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農糧領域
農糧領域
2019/08/01
美國康乃爾大學博伊斯湯普森研究院研究團隊取材自土壤中常見的寄生性線蟲,運用其體內代謝物找尋可誘發植物產生抗病蟲害之契機,以費洛蒙Ascr#18作為實驗素材,應用於大豆、水稻、小麥、玉米感染的機會,成功證實費洛蒙Ascr#18能使誘發植物產生抗性。
2019/07/31
近年新加坡致力發展具備高精準性的都市農業,新加坡國立大學連袂新加坡-麻省理工學院研究技術聯盟進行相關研究開發,運用近無痕質體構築法,藉以提高微生物發酵,應用在製作肥料、營養元素及非化學合成農藥等方面,可供給環保、農業永續的農業生物資材。
2019/07/30
美國華盛頓大學及史丹佛大學共同合作,以城市計畫制定者、景觀設計者、都市開發者以及歷年文獻研究成果,提出自然對心理健康影響效益評估架構,除提供人們療癒心靈的功能外,更提供長期生活在都市環境的人們體驗大自然的機會。
2019/07/29
美國伊利諾大學研究團隊在既有的作物生理指數模型基礎上,加入新發現的植物重要生理參數,並透過電腦模擬的結果,快速找出耐旱品系進行培育,以因應全球氣候近年快速暖化的趨勢。
2019/07/26
許多國家都具有飲茶文化,其中日式抹茶(Matcha tea)也逐漸在日本以外的地方流行。抹茶是碾磨成微粉狀的綠茶(green tea, Camellia sinensis)所製成,茶葉摘採前數週需將茶樹進行90%的遮蔭,藉此減少其苦澀感。抹茶這種飲品源自中國而後傳至日本,自古便為日本人所飲用。除作為茶飲外,也同時可作為緩解焦慮、避免肥胖、皮膚保養等醫藥保健用途。由於抹茶具有醫療保健潛力,因此學界也開始分析抹茶的功效性成分及在治療方面的病理機轉。日本熊本大學(国立大学法人熊本大学,Kumamoto University)的研究團隊發現,抹茶所含的機能性成分可能具有緩解緊張情緒的效果。【延伸閱讀】動物實驗中證實綠茶能阻斷肥胖、降低健康風險   研究團隊以熱水萃取(hot water extract)、酒精萃取(ethanol extract)兩種方式提取抹茶中的機能性成分,並以口服的方式餵食小鼠萃取液及抹茶粉末,並透過舉臂式十字迷宮(又稱高架十字迷宮,原文:Elevated plus-maze,簡稱EPM)等動物行為實驗,觀察小鼠在高處的焦慮行為,是否可透過服用抹茶萃取物後達到緩解的效果。經研究發現,小鼠在服用含抹茶的藥物後,明顯達到抗焦慮的效果。之所以有這樣的效果,是由於抹茶萃取物中的機能性成分可活化小鼠體內的多巴胺受體D1 (dopamine D1)與5-羥色胺受體(serotonin 5-HT1A receptor),減緩小鼠的焦慮行為。   有鑑於動物實驗模式的研究成果,熊本大學的研究團隊推測抹茶萃取物的抗焦慮效果或許也可進一步應用在人體治療上。該研究受日本文部科學省(Ministry of Education, Culture, Sports, Science and Technology,簡稱MEXT)的經費資助,研究成果已發表在<Journal of Functional Foods>。
2019/07/24
美國康乃爾大學與中國清華大學共同研發智慧灌溉模型,透過植物生理感測器偵測結果,佐歷史氣候數據,以機器學習技術預測近期可能的氣候資訊,經一連串的數據蒐集與分析預測,可精確地計算出灌溉水量,避免不必要的水資源浪費。
2019/07/22
英國劍橋大學開發擁有機器學習能力的蔬菜收割機器人,以電腦視覺系統及收割系統作為機器雙系統處理程式,透過頂端相機捕獲影像,再透過影像判識的方法,判斷影像中的萵苣成熟與否、是否受嚴重病蟲害影響等,以作為是否執行後續收割作業的依據。
2019/07/19
美國波特蘭州立大學研究團隊在綠化程度不同的區域,模擬種樹、屋頂綠化及安裝反光設備後的降溫效果,發現綠屋頂可達到局部建物降溫的效果,同時也擁有滯留強降雨、控制污染源與提供野生動物棲息地等環境功能,並提供因應熱島效應之建議方案。
2019/07/18
美國康乃爾大學選擇了紐約州11座農田進行引入天敵作為生物防治效果之實驗,研究首次發現天敵生物防治法受到地景複雜度所影響,證實地景複雜度與天敵生物防治間存在依存關係,地景單調的環境中不同天敵彼此間會產生競爭關係,可能導致農損提高與農糧產值下降等後果。
2019/07/16
瑞士洛桑聯邦理工學院的研究人員設計了一種磷回收系統,可直接從污水處理廠回收污泥,將污水送入高壓高溫分離器,使其結晶成易回收的固體及生產沼氣,以釕作為催化劑,可提升將近100%的轉化率,且產生的水可以直接送回供水系統。
2019/07/15
面對氣候變遷與人口增長,糧食安全已成為全球重要議題。依據聯合國2018年「世界糧食安全和營養狀況」報告指出,因氣候異常對農業生產造成負面影響,全球飢餓狀況在過去3年不斷惡化,已回到10年前的水準。   再加上耕地有限、土壤因過度施作日益劣化下,如何透過生物科技讓農業生產技術更升級,不僅牽涉到農業從業人口的荷包,對許多國家來說,更上升至生存危機層級。而其中,對微生物的研究與應用,則被視為發展永續農業,得以兼顧環境友善與糧食安全的關鍵技術。 香蕉癌症黃葉病 微生物能有效降低罹病率   隨著氣候變遷加劇,寒流、風災及短時強降雨對農民生產造成很大的威脅。「如何運用與微生物的共生關係,幫助植物生長與抵抗環境逆境,已成為近年的主流。」中興大學生命科學院副院長黃介辰指出,近年來學界已開始運用微生物與植物的共生關係創造新系統,期能抵抗病原菌(生物性逆境)或環境逆境(乾旱、鹽害),以降低栽培風險或穩定產量,同時也為整體作物栽培環境帶來正面影響。以往的共生相關研究比較集中在根圈菌,而目前則逐漸轉向生活於植物體內的內生菌。   黃介辰說,目前學界已發現許多可幫助植物生長與抵抗逆境的植物內生性微生物,這類微生物有些亦具有可分解農藥、油污、重金屬,甚至是戴奧辛。如果能讓此類內生菌,接種到植物,或許除能改善植物生長外亦能同時處理土壤汙染、農藥殘留、毒物累積等問題,不僅一舉數得,也比現有其他改善土壤的方案來得更經濟實惠。   為此,黃介辰自2012年起,即透過植物防疫科技計畫,由中興大學與香蕉研究所共組團隊進行「植物內共生菌Burkholderia cenocepacia strain 869T2應用於健康蕉苗系統使其對香蕉黃葉病具保護效果」研究,並於2016年在學界科專計畫補助下,開啟「新世代健康種苗的開發:研發內生型植物保護劑以防治尖鐮胞菌萎凋病」研究。   這一系列的研究,發現將微生物接種於植株後,誘發了植物的免疫系統,除讓感病性的北蕉之黃葉病罹病率降低外,更可讓香蕉從平均230公分長高至260公分,且提前一個月收成。透過此番研究成果設立衍生企業,期能透過接種於香蕉的組織培養苗,而生產出較具抗病性之種苗,協助蕉農重拾「香蕉王國」榮光。黃介辰另說明,能防治尖鐮胞菌萎凋病的植物內生性微生物族群,除了可對抗香蕉的黃葉病,亦具改善草莓、金線蓮的萎凋病之防治潛力,極具廣泛應用的可行性。 從濕地找出抗鹽、耐旱菌種 防止乾旱造成農損   對比於過去以化學藥劑的防治方法,植物內生菌的抗病原理,就像是鼓勵人們多攝取益生菌,從而達到改善腸道環境的概念一樣,雖然不適用於急症,需要較久的時間才能看到效果,卻能降低對身體(土壤)的負擔,並從根本來加強免疫系統的健全。   「事實上,植物內生菌除了有抗病的菌種,在不同環境下生長的植物,自然會具備各種不同的功用。」黃介辰說,在考量臺灣土地面積有限,農業生產方式越來越朝集約式耕作,甚至因過度施肥導致土壤鹽鹼化的情況後,研究團隊開始尋找抗鹽害的植物內生菌。   在2017年農委會主管科技計畫的補助下,研究團隊開始從高美濕地去尋找抗鹽害的內生菌種,並在前導實驗中,從鹽澤植物「雲林莞草」中篩出內生菌 Bacillus sp. BP01-R1與Pseudomonas sp . BP02-R8,發現能有效提升阿拉伯芥抵抗鹽分逆境的能力。   此計畫以「氣候變遷下的新世代植物保護劑:研發以內共生菌拮抗環境逆境之植物保護劑」為題,首先針對溫室與田間的十字花科等高經濟作物,開發微生物肥料,也將實驗於洋香瓜、水稻及小白菜等作物,觀察接種內生菌於鹽害土壤環境的生長表現。   從抗病,轉戰抗鹽菌種,除了為長遠解決土壤鹽鹼化問題,更是著眼於農民長期以來面臨的氣候乾旱問題。   會缺水,主要因地形與水土保持不佳,讓臺灣長期處在全球缺水國家行列中,2018年即為全球排名第19的缺水國,在溫室效應催化下,水災與乾旱問題更成為「看天吃飯」的農民心中的痛。 「在植物的內在機轉中,抗鹽與耐旱其實是一體的兩面。」黃介辰以大宗外銷農產品的蘭花產業為例,蘭花苗在外銷至歐美的船運中,動輒要花兩、三個月,時常會造成耗損。而抗旱型的內生菌種,就能為蘭花產業帶來很大的產業加值作用。 生物多樣性 打造農業科技優勢   黃介辰說,微生物生態工程的奧妙,就在於它可為各種植物的需求,量身打造專屬的共生系統,所以除了抗病、抗鹽與耐旱,植物內生菌其實還有很大的研究開發空間,尤其臺灣位處亞熱帶與熱帶,生物的多樣性提供了先天的優勢。   「臺灣的農業科技在國際上其實有很高地位,相關學術論文被引用的比率也非常高,只可惜很少將此一優勢落實到產業裡。」黃介辰以只靠一株菌,就創造龐大商機的養樂多為例說明,再前瞻的研究、再縝密的專利佈局,如果沒有大格局的思考、沒有足夠資金以品牌築高競爭門檻,還是很難為臺灣產業帶來實質獲利。   除了植物內生菌外,研究主題包含微生物產氫—生質能源系統建構、利用合成生物學建構化學自營大腸桿菌以直接用煙道氣的二氧化碳生產有用物質等研究的黃介辰,談及所有研究的初衷,莫過於透過植物與微生物的力量建構碳循環系統,以降低環境中二氧化碳的負擔。   「最終目的是取代石化。」黃介辰語重心長說道。
2019/07/10
城市的空氣污染一直是威脅居民呼吸道健康的潛在問題,提高城市的綠地覆蓋面積有利於提供乾淨的空氣,創造更加適宜的居住環境。而城市地區的土地利用度高,不容易於短期內規劃大面積的綠地供居民使用,因此德國凱撒斯勞滕工業大學(Technische Universität Kaiserslautern)便開發了一種新型綠色外牆技術- BryoSYSTEM,利用苔蘚終年常綠且可過濾細小灰塵的特性,進行城市牆面的綠化作業。   此技術的最小結構由一個約1公尺高,15公分寬,數幾公分深的混凝土元件組成,可以輕易地附著在建築物的牆壁上,而頂部有一個太陽能電池,底部有一個儲水槽,可安裝在地下以收集雨水。為了使苔蘚順利於表面生長,開發者於表面進行了特殊處理,且具有凹槽以確保水分均勻分佈,空氣中的苔蘚孢子可以直接在這樣的理想環境下附著與生長,使用者無需額外種植苔蘚植物。【延伸閱讀】受豬籠草啟發的創新塗料   苔癬的吸水性強,攔截與保存水分具有一套,也能夠隨著環境條件調控生理機制,與過去外牆綠化的經驗相比,較無須耗費過多成本進行密集性的維護。此外,BryoSYSTEM也有許多感測器,可監測濕度和其他環境參數,而資訊回傳後便可根據天氣條件調整所需營養,且更加符合未來的智慧城市概念。目前開發者已申請專利,這樣的類植生牆技術不僅有助於減少城市的空氣污染,還有助於提高生物多樣性、儲存雨水與減少噪音,具有發展潛力。

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