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趨勢快訊
新型化學合成法可有效率地人工合成構造複雜的銀杏次級代謝物
2019/10/28
銀杏(ginkgo, Ginkgo biloba)被認為是植物活化石之一,根據考古資料推論,其近緣種化石約莫存在於距今2.7億年前。學界推論,銀杏這類的物種因其發展出許多具演化優勢的機能性次級代謝物,也因此能適應極端的地質事件並繁衍至今。在有效的機能性成分中,白果內酯(bilobalide)便為其中一種已知可驅蟲且對人體無害的化合物。近期美國斯克里普斯研究所(Scripps Research)的最新研究也開發出一系列能有效合成出白果內酯與類似結構的方法,這方法或許將可做為新藥與綠色殺蟲劑(green insecticide)開發的關鍵技術。   雖然銀杏樹可生合成具有殺蟲效果的化合物,但這些化合物中除了白果內酯外,亦含有其他對人體而言有毒的成分,需進一步純化後方可進行應用。為此,開發一套人工合成白果內酯的技術,將有助於提升後續醫療與農業方面的進展。然而,既有的流程因白果內酯的化學結構複雜的因素而導致其難以被合成。最近克里普斯研究所的研究團隊已開發展出一套新的方法用以合成白果內酯。   研究團隊的新方法可節省許多時間與材料。這方法也同樣為白果內酯與類似化合物的合成創造出新的有機合成法,可更有效地應用在生產殺蟲劑與藥物合成等方面。研究團隊計畫在未來利用新方法製作出其他與白果內酯結構類似的化合物,並研究結構類似物的各種性質。【延伸閱讀】快速測定鮭魚腐敗的新方法   該研究由美國國家衛生研究院(National Institutes of Health,簡稱NIH)、公益財團法人上原紀念生命科學財團(原文:公益財団法人上原記念生命科学財団;英譯:Uehara Memorial Foundation)等研究機構資助。相關研究成果已發表在<Nature>。
菸草的天然成分可提高抗番茄病蟲害,預防多種病蟲害的發生
2019/10/25
日本農研機構(NARO)發現,為番茄施用名為黑麥草內酯(loliolide)的天然物質,可有效抑制西方花薊馬和二斑葉蟎所造成的病蟲害。黑麥草內酯本身並沒有除蟲效果,而是透過施用來提高番茄本身就有的的抗蟲性。由於不太會出現抗藥性,期盼黑麥草內酯能成為新型蟲害防護劑的成分。   作為提升植物防禦反應的資材,目前已登錄為水稻的稻熱病專用的農藥並廣為販售與使用,卻無針對蟲害所用。   另外,西方花薊馬和二斑葉蟎,對農作物來說是非常知名的害蟲。目前主要防治方法都是使用殺蟲劑,但是持續使用單一殺蟲劑,效果不但會遞減,害蟲也會產生抗藥性,一直是防治上很重要的課題。   為此,研究機構希望能開發出一款,不直接殺除害蟲,也能有防蟲效果的新型藥劑。就在調查相關植物及微生物等天然成分的時候,發現菸草具有很強的害蟲防治效果,並且確認了有效成分是一種類胡蘿蔔素:黑麥草內酯(loliolide)。【延伸閱讀】玉米澱粉華麗變身抗蟲害利器   研究,將番茄葉浸泡在黑麥草內酯的溶液中,並投放了雌性二斑葉蟎。對比只有溶劑的狀況之下,原本8成的存活率會下降到5成,產卵數只剩下一半,而西方花薊馬跟斜紋夜盜蛾也都是一樣的效果。   該機構分析,黑麥草內酯本身並沒有殺蟲成分,主要是提高並增強植物本體的防禦反應,讓害蟲的生存率下降。由於研究概念並不是從除蟲為出發點,所以害蟲本身也不會產生抗藥性。   此外,同機構的生物機能利用研究部門的瀨尾茂美主席研究員針對此研究表示期待,她認為:「不會產生抗藥性這點,同時也關係到新藥物的開發。」
最新研究發現現今抗生素抗藥性發生率是2000年時的三倍
2019/10/24
在全球蛋白質需求量日漸增加的趨勢下,帶動畜牧產業的發展。為此,以便宜、易取得的抗生素進行疫情控制將會是現下符合效益的做法之一。然而,根據瑞士蘇黎世聯邦理工學院(ETH Zurich)與比利時布魯塞爾自由大學(Free University of Brussels)的聯合研究團隊的調查發現,開發中國家在廣泛使用抗生素下,抗生素抗藥性的發生率與2000年相比已呈現3倍成長,恐將影響到現有的動物健康體系。   研究團隊自許多中低收入國家蒐集近千則與獸醫相關,包含已發表與未發表的報告進行研究。其中,研究團隊以抗藥性菌株的比例做為抗生素抗藥性發生率,並以抗生素抗藥性比例(proportion of antimicrobial compounds with resistance)大於50者(P50)做為指標。在2000-2018年的報告中可發現,在開發中國家的養雞產業中,P50以上的國家從0.15上升到0.41;養豬產業中,P50以上的國家從0.13-0.34。這些現象均顯示,這些國家未來恐將面臨到抗生素經常失效的窘境,預估近2/5的雞隻與1/3的豬隻受影響。   研究團隊發現,中國、印度、巴西及肯亞在這幾年間變成新興熱點,這個現象也顯示,在飲食習慣的改變下,為因應蛋白質需求上升,而改變的用藥模式,將導致新興抗藥性菌株的增加,無形中提高了飼養成本。   據統計,畜牧產業消耗了全球近73%的抗生素,雖然抗生素在初期施用時降低了牲畜染病的機會,然而若施用不當,抗生素濫用的問題恐將令牲畜暴露在具抗藥性菌株的高風險環境中,對於整體畜牧產業將帶來疾病管理方面的問題。【延伸閱讀】豬的自然需求是新型養豬場的設計核心   研究團隊呼籲發展中國家應改進現有的管理做法,例如:避免人類醫療使用的抗生素應用在農場動物中,以避免產生人畜共通傳染的抗藥性菌株。若不儘速行動,恐怕在不久的將來,人們終將面臨全球傳播的超級細菌,對經濟動物及人類的健康產生重大威脅。   該研究由Branco Weiss Fellowship博士後研究計畫、瑞士國家科學基金會(Swiss National Science Foundation)、ETH Zurich Seed Grant、比爾與美琳達·蓋茲基金會(Bill & Melinda Gates Foundation)、普林斯頓大學環境研究所(Princeton Environmental Institute)等機構資助。相關研究成果已發表在<Science>。
結合小農經驗與人工智慧將有助於提升玉米產量
2019/10/23
南美哥倫比亞的玉米產區此時也正面臨強降雨次數過高與旱季時間過長等極端氣候的衝擊,該區玉米產量會因氣候的變化而產生最高達39%的差異。在面對全球氣候變遷的影響下,如何能保持產量穩定不變甚至成長,將是一般農民與科學家們設法共同解決的難題之一。   為解決氣候變遷帶來產量減產的問題,哥倫比亞國家穀物及豆類聯盟(National Cereals and Legumes Federation,簡稱FENALCE)與國際熱帶農業研究中心(International Center for Tropical Agriculture,簡稱CIAT)的研究團隊共同制定一套氣象資訊蒐集系統。研究團隊在與農民的合作下,委由農民蒐集相關的氣象數據,在農民與當地專家的協助下,研究團隊採集多處土壤肥力資訊,並根據6個氣象站的資訊推估可能的種植及收穫時間,研究團隊利用蒐集來的土壤、天氣數據,透過機器學習(machine learning)的處理下,整合來自不同來源的資訊並分析結果。【延伸閱讀】世界之永續發展(2/4)–使用人工智慧對抗糧食浪費   在機器學習的分析下,研究團隊可獲得在不同的氣候、土壤類型與農法等考量多種情境之下所能獲得的玉米產量。此外,同時也呈現影響收成時,可能面臨到的作物生長因子,如:施肥量、種子發芽率、地表逕流承載力等因子。   除此之外,研究團隊匯集來自有經驗農民及專家學者等方面的建議,共同解決哥倫比亞玉米產區所面臨的氣候挑戰。歷經4年的研究後,研究團隊歸納出一套有系統的指導方針(guideline),部分玉米農在採納指導方針的建議事項進行田間作業後,因此獲得較往年平均3.5公噸/公頃高的玉米產量,在指導方針的建議下,玉米農因此獲得6公噸/公頃的玉米產量。   該指導方針同時也提出包括節省肥料用量等具體節省花費的做法。此外,指導方針也提出在不同天氣形態下的不同避險策略,並強調如何在強降雨的氣候條件下減少負面衝擊。   研究團隊也由藉由過去曾教導農民使用智慧型手機紀錄數據的經驗,計畫在未來規劃更完善的技術建設及部署,讓更多的農民可應用到衛星、無人機、感測器等設備。   該研究由哥倫比亞農業及鄉村發展部(Colombian Ministry of Agriculture and Rural Development,簡稱MADR)、國際農業研究諮商組織(Consultative Group on International Agricultural Research,簡稱CGIAR)等單位資助。詳細研究成果已發表在<Global Food Security>。
日本北海道大學與Seicomart超市合作開發蔬菜加工保鮮技術
2019/10/22
日本Seicomart超市(北海道當地自有品牌便利商店)為使自家超市的生鮮蔬菜可長時間維持新鮮度,偕同日本北海道大學共同合作研發蔬菜保鮮技術。運用北海道大學所研發的觸媒(Catalyst),將倉庫內容易造成蔬菜腐爛的氣體分解成水和二氧化碳(CO2),延長蔬菜賞味期,減緩加工廢棄物產生以及減少食物折損造成成本上揚。   日本北海道大學觸媒科學研究所的福岡淳教授在2013年所研發的「二氧化矽擔載鉑觸媒」,其介質一碰觸乙烯氣體(C2H4)即刻分解為二氧化碳與水,攝氏0度的低溫下也能運作。目前該觸媒已進入實際運用階段,日本日立家電的家用冰箱也使用此項技術。   擅長以蔬菜做為Seicomart特有產品的Seicomart社長丸谷智保對於此項技術賦予高度期待,而Seicomart自今年6月起,將蔬菜和手作醬菜的保鮮場域(北海道北見市)加入Platina觸媒並進行實驗階段,考慮是否引進該技術做為蔬果保鮮用之利器。   實驗環境中,選定兩處蔬菜倉儲室(一處為安裝Platina觸媒的蔬菜倉儲室,另一個為一般蔬菜倉儲室)並設定相同實驗條件:放置同種類、同期採收的蔬菜,即進行實驗對照,比較兩間蔬菜倉儲室蔬菜之新鮮度。實驗證明Platina觸媒具有防止變色以及維持蔬菜鮮嫩效果,因此Seicomart決定今年9月起開始使用Platina觸媒技術,將Seicomart超市所販售的泡菜和醬菜,以及加工蔬菜存放在有Platina觸媒的蔬菜倉儲室。   Seicomart於2007年以農企業角色開始經營管理,目前在北海道經營6個農場,於約莫122公頃的農地上生產19種蔬菜,例如:馬鈴薯、洋蔥和小番茄等蔬菜。由於從農場到加工,再到店家,運輸過程中如何保鮮是相當重要一環,Seicomart策畫未來也將在北海道瀧川市和京極町的倉庫中裝置Platina觸媒,儲存由SECOMA集團農業公司生產的蔬菜,擴大其用途。【延伸閱讀】日本JA農協與松下集團等企業研發農產品保鮮技術   Seicomart已於2018年4月與北海道大學簽署了地方創生合作協議,開發針對醫院患者專用的健康冰塊,以及在大學校園內開設商店等合作項目,加深產學之間合作。
透過無人機空拍技術為鯨魚量體重
2019/10/21
由於生活在開闊水域的大型活體水生生物(如鯨豚等大型水生哺乳類)體型龐大,因此難以透過捕撈與水下作業等方法,對其體長、體積、體重等與生物生活史(life cycle)相關的特徵進行基本測量。科學家以往僅能透過不幸擱淺在岸的野生鯨豚,對受傷或死亡的個體進行基本的研究,也因此極度缺乏健康生活在開闊水域個體的基本資訊,無法全面地了解鯨豚在野外的生長狀況。丹麥阿爾路斯先進研究所(Aarhus Institute of Advanced Studies,簡稱AIAS)與美國伍茲霍爾海洋研究所(Woods Hole Oceanographic Institution,簡稱WHOI)的跨國研究團隊利用無人機所拍攝的空拍圖進行分析,對捕捉到的鯨豚畫面進行立體重建。   研究團隊結合空拍圖與歷次實際捕獲的個體紀錄進行預測,研究團隊主要以露脊鯨(right whales, Eubalaena sp.)做為預測模型之建立依據。研究期間空拍捕獲到各年齡層,共86頭南露脊鯨(southern right whales)的空拍照片,透過各個角度的影像判讀,判定其長、寬、高等基本資訊,再以電腦重建其全彩3D立體影像後估算其體積,最後再利用已知的體積/體重比及參數上的微調,估算出所有個體的體重。【延伸閱讀】新型感測器可改善昆蟲監測和作物管理   該研究成果替活體鯨豚的研究帶來重大突破,讓人們更加了解鯨豚的生活史。此外,該研究也將無人機的應用帶往新的境界。   該研究由國家地理學會(National Geographic Society)資助,相關研究成果已發表在<Methods in Ecology and Evolution>。
數據正驅動日本農業未來—「WAGRI」農業資訊共享平台
2019/10/18
為解決日本農業面臨就業人口大幅減少、強化國際市場競爭力農產品、提高糧食自給率等問題,需大量應用與整合農業數據,以充分發揮智慧農業之效益。   目前,日本國內IT企業與新創公司,紛紛投入智慧農業服務項目,例如:可空中運轉監視農場的無人機、精準定位農藥噴灑、以及分析安裝在農地上的IoT物聯網所收集數據,提供農作業最佳建議之農業雲等各種智慧化服務。   農業正面臨轉型時期,須將過去所傳承與累積的智慧與技能系統化,發揮其最大效益,並從過往一步一腳印著實耕作逐漸轉變成產業經營型態,成為一個具有魅力、經濟力、競爭力的永續農業。除此,運用最新數位化技術,以及善用農業經營相關數據,即透過數據鏈結之共有共享,創造最大利用價值。   日本政府關於推動農業數位化轉型,農林水產委員會的吉川貴盛農林水産大臣於2018年11月8日眾議院針對施政內容已公開表示「強力推動新技術開發與示範驗證,以實現日本成為全球首屈一指智慧農業」。此外,農業作為國民食衣住不可或缺一環,也因此農業改革已是國家重要發展項目之一。從產業振興角度來看,農業也扮演相當重要一角。相信只要經由各種措施妥善操作下,日本成為農業強國絕非夢想。 農業串起各產業的資訊鏈結   農業為主觀直覺與經驗來因應各種自然現象,並且親力親為孕育每個動植物之生長,自此觀點著眼,農業看似與數位化毫無連結性,但實際上農業生產須結合氣候、灑水、肥料、農藥等各種因素下相互配合才得以順利生長。因此,若能妥善運用創新數位化技術可達到快速分析與控制生長環境。此外,為了提高產值與作物品質,必須考慮每個作物品種特性、土壤品質和耕地位置特殊性、氣象等各種影響因素,甚至包括市場資訊都需考量在內。因此,目前這些難以計數複雜數據,不容易單用電腦來處理,最後也只能依賴長期從農的農民經驗。   目前農業數位化所需的技術逐漸成形中,由於科技的進步,現在只需透過物聯網即可蒐集數據,另外輔以大數據與人工智慧(AI)之應用,可從各種錯綜複雜因素中,給予適當的回饋。對此,日本慶應大學環境資訊學部神成淳司教授更進一步指出:日本農民擁有高品質農作物的智慧與技術,只要將這些優勢系統化,讓這些優勢大幅且持久性發展,可使日本農業競爭力呈飛躍式成長。   然而,目前智慧農業仍尚未完全落實,最重要關鍵莫過於這些農業數據未能整合並且相互通用,例如:從不同製造廠所製造的農業機械取得數據,目前皆以各自形式儲存,並無法被相容整合;天氣和土壤數據為公家機關所持有之外,也分散在各不同政府機構、地方單位以及研究機構等,無法跨越組織框架外所使用。原先想參考數據已不確定位於何處的情況下,更不用說保有數據如何可被充分利用。 智慧農業重要關鍵—相關資訊能相互鏈結取用   智慧農業最重要莫過於能整合這些錯綜複雜的數據,並藉由這些數據能提供像過去基於直覺和經驗給予明確建議。此外,不單取得個體農戶數據,甚至能統整各農家蒐集到的數據,提高分析精準度。因此,為了提高農業產值,可相互鏈結、共有、共享之數據平台之建構則是不可或缺。   日本政府推動「創造農林水產業及地域活力計畫」,其目標設定2025年所有農民都能善用數據進行農業活動。為使農業相關資訊能達到鏈結共享,於2018年6月內閣決議「未來都市戰略2018」計畫,以農研機構為主要營運機構,並加入相關業界企業大幅推動農業資訊共享平台(WAGRI),2019年4月起正式開始運作。 WAGRI為農業資訊與市場情報之渠道   WAGRI平台於數位化基礎項目,肩負支援各種經營模式之農業。農林水產省大臣官房政策課技術製作室代理課長高野守也表示:希望藉由WAGRI平台讓農民們帶來前所未有農業經濟模式。   由於民間難以整合這些橫向數據,因此WAGRI將以全國性規模式進行模組設計。主要以「鏈結」、「共享」、「提供」三大功能為目標,並應用這些功能,提供資訊查閱、傳送、處理與交易等服務,成為農業相關資訊與市場情報之渠道。   經由上述整合鏈結的過程,可以突破供應商和製造上的侷限,能統整所有農業ICT、農業機械、感測器等所有數據。再加上,為了能實現共享效益,可在某種程度的規範下,共同持有數據。此外,促進土壤、天氣、市場行情等各種數據之妥善應用,同時可作為企業獨家提供有利用價值的商用情報所用。【延伸閱讀】Microsoft-Techno Brain通過雲端數位平台促進非洲農業 WAGRI為農業資訊與市場情報之渠道   目前WAGRI平台已可使用各公家機關的肥料與農藥登錄資訊、地圖數據與航空照片的圖像數據、農田劃分的形狀與排水渠道的使用情況、短期(可提前3天)或是中期(可提前26天) 的氣象資訊、水稻生長預測系統、土壤的種類與分布、可數位化顯示土壤分布圖與使用情況。   透過企業開發成應用程式與各種服務項目,公開於API(Application Programming Interface)程式介面。WAGRI平台之應用,期盼能藉此數據鏈結、共享、提供之效益,提升農家個體戶、地方競爭力之外,同時促進日本國際競爭力。   利用過去產量、栽培履歷、農田當下狀況所感測到的數據與土壤數據等相互統整,可作為各農民最佳栽培管理之建議外,亦可將地方農民各自所持有數據共享,提高整體地方技術與管理,並將技術順利傳承下去。若產地間的數據也能達到共享,可利用每個產地不同生長季節的差異,達到每年產量平衡之優勢,除能確保每年的出口量和降低運輸成本等,並強化海外市場競爭力,成為戰略性數位化農業經營管理模式。 WAGRI全面擴展至食物供應鏈   WAGRI應用於農業生產活動僅是開端。食品價值鏈以農業生產為起始點以外,還涉及食品加工、物流、小賣店與餐飲店等各種通路與產業。因此,日本內閣府、內閣官房情報資訊技術(IT)綜合戰略所、農林水產省、國土交通省於2018年9月起進行產地與港灣之間鏈結,以促進農林水產品與食品的出口。為了因應國內外市場與消費者需求建立「智慧食品供應鏈系統」,並於2019年起積極進行此項措施。「智慧食品供應鏈系統」之建立,其目標希望至2023年4月能整合WAGRI數據,從生產擴大到加工,物流,零售和消費,讓整個食品供應鏈都能達到相互鏈結、共享與提供等服務。   不僅日本重視食品安全問題,全球消費者對於食品安全意識也逐漸抬頭。然而,令人驚訝是流入市場中的眾多商品中,食品中的原料和履歷為最不透明的項目。例如汽車雖有4,000種車型、3萬個零件組合而成,但不管哪一項產品在何時、以及用什麼樣設備安裝都有詳細記載其生產條件。因此,當市面上一旦發生狀況時,即可即刻辨識出發生相同問題的產品。與上述案例相較,目前食品管理制度相差甚遠,超市販售的番茄是如何種植、運輸的過程則完全不清楚。 確保食品可追溯性、建立日本品牌形象   全球各地已開始針對這些不透明食物供應採取因應措施。例如2018年9月美國連鎖超市Walmart開始要求萵苣供應業者,從生產到送至店舖所有過程記錄在區塊鏈上。這項措施,是為了防止由美國生菜生菜中的大腸桿菌引起的健康損害問題,同時可以確保可追溯性。   另外,中國的網路通路龍頭Albaba,也為了嚴防食品偽装,於2018年4月開始試用資訊平台,期盼能將所有通路透明化。詳細記載從生產階段到農產品各種數據的WAGRI平台,正是日本農產品高品質的最佳證明。   智慧食品供應鏈系統若能順利發展,零售店不僅詳細記載出售的蔬菜和水果的生產地和品種,包含使用多少農藥和化肥以及在什麼樣的天氣生長一同紀錄在內。甚至還可以看到物流過程花費多少時間,以及在什麼樣的溫度控制下運送。除此,亦可附上例如過敏原的存在和清真食品認證等高附加值食品資訊。   最後神成淳司教授也表示:隨著新興國家成長,生活經濟高水準人口數也隨之增加。因此,日本農家所耕作的高農產品在世界商品身價也隨之上漲,藉由明示清楚的商品訊息,抬高產品價值,讓日本品牌擁有更強大立足點。
研究證實咖啡加工的副產物萃取物富含許多機能性成分
2019/10/17
咖啡豆在進行加工烘焙處理的過程中,會去除掉外皮(husk)及豆膜(或稱銀皮,silverskin)等物質,最終將這些用不到的物質作為廢棄物丟棄。一項由美國伊利諾大學(University of Illinois)的研究團隊針對咖啡加工廢棄物進行研究後發現,包裹咖啡豆的外皮及豆膜可能具有抗發炎的成分,可用於緩解慢性疾病或避免肥胖等。   由於脂肪生成、肥胖與發炎反應之間具有關聯性,目前已知發炎反應會增加細胞氧化壓力並影響葡萄糖的吸收效率,成為許多慢性疾病發生的主因。若能藉由找出可緩解肥胖發生的機能性化合物,成功地減緩脂肪生成或避免發炎反應的進行,或許能有效地控制慢性疾病的發生。   研究團隊利用水作為溶劑,萃取咖啡外皮與豆膜等咖啡加工後所剩的食品加工副產物進行萃取,再將萃取後的液體以小鼠(mouse)的脂肪細胞(adipocyte)與巨噬細胞(macrophage)進行驗證,分別觀察細胞的脂肪生成與發炎反應等生理變化。研究團隊發現,萃取液中部分酚類化合物可促進脂肪分解(lipolysis)作用的進行,避免脂肪在脂肪細胞中過度堆積,此外,酚類化合物可促進棕色脂肪細胞(brown-like adipocyte)的生成。相較於一般脂肪細胞,棕色脂肪細胞因具有較多的粒線體,因此可有效地將身體累積的養分代謝轉換成為能量,避免多餘的脂肪堆積在體內,進而避免細胞發炎反應的發生。【延伸閱讀】喝綠茶可能有助於改善食物過敏症狀   研究團隊發現,咖啡廢棄物萃取液所含的兩種酚類化合物──原兒茶酸(protocatechuic acid)與沒食子酸(gallic acid)除可緩解發炎反應外,亦可改變葡萄糖的吸收模式、降低胰島素耐受性。研究結果顯示,這些具生物活性成分的化合物或許可在未來作為健康飲食的一環,成為預防第二型糖尿病、心血管疾病、肥胖等慢性疾病的最佳飲食策略。   透過加工廢棄物的萃取處理、生化分析與動物實驗等研究,研究團隊在加工副產物中找到多種具有機能性成分的酚類化合物,除了為人類健康帶來新的發現外,透過廢棄物的再利用,將廢棄物變成具有高附加價值的農業/加工副產物,將使得咖啡產業更加循環永續。   該研究由美國農業部國家食品與農業研究院(United States Department of Agriculture-National Institute of Food and Agriculture,簡稱USDA-NIFA)、西班牙經濟部(Ministry of Economy and Competitiveness)等單位資助,相關研究成果已發表在<Food and Chemical Toxic>。
在機器學習的輔助下記錄植物立體表徵
2019/10/16
自19世紀孟德爾(Gregor Mendel)有系統地觀察與紀錄植物表型性狀(trait,或稱表徵),發表著名的遺傳法則後,便奠定了遺傳學在生物領域研究的重要性。由於植物性狀通常被視為遺傳因子與周遭生長環境交互作用下的結果,因此,有必要發展出一套可快速進行性狀測量的系統,加速建立基因-表型-環境三者間的關聯性,協助學者在氣候變遷、遺傳學等方面之研究。美國薩爾克研究所(Salk Institute)的研究人員為此發展一套內建機器學習(machine-learning)演算法的運算系統,可用於解析植物莖、葉等三維(three-dimensional,簡稱3D)組織形態特徵。【延伸閱讀】利用機器學習幫助機器人精準收割甜美的萵苣   研究團隊以番茄(cultivated tomato, Solanum lycopersicum)與菸草(tobacco, Nicotiana benthamiana)共54株個體做為研究材料並進行機器深度學習(deep learning)。研究團隊選擇以植物的葉/莖形態分類(lamina/stem classification)、葉片數(lamina counting)、莖部形態(stem skeletonization)等三項難量化之形態特徵進行三維雷射掃描(3D laser scanning),同時運用演算法進行特徵解構。有別於傳統的測量方法,在機器學習的優化運算處理下,該系統可在短時間內快速且精準地將植物形態進行分類,在葉/莖形態分類方面有高達97.8%的準確率,葉片數的判讀也有86.6%的高準確率。   研究結果為3D表型紀錄與形態分析帶來重大的突破,目前研究團隊仍舊設法解決相鄰葉片在辨識方面的技術性問題,並希望能在進一步優化後擴大應用到番茄與菸草以外的植物形態分析上。   該研究由皮尤慈善信託基金會(Pew Charitable Trusts)、美國國家科學基金會(National Science Foundation,簡稱NSF)、美國國家衛生研究院(National Institutes of Health,簡稱NIH)等機構資助,相關研究成果已發表在<Plant Physiology>。
面對即將來臨的蛋白質危機,究竟是藻類還是昆蟲能救贖?
2019/10/15
藻類蛋白之研發   大豆為植物性蛋白質代替肉類製品的典型代表,其相關食品目前正快速發展中。螺旋藻之蛋白質含量高於大豆,日本Tavelmout公司以螺旋藻作為研發商品之主原料,社長佐佐木俊先生論述:相較大豆的蛋白質含量比四成,螺旋藻則有七成,對於蛋白質生產效率相對提高。   此外,Tavelmout公司也研發全球首創新鮮「生」螺旋藻商品,毋需透過加熱處理,少了粉末狀的苦味和氣味,為螺旋藻在日本打開前所未有的知名度,預計自2019年起將在日本的便利商店陸續上架。後續目標,預計將螺旋藻加工為「小麥粉」狀,透過蛋白質粉末化後,期盼能應用在麵包、麵類、模擬肉等製品。此外,由於螺旋藻之食品加工技術已成功去除綠色色素,未來有望用於一般食材之添加。   為了擴大量產,Chitose Laboratory 公司已向三菱商事公司籌措約17億日幣資金,於2019年夏天在汶萊設置新廠,預期年生產量可提升20倍至1,000公噸,新廠也預計導入新的培養模式,將所需營養素注入含水的塑膠管中培養,免除大池塘等大型設備。   Chitose Laboratory 公司董事中原劍先生說明:螺旋藻只需營養素、光、水,進行光合作用後即可成為永續性食材,操作簡易且任何地方均可培養。此外,也提出以蛋白質生產系統作為JAXA食品生產系統的發展主題,利於未來在外太空的長期使用;家庭用的真空包蛋白質生產系統目前也正在研發中,預計3年內完成試用品之研發。 食用昆蟲之趨勢   聯合國糧食組織(FAO)於2013年曾以食用昆蟲作為解決糧食安全之解,引起高度關注,然而「食用昆蟲」作為新的動物性蛋白質的趨勢漸漸發酵,日本TAKEO昆蟲食品公司於 2014年起販賣食用昆蟲至今,發覺:會來買食用昆蟲過去大多是用來玩遊戲作為懲罰之用途,現在拿來當食材的客人反而增加。【延伸閱讀】生態工程瓦片促進沿海地區生物多樣性   由於昆蟲食材易於加工使用,蟋蟀經食品加工製成粉末狀,食用兩週發現可改善腸道益菌群,相關研究論文已發表於2018年的Nature期刊,顯示食用昆蟲之關鍵為具備「機能性功能」。   日本 Ellie 公司與京都大學共同研究出蠶的機能性食用昆蟲,運用食品分析法研究蠶的機能性功能,發現蠶除了具備降血糖作用、整腸效果等機能性成分。 Ellie 公司董事之一的梶栗隆弘先生表示:食用昆蟲具有低糖、高蛋白特性,也期盼能將蠶機能性當成一種新銷售商品。另一方面,運用KIRIN等大公司資源,大幅推展此類型商品研發,期盼今年能將蠶商品化。
科學家發現新的植物病毒防禦機制及對應之關鍵基因
2019/10/14
大豆嵌紋病毒(Soybean mosaic virus,簡稱SMV)是RNA病毒,其為造成大豆產量銳減的重要病害。雖然目前栽培的品系仍多具備抗大豆嵌紋病毒的特性,然而卻無法抵抗近期發現的新型大豆嵌紋病毒突變株,對大豆整體產業構成相當嚴重的危脅,為此,找出新型態抗病害作物品系也將是學界及大豆產業關注的重點。日本農研機構(日文機關全名:国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構;英譯:National Agriculture and Food Research Organization,簡稱NARO)及日本佐賀大學(日文:国立大学法人佐賀大学;英譯:Saga University)所組成的研究團隊已找到可防止受新型病毒感染的關鍵基因Rsv4及其蛋白質產物,這項重要的發現可望避免將來可能爆發的疫情。   由於新發現的大豆嵌紋病毒株具備在宿主細胞中隱藏複製的能力,可躲避一系列的免疫機制,並藉機複製自身的基因組,接著感染新的宿主細胞。研究團隊發現,Rsv4蛋白因具有核糖核酸酶(RNase)的功能,是辨識並降解大豆嵌紋病毒基因組的關鍵酵素,為植物體內重要的抗病基因。研究團隊也通過實驗觀察到先前未曾發現的新興植物免疫機制。【延伸閱讀】北方玉米葉枯病的毒性基因標定與遺傳特性   藉由這樣的發現,研究團隊已成功的合成出類似結構、具備辨識與降解病毒基因組功能的蛋白。研究團隊希望將來能透過分子育種或進一步利用遺傳工程等生物技術,發展出抗大豆嵌紋病毒的新品系或新產品,解決大豆的重大病害問題。   該研究由日本農林水產省(日文:農林水産省;英譯:Ministry of Agriculture, Forestry and Fisheries,簡稱MAFF)與日本農研機構資助,相關研究成果已發表在<Nature Communications>。
立足生物經濟,展望農業未來—— 「農業生物經濟未來產業契機研討會」紀要
2019/10/09
農科院陳瑞榮副院長首先說明,生物經濟計畫推行至今已到了須重新規劃發展的階段,期望藉由此次研討會從動物科技、植物資材利用、水產科技、保鮮行銷等方面探討在國際趨勢走向、科技技術發展與我國現有狀況考量下農業未來的發展方向。而農委會科技處郭坤峯副處長則說明了計畫聚焦的四大重點內涵,包含農業基因體應用、動植物新品種及種苗、動植物健康管理、農業副產品高值化利用;期望藉由此次研討會中7位產、學、研各界專家的分享,匯聚各方建言,幫助釐清未來科技研發更加明確的走向,為後續的政策和產業推展鋪路。   臺灣大學生物資源暨農學院盧虎生院長表示,四年前規劃生物經濟與智慧農業議題時,兩者具相輔相成的關係,透過前端在生物經濟計畫促成的良好品種與突破性產品等產業化效益可以藉由後端的智慧化擴大效能。並呼籲研發單位若缺少跨域連結,將使得想法無法落地,希望大家不要替農業預設立場,敞開心胸了解未來生技趨勢如何演變,並從中尋找臺灣的機會。 郭坤峯副處長說明生物經濟未來走向與推動構想。 臺灣現有的生物科技發展與潛在機會   國家生技研究園區營運中心王惠鈞院士指出,臺灣生技醫藥產業的核心平臺處於全球領先的地位,包括人體生物資料庫、臨床實驗合作聯盟、同步輻射,都是臺灣農業生技發展的重要基礎。以此為基礎,他希望臺灣能建立以生技產業為主題的「生技方城市」(biotopia),吸引國際優質生醫公司前來成立研發中心,達到國際化、產業化和商業化的三合一目標。 王惠鈞院士向與會來賓說明臺灣生技產業的發展。   中央研究院農業生物科技研究中心葉國楨主任則利用生動的故事來說明生物經濟的發展,其中一則故事是這樣的:聯合國糧食及農業組織調查發現,全球有2億5千萬學齡前兒童缺乏維他命A,這些兒童多數屬於弱勢族群,為了讓那些以稻米為主食的弱勢族群也能獲得足夠營養,瑞士的Ingo Potrykus和德國的Peter Beyer於1992年研發基改「黃金米」並不斷改良,至2018年已獲得紐西蘭、加拿大、美國的上市批准。葉主任認為臺灣有強大的研發能力,在生物經濟的趨勢下,「科研服務公司」有很大的商機,目的在於替學界分擔耗時的例行性工作(定序及基因體分析服務、質譜分析服務、分子生物或遺傳分析服務、基因功能及定位服務、植物轉殖、新種苗驗證服務等),讓學界專心精進前端研究。 農漁畜技術整合的重要性   國立中興大學生命科學院陳全木院長帶領大家討論了動物科技在農業與生醫領域的應用。他引用研究資料指出,濫用抗生素將威脅經濟動物的存續與未來發展,為了人類健康,發展抗生素之替代方案勢在必行。除此之外,應用基因科技也能提高動物福利,比方在畜牧業中,可以令牛隻不長角以避免互鬥受傷,大大減少了管理成本。雖然臺灣有良好的研究技術,但在產業發展上仍需要更多法規與專利的輔助,才能真正提升農民生活。   另一方面,財團法人醫藥工業技術發展中心天然藥物研發處許竣傑副處長則介紹了植物新藥開發的現況。他指出一種新藥需要耗費多年才有可能取得成果,從發明創新過渡到產業應用、由產品試做提升到大規模產業化,都有各自的難關要過。然而,一旦研發成功,將有無數人受惠,從研發過程中衍生出的保健食品也有很大商機,因此植物新藥是臺灣生技的契機。   國立臺灣海洋大學水產養殖學系周信佑教授引用數據指出,漁撈漁業產量多年持平,但養殖業持續成長,到2030年將占全球食用魚供應量62%,可見養殖業的重要性。面臨人口持續增加的需求,我們未來會更加依賴養殖業提供食物,並關注水產養殖可能對環境造成的負面影響,例如受汙染的養殖用水回到海中將會影響海洋生態,因此我們需要發展「負責任的水產養殖」,為環境和下一世代人著想。周教授認為,我們可以透過推動基因體編輯技術、改善幼苗品質、提高飼料利用效率、發展複合式養殖、改進健康管理技術等方式來達到上述目標。 盧虎生院長分享研發能量整合的重要性。 各界與會來賓與講者討論熱烈。 後端保鮮與行銷如何輔助市場拓展   解決了前端的研發與產品生成的問題,如何幫助產品維持市場上的競爭力也是需要研究的重要課題。國立中興大學謝慶昌副教授就對與會來賓丟出了「水果如何保鮮」的問題,並幽默回答:「答案是趕快吃掉」。但「趕快吃掉」這個簡單的答案涉及物流和運輸的大學問,對此,他提出保鮮的「5度5關」:溫度、濕度、空氣濃度、成熟度和速度都需要列入考量。同時,採收處理技術也要因應水果品種、銷售目標、市場和經濟效益而調整。   臺灣屏東農業國際運銷股份有限公司徐文莉總經理則分享了水果的創意行銷案例。水果的喜好因人而異,因此需要分眾市場,做出市場區隔,舉例來說,智利櫻桃針對中高收入群體,而澳洲櫻桃針對高收入群體;泰國榴槤針對中等收入群體,而馬來西亞榴槤針對高收入群體。因此,我們也需要對臺灣水果做差異性特點行銷。徐總經理說,在把鳳梨銷售到中國大陸時,其競爭對象是菲律賓鳳梨。行銷團隊找到宣傳切入點,強調菲律賓鳳梨的果心粗,要切除才方便食用,而臺灣鳳梨果心營養豐富且細緻可食,以此吸引客群,成功打響臺灣鳳梨的名號。 劉得任總經理說明農業生物技術產業應用的重要性。 結論   此次藉由7位主講人分別從研發、保鮮到行銷等方面分享了我國推動農業生物經濟的現況和展望,不但讓與會來賓對生技在農業上的應用有深入且全面的認識,相關意見也將成為後續政策制定時提供可靠的思考方向。本次會議不僅展現了產、官、學、研投注在農業科技議題上的心力,主講人也透過會議傳達對生物經濟產業的看法與建議,綜合各界討論後的成果更有利於我國農業持續產業化、國際化並邁向永續發展。 (左起)許竣傑副處長、周佑吉協理、劉得任總經理、謝慶昌副教授、周信佑教授、徐文莉總經理等人合影。
為都市上一點「農」妝——「2019年都市農業發展論壇」紀要
2019/10/08
隨著「六都」建立,為滿足市區、郊區的環境平衡和觀光遊憩的需求,都市農業的發展勢在必行。2019年9月24日,行政院農業委員會(簡稱農委會)桃園區農業改良場(簡稱桃改場)主辦的「2019年都市農業發展論壇——城市科技桃花源」假集思臺大會議中心舉行,本次會議探討了國際上都市農業的現況,並討論臺灣如何學習這些成果,運用新科技,打造具有在地都市特色的農業場景。   桃改場廖乾華場長、農委會陳添壽副主任委員兩位貴賓致詞時,率先說明了都市農業的目的。廖場長認為,都市農業的主要目的是應對城鄉發展的問題,建議結合產官學研的力量,讓鄉村生活融入都市之中。陳副主任委員則強調,全球77億人口主要集中在都市,而都市的生活、交通和環境壓力非常大,引進綠地將能有效舒緩以上壓力。不過,如何配置城市空間、選擇何種農業形態,都是立即的挑戰。在這方面,陳副主任委員指出,韓國首爾的都市農耕政策最為完善,臺灣可以取法首爾,做好永續性都市的規劃。 主講人和與談人暢聊如何協助民眾在都市中發展農業。 都市農業趨勢和適地適種   到底什麼是「都市農業」?國立臺灣大學生物資源暨農學院盧虎生院長談及聯合國對都市農業的定義,即「利用在地資源、採用密集型生產方式,於都市或市郊區生產、加工、銷售等相關農產品的農業活動」,但他緊接指出,這個定義的內涵其實是「滿足都會居民心底對自然的呼喚」。臺灣是已發展國家,面臨人口減少、高齡化的問題,但都市化卻還在持續進行,因此人們都希望都市中有更多綠地,有必要討論和推動都會型農業。   盧院長通過介紹荷蘭、美國、日本、新加坡、韓國等地都市農業的成功發展,相信臺灣能效法新型的生產方式如垂直農業、食物森林,創造大量就業機會和商機。   廖場長補充,為成功發展都市農業,必須瞭解土壤品質的重要性。民眾可以將自家土壤帶到農業改良場做免費分析,用專家推薦的肥料去提高土壤品質,種出更好的作物。農委會農業試驗所林學詩所長認為,選擇適合的作物也很重要。都市居家不適合種植多年生植物,建議民眾可選種一、二年生的植物,以及較少病蟲害的蔬菜,例如萵苣。 都市農業地景營造的功能和美學   除了適地適種,對於不同發展階段中的國家,都市農業也適合不同的功能。國立屏東科技大學段兆麟副校長強調都市農業有「三生」的功能,亦即生產、生活、生態。開發中國家以生產性功能為基礎,而對已開發國家來說,生態性與生活性則高於生產性功能。荷蘭都市中種植的水稻,其主要功能並非食用的生產性功能,而有景觀、涵養水源、平衡氣候等生態性和生活性功能。   重視功能性的同時,段副校長沒有放棄景觀的美學原理:有序、多樣、清潔、生動、協調等等。將野性的自然化作人文的自然,會使都市農業更便於管理,也讓更多人願意投身進來。 學術專家、政府部門和民間團體同臺分享臺灣都市農業的願景。 城市中的農業健康療育   為了讓更多人參與都市農業,國立臺灣大學園藝暨景觀學系張育森教授認為,我們應該要將「農民的農業」變成「全民的農業」。不能只有學農、從農的人說農業很重要,也要讓都市人瞭解農業的重要性,並且願意參與這個產業。張教授提出的方案是農業健康療育,也就是藉由農業環境來療育身心靈。農委會科技處郭坤峯副處長表示贊同上述觀點,他提醒說,都市農業的目的和全國農業會議的結論——安全、永續、前瞻、幸福——完全吻合,期望早日邁向全民農業的幸福社會。   有聽眾問道,「療育」和「療癒」是否不同?為何要用「療育」?這問題引起了張教授和與談人的感嘆。張教授指出,臺灣醫學界對「療癒」一詞有嚴格的定義,很多人不同意農業對人們身心靈的治療屬於「療癒」,因此,只能採用帶有教育意義的「療育」一詞,亦符合都市農業的內容。但張教授還是希望臺灣醫學界能參考國際現有制度與看法,將「農業健康療育」納入「療癒」的範圍。 國立臺灣大學張育森教授指出農業環境為身心靈帶來許多好處。 2015年至2019年都市農業推廣與社會網絡、產業建構   在執行面的整體推動上,財團法人社區大學全國促進會楊志彬秘書長以臺北市為例,介紹了2015年以前都市農耕議題(楊秘書長自嘲道,那時還沒人敢把規模框大,只能說農「耕」,不敢說農「業」),以及2015年至今的都市農業發展成果。臺北市最初就有很好的發展潛力:由於經歷食安風暴,民眾希望能吃到安全的食物;許多從鄉村移入臺北的中年人有農耕經驗,也有許多都市人打算在退休後在田園生活;倡議之初即有社區大學扮演教育和傳播的角色;有許多閒置國有、市有土地可供運用。有了這些條件,自2015年啟動「田園城市推廣實施計畫」至今,臺北市不負眾望,取得長足進步,扮演火車頭的角色,激發了中、南部城市的友善競爭。   談到未來展望,楊秘書長認為可以參考首爾在2017年發起的五年計畫,該計畫將使每戶人家都擁有園圃,成為名副其實的綠色都市。但楊秘書長建議,不要把想像力受限於臺北市,都市農業的發展計畫應該因地制宜,凸顯出都市不同的個性。 政府部門和民間團體就相關議題交換了許多寶貴意見。 結語   都市農業不僅可促進個人身心靈健康,在社會層面也可緩解城鄉發展問題,因此在國際間發展迅速,是臺灣民眾和政府部門都寄予厚望的產業。臺灣仍在摸索都市農業的在地發展形式,但我們有幸參考其他國家和地區的成功經驗,期望通過整體規劃和政策推動,促進政府部門和民間團體攜手合作,把農業生產、農業生活推廣到都市中,讓都市人瞭解農業的魅力,邁向「全民農業」的社會。
【增匯】研究發現氣溫將影響微生物碳排放的多寡
2019/10/08
全球暖化是由於溫室氣體在大氣的濃度升高,引發溫室效應導致大氣和海洋因溫度上升而導致氣候變化的現象。除人為活動造成大量的碳排放外,自然界中也充滿許多可能造成碳排增加的因素,舉例而言,由巴拿馬史密森尼熱帶研究所(Smithsonian Tropical Research Institute,簡稱STRI)、英國愛丁堡大學(University of Edinburgh)等機構組成的研究團隊便發現,土壤溫度越高將釋放出越多的碳到大氣中。   研究團隊發現,大氣溫度的上升將導致原本儲存在土壤中的碳逐漸釋放到大氣中,這個現象將使大氣的溫室氣體濃度再次上升,逐漸提升全球暖化的程度。研究團隊以具有溫度梯度變化的山區進行實驗,將平地採集的土壤分別放置在高山(即低溫)及平地(即高溫)的共4處樣區,藉由3,000公尺的海拔變化中,觀察土壤、土壤微生物在其中的變化,並記錄碳排放的多寡。研究發現,當溫度變高時,環境微生物及酵素等活性將會提高,這也導致土壤的碳排放量將因此提高,進而形成土壤碳排影響大氣溫度,大氣溫度又再次影響土壤碳排的正回饋循環(positive feedback loop)現象。研究團隊認為這樣的正向循環現象恐將是導致全球逐漸暖化的主要原因之一。【延伸閱讀】巴黎協定5週年!聯合國籲各國 進入「氣候緊急狀態」   研究團隊的這項發現證實正回饋循環現象恐將是導致全球暖化的主因,研究團隊也希望未來能針對低地熱帶林等樣區在內,加入更多田間研究,以完備整個理論。   該研究由英國國家自然環境研究委員會(Natural Environment Research Council,簡稱NSRC)、澳洲研究委員會(Australian Research Council)、歐盟研究委員會(European Research Council)等單位的計畫資助,相關研究成果已發表在<Ecology Letters>。
以色列政府與民間種苗業者在保存及培育作物多樣性方面的成果
2019/10/07
以色列農業研究組織(Agricultural Research Organization,簡稱ARO)轄下的以色列植物銀行(Israel Plant Bene Bank,簡稱IGB)長期蒐集區域性蔬菜、糧食作物的種原,以確保在因應全球氣候變遷時所面臨的挑戰。近期由於極端氣候事件頻傳,以色列各地的植物多樣性正逐漸銳減,以色列農業當局藉由各方數據判斷,極端氣候造成的耕作環境改變,加上病蟲害發生頻率增加的情況下,恐造成糧食安全危機。   以色列植物銀行長期致力於維護植物遺傳多樣性,根據以色列植物銀行的研究顯示,以色列被認為是許多作物的遺傳多樣性中心,其特色物種包含穀物(例:小麥、大麥、燕麥)、豆類(例:碗豆、小扁豆、鷹嘴豆)、果樹(李子、梨、無花果)、蔬菜(大蒜、胡蘿蔔、高麗菜)、香料作物(鼠尾草、茴香、牛膝草)、生產性作物(亞麻、三葉草、苜蓿)等,均列為種原保護的目標物種。【延伸閱讀】中國在種苗發展近況及對未來展望   除了以色列政府當局保存舊有的種原外,當地當地也有許多如Top Seeds International與Origene Seeds等種苗業者,致力於開發新興雜交作物,以因應全球各地所需的產品。Top Seeds International為一家總部設立於以色列當地的跨國種苗公司。該公司提供抗氣候變遷、具韌性的新品種,包含番茄、胡椒、黃瓜、茄子、甜瓜、西瓜等作物。Origene Seeds公司則於今年發表4種新興瓜類產品,包含甜度大為提升且可延長產品保存期限延的甜瓜與哈密瓜、這些瓜類多源自於西班牙當地,經Origene Seeds選育;除此之外,Origene Seeds也培育出可種植於露天、溫室中的無子西瓜,商品主要外銷到鄰近的西歐市場,為喜愛瓜果類的消費者提供更多樣化的商品選擇。
以大數據分析都市農業未來潛能
2019/10/05
全球性大數據分析發現,都市農業有巨大的潛力,可產出多達10%的糧食作物,這對都市農業之於永續發展的貢獻而言是好消息,自從2009年以來,美國Gotham Greens公司於紐約和芝加哥的水耕栽培溫室(hydroponic greenhouses)中培養萵苣,並販售於紐約和中西部高級商店。Gotham Greens的聯合創始人兼執行長Viraj Puri認為,與農村所經營的農業相比,在都市屋頂所栽種的糧食因運輸距離短,不但更為新鮮且減少運輸過程中的碳排放,更能為消費者帶來參與當地糧食生產的溫馨感。   2008年卡內基梅隆大學(Carnegie Mellon University)研究人員研究發現,糧食從生產者手中到運送至商店所排放的溫室氣體僅占糧食溫室氣體總排放量的4%,這項結果令人質疑對「食物里程」的擔憂。都市農業栽培與農村相比,某些形式的都市農業會比農村型農業更耗能,尤其是依靠人工照明和氣候控制的室內垂直農場(indoor vertical farms),像Gotham Greens這樣的企業可以通過水耕系統回收水,但位於戶外的農場無法採用同樣作法,如底特律的戶外農場通常需要灌溉,這是許多市政供水系統難以滿足的潛在問題。   2016年雖美國各州對於都市農業已鬆綁限制,甚至通過財政激勵都市農業發展,但實際調查發現,只有三分之一的人是以農業為生,都市栽種糧食作物能否使都市農業更加環保,以及產量是否可滿足需求?仍是一個懸而未決的問題,在Earth’s Future雜誌上的一份對都市農業全球潛力分析,朝上述之疑問邁出一大步,分析內容是由亞利桑那州地理科學與都市規劃教授Matei Georgescu與斯丹福大學、谷歌、中國清華大學、加州大學、夏威夷大學等研究人員共同研究,透過Google的全球搜尋引擎,收集人口、氣象和其他資料,發現如果在全球各都市全面實施都市農業,每年可生產多達1.8億噸糧食,可能占全球豆類、根莖類和蔬菜作物產量的10%,報告顯示產量之龐大,研究人員希望鼓勵其他科學家、都市規劃者和地方領導者,開始更認真地看待都市農業幫助永續發展的潛力。【延伸閱讀】藉分析農業大數據發展智慧灌溉技術以節省水資源   該研究也探討了都市農業相關的生態系統服務,包括減少都市熱島效應、避免雨水徑流、固氮、控制蟲害和節約能源。綜合起來,這些額外的益處使全球都市農業每年的價值高達1,600億美元。生態系統服務的概念已經存在幾十年,從經濟角度探討人類從健康的生態系統中獲得的利益已越來越受到歡迎。Georgescu與合作者決定調查都市農業所提供之具有潛力的生態系統服務,團隊首先分析衛星圖像中可能代表植被和都市基礎設施的區塊,並觀察都市中現有的植被分布與適合作為的屋頂農場、空地和垂直農場的潛在位置,並分析生產收益。   研究人員發現實現都市農業每年可以節省150億千瓦的能源,相當於美國一半的太陽能電力,還可以吸收高達17萬噸氮,並可防止570億立方米的雨水徑流,這是河流的主要汙染源。研究團隊希望透過此一基礎研究可讓其他人了解如何尋找與分析數據,而芝加哥大學全球環境專案主任Sabina Shaikh則希望透過此研究可幫助政策制定者思考特定地區所提供的生態系統服務效益。   而美國與國際上的政策已經改變,主要是以適應和鼓勵都市農業。例如,加利福尼亞州在2014年通過了《都市農業獎勵區法案》,允許將都市土地用於農業用途的土地擁有者可獲得稅收減免。但此想法證明是有爭議的,特別是在高房價的舊金山,除了提高租金之外,異議人士認為都市農業可能使得降低住房密度降低,阻礙住宅開發,並導致人們更傾向開車。若將都市農場設在錯誤地區,可能造成反效果,無法達成原先降低碳排放的美意。雖然都市農業無法完全取代傳統農業,但是卻可以使得人們與食物的關係更加靠近,並讓城市更具環保、樂趣及多樣性。
日本SoftBank應用5G通訊與高精準定位服務於智慧農業
2019/10/04
日本軟銀集團(SoftBank)於2019年7月19日,針對企業主舉辦「SoftBank World 2019」活動,行動網路技術總部野田真本部長以「SoftBank 5G戰略與未來展望」為主題發表演說並表示:「5G(新世代通訊規格)將成為新世代行動服務。」   演說中回顧過往電子郵件與照片為核心的「3G」世界,以及透過動畫分享讓生活更精采「4G」行動服務,體驗未來「5G」技術將如何滲透社會與各產業界,藉由人工智慧(AI)和物聯網等新型技術相互串聯下,進而實現更多社會願景。【延伸閱讀】資通訊科技於澳洲農業應用之現況   此外,SoftBank的5G使用頻段以3.9GHz與29GHz為主,通訊干擾與覆蓋範圍等問題必須進行改善。野田部長野表示:由於都市基地台已呈現飽和狀態,目前已無可裝置的地方。因此,5G區域發展則須善用「Massive MIMO」(Multiple Input,Multiple Output;多重輸出入技術),除了基地台數控制在1/5之外,同時等同於4G覆蓋率。   野田部長以「未來產業朝向自動化發展,自主律動的未來世界」為主軸,介紹自動化高精準度的定位服務。2019年7月開始進行實驗階段的「誤差公分內之高精準定位服務」,運用RTK即時動態技術(Real Time Kinematic)使得誤差控制在公分之內,實現高精準定位系統,預計今年11月正式啟動這項服務。此外,為了讓既有的基地台能高度運用此項系統,在全國3,300地方設置「獨特標準點」,使得4G區域也能提供此項高精準定位系統。   針對農業領域之應用部分,野田部長則以自動化運轉的農業無人機作為智慧農業代表案例,並連袂Yanmar Aguri株式會社開發部日高茂實技術總監進行說明。日高先生強調:「日本農業正面對農民高齡化等困境,為使糧食能持續供應,除了自動化機械運轉技術不可或缺之外,應當將農業產業發展成『食農産業』。」並總結:智慧農業之實現,不僅須要高精準定位服務,能讓AI快速精準解析,5G行動數據也是缺一不可。
藉探索海洋DNA一窺海底環境的奧秘
2019/10/03
海洋如此廣闊,至今仍有需多海底奧秘仍待科學界發掘。任職於東京大學的助理教授吉澤晉(日文:吉澤晋,Susumu Yoshizawa)表示,仍有許多未知的海洋生物及其可能數量等待進一步釐清。吉澤教授及其研究團隊希望能在海洋科學中運用新興方法與技術,藉此一探海洋環境的生物多樣性。   研究團隊所使用的方法稱為海洋DNA技術(Ocean DNA),海洋DNA運用最新的DNA分析技術,可用於分析並辨識海洋中出現的多種魚類。這套技術不但改善了DNA分析速度,同時也利用東京大學大氣海洋研究所(日文:東京大学大気海洋研究所,Atmosphere and Ocean Research Institute)所設立的粒線體資料庫進行粒線體DNA序列的比對,以此加快魚類物種辨識的速度。統計至2019年1月1日止,該資料庫已收錄了29,316條魚類DNA序列,目前收錄的資料仍在增長中。【延伸閱讀】開發高通量鑑別技術快速篩選抗柑橘黃龍病之功能性化合物   吉澤教授認為,若能善用大氣海洋研究所提供來自開放水域的水樣數據,鎖定特定物種進行研究,以定點觀測的方式,蒐集包括微生物在內地海洋生物,將有助於釐清海洋的生物多樣性及食物鏈結構,或許可發現海洋環境中不為人知的秘密。   雖然相關計畫才剛起步,但研究團隊希望能藉此研究,發掘對人類有用的海洋新知。

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