在新自由主義(neoliberalism)的推波助瀾下，全球農業逐漸朝向大規模、單一化、經濟化的模式推進，其中非洲綠色革命聯盟(The Alliance for a Green Revolution in Africa，AGRA)與非洲化肥與農業企業夥伴關係協會(African Fertilizer and Agribusiness Partnership，AFAP)也因應而生。在國際農業巨頭公司遊說下，非洲多國政府順應其邏輯推動農業管理政策，鼓勵農民邁向現代化農業。 　　在此同時，規模小、資源少的地方小農由於缺乏風險管理與預警經驗，比起經濟化農場更容易受到氣候與病蟲害影響。為了增加農民因應農業災害的時間，提升風險管理能力，Techno Brain公司與微軟合作，在非洲推出數位農業平台，以全球定位系統(Global Positioning System，GPS)標示農場位置，可搭配氣候預測、土地管理、作物與土壤調查等其他用途，以有效幫助農民提高產量與增加收入。目前此項系統已和印度政府及企業合作，而現在也正在向馬拉威、坦尚尼亞等非洲國家擴展，農民可通過簡訊和語音服務，從雲端獲得最佳播種時間、害蟲生長警報、天氣通知、建議收穫時間、市場資訊和農業技巧等訊息。【延伸閱讀】JA全農增加Z-GIS農業經營管理系統的資訊共享功能 　　Techno Brain是非洲第一家通過CMMI 能力成熟度整合模式(Capability Maturity Model Integrated) level-5的公司，其與微軟在雲端智慧和精準農業運用之結合，能強化非洲地區農業的智慧化進程。而撒哈拉沙漠以南地區的小農與依靠天然雨水灌溉的「雨養農業」佔據90%，若能適當利用相關地理與農業資訊，則未來潛力無限。

植物的光系統中含有多種光合色素(phytosynthetic pigment)，包含葉綠素、葉黃素、類胡蘿蔔素等，當植物進行光合作用時，這些光系統會吸收與傳遞太陽光能，並經由後續反應將其轉化為化學能。目前大多數已知的藻類、藍綠菌(Cyanobacteria)及植物中的光系統中心多為葉綠素a，而葉綠素a較善於捕捉紅光(波長680至700 nm)的能量；此種情況代表，雖然太陽光所涵蓋之波長範圍廣泛，但只有來自紅光的能量才能用於光合作用。 　　然而，1996年時發現部分藍綠菌(如Acaryochloris屬)可另外於可見光不足或陰影環境下，使用葉綠素d吸收波長700-720 nm的近紅外光進行光合作用。除了葉綠素a與葉綠素d系統以外，研究人員現今還確認了第三種光合作用系統—葉綠素f。藍綠菌可在陰影環境下，藉由葉綠素f轉化近紅外光(約750 nm)以補充不足的能量。 　　此種新發現的光合作用形式可協助藍綠菌等自營物種於低光源環境中成功利用太陽能，未來或許可應用於火星或其他地區作為合成氧氣之來源，或是做為光合微生物燃料電池生產的先驅研究。【延伸閱讀】英國石油BP在美國投資生物燃料工廠降低航空公司燃料成本 　　此研究相關參與機構包含英國倫敦帝國學院(Imperial College London)、倫敦瑪麗王后大學(Queen Mary University of London)、法國巴黎第六大學(Université Pierre-et-Marie-Curie)、細胞綜合生物學研究所(Institut de Biologie Intégrative de la Cellule)、澳洲國立大學(Australian National University)與義大利國家研究委員會(Consiglio Nazionale delle Ricerche)，結果發表於<Science>。

橄欖是義大利主要的經濟作物之一，也是橄欖油製造的重要來源；但近年來義大利南部地區的橄欖樹受到細菌Xylella fastidiosa影響，使得橄欖產量與品質下降，對於其農業經濟產生嚴重危害。X. fastidiosa是一種植物病原細菌，經過媒介昆蟲入侵植物後會逐漸堵塞其木質部，使得寄主體內水分運輸受阻，造成植株脫水、葉片黃化、焦枯、萎凋甚至死亡等徵狀。此種病原長期於美洲地區肆虐，可感染葡萄、梨樹、柑橘、夾竹桃等超過350種園藝作物，並且已擴散到歐洲與亞洲多個國家，我國也有許多作物感染案例。 　　有鑑於現今全球農業貿易之發達，及早發現並預防病害向外擴散是至關重要的課題。然而，病原感染植株後具有潛伏期，農民無法光從外觀評斷作物是否受到感染，因此常忽略及早剃除病株的黃金時間，而媒介昆蟲在此期間也不斷來回於健株與病株間，等到病徵明顯時已無法挽救產量損失。 　　為了幫助農民及早發現病害，歐盟聯合研究中心(Joint Research Centre，JRC)的研究團隊利用機載成像光譜儀(Airborne Imaging Spectrometer，AIS)與熱成像(thermography)拍攝橄欖樹影像，此種裝置能捕捉可見光至紅外光區段的光線，分辨率為40-60公分，搭配人工智慧進行分析，可判讀光合作用之旺盛程度，例如，蒸散作用較弱的植株溫度較高。【延伸閱讀】Smart Ag發布第一款無人駕駛機械平台 　　該團隊於兩年間拍攝了15個區域中的七千多棵橄欖樹，部分橄欖樹叢透過此種方法所得之判斷準確率可超過90%，因此適合在田間大範圍進行即時監測；以往1000公頃面積需要經過三個月的人工檢測，現在只需要一架無人機即可於一小時內完成。未來推廣至西班牙的杏林，與馬約卡島(Mallorca)的葡萄園，相關研究發表於<Nature Plants>。

許多民眾喜歡喝發酵乳品，農委會水試所從鱸魚腸道篩選出能產生葡聚糖的乳酸菌B4，經適當發酵就可製成天然優格，且不需任何添加物就有柔細口感，讓民眾吃得安心、健康。 乳酸菌是重要的益生菌之一，牛奶經過乳酸菌發酵後，不僅口感佳且更容易被人體消化吸收，但由於目前發酵乳多半以保加利亞乳桿菌（Lactobacillus bulgaricus）或嗜熱鏈球菌 （Streptococcus thermophilus）等作為菌種，為了改善製品出現穩定性差、質地鬆散及乳清析出過多等問題，通常都會添加刺瑰豆膠、果膠及酵素製劑等多種穩定劑或增稠劑。 隨著民眾對健康重視的提升，不含任何添加物的健康食品也越來越受到消費者的青睞，行政院農業委員會水產試驗所從鱸魚腸道篩選出能產生葡聚糖的乳酸菌B4，將其與蔗糖加入牛奶，經過適當發酵後，可產生乳酸菌的特殊代謝產物及葡聚糖。 水試所指出，葡聚糖會與牛奶的細胞及蛋白質的網狀結構結合，減少乳清的分離，同時具有乳化特性，有助於提升發酵乳品的口感、黏度、風味、外觀及色澤。 水試所表示，以乳酸菌B4製成的優格質地細緻、口感滑順，且不需其他添加物，是目前相關產品中唯一含有天然保健成分葡聚糖者，除了直接食用外，因質地較一般優格濃稠，也可當作吐司塗醬或取代高熱量的市售沙拉醬，讓消費者吃得安心、健康。

一般而言，植物透過外界環境刺激，藉由水分變化進行膨壓運動或激素進行生長運動，以捕捉日光、水分或其他生長所需營養，例如向日葵的向光性、氣孔開闔與毛氈苔的捕蟲運動。然而，植物的移動較為被動與緩慢，植物根部的固著性使其無法像動物一樣，根據環境的即時狀況而移動至所需生長要素面前，在劇烈變動的環境下較容易因適應不良而死亡。 　　有鑒於此，中國的Vincross公司提出結合機器人與植物的想法，製作出可自主移動的六足機器人—HEXA，具有良好的移動與穩定功能，前方則搭載720p攝影機、測距感測器、三軸加速度計、紅外線發射器，幫助機器人「看見」前方狀況與跨越障礙。將盆栽結合機器人，就能實現植物自行即時移動的目標，幫助植物「走出」陰影與「躲避」烈日，而人們則可透過手機應用程式遠端操控機器人，或藉由MIND系統及HEXA simulator自由控制與設計機器人的動作，並上傳分享或下載其他人所編排的程式，使機器人動作更為複雜與擬人化。【延伸閱讀】沿著抹香鯨的表面移動的小型機器人  　　透過該機器人的發明，能夠增進植物移動的自主性及植物與人類間的互動性，未來或許可增加偵測水分或二氧化碳之感測器，或將相關技術應用於園藝領域中，減少人們於居家照顧大量植物的麻煩。

水凝膠(hydrocolloids)是一類廣泛運用於生活中的水溶性聚合物，常見的水凝膠包含冷敷包、愛玉、蒟蒻等；水凝膠於食品工業中可作為增稠劑與凝結劑使用，防止食品中的水分釋放與冰晶形成，常用於冰淇淋、果凍、果醬、乳製品中，幫助改善食品質地。除此之外，水凝膠多半為不易分解的多醣聚合物，屬於膳食纖維，具促進腸道蠕動、延緩腸道吸收葡萄糖的能力、防止血糖急遽上升等功能。 　　果膠(pectin)是一種主要由半乳醣醛酸(galacturonic acid)構成的複合式多醣聚合物，廣泛存在於植物細胞中，可作為天然的食品添加劑來源。目前於商業上使用的果膠主要來源為蘋果渣與柑橘類表皮等水果加工副產物，經過分離後的果膠需含有65%以上的半乳醣醛酸才適用於食品工業。【延伸閱讀】酵母生產防腐添加劑的應用潛力 　　椪柑(Citrus reticulata Blanco cv. Punkan)雖然也屬於柑橘類水果的一員，但至今尚未有商業化分離椪柑中果膠的方式。巴西的巴拉那大學(Federal University of Paraná)則利用高溫與酸性溶液(pH1.6)從椪柑皮中分離高甲氧基果膠(High Methoxyl Prectin，H.M. pectin)，產率可達25.6%。 　　此項研究結果可幫助椪柑產區更加有效利用果實資源，將原本效益較低的果皮轉化為果膠原料，並減少農業廢棄物，促進環境永續。相關研究發表於<Carbohydrate Polymers>

根據新加坡國家環境局(National Environment Agency，NEA)的資料顯示，食物殘渣約佔新加坡廢棄物總量的10％，估計只有14％的食物殘渣有效被回收。為了有效利用這些食品廢棄物，新加坡國立大學(National University of Singapore，NUS)與上海交通大學合作，開發了一種厭氧發酵系統，能夠回收食物殘渣並將其轉化為肥料，發酵時所產生的沼氣也能用來發電與維持系統運作。 　　藉由微生物的幫助，一公噸的廢棄物約可產生兩百至四百瓩(kWh)的電，隨著廢棄物中所含的碳水化合物、蛋白質與脂質越高，所產生之沼氣與發電量也就越多。透過沼氣發電後部分能量可供應系統熱水與電腦、幫浦、換氣扇等需電裝置，以維持發酵時的最適溫度50℃，多餘的電力則可儲存於電池當中。此外，發酵系統中的每一個過程都能透過電腦進行控制，而各裝置上的感測器也能將排程開始、結束及異常訊號傳送至管理者手機中，以確保系統運作時的效率和安全性。【延伸閱讀】研究指出農電共生的經營模式可最大化太陽能光電轉換效率 　　此厭氧發酵系統裝設於可移動裝置上，每天可處理約200公斤的廢棄物，將80%廢棄物轉化成富含營養的肥料，加工後可供給於農藝或園藝所需。另外，此系統於發酵過程中能除去水份與硫化氫，因此可避免發出難聞氣味，適合用於人口密集的城市處理廚餘之用。現在研究人員正於校內持續測試，電池中儲存的電力則作為學生手機與平板充電站之用；而另一個更大的400公斤系統也正在開發中，希望未來能實際使用於當地居民生活當中。

藍綠菌(Cyanobacteria)是地球上廣泛存在的微生物之一，能夠利用以光合作用合成自身所需養分，屬於自營生物。而帶有葉綠素或葉綠體的自營生物，能經由複雜的代謝過程固定大氣中的二氧化碳，將光能轉化為化學能，提供後續生理各階段所需能量。微生物的代謝途徑十分複雜，琥珀酸(succinate)便是其中一項重要的中間產物；此外，琥珀酸也是現今石化工業經常使用的原料之一，可從石油或微生物轉化而得，藍綠菌可經由代謝過程將二氧化碳轉化為琥珀酸，若是深入探討此細菌合成琥珀酸之機制，將有助於微生物協助工業製造的發展。 　　日本神戶大學(Kobe University)發現實驗室中常使用的藍綠菌Synechocystis sp. PCC 6803於攝氏30至37度間，隨著環境溫度上升，代謝途中重要的有機酸產物也會跟著增加。經過分析，確認磷酸烯醇丙酮酸羧化酶(Phosphoenolpyruvate Carboxylase，PEPC)參與的代謝過程中重要的速率決定步驟，因此使用基因工程技術改變了藍綠藻Synechocystis sp. PCC 6803，將其生產琥珀酸的速率提高至先前研究報告中的7.5倍。【延伸閱讀】燻蒸劑對土壤健康方面的最新研究 　　此系列研究有助於人類進行微生物碳代謝途徑之基礎研究探討，未來或許也可應用於商業化微生物之固碳速率提升。相關研究發表於<Metabolic Engineering>

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>

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。

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。

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>