智慧農業的基本功-病蟲害防治走向AI的前奏曲(下)(姚美吉講師)
介紹AI影像辨識在農作物害蟲監測上的應用,強調建立完整害蟲影像資料庫是提升判讀準確度的基礎;內容說明米象與煙甲蟲等儲藏型害蟲多於源頭即存在,預防與清潔管理重於事後治療;並建議以低溫冷藏及真空脫氧包裝降低繁殖風險;同時探討昆蟲於生物防治與替代蛋白質領域的多元應用,推動智慧化與精準農業發展。
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番茄、馬鈴薯、茄子等茄科作物中富含茄鹼,具有毒性且是植物抵禦病蟲害的重要分子,由前驅物固醇類生合而成。以龍葵(Solanum nigrum)為例,其葉片中含量較多的固醇類代謝物為皂素(saponins,又稱皂苷) uttroside B、果實中則是富含類固醇醣基生物鹼(steroidal glycoalkaloids, SGA)如α-solasonine,而酵素GAME6、GAME8、GAME11在生合成中扮演重要的角色。儘管茄鹼生合成路徑及其相關的基因已被大致了解,然而目前尚無法在其他植物中合成相關產物。
起初,馬克斯普朗克研究所(Max Planck Institute)研究團隊發現溫室中一株剔除(knockout) GAME15基因的龍葵蟲害較為嚴重,因此研究人員將野生種(wild-type)及GAME15 knockout植株葉片餵食葉蟬及馬鈴薯甲蟲,結果顯示無法生成類固醇皂甘的變異株被啃食嚴重,而甲蟲即便飢餓也完全不啃食對照組。研究機制發現GAME15與酵素GAME6、GAME8、GAME11有交互作用,且負責膽固醇羥基化,為SGA和類固醇皂甘合成的第一步,最終確認其為生合成路徑之關鍵酵素,相關文獻發表於Science期刊。
研究人員表示,此關鍵酵素也可以應用在醫學上,固醇類的衍生物經常做為藥用,如皂苷對肝癌有療效、醣基生物鹼則對抗癌、抗菌及抗發炎皆有效果,了解生合成路徑及關鍵酵素將有助於高效且大規模的生產藥物。
此項研究結果不但為抗蟲相關的生物工程提供新思路,也為類固醇衍生化合物對抗癌及其他疾病開啟新的契機。
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