長久以來，眾多不同的物種在地球上不斷交互影響，彼此消長達到生態平衡，然而這些生物多樣性與生態系統功能卻因人類活動受到干擾而逐漸失衡。隨著工業化及都市化程度提高，人類活動所影響之暖化程度越來越明顯，也威脅著原有物種的生長環境；一旦某地區的生物多樣性降低，對於極端氣候的應變能力也會跟著下降，因此更需要積極研究、評估與保護各地區的多樣物種及遺傳特性。然而複雜的生態系統也加深了人類研究的難度，故加拿大阿爾伯塔大學(University of Alberta)開發新的成像工具，將成像光譜儀(imaging spectrometer)安裝在自動推車上，操作者可於機器在地面移動的同時收集周邊植物所反射的光譜，能針對單一植物進行更精細的拍攝。 　　由於植物葉片對紅外線有很強的反射效應，該團隊使用短波長紅外線範圍(400-2400 nm)的光譜測量，藉由不同植物所反射的光譜不一，提出植物的光譜多樣性，在缺乏分類學、系統發育學等資訊下，此特性可作為區分植物生物多樣性的一項選擇。此方法可以改善近距離觀察的時間成本與補足遠距拍攝之細節不足的問題，並幫助研究者深入難以觀察的地區蒐集大型景觀植物的相關資訊。【延伸閱讀】提供海上資訊服務的HiSea計畫 　　此研究結合了各項跨域技術，包含：圖像處理、植物分類、光譜數據分析、機器人移動、統計等多種專業，相關結果發表於<Nature Ecology & Evolution>。

西班牙位於伊比利半島，內陸地區主要為溫帶大陸性氣候，北大西洋沿岸為溫帶海洋氣候，東部沿岸則為溫帶地中海型氣候，除了沿海地區，境內許多地方降雨甚少，天然環境不利於農業發展；然而西班牙政府致力於推廣灌溉農業，使得原本只適合旱作的地區也能發展園藝作物。近年來配合智慧化與現代化農業發展，逐漸推行遙控灌溉與遠端遙測系統，遙控灌溉系統通常由一台主要電腦連結到各個站點，自動化控制灌溉水量，人員也可視情況修改參數進行操作，遠端遙測系統則可追蹤參數變動對作物的影響情形，提供人們調整的依據。 　　2002年時西班牙參加了第一屆國家灌溉管理移轉研討會(The 1st International Workshop on Irrigation Management Transfer in Countries with a Transition Economy)，此研討會旨在極力發展各國的灌溉農業產能，強調現代化灌溉系統之設置、經濟與用水管理制度等問題。2005至2010年間，西班牙在追求現代化灌溉技術的計畫中，設置了260個用水公會，這些系統所涵蓋的面積約占一百萬公頃；十五年後，科爾多瓦大學(University of Cordoba)的研究小組針對這些早前設置的用水公會設計調查問卷，以追蹤長期以來這些現代化灌溉系統的維持與營運狀況。 　　推行現代化之願景為，利用遠端自動控制系統降低電費成本，不僅可節省農民勞動力，且相關技術能協助有效利用水資源與能源，提升農業系統的永續性。然而，問卷調查顯示其中的15％已不再持續使用灌溉系統，而其中19％的系統無法控制一半以上的液壓閥，顯示農民在轉型至現代化的過程中勢必面臨適應期，在適應期中若無法具體看見現代化灌溉技術所帶來的良好效益，則不願意進行例行性的維護，甚至不再利用這項技術。【延伸閱讀】利用衛星遙測改善加州酒鄉的水源管理 　　為了完整建立現代化灌溉系統，政府與這些公會已付出250萬歐元的成本，未來這些標準化的設備將會全面推行至農村當中，配合長期保固與持續培訓農民以防止用戶放棄轉型；此外也將繼續推動技術更新，強化現代化灌溉系統前瞻性。

「羅倫佐的油」是根據真實事件翻拍的電影，主角患有罕見的腎上腺腦白質退化症(Adrenoleukodystrophy，ALD）。此疾病由性聯染色體遺傳，女性為大部分的帶原者，患者體內的過氧化小體(peroxisome)無法行使正常功能以氧化與分解長鏈脂肪酸，使得長鏈脂肪酸堆積於身體各處器官，尤其是腦白質與腎上腺白質，導致神經傳導與腎上腺功能逐漸喪失，甚至死亡。 　　椰子油是一種取自成熟椰果肉中的食用油，是熱帶地區人們攝取脂肪的來源之一。由於椰子油含有豐富的飽和脂肪酸，因此具有高度的熱穩定性、不易氧化酸敗等特點，適合用於食品製造上需要經過高溫烹調的過程。此外，從椰子油中還可分餾出中鏈飽和脂肪酸(Medium Chain Triglycerides，MCT)，擁有良好的潤滑性、穩定性、低黏度，可作為醫療或保健補充等用途。【延伸閱讀】透過生物精煉技術將木質素變成新興3D列印之複合材料 　　波昂大學(University of Bonn)、德國神經退行性疾病中心(German Center for Neurodegenerative Diseases)與德國癌症研究中心(German Cancer Research Center)則以果蠅作為模式生物，探討椰子油是否可以增加過氧化小體異常之果蠅(Pex19 基因突變)的活力與壽命。研究人員添加椰子油於實驗組果蠅幼蟲的飲食當中，對照組則無；實驗後發現發現對找組的果蠅大多數在24小時內就死亡，僅有20%發育成成蟲，而實驗組幼蟲則有55%可長成成蟲並存活數週。經過人類細胞實驗後，推測可能是因為椰子油飲食抑制細胞內的lipase 3活性，減少粒線體腫脹與游離脂肪酸的量，進而延緩細胞損傷。 　　相關結果仍需進一步進行研究與調整，文章發表於<Plos Biology>。

為了維持產量與農產品質，慣行農業使用大量農藥控制田間病蟲害與雜草，殘留於環境中的藥劑除了破壞田間的生物多樣性，也影響了以植物花蜜為食物來源的蜂群；因此近幾十年來，推行有機農業的有志之士紛紛鼓吹減少農藥使用，以挽救迅速減少的蜜蜂數量，使農業得以永續經營。然而，另一種同樣受到藥劑嚴重影響但卻常被忽略的昆蟲則是生產蠶絲的家蠶(silkworm，學名:Bombyx mori)。由於桑葉為家蠶單一的食物來源，因此附近田區所噴灑的農藥或殺菌劑或許不利於家蠶成長，因此巴西聖保羅州立大學(São Paulo State University) 農業與技術科學學院本次探討廣泛於田間噴灑的pyraclostrobin對家蠶粒線體產生的影響。 　　Pyraclostrobin屬於strobilurin類的化合物，於環境中不易降解，可抑制真菌細胞內粒線體的呼吸作用，除此之外還能延緩葉片衰老，並強化田間作物對氧化壓力的耐受性，因此做為田間廣泛使用的殺真菌劑；而桑樹種植時也會使用pyraclostrobin提高桑葉產量和品質，以供給家蠶足夠的養分。研究人員嘗試於桑葉上施用不同劑量之pyraclostrobin，於30天後餵食五齡蟲，並觀察蟲體採食量與死亡率，並評估蟲體頭部與腸道的粒線體，發現桑葉施藥量為200 g/ha時可於蟲體內測得50μM的含藥濃度，雖然蟲體不會立即死亡，但餵食施藥後的桑葉會使得蠶繭重量下降，顯示食用含有藥桑葉後，pyraclostrobin可能藉由抑制頭部與腸道的粒線體活性而對蟲體產生潛在性的不良影響。【延伸閱讀】大黃蜂透過溫度差異來區分花朵 　　雖然使用農藥有助於提升植株的健康狀況，免除病蟲害的侵擾，但也需考量藥物對食用植株的經濟動物可能造成的反應，以免造成原有經濟效益之破壞，相關研究發表於<Journal of Economic Entomology>。

草脫淨(Atrazine)為全球廣泛使用數十年的除草劑，具有不易揮發、不易燃、可溶於水等特點。目前發現暴露於草脫淨的動物可能損害肝、腎、心臟等器官功能，或是影響動物的性成熟、排卵與繁殖能力，但尚未確定人體是否會產生相同狀況。雖然現今尚未完全了解草脫淨對人體所產生的毒性機制，但影響人體健康的疑慮使得歐盟已禁止使用草脫淨。因草脫淨可穩定存在於環境中，因此土壤中殘留的草脫淨可能經由灌溉用水或雨水沖刷至河川，影響農田附近生態，而澳洲聯邦科學與工業研究組織（Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation，CSIRO）與澳大利亞國立大學(The Australian National University)則發現了土壤中已經有細菌發展出分解與利用草脫淨的機制。 　　草脫淨分子中含有豐富的氮，透過多重步驟分解與代謝過後可作為細菌生存所需的氮源，參與代謝過程的相關酵素及其基因均存在於細菌的質體(plasmid)內，且質體DNA容易在不同細菌間轉移；從1990年代開始，除了南極外，世界上各地區細菌中均存在類似的基因，因此推論細菌也逐漸隨著環境適應出新的營養利用方式。雖然目前已知草脫淨的分解機制中所參與的酵素名稱，但仍不清楚其中AztE蛋白所參與之將三聚氰酸(cyanuric acid)轉換成氨(ammonia)的機制。研究團隊發現另一種小分子量的蛋白—AztG可與AztE形成複合物，藉以穩定AztE的結構。此外，AztG及AztE的複合物還可與GatCAB結合成transamidosome，幫助細菌製造新的tRNA(transfer RNA)。【延伸閱讀】極具破壞性新型小麥病害侵襲歐洲農作物 　　此機制有助於細菌快速適應環境變化，然而分解後大量的氮可能造成河川優氧化的發生，未來若要有效利用細菌清除環境中殘留的農藥，必須搭配其他微生物進行全面性的分解與轉化，才能有效增進永續性。 　　相關研究發表於<Journal of Biological Chemistry>

月桂萎凋病(Laurel wilt)是由Raffaelea lauricola所造成之真菌性病害，起源自亞洲，經由木製包材一同進入美國並形成危害嚴重的入侵種，此病原可經由嫁接或植株根系間傳染，等到外部病徵發展至明顯可見以供人為判斷時，往往已不利於病害控制。目前此疾病在美國境內造成超過三億棵月桂等樟科(Lauraceae)植物死亡，其中包含酪梨(avocado， 學名:Persea americana)。因為酪梨是佛羅里達州除了柑橘類以外的第二大作物樹種，因此酪梨樹的感染與死亡將造成重大經濟損失；而加利福尼亞洲及鄰近的墨西哥也是重要的商業化栽種酪梨區，若是疾病不幸向外擴散，則損害更大，開發及早發現病害的診斷方式，才有助於早期病害控制，減少產量損失。 　　狗的嗅覺比起人類更加敏銳，由於狗鼻子中藏有大量皺褶，能夠容納更多嗅覺細胞，使得狗辨別氣味的能力更佳，配合人類良好的訓練，就能夠在生活中提估各項協助。目前已經有搜救犬、緝毒犬、檢疫犬、導盲犬等憑藉著優異的嗅覺及靈巧的動作，幫助進行更細微的氣味判斷，找出人們不易發現的有害物質或避免危險；此外，也有部分犬隻藉由嗅覺協助飼主及早發現癌症或其他疾病之案例。佛羅里達國際大學(Florida International University)則嘗試利用犬隻的優異嗅覺進行樹木疾病診斷，訓練一隻比利時瑪利諾斯犬及兩隻荷蘭牧羊犬判斷感染萎凋病之酪梨葉氣味。經過訓練後的犬隻能嗅出病原及受感染的材料，在229次試驗中只有12次判斷錯誤，且於高熱與高濕度的環境中仍保有絕佳的辨識程度。【延伸閱讀】瑞士林學評大學研發玫瑰內部建構電線和電容器 　　此項研究顯示犬隻具有幫助人類找出如月桂萎凋病等農業病害之功能，未來或許可應用於商業檢測前期進行快速篩檢之用，加速病害診斷過程，相關研究發表於< HortTechnology>。

根據聯合國糧食及農業組織預估，2050年全球人口將成長為97.3億人，為維持農業發展與糧食供給，需要增產50%之食物、飼料與生物燃料。為因應此一情形，義大利海洋珊瑚礁集團(Ocean Reef Group)於2015年募集超過30,000美元資金，資助尼莫菜園(Nemo’s garden)水下種植研究計畫，並於2018年4月進行運營。 　　此項計畫創始人為Sergio Gamberini與Luca父子，他們在義大利北部海底，放置5個透明的生物球（氣球形狀吊艙），每個容量2,000公升，內部充滿空氣，以鍊子固定於海床上，浮動於6~10公尺深處，吊艙中可容納8-10個托盤或22個植物盆，成為尼莫菜園，由合格的潛水夫擔任農夫的工作。此外，由於海水會阻擋調植物行光合作用所需之紅光，因此栽種植物的深度目前不會超過水下5-8公尺處。艙內不僅種植著蔬菜和水果，同時具有海水淡化的功能，陽光照射使吊艙溫度高於外部，造成海水蒸發後水氣凝結於吊艙屋頂，滴下來的淡水可用以澆灌植物。 　　自2012年開始，尼莫菜園已種植30種以上各式蔬菜沙拉、草藥、花卉、水果(草莓)等農產品。與陸地植物相比，雖然水下種植的農作物生長較不茂盛，但是生長速度卻比陸地植物更快。比較水下種植農作物的特性，以羅勒為例，經義大利農業研究中心(Centro di Sperimentazione e Assistenza Agricola，CeRSAA)檢測，證實其與陸地上生長的羅勒特性相同。【延伸閱讀】高粱類黃酮萃取物可望成為對抗玉米蚜的天然生物製劑 　　海洋珊瑚礁集團針對尼莫菜園採用環保設計理念，利用綠色能源，供應菜園與系統監控所需電力。並於生物球形狀構造、工程、技術與生長條件等各方面，收集大量研究數據。未來將針對不同季節之水下機械阻力與節省經濟成本方面，進行更深入研究。期許透過此項研究計畫，未來能應用於開發大型水下農場、水下觀測站與科研實驗室等設施，為人類日益短缺的糧食問題，提供創新性的解決方案。

獨腳金(學名:Striga asiatica (L.) Kuntze)是一種田間雜草，屬於半寄生植物，寄主範圍廣泛，但多寄生於禾本科植物如稻、麥、玉米等。獨腳金利用根部前端吸附於寄主植物的根部並吸收其營養，常導致寄主植物缺乏營養、水分甚至死亡，因而使得植株發育受阻；就算寄主植物生長於肥沃、濕潤之地區，農民也不間斷的供給營養，仍無法改善作物生長狀況，最終影響產量。此外，獨腳金可結出數量眾多且細小的種子，種子可隨風力、水流或動物攜帶而傳播，且種子壽命長，能留存在土壤中長達15年，因此易快速造成附近地區的禾本科作物歉收。 　　小麥、水稻與玉米是世界三大糧食作物，其中玉米更是非洲撒哈拉沙漠以南地區的重要主食，受到獨腳金侵襲所造成的產量減少程度可達20%-80%，嚴重損害小農利益。由於獨腳金繁殖快速且不易完全根除，小農也無法耗費大量成本使用化學藥劑進行防治，因此尋找耐受性較高的玉米品種顯得十分重要。【延伸閱讀】新技術將鑑定油菜感染翠菊黃化病的時程從兩週縮短至一小時 　　辛巴威大學(University of Zimbabwe)作物科學系測試了四個典型玉米品種與八個高蛋白質玉米品種對獨腳金的抗性，並調查這些玉米高度、產量、種子重量和活性。發現其中四個高蛋白質品種具有較好的獨腳金抗性與高產量，未來這些品種可作為農民種植的另一種選擇，而栽種出的玉米也具有更高的營養價值，同時保障糧食安全與營養，有利於農民與消費者。 　　相關研究發表於ACSESS Digital Library

活性氧化物(Reactive oxygen species，ROS)是生物生理代謝過程所產生的副產物，因其存在位配對的自由電子，故氧化活性極高，過多的ROS容易造成細胞與DNA結構的破壞，進而改變生物的其他生理功能或是增加癌症發生機率。然而在外界環境影響(如紫外線曝曬)下，ROS的量也會急遽增加，美國每天有將近10,000人被診斷出罹患皮膚癌，其中大部分是因紫外線UVB輻射與活性氧化物所造成的DNA損傷；除了引發癌症外，長時間暴露在陽光下也可能會導致皮膚過早老化，黑斑與皺紋出現。 　　白芒花(Meadowfoam，學名：Limnanthes Alba)是一種原產於美國的油籽作物，而白芒花籽油因富含維生素E與不易變質等特性，常作為化妝、保養或是按摩用基底油成分。此外，白芒花等十字花科植物還含有硫代葡萄糖苷化合物(Glucosinolates)，其衍生物已被證明具有抗癌和防曬等保護特性。 　　俄勒岡州立大學(Oregon State University)藥學院利用人體原發性表皮角質形成細胞(human primary epidermal keratinocytes，HPEKs)與3D體外重建皮膚測試白芒花中所含的硫代葡萄糖苷化合物:3-甲氧基芐基異硫氰酸酯(3-methoxybenzyl isothiocyanate，MBITC)和3-甲氧基苯基乙腈(3-methoxyphenyl acetonitrile，MPACN)是否可保護皮膚細胞以免於紫外線傷害，這些次級代謝產物可從加工後的種籽粉中取得。結果顯示，此兩種化合物均可降低UVB誘導的基質金屬蛋白酶MMP-1和MMP-3表達，且可降低皮膚中的cyclobutane pyrimidine dimers，具防止光老化與光致癌的效用。【延伸閱讀】遺傳工程蛋雞可望成為治療人類疾病的新希望 　　來自植物的天然產品可為未來的科學研究提供新的材料，而使用3D人造皮膚作為研究材料，也能逐漸免除使用動物作為化妝品研究的想法，相關研究發表於<Frontiers in Pharmacology>。

遙測技術最早起源於登高望遠時以相機記錄大地圖像，隨著科技發展，飛機、直升機、衛星等遙測載台種類越趨多元，圖像拍攝與分析判讀技術也日益精進，有助於人類掌握環境資訊的分布情況。廣義的遙測技術是指不經接觸物體表面而取得物體、地區或現象之資訊的技術，狹義的遙測技術則是以電磁波為主要探測訊息，藉以觀測大地現象；遙測技術需考慮遙測感應能量的類別、光源、觀測對象、能量在大氣中的傳遞與干擾。 　　智慧農業的興起，將原本用於氣象或地理觀察的遙測技術應用於農業觀測，Landsat 系列衛星為美國太空總署 (National Aeronautics and Space Administration，NASA) 的地球觀測衛星，自 1972 年 Landsat-1 發射至今已持續在地球上連續觀測近40年，主要利用可見光與紅外光等電磁波光譜特性的差異收集地面圖像。而玉米和大豆是美國主要的經濟作物，準確得到作物生長的即時狀況有利於進行市場評估、作物保險、土地租賃與供應鏈物流等各種決策進行；然而過去的技術仍無法良好區分玉米田和大豆田間的差異，美國農業部在收穫後四至六個月才能提供全國玉米和大豆種植面積。 　　伊利諾大學(University of Illinois)自然資源與環境科學系分析了三顆Landsat衛星所收集2000-2015年的光譜數據，發現短波長紅外線(Short Wave. Infrared，SWIR)，對於鑑別玉米和大豆之間的差異非常有用。SWIR波段能有效反映葉片中水分含量，搭配Blue Waters和ROGER超級電腦的深度神經網路(Deep Neural Network，DNN)以學習及分析數據，就可順利區分大豆和玉米植株間的差異。【延伸閱讀】日本佳能MJ集團利用攝影相機與AI技術掌握作物採收 　　此研究所有實驗均在伊利諾州中部進行，評估哪些資訊對於訓練分類的機器學習模型最有用，以及空間和時間因素如何影響分類狀況，這項新技術可以在7月底之前(種植後兩到三個月)區分兩種主要農作物，並達成95%以上的精確度。 　　相關研究發表於<Remote Sensing of Environment>

經過美國食品與藥物管理局估算，美國每年大約有4,800萬則食物中毒病例，造成約128,000住院次數和3,000人死亡。其中大腸桿菌O157：H7會導致感染病患輕重不一的腹瀉，且5-10％病人會引起溶血性尿毒症候群，而其他血清型如O26、O45、O111、O103、O104、O121及O145等亦可能造成類似症狀。 　　嗜菌體(phage)屬於病毒的一種，以細菌為宿主，並且只能寄生於活菌內，部分是菌體可造成寄主細菌裂解。因嗜菌體具有可將遺傳物質注入細菌的特性，故早已成為分子生物學技術上廣為利用的核酸載體；美國普渡大學(Purdue University)則利用此特性，將嗜菌體作為檢測食品污染的新工具。 　　推測食材或食物被細菌汙染時，只要噴灑噬菌體於檢體並加上適當的反應物，若檢體確實受到汙染，反應物則會因分解而發光，光訊號可透過智慧型手機與專用程式轉化為一般圖像，即使是一般民眾也能輕易理解汙染狀況。此種智能手機與噬菌體的跨域結合技術可提供農場或食品加工廠進行現場檢測，減少樣本檢測時間，作者也創立Phicrobe公司進行技術的商業化，未來除了食品致病菌外，也希望能用於檢測水中污染物。【延伸閱讀】非侵入性可攜檢測設備的發明讓植物病害檢測更為快速便利

近年來衛星多重光譜成像(multispectral image，MSI)與無人機技術逐漸發展完備，這些無人操作技術能夠遠端幫助農民及時且主動性的管控作物的生長情形，利用光譜強度差異轉換成植被的健康狀況，讓農民可依據作物當下的健康狀況差異給予適合的水、養分或農藥等處理；然而在高空中進行的多重光譜成像需要依靠昂貴的相機拍攝及掃瞄農地，對於想提升管理效率與降低成本的農民而言，無法作為廣泛使用的選項。 　　南澳大利亞大學(University of South Australia)與阿德萊德大學(University of Adelaide )和LongReach植物育種公司合作開發新的技術，使用無人機在20公尺的高度進行每兩秒一次的圖像收集，利用RGB（R:紅色、G:綠色、B:藍色）彩色圖像分析小麥田中的狀況，並藉由深度神經網路學習與比對MSI高空測量與RGB地面測量的圖像差異，顯示植被指數(vegetation index，VI)與高度相關，而圖像的空間配置、光譜及時間資訊有助於估計小麥的植被指數。經過驗證後，團隊認為未來可以經由成本較低的RGB圖像與深度神經網路評估以進行VI測量。【延伸閱讀】廣積深耕智慧農業　茶葉自動包裝機導入北部茶園 　　此研究由澳洲研究委員會(Australian Research Council)和穀物研究開發公司(Grains Research and Development Corporation)共同發起，相關研究發表於<Plant Methods>。