與補足遠距拍攝之細節不足的問題,並幫助研究者深入難以觀察的地區蒐集大型景觀植物的相關資訊。【延伸閱讀】提供海上資訊服務的HiSea計畫   此研究結合了各項跨域技術,包含:圖像處理、植物分類、光譜數據分析、機器人移動、統計等多種專業,相關結果發表於<Nature Ecology & Evolution>。
西班牙遠端遙控灌溉系統設置成效
2018/07/05
西班牙位於伊比利半島,內陸地區主要為溫帶大陸性氣候,北大西洋沿岸為溫帶海洋氣候,東部沿岸則為溫帶地中海型氣候,除了沿海地區,境內許多地方降雨甚少,天然環境不利於農業發展;然而西班牙政府致力於推廣灌溉農業,使得原本只適合旱作的地區也能發展園藝作物。近年來配合智慧化與現代化農業發展,逐漸推行遙控灌溉與遠端遙測系統,遙控灌溉系統通常由一台主要電腦連結到各個站點,自動化控制灌溉水量,人員也可視情況修改參數進行操作,遠端遙測系統則可追蹤參數變動對作物的影響情形,提供人們調整的依據。   2002年時西班牙參加了第一屆國家灌溉管理移轉研討會(The 1st International Workshop on Irrigation Management Transfer in Countries with a Transition Economy),此研討會旨在極力發展各國的灌溉農業產能,強調現代化灌溉系統之設置、經濟與用水管理制度等問題。2005至2010年間,西班牙在追求現代化灌溉技術的計畫中,設置了260個用水公會,這些系統所涵蓋的面積約占一百萬公頃;十五年後,科爾多瓦大學(University of Cordoba)的研究小組針對這些早前設置的用水公會設計調查問卷,以追蹤長期以來這些現代化灌溉系統的維持與營運狀況。   推行現代化之願景為,利用遠端自動控制系統降低電費成本,不僅可節省農民勞動力,且相關技術能協助有效利用水資源與能源,提升農業系統的永續性。然而,問卷調查顯示其中的15%已不再持續使用灌溉系統,而其中19%的系統無法控制一半以上的液壓閥,顯示農民在轉型至現代化的過程中勢必面臨適應期,在適應期中若無法具體看見現代化灌溉技術所帶來的良好效益,則不願意進行例行性的維護,甚至不再利用這項技術。【延伸閱讀】利用衛星遙測改善加州酒鄉的水源管理   為了完整建立現代化灌溉系統,政府與這些公會已付出250萬歐元的成本,未來這些標準化的設備將會全面推行至農村當中,配合長期保固與持續培訓農民以防止用戶放棄轉型;此外也將繼續推動技術更新,強化現代化灌溉系統前瞻性。
微藻水熱液化工藝廢水處理
2018/07/04
生質能源發展為近代積極探討之生物資源利用的研究之一,動植物油脂、植物纖維素與微生物多醣均可作為生質燃料的轉化原料,但使用動植物來源可能會影響人類的糧食安全,因此各地也正積極開發微生物作為替代原料。微藻(microalgae)是一類生長快、光合作用效率高、處理污水效果好、油脂等有機物含量高的自營生物,其細胞生理反應所產生之多種代謝產物於食品、醫藥、基因工程等領域皆具有良好的開發潛力;此外,微藻油脂精煉後還可做為生質柴油原料。【延伸閱讀】新型水凝膠能直接利用陽光淡化水體   近年來,微藻水熱液化(Hydrothermal liquefaction,HTL)因具有直接加工產油的優勢,逐漸獲得學界與產業界的青睞,但HTL過程中所產生的廢水會增加作業處理成本,因此一直無法成為商業化發展技術。HTL廢水中除了含有豐富營養,同時也有反應過程產生的水與萃取油質後所留下的高濃度酚類、重金屬、碳氮雜環類物質,這些具有生物毒性的物質阻礙了廢水直接循環利用於微藻養殖的可能性,排放到環境中也會造成一定程度的汙染;因此傳統上以活性污泥法進行水質處理,不但平白浪費水中的營養物質,工廠還需額外付出活性污泥法處理之設備與場地成本,基於成本與永續性的考量,如何完善利用與處理廢水實為一大考驗。中國南昌大學透過調整HTL參數、菌種篩選及馴化、藻菌共培養等方式,強化系統中的生物多樣性,憑藉多種生物間的交互作用,逐漸減少水中抑制物質的濃度,探討成功利用廢水作為微藻養殖利用之潛力,在生產微藻的同時也能循環利用水資源,加速微藻水熱液化生物質能產業的發展。
椰子油可提升過氧化小體異常之果蠅壽命
2018/07/03
「羅倫佐的油」是根據真實事件翻拍的電影,主角患有罕見的腎上腺腦白質退化症(Adrenoleukodystrophy,ALD)。此疾病由性聯染色體遺傳,女性為大部分的帶原者,患者體內的過氧化小體(peroxisome)無法行使正常功能以氧化與分解長鏈脂肪酸,使得長鏈脂肪酸堆積於身體各處器官,尤其是腦白質與腎上腺白質,導致神經傳導與腎上腺功能逐漸喪失,甚至死亡。   椰子油是一種取自成熟椰果肉中的食用油,是熱帶地區人們攝取脂肪的來源之一。由於椰子油含有豐富的飽和脂肪酸,因此具有高度的熱穩定性、不易氧化酸敗等特點,適合用於食品製造上需要經過高溫烹調的過程。此外,從椰子油中還可分餾出中鏈飽和脂肪酸(Medium Chain Triglycerides,MCT),擁有良好的潤滑性、穩定性、低黏度,可作為醫療或保健補充等用途。【延伸閱讀】透過生物精煉技術將木質素變成新興3D列印之複合材料   波昂大學(University of Bonn)、德國神經退行性疾病中心(German Center for Neurodegenerative Diseases)與德國癌症研究中心(German Cancer Research Center)則以果蠅作為模式生物,探討椰子油是否可以增加過氧化小體異常之果蠅(Pex19 基因突變)的活力與壽命。研究人員添加椰子油於實驗組果蠅幼蟲的飲食當中,對照組則無;實驗後發現發現對找組的果蠅大多數在24小時內就死亡,僅有20%發育成成蟲,而實驗組幼蟲則有55%可長成成蟲並存活數週。經過人類細胞實驗後,推測可能是因為椰子油飲食抑制細胞內的lipase 3活性,減少粒線體腫脹與游離脂肪酸的量,進而延緩細胞損傷。   相關結果仍需進一步進行研究與調整,文章發表於<Plos Biology>。
桑樹施用殺菌劑可能減少蠶絲生產
2018/07/02
為了維持產量與農產品質,慣行農業使用大量農藥控制田間病蟲害與雜草,殘留於環境中的藥劑除了破壞田間的生物多樣性,也影響了以植物花蜜為食物來源的蜂群;因此近幾十年來,推行有機農業的有志之士紛紛鼓吹減少農藥使用,以挽救迅速減少的蜜蜂數量,使農業得以永續經營。然而,另一種同樣受到藥劑嚴重影響但卻常被忽略的昆蟲則是生產蠶絲的家蠶(silkworm,學名:Bombyx mori)。由於桑葉為家蠶單一的食物來源,因此附近田區所噴灑的農藥或殺菌劑或許不利於家蠶成長,因此巴西聖保羅州立大學(São Paulo State University) 農業與技術科學學院本次探討廣泛於田間噴灑的pyraclostrobin對家蠶粒線體產生的影響。   Pyraclostrobin屬於strobilurin類的化合物,於環境中不易降解,可抑制真菌細胞內粒線體的呼吸作用,除此之外還能延緩葉片衰老,並強化田間作物對氧化壓力的耐受性,因此做為田間廣泛使用的殺真菌劑;而桑樹種植時也會使用pyraclostrobin提高桑葉產量和品質,以供給家蠶足夠的養分。研究人員嘗試於桑葉上施用不同劑量之pyraclostrobin,於30天後餵食五齡蟲,並觀察蟲體採食量與死亡率,並評估蟲體頭部與腸道的粒線體,發現桑葉施藥量為200 g/ha時可於蟲體內測得50μM的含藥濃度,雖然蟲體不會立即死亡,但餵食施藥後的桑葉會使得蠶繭重量下降,顯示食用含有藥桑葉後,pyraclostrobin可能藉由抑制頭部與腸道的粒線體活性而對蟲體產生潛在性的不良影響。【延伸閱讀】大黃蜂透過溫度差異來區分花朵   雖然使用農藥有助於提升植株的健康狀況,免除病蟲害的侵擾,但也需考量藥物對食用植株的經濟動物可能造成的反應,以免造成原有經濟效益之破壞,相關研究發表於<Journal of Economic Entomology>。
自動化3D攝影幫助及早發現豬咬尾
2018/06/29
近年來,隨著規模化養殖之情形增加,豬咬尾症發生機率也越來越多,造成豬隻咬尾的原因複雜,包含營養缺乏、環境不適、氣候改變、寄生蟲或疾病感染,甚至是任何造成豬隻不安的緊迫因素均可能導致嚴重不一的咬尾症狀。被咬傷的豬可能因出血過多造成身體虛弱,或是傷口受到其他細菌或微生物感染而影響健康,而其他豬可能受到傷口附近的血腥味吸引,也攻擊同一隻受傷的豬。因此飼養者需要時常巡視觀察,盡早發現並將傷害同伴的豬隻隔離;或是在飼養環境中放置鐵鏈、輪胎等讓豬啃咬的玩具,以減少豬隻因好奇或不安而攻擊同伴的情況。   為了減少豬隻咬尾的情形,部分豬場會先採預防式斷尾之手段,控制好合適的飼養密度並定時定量給予營養充足之飼料;然而動物福利之相關意識逐漸上漲,越來越多地區反對實行先給予豬隻傷害的斷尾剪牙之預防性手段。有鑑於此,英國蘇格蘭農業學院(Scotland's Rural College)與愛丁堡大學(University of Edinburgh) 、Innovent Technology公司合作,利用3D攝影機與視覺演算法自動量測23組仔豬尾巴的姿勢,藉此評斷豬隻尾部的受傷狀況與受傷時間,有助於飼養管理者於豬隻受傷前期就先發現狀況,減少傷害擴大。【延伸閱讀】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   相關研究發表於<Plos One>
細菌降低除草劑汙染之機制
2018/06/28
草脫淨(Atrazine)為全球廣泛使用數十年的除草劑,具有不易揮發、不易燃、可溶於水等特點。目前發現暴露於草脫淨的動物可能損害肝、腎、心臟等器官功能,或是影響動物的性成熟、排卵與繁殖能力,但尚未確定人體是否會產生相同狀況。雖然現今尚未完全了解草脫淨對人體所產生的毒性機制,但影響人體健康的疑慮使得歐盟已禁止使用草脫淨。因草脫淨可穩定存在於環境中,因此土壤中殘留的草脫淨可能經由灌溉用水或雨水沖刷至河川,影響農田附近生態,而澳洲聯邦科學與工業研究組織(Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation,CSIRO)與澳大利亞國立大學(The Australian National University)則發現了土壤中已經有細菌發展出分解與利用草脫淨的機制。   草脫淨分子中含有豐富的氮,透過多重步驟分解與代謝過後可作為細菌生存所需的氮源,參與代謝過程的相關酵素及其基因均存在於細菌的質體(plasmid)內,且質體DNA容易在不同細菌間轉移;從1990年代開始,除了南極外,世界上各地區細菌中均存在類似的基因,因此推論細菌也逐漸隨著環境適應出新的營養利用方式。雖然目前已知草脫淨的分解機制中所參與的酵素名稱,但仍不清楚其中AztE蛋白所參與之將三聚氰酸(cyanuric acid)轉換成氨(ammonia)的機制。研究團隊發現另一種小分子量的蛋白—AztG可與AztE形成複合物,藉以穩定AztE的結構。此外,AztG及AztE的複合物還可與GatCAB結合成transamidosome,幫助細菌製造新的tRNA(transfer RNA)。【延伸閱讀】極具破壞性新型小麥病害侵襲歐洲農作物   此機制有助於細菌快速適應環境變化,然而分解後大量的氮可能造成河川優氧化的發生,未來若要有效利用細菌清除環境中殘留的農藥,必須搭配其他微生物進行全面性的分解與轉化,才能有效增進永續性。   相關研究發表於<Journal of Biological Chemistry>
狗幫助及早發現作物病害
2018/06/27
月桂萎凋病(Laurel wilt)是由Raffaelea lauricola所造成之真菌性病害,起源自亞洲,經由木製包材一同進入美國並形成危害嚴重的入侵種,此病原可經由嫁接或植株根系間傳染,等到外部病徵發展至明顯可見以供人為判斷時,往往已不利於病害控制。目前此疾病在美國境內造成超過三億棵月桂等樟科(Lauraceae)植物死亡,其中包含酪梨(avocado, 學名:Persea americana)。因為酪梨是佛羅里達州除了柑橘類以外的第二大作物樹種,因此酪梨樹的感染與死亡將造成重大經濟損失;而加利福尼亞洲及鄰近的墨西哥也是重要的商業化栽種酪梨區,若是疾病不幸向外擴散,則損害更大,開發及早發現病害的診斷方式,才有助於早期病害控制,減少產量損失。   狗的嗅覺比起人類更加敏銳,由於狗鼻子中藏有大量皺褶,能夠容納更多嗅覺細胞,使得狗辨別氣味的能力更佳,配合人類良好的訓練,就能夠在生活中提估各項協助。目前已經有搜救犬、緝毒犬、檢疫犬、導盲犬等憑藉著優異的嗅覺及靈巧的動作,幫助進行更細微的氣味判斷,找出人們不易發現的有害物質或避免危險;此外,也有部分犬隻藉由嗅覺協助飼主及早發現癌症或其他疾病之案例。佛羅里達國際大學(Florida International University)則嘗試利用犬隻的優異嗅覺進行樹木疾病診斷,訓練一隻比利時瑪利諾斯犬及兩隻荷蘭牧羊犬判斷感染萎凋病之酪梨葉氣味。經過訓練後的犬隻能嗅出病原及受感染的材料,在229次試驗中只有12次判斷錯誤,且於高熱與高濕度的環境中仍保有絕佳的辨識程度。【延伸閱讀】瑞士林學評大學研發玫瑰內部建構電線和電容器   此項研究顯示犬隻具有幫助人類找出如月桂萎凋病等農業病害之功能,未來或許可應用於商業檢測前期進行快速篩檢之用,加速病害診斷過程,相關研究發表於< HortTechnology>。

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