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。

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。

研究團隊對於熱帶地區23個國家進行生物多樣性與在地農業間關聯調查，結合地理資訊系統進行模擬分析，發現當地若保有較高的生物多樣性，越能減少由極端氣候帶來的經濟衝擊，有效地減少農民收入方面的損失。

日本金澤大學對於日本茶產業研究發現，發酵技術對為日本紅茶產業於國際間的競爭優勢，其關鍵因素為發酵溫度、濕度、時間等，而製茶農民間的技術交流分享，更使得日本紅茶產業的生產模式得以規模化與傳承發展。

美國印第安那大學與普渡大學研究團隊一同訪問20名具有高隧道式設施農民，發現在該設施中種植作物種類多寡、栽培時機、市場供需模式、人力資源分配等為成敗關鍵要素，栽培過程中的經驗摸索便顯得十分重要。

美國奧勒岡州立大學研究團隊針對寄生蜂進行有效抑制褐翅椿象之病蟲害管理方法之研究，發現在無農藥的田間場運用寄生蜂作為生物防治的手段可達到最佳效果，可減少農藥施用以避免有害化學藥劑危害到人們的健康，並免於褐翅椿象對農作物及人們造成的影響。

美國北卡羅來納州立大學研究團隊發明可快速萃取植物DNA之方法，由多個針尖組成的微針貼片，直接刺入植物葉肉細胞中取得DNA，再輔以聚合酶鏈鎖反應 (簡稱 PCR)技術，進行後續的檢測與診斷。該研究的這項技術可望大量應用在植物病蟲害防治方面，使疫情的掌握更為即時。

農委會花蓮區農業改良場研發新品種「萱草花蓮6號」，花瓣是討喜的橘紅色，中間還有紅色條帶，宛如緞帶，十分具有特色。目前花蓮吉安鄉已經栽種一公頃的萱草花蓮1號至5號，開花期間免費開放參觀，成為熱門打卡景點；農委會未來將授權萱草花蓮6號給業者栽種，打造更繽紛的萱草花海。 　　作物改良課助理研究員張芝蓉說，花蓮改良場民國91年開始改良萱草品種，引進國外品種雜交選育，必須適應台灣氣候才能授粉雜交，還要觀察花期、開花特性、調查抗病性，因此育種時間漫長，研發一個新品種需要五到六年時間。目前已經培育出萱草花蓮1號至5號，今年再推出6號「菊之樂」，3月已經提送申請品種權。 　　張芝蓉說，6號跟之前品種最大不同是花瓣是橘紅色、還有紅色條帶，聞起來有股特別香氣，此外花梗特別長，可用作不同庭園景觀、花盤布置，也可以剪下作為盆花擺飾。 　　目前萱草花蓮1至6號花期不同，每年4至6月都有不同花形、花色可以欣賞。除了適合居家盆栽，也可以種植於休閒農場的庭園景觀，打造大片、壯觀的花海。農委會推廣農民栽種，現在花蓮吉安鄉種植面積已經達到一公頃，還會不定期舉辦導覽觀光活動，每到花季都吸引大批民眾前往拍照觀賞。 　　萱草花蓮1號名為「粉佳人」，每年4月上旬開花，是開花期最早的品種。2號名為「豔紅佳人」，具有多次抽花莖特性，可持續開花到9月。3號為「甜蜜佳人」，植株直立，花瓣為橙黃色的混色花，花瓣中段有紅色大眼圈。 　　萱草花蓮4號為「俏家人」，植株生育旺盛，花瓣為紅色的單色花，花朵外觀略呈三角形，內花瓣邊緣呈波浪狀。5號為「黃天鵝」，植株高大、幼葉表面有皺摺，花朵外觀呈三角形，花瓣為亮麗的黃色，屬單色花。6號「菊之樂」花朵帶有香氣，花瓣為橙紅色，還有紅色寬條帶，花心則為橙黃色。

水稻熱量高且屬於高升糖食物，稻米吃下肚，被人體消化後，體內血糖容易會快速上升，對糖尿病患者來說，只能少量食用。國立中興大學農藝學系教授王強生看到部分族群困擾，4年前投入開發低升糖水稻品種，希望能找出糖尿病患者與減重族群都能盡情享用的稻米，目前研究團隊已經找到幾個低升糖水稻品種，經小鼠試驗結果，保守估計食用後的升糖指數狀況能有顯著的改善，預計在明年初提出植物品種權申請，通過後將可商業化種植、量產。 糖尿病患者也能好好吃白米飯 　　全球有60%人口以稻米為主食，米粒的主要成分為澱粉，人體食用稻米後，米粒最終會被消化成葡萄糖，成為熱量來源之一，但日常生活食用的稻米屬於高升糖（GI>55）食物，糖尿病患者及減重族群無法盡情享用。 　　對糖尿病患者來說，血糖不穩定就會影響到健康，有沒有可能從大量水稻品種篩選出不會快速升糖的稻米呢？王強生表示，投入開發低升糖水稻，就是希望能讓不能吃米的族群，如糖尿病患者，可以享用吃米食的樂趣。 　　農委會去年推動農業生物經濟產業國際化與永續發展計畫方案，期望能結合專家的研究能力，為人口老化、醫療成本過高及食品安全等問題，推動健康農業，因此王強生與國立嘉義大學生化科技學系暨研究所教授廖慧芬等多個單位一起合作「低升糖水稻品種之開發」，篩選低升糖（低GI值）或高抗性澱粉（resistance starch, RS）水稻品系，開發「低糖健康米」品種，作為糖尿病患者及減重消費者族群的米食品種。 改良自臺農67號　升糖狀況能顯著降低 　　全球食米市場內，有80%人口食用秈稻，臺灣早期也是以食用秈稻為主，不過目前國內以食用稉稻為大宗，王強生笑著說，要先做符合國內人民需要水稻，因此先從自己建立的臺農67號突變庫中篩選符合需求的水稻，未來會再發展秈稻的低升糖水稻品種。 　　王強生口中說著的臺農67號突變庫，正是過去他在農業試驗所的研究成果，當中有多達3000種以上水稻純系。他苦笑著說，這是血汗堆積出來的成果，因為水稻本來就屬於高升糖食物，篩選低升糖水稻其實很困難，是因為有大量水稻純系，才能生產很多米做分析。 　　研究團隊一共篩選了2000多種水稻，才篩到少數幾個低升糖水稻。王強生說，預備篩選試驗就做了3年，得透過生化技術，運用酵素模擬人體咀嚼稻米後的消化模式，像是胃消化、腸道吸收等，從中測定澱粉被酵素分解的能力，不能被分解的為抗性澱粉，得要高抗性才是低升糖水稻品種，每種水稻都做了3次以上的實驗，依據小鼠試驗結果保守估計，食用後的升糖狀況能顯著降低。 咀嚼次數都分析進去 　　研究團隊好不容易篩選出幾種低升糖水稻，但關鍵實驗才正要開始，王強生表示，具有高抗性澱粉的水稻，意味著稻米進入食道以後的消化率比較差，吃起來的口感偏硬，風味也比一般水稻差，因此適口性必須被考量進實驗內，挑選大家可以接受的品種，不然研發出低升糖水稻，難吃依舊沒有商業價值。 　　除了篩品種、挑口感外，王強生強調，連咀嚼次數都得詳細分析，「多咬幾下稻米，情況就不一樣」，由於食物消化狀況與人體嘴巴咀嚼情形有關，得要找到模擬嘴巴咀嚼的儀器，重複分析咀嚼次數，最後才能將實驗成果提出。 　　目前研究團隊已經掌握幾個低升糖水稻品種，並完成相關的動物實驗，確定這些品系具備低升糖潛力，下一步則會開始進行人體試驗，觀察人體食用後的血糖狀況。 最快今年提出品種權申請　農民種植無障礙 　　王強生表示，這次研究的低升糖水稻品種有考量市場接受度，當然農民種植情況也有考量進去，不管是土壤、培肥管理、溫度都與現在的臺農67號種植方式無差別，實驗沒有特別測定低升糖水稻對於抵抗病蟲害是否有特別傑出，但以這幾年種植經驗來看，沒有特別差異。 　　「預計今年就可以提出低升糖水稻的植物品種權申請，如果通過很快就能上市」，王強生表示，目前有進行小規模量產，也有許多農民有興趣合作，不過礙於品種權尚未申請、通過，暫時無法與農民合作，但已規劃好未來的商業模式，將從秧苗管理、契作下手，控制品種源頭，維護農民好的生產品質。 【相關資訊】 想更進一步了解此專案研發成果細節，請逕洽財團法人農業科技研究院陳小姐，電話：03-5185092，信箱：1032201@mail.atri.org.tw

以生物資訊技術探勘蔬菜雜交品種間有差異的分子標誌，以建立可自動化分析的分子檢測技術，協助品種鑑別並提升對一代雜交種子純度的控管，幫助種苗銷售更有利。

農業環境變動研究中心以西方蜜蜂作為研究對象，對蜜蜂進行影像側錄，再利用質點影像測速法量測蜜蜂的擺臀行為，換算出覓食區距蜂巢的距離及與蜂巢相對的方位，以此找出蜜源可能出現之方位及出現機率，並繪製出覓食區概率地圖。

新加坡為地狹人稠的國家，其國內約有90%的糧食長期倚賴進口供應，加上新加坡國土多為都市發展之用，因此導致新加坡的糧食供應易受國際情勢及全球氣候變遷的影響而動盪，有相當的可能會引發糧食安全危機。有鑑於當前的國內、國際情勢，新加坡政府也開始規劃農業糧食生產方面的政策，盼能於2030年自主生產糧食，並滿足國內30%的需求量，雖然這般願景在都市化程度高的新加坡並非一蹴可幾，然而近年來在新加坡政府的努力下，都市農業發展的程度有逐漸成長的趨勢。【延伸閱讀】在都市地區發展垂直農業的優勢及未來市場潛能 　　根據湯森·路透基金會(Thomson Reuters Foundation)於4月份的報導表示，雖然新加坡的農地面積僅約占全國1%的土地面積，但包含垂直農業與屋頂農業在內的都市農業生產，已逐漸在新加坡開始流行。報導指出，新加坡政府提供單位種植面積為2.5公尺x1公尺的菜圃，民眾可每年花費約42美元，便能承租菜圃並親手種植自己喜愛的糧食作物。而像這樣的都市菜園(allotment gardens)約有1,000多處，分別坐落在新加坡國內12個國家公園當中。 　　報導中受訪的民眾表示，每天親手種菜除了帶來樂趣外，自給自足的生活也同時減少以往家庭買菜所額外支出的開銷。現在，新加坡境內約有36,000位新加坡人參與政府發起的社區繁榮計畫(Community in Bloom programme)。據統計，該計畫目前約建立1,300座花圃(garden)，現在已逐漸轉型為栽培農作物及糧食。該城市的轉變可望提升糧食自主率、減少進口糧食的依賴、並強化新加坡的糧食安全，達成2030年國內糧食生產總目標。 　　本文內容摘錄自湯森·路透基金會<Agriculture makes up only about 1 percent of Singapore's land area, but urban farming - including vertical and rooftop farms - is fast becoming popular>一文，作者Rina Chandran。