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趨勢快訊
植物荷爾蒙促進根系進入更深的水層有助於提升作物耐旱潛力
2025/04/30
乾旱逆境對於全球糧食安全構成重大的威脅,過去十年間造成約300億美金的農損,隨著人口快速增長以及淡水資源的枯竭,提高作物對於乾旱的耐受性至關重要。英國諾丁漢大學(University of Nottingham)及中國上海交通大學合作,探討乾旱逆境下植物荷爾蒙對於水稻、玉米等糧食作物根系結構的影響,為開發抗旱作物提供一種具潛力的策略。   植物藉由根系吸收水分,水分充足的情況下根系角度較為平緩,然而乾旱逆境下,土壤表層水分耗盡,根系結構改變,生長方向變得更為陡峭向下,有助於進入到更深的水層。研究人員進一步探討根系結構背後的生理機制,發現離層酸(abscisic acid, ABA)扮演重要的角色,乾旱逆境發生時誘導ABA生合成,進而影響生長激素(Auxin)生合成及運輸,生長激素再影響根尖細胞的生長方向,最終使根系結構改變,當ABA及auxin生合成基因發生突變,會導致根尖auxin減少、根系仍分布於土表,若外施生長激素則能夠使根部結構發生改變、深入土壤中,顯示ABA及auxin在乾旱逆境下反應的重要性,相關文獻發表於Current Biology。   藉由探討乾旱下植物生理及結構上的改變,深入了解其背後機制,期望未來能應用於開發更耐旱的作物,以維持糧食安全。 【延伸閱讀】-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
深入分析根瘤蟲寄生機制,開創作物新保護策略
2025/04/29
根瘤線蟲(Root knot nematode)一直以來都是農業生產的重大威脅,每年都造成數十億美元的農業損失。這些寄生蟲可在植物根部誘導形成瘤結,雖然這是植物生命週期的關鍵部分,卻會嚴重損害寄主植物的健康。有鑑於線蟲感染對經濟和環境所造成的深遠影響,深入研究這些寄生蟲如何改變寄主植物的遺傳機制就變得較為迫切。美國田納西大學(University of Tennessee)研究團隊探討了南方根瘤線蟲(Meloidogyne incognita)感染番茄植物後引發的分子變化,著重分析根瘤的局部和周圍組織中的轉錄和剪接反應,闡述線蟲如何劫持植物的遺傳機制創造有利的生存環境。   研究團隊透過深入分析番茄植物對根瘤線蟲的感染反應,在根瘤和鄰近根組織部分識別出大量差異表現基因(differentially expressed genes, DEGs),發現了一個由線蟲觸發的精密調控網路。研究發現,線蟲感染會導致根瘤和鄰近細胞的基因表達發生協同變化,產出一個支持線蟲發育的複雜細胞通訊系統。 後續研究選擇性剪接事件,線蟲感染能調節訊息RNA的剪接,由此影響基因功能和蛋白質多樣性。透過驗證轉基因毛狀根系統,確定這些RNA的剪接在根瘤形成和線蟲產卵過程中扮演關鍵角色,揭開線蟲操縱寄主植物的精密分子機制。   這項研究首次深入了解根瘤線蟲如何重新改變番茄植物的遺傳機制,這些發現不僅加深對植物與寄生蟲共同協作的理解,也為開發創新的生物防治策略提供了新思考方向,對農業有著深遠的影響,可以開發對寄生蟲有更強抵抗力的作物品種,有望可減少作物損失,並提高產量穩定性,為全球糧食安全和農業永續發展做出重要貢獻。【延伸閱讀】-開發長豆的抗蟲害新品種,減少農藥使用
土肉桂「台伽1號」品種及其組織培養生產苗木技術
2025/04/28
土肉桂(Cinnamomum osmophloeum Kanehira),屬於樟科(Lauraceae)樟屬(Cinnamomum)植物,為臺灣特有種,分布於台灣低海拔闊葉樹林間,土肉桂更為衛生福利部公告可食用食品原料,廣受台灣大眾好評。   早期於民國70年左右,由林業試驗所育林系胡大維主任以及臺灣大學化學系林耀堂教授共同進行研究,對於台灣全島1500株天然土肉桂進行化學變異的成分分析,結果發現台灣特產的土肉桂具有9種化學型,其中就包含伽羅木醇型土肉桂。直到2003年,林業試驗所與臺灣大學森林系張上鎮名譽教授合作,再次分析種原圃化學成分,將種原圃內的土肉桂材料歸類為6個化學型。其中有一株高伽羅木醇含量的化學品系單株,經由研究團隊的努力,繁殖復育。由於,林木類的種質資源(germplasm resource)因為生命週期長、林木體積龐大,且各營養系無性繁殖表現有差異,因此,也造成異地保存成本龐大,此伽羅木醇品系能被發現與保存,實屬難得。2019年研究團隊,為了品種與商業競爭之佈局,加上本品系經長期栽培檢定,確具有遺傳與性狀表現的穩定性,與臺灣市售的肉桂醛型土肉桂具有可區別性,因此,以「台伽1號」命名提出品種申請,以保護品種並可授權品種使用,使產業開發產品,經過研究團隊依照品種權檢定方法檢定,取得林木類品種委員會審查通過,成功取得土肉桂台伽1號品種權。   土肉桂台伽1號葉片主要精油含量高,和市面上販售的肉桂醛土肉桂相比,土肉桂台伽1號精油主成分為伽羅木醇,精油主成分在不同季節中呈現穩定,葉片精油肉桂醛含量極低、伽羅木醇含量極高、香豆素含量極高。   台伽1號精油主成分為特殊的伽羅木醇(S-(+)Linalool)具有花草芳香,和肉桂醛型土肉桂的特徵與氣味完全不同,可以做為清潔用品、芳香用品之推廣與應用。目前林業試驗所研究團隊,推出土肉桂台伽1號品種授權與組織培養生產苗木技術,可以透過組織培養技術大量增殖培育土肉桂無性苗,確保台伽1號品種遺傳特性的維持,另外,使用組織培養技術,讓苗木初期生長於室內環境,不受外界栽培環境限制,可以節省室外培育空間,且組織培養苗木較具主根性,苗木出栽後根系較為完全,整體約50-60天就可以培育出健化完成之苗木。由於土肉桂收穫物以葉片或其精油等萃取物為主,又屬於常綠大喬木,所以,枝葉採收可以永續,只要使用組織培養繁殖育苗技術,確保繁殖苗木與母樹具有相同遺傳特性,就可以大量種植,以確保毎年永續收穫葉片,進行商業利用。   本品種與組織培養繁殖技術,經農業部農業智慧財產權審議會第 198 次會議」決議,准予以非專屬品種及技術方式授權業者使用,藉由導入民間、商業之能量,促進品種擴散與應用效率,進而提高我國農產品與植物品種權之競爭力。【延伸閱讀】-火蔥粉加工及應用技術 土肉桂台伽1號組織培養 單株培養。(量尺單位:公分) 土肉桂 台伽1號 芽體繼代培養。(量尺單位:公分) 土肉桂枝葉採收栽植區
藉由預測模型,協助巴西MATOPIBA地區水資源管理及土地利用政策制定
2025/04/25
MATOPIBA是巴西東北部地區4個州的合稱,該區域屬於疏林草原地區,為巴西農業發展最快的區域之一,過去十年間增長了92%,產量從1800萬公噸增加至3500萬公噸,且預測未來十年將持續增加37%。急遽增長的農業灌溉需求,使得水資源過度利用,未來將面臨缺水風險,預測2025-2040年間無法滿足近40%的作物灌溉需求。此外,氣候變遷使該地於2023-2024年間遭遇嚴重乾旱,且野火發生創下歷年新高,火災及農業用地對森林及原生植被的破壞,使得該地蒸散量減少最終導致降雨量減少,且沒有植被覆蓋,雨水容易由地表快速流走而非進入地下水層,種種因素凸顯該地水資源的應用及管理的急迫性與重要性。   巴西國家空間研究所(Brazil’s National Space Research Institute, INPE)研究團隊,評估水資源稀缺性逐漸惡化下,農業擴張的長期永續性,藉由系統動力學,以土地利用、能源、水資源間的複雜交互作用建立模型,模擬並預測不同情景下隨時間的變化,期望為公共政策制定及決策做出貢獻。研究結果顯示,受到過度利用水資源及氣候變遷的影響,至2040年,烏魯奇亞(Urucuia)含水層的地下水量及格蘭德河(Grande River)流域地面逕流量將逐漸減少,未來該地區居民以及快速擴張中的農地將面臨缺水的困境。   若繼續現行的土地利用模式及水資源管理方式,將導致該地區的水資源匱乏、農業停止擴展,並對永續性構成威脅,因此,研究人員建議,應修訂水資源使用許可證、加強對非法水井的取締,並加強土地利用的管控,以確保水資源的合理利用與保護含水層的補給,推動農業水資源的高效利用。【延伸閱讀】-水資源、數據與和平之間的聯繫
養殖漁業新突破!水試所成功培育世界首批人工養殖土魠魚 有望不用再靠捕撈
2025/04/24
水試所16日表示,除在112年5月成功取得土魠魚受精卵、培育魚苗至孵化後第50天後,已進一步掌握陸上養殖技術,育成超過600天、重達6公斤以上,土魠魚人工完全養殖指日可待。   農業部水產試驗所發布新聞指出,研究人員將持續飼養這批成魚,成為世界首批人工培育的土魠魚種魚,朝向完全養殖邁進;而研究成果已發表在國際期刊「國際水產養殖(Aquaculture International)」,展現台灣的土魠魚養殖技術提升。   針對整個技術研究迄今的歷程,水試所說,為提供捕撈以外的土魠魚漁獲來源,水試所於民國112年5月首創土魠魚苗人工孵化後,在養殖池中活存約50天的世界紀錄,後來因為魚苗游泳速度快,發生互相攻擊、衝撞池壁或跳池死亡等情況。   為此,水試所不斷嘗試,終於透過改良環境及餌料降低損失,魚苗已逐漸適應陸上養殖池環境,順利成長,在人工環境下存活超過600天、約1年7個月,體重已6、7公斤、體長70到80公分,並在魚隻樣本中發現精巢、卵巢的發育,顯示養殖池中的種魚培育是可能的。   水試所補充,康氏馬加鰆(Scomberomoruscommerson)俗稱土魠魚,肉質鮮美,受消費者喜愛,農曆年期間每尾售價可破新台幣萬元;但資源量從2002年的6600公噸,遞減到2023年的522公噸,所以多年前展開人工繁養殖研究。【延伸閱讀】-「台灣十大好魚」野生黑䱛變少 水試所獨步全球成功繁養即將量產
探討咖啡萎凋病之遺傳背景及演化過程,以利未來制定間作策略
2025/04/23
咖啡是非洲超過1200萬個家庭的主要經濟來源,也是許多國家稅收重要來源,如衣索比亞年出口額約762.8百萬,然而自1920年代起,咖啡萎凋病(Fusarium xylarioides)重創東非及中非的咖啡產業,該病原屬鐮孢菌屬,是一種真菌性病害。國際農業健康署(Commonwealth Agricultural Bureaux, CABI)、英國牛津大學(University of Oxford)及倫敦帝國理工學院(Imperial College London)合作,探討咖啡萎凋病的遺傳結構及反覆爆發背後的演化過程,以利未來病害管理,相關文獻發表於PLoS Biology期刊。   研究人員藉由CABI收集的13個F. xylarioides歷史性的生理小種,來源時間跨度60年,比較生理小種間基因組差異,結果顯示F. xylarioides至少有4個不同譜系,分別針對阿拉比卡(arabica)、羅布斯塔特(robusta)咖啡,以及兩個從不同咖啡物種中分離出來的歷史譜系。比對各譜系間基因組對應區域的異同,發現多個源自於Fusarium oxysporum可移動致病性染色體的片段,此類片段富含效應基因(effector genes)及跳越基因,得以水平轉移至F. xylarioides,對於感染成功與否、宿主的專一性扮演很重要的角色,且通常帶有破壞細胞壁的相關碳水化合物酵素基因。隨後藉由轉錄體分析證實,當具專一性的生理小種感染阿拉比卡咖啡後,效應基因及破壞細胞壁相關的碳水化合物酵素大量表達,使病原成功入侵植物。   由於水平轉移,使F. xylarioides與F. oxysporum具有一些共通性,如兩者皆由土壤傳播,且皆在衣索比亞和中非咖啡萎凋病植株根部及中非香蕉根部分離出來。此研究證實了水平轉移是咖啡萎凋病反覆爆發的原因,藉由探討水平轉移機制及相關病原物種,有助於未來設計間作策略,最大限度地降低效應基因在鐮孢菌之間轉移的風險。【延伸閱讀】-氣候變遷將影響咖啡味道、香氣及品質
日本應用稻稈氮肥技術提升稻作產量
2025/04/22
近年來氣溫上升嚴重影響水稻種植,加上颱風與豪雨地頻頻發生,採收後的稻稈易被沖走、流入灌溉排水道或周圍的道路,造成農田周遭環境散亂與損害。為了改善這樣情況,農民會將採收後的稻稈作為堆肥。由於土壤肥力為提高作物品質與產量相當重要關鍵因素,堆肥的應用可有效改善農田地力,然而因過程相當耗費勞力,近年來越來越多農家省略這項作業,導致土壤肥力下降。在秋季利用稻稈作為土壤的堆肥有利於抑制甲烷的產生,除可改善水稻爛根、增進生長,同時還可以解決稻稈管理問題,並減輕環境負荷。   應用稻稈掩埋並添加氮肥技術能更進一步改善土壤品質。具體做法是將收割後的稻稈與石灰氮混合後埋入土壤,這樣有助於加速稻稈腐熟,釋放出有益的養分,同時改善土壤的酸鹼度。 另外,微生物在分解稻稈時會吸收大量氮,因此補充氮肥可以促使活化分解作用。為了更進一步確認其成效,埼玉縣的農場針對施用石灰氮和未施用石灰氮的區域,比較移植後三週水田的情況和稻苗的生長狀況。結果顯示,施用石灰氮的區域,比未施用區域的「浮稻稈」現象(未腐熟的稻稈浮出狀態)發生率較低,也沒有產生甲烷氣體,水稻的初期生長情況也較好。【延伸閱讀】-稻草造粒成再生燃料 推動農業剩餘資材能源化
盧安達及國際馬鈴薯中心發布新品種及推廣種子生產技術
2025/04/21
在美國USAID- PSDAG計畫支援下,盧安達農業和動物資源發展委員會(Rwanda Agriculture and Animal Resources Development Board, RAB)及國際馬鈴薯中心(International Potato Center, CIP)合作,發布11個新的馬鈴薯品種,是近30年來首次引入新品種。盧安達市場上主流品種為Kinigi 和 Nyirakabondo,產量較低且易感病蟲害,然而農民缺乏資訊及意識,也缺乏取得乾淨種子的管道,因此新品種發布初期並未受到農民歡迎,推廣人員利用學習網站、田間示範、農民田間日等,致力於推廣產量更高的新品種,如今,Musanze 地區的許多農民已親身體驗了這些新品種的好處。   11個新品種是針對高產量、抗病蟲害及氣候韌性進行選育,以協助農民面對氣候變遷及糧食安全的挑戰,其中Cyerecyezo、Gisubizo、Kazeneza、Nkunganire及 Ndamira這5個品種較受農民青睞。為了確保種子供應穩定,該專案協助高品質的早世代種子量產,並培訓種苗業者、相關研究者及農業推廣人員種塊生產及新品種相關知識,以利未來大規模量產。根據RAB統計,2024秋季對馬鈴薯種塊需求量增加至130,000噸,其中新品種佔需求量的52%,與兩年前相較,有大幅增長,其中,Cyerecyezo品種因高產、早收、耐旱、種塊膨大率佳及中度休眠性、較不易發芽且耐運輸等特性,為新品種中需求量最高者,約佔31.3%。   研究人員表示,為進一步提高種塊生產效率,正在探索霧耕栽培(aeroponics)及根尖扦插(rooted apical cutting)等技術,初步結果顯示,能在2-3個月內提高生產效率。藉由此次專案合作,協助盧安達馬鈴薯業轉型,期望能夠提高生產力並減少貧困,達到糧食安全及永續農業的目的。【延伸閱讀】-糧食安全與環境永續之重要三項關鍵技術領域
藉由低成本表型體系統揭開野生番茄的數量抗病性
2025/04/18
數量遺傳抗病性(Quantitative disease resistance, QDR)是一種由多基因調控、機制較複雜但較持久且抵禦範圍較廣的植物抗病機制,與單一主效抗病基因相比,能夠防禦較多種病原菌,因此QDR的研究對於抗病育種尤為重要。然而,完全了解QDR遺傳及其調控機制極具挑戰性,相關表型指標如感染率、發病的遲滯期(lag-phase duration)、病徵擴張速率等也有待研究。近年來,表型設備逐漸增加,然而其費用高昂且數據分析方式複雜使得應用性不佳,因此,來自德國基爾大學(Christian-Albrechts-Universität zu Kiel)的研究團隊開發一種低成本的表型偵測系統,協助測量野生番茄病斑擴展情形。   研究人員調查了四種野生番茄並以栽培種(S. lycopersicum )為對照組,利用自動化表型系統- Navautron,偵測感染菌核病(Sclerotinia sclerotiorum)葉片的影像,並將其量化為感染頻率、發病遲滯期、病癥倍增時間及病害發展曲線面積等參數。研究結果顯示番茄種間QDR有著表型多樣性,例如遲滯期以S. habrochaites 和S. pennellii最長、病徵成長速率為S. habrochaites及S. lycopersicoides最緩慢、染病率則是S. habrochaites最低,且QDR指數相關性分析顯示指數間皆獨立。此外,S. pennellii種內的遲滯期差異很大,病癥成長率以LA1941品系感染速率最低、LA1809品系染病最嚴重,顯示物種內抗性的基因背景仍存在歧異度,相關文獻發表於Plant Phenomics。   研究強調QDR與遺傳背景間複雜的交互作用及對抗病育種的重要性,並提供低成本、高效率的表型系統進行植物病害相關研究,使育種者能更有效率的選育具抗性且耐逆境的作物,期望能減少對農藥的依賴並達到永續農業。 【延伸閱讀】科學家開發快速的基因篩選平台以增強農作物的抗病能力
肉桂不只能吃 還能防農作疾病?效果佳、無化學成分、不擔心殘留
2025/04/17
春季天氣不穩定,台中區農業改良場昨發布防治稻熱病警訊,農民通常噴灑農藥,農業部農業試驗所副所長謝廷芳10日發表肉桂油乳化劑調配技術,強調屬於免登記的植物保護資材,有效防治稻熱病、紋枯病等農作物疾病。   謝廷芳說明肉桂油乳化劑命名為「黑修羅」,因這款植保資材液體顏色偏深褐,讓他想起修羅這位大力魔王現身時「通殺」,跟肉桂油乳化劑一樣可廣泛使用在農作物,病菌被噴到(接觸)後細胞膜分解,細胞液爆出,有效達到滅菌效果。   謝廷芳表示,黑修羅調製技術是水油動態平衡,液體清澈,早年他找農民免費試用長達10年,發現品質穩定性高,效果不錯,國內很多標榜是植物保護資材,他敢打包票唯有他研發的肉桂油乳化劑經嚴謹試驗,有助推廣友善、有機農業。   彰化縣植物保護公會理事、興農田中處長洪文通說,肉桂不但可吃也能製成植物保護資材,防治農作物疾病沒所謂農藥殘留、食安的疑慮。興農營業部經理李文忠、營業處長楊金章等人到場關心農民反應。田中鎮農民張新寶表示,提早施用防治效果佳,因不是化學製劑,不會發生鄰田汙染糾紛。   謝廷芳20多年前研發成功肉桂油乳化劑調配技術,為等待政府公告相關的農藥成分標準規定,一直沒高調宣傳,政府後來審查通過,認定肉桂油乳化劑調配技術使用可食用的肉桂當原料,是全安無化學成分的製劑,因此這款符合免登的植物保護資材,透過技術轉移興農公司製造,得以商品化問市,廣泛運用在水稻、青椒、小番茄等多種農作物。【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
日本鹿兒島縣的數位化製茶
2025/04/16
日本最大茶園之一鹿兒島堀口製茶與農場數據服務公司Terrace Mile共同合作,導入農業數位化經營「RightARM」雲端服務平台,提升茶園生產管理與作業效率。 RightARM平台可提供農業現場所需數據,包括農業經營者持有的田地、農事作業、農業機械等數據,以及氣象資訊和市場現況等。這項雲端服務平台除了數據蒐集,亦可進行數據分析,進一步協助農民經營管理。以堀口製茶為例,由於該茶園已有自行的分析設備和系統,因此只需要將過去取得的數據整併進RightARM平台。 堀口製茶本身所使用的系統有兩種,一種為「現場實際數據分析系統」。由於茶葉每年有四次摘採期,系統根據每次摘採情況,以及各個茶田間和茶種進行分析。包括堀口製茶合作農戶在內,一同將相關作業程序數據輸入系統。   另一種是根據茶葉的生長狀況自動計算摘採時期的「採摘支援系統」。由於茶葉的適合最佳採摘時間只有為期三天左右。為了調節茶製廠可乘載的量能,茶園與製茶廠間的生產管理極為重要。加上,若茶葉摘採後未能及時加工,或是因為製茶量能滿載而造成遺漏採摘,都會直接影響茶葉的品質,因此採收與製茶間生產管理必須取得平衡。其他包括生產計畫與從業人員間的調配等問題皆是相當繁瑣的管理過程。   RightARM平台的優勢在於只需輸入相關數據後,系統會自動計算出每個茶田的摘採預定日期與預定採收量,並依照其計算結果分析出每天需要送到製茶廠的產量,因而大幅降低茶園和製茶廠的管理作業負擔。堀口製茶2025年正式展開共享計畫,預計與其他相關合作單位共享人才、機械設備與場域,以提升茶園生產效益。【延伸閱讀】-應用雲端工具,加速農業數位轉型拓展商機
探討馬鈴薯硝酸還原酶之轉錄因子,有助於增加氮的利用效率以減少化肥的使用
2025/04/15
氣候變遷及人口增長正威脅著糧食安全,因此科學家藉由遺傳相關研究以增加作物的韌性,近期農業基因體研究中心(Centre for Research in Agricultural Genomics, CRAG)與荷蘭瓦赫寧根大學(University of Wageningen)合作探討StCDF1基因對於馬鈴薯氮利用效率的重要性,相關文獻發表於New Phytologist期刊。   前人研究中顯示StCDF1是調節馬鈴薯塊莖形成的重要因子,當馬鈴薯感受到日長逐漸變短、溫度降低,會使得塊莖開始進入休眠,直到隔年春天回溫才重新發芽、生長,是因應冬季的重要策略。在野生馬鈴薯中,塊莖形成必需要短日照誘導,然而現代的栽培品種中,皆帶有一突變的基因座earliness,使得塊莖形成不再受日長影響,而這個自然變異是在馬鈴薯傳入歐洲之後發生,該突變增強了StCDF1表達,促使塊莖形成的相關基因SP6A表達。   最新研究顯示,StCDF1不僅為塊莖形成的上游調控因子,同時直接控制氮同化與運輸相關基因表達。硝酸還原酶Nitrate Reductas基因(StNR)是細胞中硝酸根還原的速率決定關鍵酵素,StCDF1藉由辨認並結合在StNR啟動子上,負向調控其表達,試驗結果顯示,若將StCDF1剔除使轉錄量降低,在有限的氮環境下突變株表現較佳;若使StCDF1基因靜默,馬鈴薯StNR表達量增加使氮的利用效率更佳。   此研究闡明StCDF1對於調節馬鈴薯塊莖形成及氮同化途徑的雙重作用,藉由氮同化相關基因及轉錄因子的基礎研究,期望未來可應用於培育高氮利用效率的馬鈴薯以減少化肥施用,朝著更具韌性且環保的目標發展,以確保糧食安全及農業的永續性。【延伸閱讀】-糧食安全與環境永續之重要三項關鍵技術領域
種植更安全的馬鈴薯:去除馬鈴薯中的毒素
2025/04/14
馬鈴薯會生成自我保護的化學物質,稱為配糖生物鹼(SGAs),主要存在於馬鈴薯皮的綠色部分和發芽區域。儘管它們對馬鈴薯來說有助於抵禦昆蟲,但這些化學物質對昆蟲和人類來說都是有毒的。美國加州大學的研究人員已經發現了這些化合物的生物合成途徑,未來可以創造出只在植物葉子中生成這些化合物的作物,這樣可保持食用部位的安全。   科學家研究了名為GAME15的蛋白質,這種蛋白質在引導植物生成SGAs方面發揮了關鍵作用;它既是酵素也充當支架,將其他酵素組織成一個轉換工廠,有效生成SGA,並防止毒性化合物滲漏到植物細胞的其他部分。研究團隊希望能透過基因改造,使作物能夠控制SGA的生成時間和地點,讓馬鈴薯等作物能在不受陽光照射的情況下安全儲存,減少毒性風險。   未來科學家有望創造出僅在植物葉片中生成這些有毒物質的作物,避免可食部位受到影響,這對於提升農業的永續性,具有重大意義。此發現不僅為農作物提供了更長的保存期限,也為減少地球的食物浪費開啟了新的可能性。【延伸閱讀】-開發更具韌性的馬鈴薯品種,強化糧食生產效率
利用磁性染法革新胡瓜的基轉技術
2025/04/11
園藝作物進行基因改造時,經常受到複雜的組織培養要求和氣候變化等環境壓力的限制,傳統的基因轉殖技術如農桿菌,經常在部分物種中受阻礙,尤其是葫蘆科作物,鑑於種種挑戰,急需創新的基因轉殖系統以協助基因工程。磁性染法(magnetofection)是一種新型的基轉系統,利用磁性奈米顆粒轉移DNA,韓國釜山大學(Pusan National University)藉此方法,成功將外源基因送入胡瓜花粉中,避開傳統組培上的障礙,為產出基轉植物提供更直接且有效的方法,相關研究發表於Horticulture Research期刊。   研究人員利用帶正電荷的氧化鐵(Fe3O4)奈米粒子作為DNA的載體,將外源基因成功轉入花粉孔中,再將花粉沾在雌花柱頭上即可產生基轉種子。經轉入外源基因的花粉活力並不會受到影響,表達量隨時間逐漸增加,且啟動子(promoter)會影響外源基因的傳送及表達效率,以來源於水稻的OsMTD2啟動子表現較佳,優於源自花椰菜嵌紋病毒的35S啟動子。藉由GUS檢測,發現T1世代幼苗的子葉及根部GUS表達,自交後獲得同質結合之T2世代,GUS在胚中大量表達,表示此方式轉入之外源基因能成功遺傳給下一代。然而,進一步藉由PCR分析轉入之抗抗生素基因表達量,僅有10% DNA成功轉入,遠低於GUS檢測,顯示T1基因整合比例(gene integration rate)偏低。此外,研究人員將近年來常用於基因編輯的CRISPR/Cas9藉此系統轉入胡瓜,僅有20%植株成功轉入Cas9基因。   此研究,驗證了磁性染法應用於胡瓜基轉的可行性,提供避免組培障礙、更快速且易取得的方法,未來將拓展其他重要作物的潛在應用性及探討基因整合率較低的問題,有望為作物改良及遺傳研究開闢新的可能性,以應對氣候變遷及糧食安全等問題。【延伸閱讀】-「基因編輯」屬於基改作物嗎?看各國法規如何影響基因編輯產品的未來
芥菜新品種「圓頭仔」將上市 暖冬不變形賣相佳
2025/04/10
「榨菜」用炒、煮湯都美味,是使用芥菜瘤莖製成。桃園區農改場今天表示,花12年育成芥菜「桃園3號-圓頭仔」,暖冬不變形,仍是賣相佳的球型,且嫩,已有業者技轉契作加工將上市。   農業部桃園區農業改良場五峰分場助理研究員紀銘坤告訴中央社記者,榨菜就是使用芥菜的瘤莖醃漬做成,採買時分成整顆、切片、切絲3種樣態,整顆價格最好;目前主要品種為五峰種四川芥菜,雖具備晚抽苔、病害少、風土適應性佳等優點,但遇暖冬,瘤莖會伸長,變成寶塔形狀,而非賣相佳的圓球型。   為此,紀銘坤說,桃園區農改場2013年起,到溫度較低、病蟲害較少的山上進行雜交、選拔6個世代,選出6到8個品系,再到平地試種,最終選出TYSM130602此一優良品系,然後命名為芥菜「桃園3號-圓頭仔」,瘤莖形狀比五峰種四川芥菜的更圓,且芥菜側枝少,可減少人工採收時間,並有利於機械化採收。   他說明,育種的全程在2023年完成,當初並在雲林、彰化、桃園試種過;此品種的繁殖及採種技術也已在2024年8月,由農業部農業智慧財產權審議會第10次會議通過非專屬授權案,同年11月接受非專屬授權的技轉申請。   何時上市,紀銘坤說,桃園有1家加工業者申請技轉,契作地點在雲林,通常1分地可以產出5000多台斤,這家業者3、4月剛採收,要進入加工作業,之後會以真空包裝1包1顆上市,一般都是進入傳統市場銷售;這家業者並告知,「桃園3號-圓頭仔」的口感比之前的品種嫩。   紀銘坤補充,國內四川芥菜(莖瘤芥)每年大概11月中旬播種、12月冬至前定植,隔年元宵到清明採收,9成自給自足;其他1成進口,主要來自中國四川,通常是輕度加工,醃漬2、3天,特色是口感比較嫩;台灣加工則會醃漬1個月到半年,特色是比較香、有口感。【延伸閱讀】-桃園區農改場改良土壤鹽害 設施蔬菜產量增4成5
農業與灌溉領域的數位化與無人機應用
2025/04/09
隨著技術的進步,農業也在利用數據做出更好的決策、降低營運成本及提高作物生產力。傳統農業依賴經驗及猜測來控制作物健康、水分及其他關鍵因素,勞動強度大。然而,借助無人機技術,農民可以收集有關農田的即時數據,讓決策者可以根據事實和實際統計數據進行農場管理。   無人機配備先進的傳感器、相機和影像技術,具有高解析度成像及遙控感應,能輕鬆且低成本的跨越廣闊的土地,並提供過去無法獲得的資訊,例如:作物健康監控、產量預測與分析、調查水分含量以及土壤健康與肥力評估等。這一變化透過精準農業正在改變耕作方式,幫助農民在適當的時間以正確的數量提供資源,進而提升效率及永續性。   無人機與農業操作的結合正顯著改變著農業、灌溉和資源管理的運作方式。憑藉即時且精確的數據收集能力,無人機在農業領域的應用有助於推動精準農業,使在決策過程中更加利用實際的數據分析,而非單純的猜測;隨著技術的快速發展,無人機在智慧農業中的應用潛力無窮,為未來農業的創新與永續發展鋪平道路。【延伸閱讀】-無人機在戶外農田和溫室之精準農業研究
研究發現高產蘋果樹背後的遺傳機制
2025/04/08
蘋果是全球最具價值的水果作物之一,遍及超過100個國家。某些蘋果樹自然發展成農民所稱的「短枝型」品種,這些樹木具有更密實的結構,產量較高且更易於維護。然而,此性狀背後的遺傳機制至今仍無法完全解密。美國博伊斯湯普森研究所(Boyce Thompson Institute)的研究團隊研究了74個富士蘋果無性繁殖品種,建立了富士蘋果第一個全階段基因組,可用於了解富士蘋果分枝型態的主要候選變異(variant)及調控機制。   這項研究的關鍵集中在一個名為MdTCP11的基因上,它像一個生長控制開關。研究人員發現,短枝型蘋果樹在這個基因附近的DNA中存在微小但顯著的缺失,這使基因更活躍,進而導致樹枝變短,樹木結構更為密實,密實型樹木只需較少的資源來維護,並且能在較小的空間內產生更多的果實;而DNA甲基化程度是一個能夠開關基因的過程,在短枝型品種中比標準型品種來的更低,這種較低的甲基化程度使MdTCP11基因更為活躍,進一步加強了短枝型特徵。了解這些遺傳特徵將有助於育種學家開發出將短枝性狀與其他有價值性狀(例如抗病性)結合的蘋果品種,提供蘋果育種重要的研究基礎。【延伸閱讀】-利用育種選擇來優化蘋果在貯藏後硬度及耐貯性的表現,提升蘋果採後品質
提高食品飲料中豌豆蛋白溶解度的方法
2025/04/07
隨著對非動物來源食品的需求增加,人們對植物蛋白的興趣不斷增長;植物蛋白在食品配方中的使用與其具備的特性有關,例如乳劑穩定性、形成凝膠或泡沫、增加飽足感,並提供必需氨基酸等。然而,植物蛋白的水溶性通常較差,這會影響其性質,並妨礙其在產品中的應用。因此,科學家們一直在尋找改善溶解度的方法,部分方法涉及熱處理以及添加富含酚類化合物的瓜拿那萃取物,可穩定含有維生素D3的水包油乳劑。在巴西聖保羅州坎皮納斯州立大學 (UNICAMP) 進行的研究中,驗證了熱處理以及添加瓜拿那萃取物是否改變了豌豆蛋白的特性,以支持其添加在食品配方中。   在食品中添加維生素 D3 可以增強免疫力並預防佝僂病,但它在飲料中不穩定,因此需要與穩定劑結合。研究人員以模擬消化過程的實驗,將添加瓜拿那萃取物及維生素D3 的豌豆蛋白製備的乳劑與使用豌豆蛋白添加維生素D3之組別的乳劑相比,結果發現使用豌豆蛋白及瓜拿那萃取物的乳劑穩定性,能更好地保護維生素D3的生物可利用性。這項研究顯示,經過熱處理及添加瓜拿納萃取物的豌豆蛋白具有應用在飲料中的潛力,且能有效提高產品的營養價值及穩定性。【延伸閱讀】-未來餐桌上永續純素蛋白的新選擇

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