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日本農業基礎研究逐步落實於社會應用

2019/12/20 @國際

摘要

為促進農業產業化,重要須研發創新技術,落實於社會化之應用,方可有利於新事業發展,以下列舉日本近期的農業創新成果案例。

示意圖

日本農業基礎研究逐步落實於社會應用

(一)越貼近生活,越是充斥創新的無限可能

  創新研發商品一轉眼已充斥在我們身邊,新技術的誕生已掀起生產者與消費者間革命性轉變。過去我們根深蒂固地認為:馬鈴薯的芽有毒或是害蟲,所以必須剔除乾淨。而為了突破這項問題,大阪大學的村中俊哉教授利用基因編輯技術,研發「代謝轉換」先端技術,不僅馬鈴薯毒分降低了,也讓調理人更加輕鬆。
  此外,龍谷大學的伏木亨教授研發一種製冰淇淋的新方法,而此種方法可使得冰淇淋熱量從一份150卡路里降至80卡路里,且依舊美味,其秘訣為「脂肪酸」,一般冰淇淋的卡路里降低後口味也會變調,但因為添加脂肪酸後,使得低卡路里的冰淇淋也能美味依舊。
  另一項創新的契機,是在有著蕎麥聖地之稱的長野縣,其中最有名的是使用「長野S8」品種的蕎麥所製成的信州翡翠蕎麥生麵條。雖然長野S8可加工為翡翠色的蕎麥麵,具有相當高的人氣,但是此品種的蕎麥容易倒伏,導致栽植農戶不易收割。對於此項蕎麥品種栽植的不便性,信州大學的松島憲一副教授率領研發團隊,研發出「桔梗11號」,具有與長野S8一樣香氣與色澤,但是植株較為矮小、不易倒伏,栽植農戶的收割便利性大幅增加。
  番茄農戶的栽植過程中,常為了番茄甜度與產果量之間的問題來回拉鋸,筑波大學的江面浩教授為解決番茄甜度與產果量間的問題,進而研究番茄生理,不料卻誤打誤撞地研發出具有機能性GABA成分的番茄,可抗血脂上升,被稱為「GABA水果黃金」。
  上述研究的分享案例,由日本農林水產省的「農林水產業暨食品產業科學技術研究推動計畫」,以及日本內閣府綜合科學技術與創新會議的研究資金挹注下,開展了實用性的案例產生。
  農林水產技術會議事務局的別所智博局長表示:隨著全球國際食品市場迅速發展,日本正在關注全球食品市場與消費者多樣性需求動態,並與跨領域產業相結合,共同開發技術,並加速其實用化,使得日本農業與食品業未來將是具有莫大潛力產業。


(二)友善環境新契機,酵素分解塑膠材料更容易

  日本農林水產省「農林水產業暨食品產業科學技術研究推動計畫」推動環境友善的項目,大幅改善農事生產作業與農產品的安全性。
  田間巡視時,是否發現田間會覆蓋大量的黑色或銀色的塑膠膜,這些塑膠膜稱為「多功能塑膠膜」或「多功能塑膠布」,其功效可使地面上溫度升高,長時間維持土壤養分,並抑制雜草與病蟲害的發生。這些塑膠膜在作物採收前益處眾多,但採收後卻變成田間麻煩製造者。
  塑膠膜的主要素材為聚乙烯(polyethylene,簡稱PE)或是生物可分解塑膠,PE製的塑膠膜在田間使用完畢後,會當作工業廢料進行回收,另外處理;而生物可分解塑膠為環保塑料,可於田間土壤中自動分解。
  農業環境變動研究中心與再生循環的北本宏子主任提及:「我們需要的是在作物栽植過程中不易破損、採收後可在土壤中自動分解的塑膠膜。但實際使用的經驗,田間環境與土壤條件的不同,使得塑膠膜分解的速度不一,進而使得許多農戶認為塑膠膜分解效果不如預期、難以使用。若有穩定且可快速分解生物性塑膠膜的方法,可解決田間的環境問題。」
  計畫推動中,最受到眾人注目的研究是可分解生物性塑膠膜的酵素
  起初,研究人員試圖從土壤中的微生物發現可分解生物性塑膠膜的酵素,但未有所收穫。因此,北本宏子轉而研究植物微生物的研究,終於找出可分解生物性塑膠膜的酵素,並研發出可大量生產該種酵素的方法。
  該酵素名為antarctica,源自於1960年日本科學家在南極湖的泥巴中發現因此命名,同種的酵素大多存於水稻中,正巧塑膠膜在日本的水稻田中廣泛地被運用。
  實際運用上,是將antarctica培養液噴灑在塑膠膜上,實驗階段中發現與未使用培養液相比,能夠更快速分解塑膠片。這項技術已被應證實用化,接著面臨的挑戰則是事業化發展,即使找出可加速生物性塑膠膜的酵素,但生物性塑膠膜的使用率只佔了5%,市場規模尚有開發空間。
  為此,北本宏子表示:「雖然大家知曉生物分解塑膠的益處,但價格方面仍不易入手,但若將處理費等整體成本一起納入,甚至有可能比PE製的塑膠膜便宜,相當具有商業化潛力。希望能與酵素一起讓更多農戶實際體會這項技術的便利性。」【延伸閱讀】2019日本農業十大研究成果排行


(三)天敵儲存袋,有效防治蔬菜害蟲

  「天敵儲存袋」是由日本中央農業研究中心、民間企業、縣市研究推廣機關花費三年時間研發而成,尺寸與紅包袋一樣大,已於2017年春天上市。
  「天敵儲存袋」懸掛在小黃瓜、茄子、草莓等樹枝或莖的下方,可驅除所引起的蜘蛛、薊馬、粉蝨等微小病蟲害,產出賣相良好的作物。實際上「天敵儲存袋」,添加了蜘蛛、薊馬的天敵捕植蟎科,等同於放了捕植蟎科的巢一樣。
  此項技術是農戶為了因應不使用化學農藥的消費端需求,在農事上以不使用農藥為主所研發。然而,設施栽培蔬菜容易有蜘蛛、薊馬等害蟲,再加上農藥害蟲效力很低,抗藥性極高。
  捕植蟎被當作生物防治上效果顯著,其飼養方法並不困難,被拿來做為蟲害防治的商品販售,但由於捕植蟎容易受到環境變化影響,不容易定著於設施,反而導致成本提高。
  因此,「天敵儲存袋」的發明人下田武志研究員將思考面向轉為:「如何更容易穩定取得且低成本地運用捕植蟎?」,並將過去研發的相關產品進行優、劣勢的特性盤點,進而完成天敵儲存袋的改良。
  天敵儲存袋的外包裝是耐水性的封袋,裡面有100隻的捕植螨與飼料、儲存水以及可供成蟲產卵的貼膜。下田武志提及:「天敵儲存袋可使得捕植螨在穩定溫度的環境中產卵,並保護其不受到灑水與噴灑農藥的影響,可完全隱蔽繁殖,使得捕植螨充分發揮作用。」
  天敵儲存袋已經於日本市面上販售,目前仍持續進行使用情境、使用時機、如何使用等資訊蒐集,並進行全國性的數據交叉比對與驗證,試圖創建更完整的使用說明手冊。
  下田武志認為:「這項研發技術無論任何種植地和農產品都能使用。雖然目前皆以蔬菜設施栽培為主,但也能應用於玫瑰和菊花等花卉,甚至果樹皆適用。」
  我們每天的生活脫離不了農業。創新的基礎研究正支撐農業生產活動發展,最關鍵莫過於新創技術如何實際應用。因此,更須促進各項知識累積應用,克服此項課題,並將其成果更密切落實於社會。

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