傳染性胃腸炎(Transmissible gastroenteritis)是高度傳染性的豬腸道病毒性疾病，由傳染性胃腸炎病毒(Transmissible gastroenteritis virus, TGEV)感染，主要病徵為嘔吐及下痢，造成嚴重脫水與腸細胞壞死，且2週齡以下的仔豬死亡率接近100%。由於TGEV屬於豬隻冠狀病毒的一種，新的冠狀病毒疾病的爆發是美國養豬業最關心的問題之一，需要透過科學技術找出解決良方。 　　過去的文獻指出，豬隻身上的ANPEP酶(amino peptidase N)會作為病毒感染時的受體，因此英國種畜公司Genus plc與美國密蘇里大學(University of Missouri)合作，通過CRISPR/Cas9基因編輯改造了負責製造ANPEP酶的基因，成功培育出對TGEV具有遺傳抗性的豬。【延伸閱讀】新興基因編輯技術使豬隻免於藍耳病之苦 　　此研究還嘗試確認編輯ANPEP是否會對豬流行性腹瀉病毒(Porcine epidemic diarrhea virus, PEDV)產生抗性，PEDV在2013年爆發時造成近700萬頭豬死亡。雖然缺乏ANPEP酶的豬仍會感染PEDV，但未來的研究或許可找出抵抗此種病毒的方式。 　　2015年時該團隊就以基因編輯培育出對豬呼吸與繁殖症候群(Pig Reprodutive and Respiratory Syndrome, PRRS)病毒產生抗性的豬隻，目標將這種生產抗病毒豬的方法商業化，改善動物健康和福祉，並減少畜牧業生產損失。目前Genus plc目前正在尋求FDA(美國食品藥品監督管理局)批准使用基因編輯技術根除PRRS病毒的威脅。

薰衣草(Lavenders，為Lavandula屬，Lamiaceae科)為高經濟價值園藝植物，也是長期以來被廣泛運用的藥草，具有放鬆心情與輔助睡眠的效果，而精油(essential oils, EOs)也廣泛用於美妝、醫藥等產業。 　　為了更加了解植物精油的產生機制，加拿大的布洛克大學(Brock University)和英屬哥倫比亞大學(University of British Columbia)的研究學者對薰衣草進行基因組定序，並採用de novo draft genome assembly技術進行序列組裝，建立出第一個較為完整的薰衣草基因組草圖(draft genome)，並找出精油產生的相關代謝途徑，藉由了解並控制這些基因表達的調控因子，就能生產人類所需成分的精油。 　　這些資訊可以幫助之後的人員開發各薰衣草品種的鑑定基因標記，或是研究如何利用基因和生物技術協助育種改良，減少薰衣草中的樟腦或提高芳樟醇及乙酸芳樟酯等成分，有利於提升薰衣草精油的市場價值。【延伸閱讀】藉由基因標記與分子育種技術，可加速耐鹽釀酒葡萄品系之開發時程 　　相關研究得到加拿大自然科學和工程研究委員會(Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada)、加拿大研究主席計劃(Canada Research Chair Program)和卑詩省農業基金會(Investment Agriculture Foundation of B.C.)的資助，結果發表於<Planta>。

在非洲撒哈拉沙漠以南地區，絲狀黴漿菌(Mycoplasma mycoides subsp. Mycoides，Mmm)感染山羊、乳牛等許多畜牧動物，導致傳染性牛胸膜肺炎(contagious bovine pleuropneumonia或稱lung plague)等疾病產生。目前此疾病依然難以控制，每年造成超過6,000萬美元的損失，並影響2,400萬生產者的生計。雖然受感染的動物可使用抗生素治療，但這些動物多數為非法來源，在惡劣的環境中容易導致治療無效和抗生素耐藥性等問題。 　　迄今為止，市場上只有一種活性減毒疫苗可以控制lung plague，將疫苗注射到牛的尾部，數週後就會開始產生相應的抗體。雖然疫苗效果很好，但其對溫度較為敏感，在非洲這種高溫地區，容易使得疫苗弱化或是變性，並可能導致接種後的動物產生發炎和潰瘍等免疫反應。 　　為尋求更好的解決方式，加拿大薩克其萬大學(University of Saskatchewan)通過加拿大國際糧食安全研究基金(Canadian International Food Security Research Fund，CIFSRF)申請並獲得了國際發展研究中心(International Development Research Centre，IDRC)和加拿大全球事務部(Global Affairs Canada)的資助，與肯亞的研究人員合作以開發新的疫苗。 　　不同於使用傳統疫苗開發方式，研究團隊使用反向疫苗學(reverse vaccinology)開發新型疫苗，利用程式分析細菌基因並找出最可能導致牛產生免疫反應的抗原，再製備與純化所選蛋白質，與佐劑混合測試。在鑑定的66種Mmm蛋白中，有四種可保護牛隻免受侵害。【延伸閱讀】血液檢驗將有利於促進乳牛健康 　　這種新型疫苗使用肯亞各種Mmm菌株的蛋白質抗原，生產成本更低，且於室溫更加穩定，現今已獲得肯亞疫苗生產商的許可並進行生產，預計將進行田間試驗。反向疫苗學已被用於目前市場上的人類腦膜炎球菌疫苗，未來也可用於開發其他重要動物疾病的疫苗，抵抗結核病菌、黴漿菌、大腸桿菌的感染。

穀類富含大量的碳水化合物，自古便做為人們的主食，雖可供溫飽，但人體仍需額外攝取其他維生素或礦物質等元素，如：鐵、鈣、維生素A及B群等，才能進行正常生理代謝。美國農業部農業研究局(USDA Agricultural Research Service)的研究人員Robert Graybosch博士表示：食物中營養素不足或內部所含反營養物質(antinutrients)會干擾人們對營養素的攝取，根據統計，全球約60%的人並未攝取足夠的鐵質。 　　透過額外添加維生素或礦物質於食物中提升營養價值的手段，稱作食品營養強化(fortification)，可幫助補充人體所需養分。傳統的食品營養強化方式為食品添加劑，例如食鹽中適當添加碘可防止甲狀腺腫大。隨著生物技術不斷進步，若能在作物生長的過程中，利用遺傳育種或基因工程等方式，使植物自行生合成特定維生素或礦物質，強化食品本身營養素的方式，則稱作生物營養強化(biofortification)。 　　以稻米為例，稻米在部分貧困地區是窮人賴以維生的主食，但其中維生素A含量少，貧民在長期只食用稻米的情況下容易缺乏維生素A，使得免疫力下降與疾病產生。經基因工程技術，科學家成功培育富含維生素A的黃金米，提供更有效攝取維生素A的途徑，此為透過基因改良方式達到生物營養強化的案例之一。 　　Robert Graybosch及其研究團隊以小麥(Triticum aestivum, common wheat)作為研究材料，希望在不減少產量的前提下，探討影響穀物蛋白含量(grain protein content)的Gpc-B1基因與低榖植酸(low grain phytate)的 lpa1-1基因在小麥田間試驗中如何調控產物中的微量元素含量。結果表明，結合此兩種特性可以增加了人類從中獲得的鋅、鈣和錳等元素。【延伸閱讀】植物科學發現可能有助於治療過敏和免疫缺陷 　　雖然此研究結果有助於培養高蛋白含量、低穀植酸且單位面積產量不變的小麥品系，但植物基因表現容易受環境因素影響，因此在其他地區可依照這些研究結果調整小麥品系的育種背景方向，例如未來可改良北美大平原(Great Plains)的小麥，利用基因漸滲(introgression)的方式獲得生物營養強化的優良性狀，並在北美草原大量推廣種植。

microRNA(小分子核醣核酸)是真核生物中廣泛存在的短片段核糖核酸分子，可調節其他基因的表達，影響動物繁殖、代謝和免疫等功能，部分microRNA的表達具有組織特異性，可在血液檢查時作為疾病發生的潛在生物標誌。 　　長期以來，人類為了獲得更多產量，對乳牛的遺傳特性進行選擇，高產量乳牛是現今市場主流；然而，高產乳量除了需要耗費更多飼料外，也連帶使得牛隻容易患有乳腺炎、子宮感染或其他疾病。英國高達三分之一的乳牛受到疾病或繁殖障礙的影響，除了隱含的動物福利問題，也間接提升酪農成本。 　　英國愛丁堡大學(University of Edinburgh)和蘇格蘭農村學院(Scotland's Rural College，SRUC)研究發現，血漿中的microRNA 含量會隨著乳牛年齡、產乳量、乳腺炎指數、生育能力等產生變化。目前血液中microRNA含量已可以在實驗室中分析，用於評估組織變化，應用於人類疾病的診斷，或許可以使用簡單的血液檢測來預測乳牛的健康和生產力，將有利於乳製品行業並改善動物福利。【延伸閱讀】利用新型細胞株快速診斷非洲豬瘟 　　此項計畫由SRUC資助，相關研究發表於<Scientific Reports>，然而資料庫中的乳牛資訊較少，需要借助人類研究標靶做為參考，未來將持續開發改善動物福利和農場作業的應用性。

水稻(Oryza sativa)是人們賴以維生的糧食作物之一，估計每公斤稻米需要使用到2,500公升的水，屬於水資源密集型的產業，而目前全球近半以上的稻米作物來自雨養農業系統；然而氣候變遷已逐漸改變現有的種植環境，極端乾旱和高溫的出現將會更加頻繁，因此消耗大量水資源的水稻將不符未來所需。 　　水稻如同大多數的植物一般，使用氣孔調節二氧化碳進入與釋放蒸散作用的水氣，另一方面也可調節植株溫度。在水份不足時，氣孔會關閉以減緩水分流失，低密度氣孔的水稻保水效果更好，在必要時也存有較多的水可供植株降溫。 　　英國雪菲爾大學(University of Sheffield)則藉由基因工程開發出一種高產水稻品種-IR64，透過水稻表皮形成因子OsEPF1基因的過度表達，能夠產生較少的氣孔，用水量僅占一般品種60%，對於未來的高溫和乾旱氣候具有更強的耐受性。此外，在大氣二氧化碳濃度升高的情況下，基因工程水稻在乾旱與高溫(40℃)中的存活時間更長，且產量更高。【延伸閱讀】保護區之劃設有助於減緩生物面臨氣候變遷之衝擊 　　此項低氣孔密度植物的研究或許能更加推進後續氣候變化對於農作物和糧食安全的發展，相關研究為P3 (Plant Production and Protection)與菲律賓國際水稻研究所(International Rice Research Institute)合作進行，發表在<New Phytologist>。

美國是目前全球第一大大豆出口國，種植地區分布於中西部各州，是當地相當重要的經濟作物。除了氣候變化以外，病蟲害也可能造成農產品災損，大豆蚜(soybean aphid，學名Aphis glycines)引起的蟲害便是其一，為此若能降低大豆蚜的族群數量，便能減少經濟損失。 　　大豆蚜原生於亞洲地區，北美地區於2000年才在威斯康辛州被記錄。大豆蚜的生活史有部分時間是在大豆植株上。目前的防治方式除了透過農藥及非農藥資材的方式施用之外，選拔具病蟲害抗性的物種抑是對抗大豆蚜的方法。雖然可利用基因工程的方式將具抗性的遺傳物質直接轉殖到大豆上，但隨著目前民眾與各國政府對基改作物的疑慮，該技術的施用仍需評估，因此現行可行的方法是透過分子性狀選拔的方式找出相關的抗性基因。 　　科學家在早些年前即發現某些大豆品系與抵抗蚜蟲相關的基因，稱作大豆蚜抗性基因(aphid resistance genes, Rags)，具該性狀的基因可有效的降低大豆蚜在葉下產卵拓殖的機會，選拔出具Rag基因或與Rag基因關聯的性狀，可暫時解決蟲害問題。然而如同施用農藥逐漸產生抗藥性的問題一樣，經過幾個世代後，具抗性的大豆蚜將又會拓殖其族群量，人們又將面臨大量具抗性的大豆蚜族群。 　　美國明尼蘇達大學農藝暨植物遺傳學系(Department Agronomy and Plant Genetics, University of Minnesota)的副教授Aaron Lorenz及其團隊將1000多種已知的大豆品系進行全基因組關聯性(Genome-Wide Association)分析，利用統計方法，標記(map)特定染色體區域與蚜蟲抗性具統計上相關的基因。Lorenz與其同事利用這個方法找出一些先前研究未被標記，而其中具潛在抗性的候選基因。目前該研究團隊仍須針對這些區域加以研究。該研究提供了具抗性的候選基因供後人進行病蟲害防治的相關研究。【延伸閱讀】利用微針萃取技術快速獲得植物組織中的病原DNA 　　本研究由明尼蘇達州大豆研究及推廣委員會(Minnesota Soybean Research and Promotion Council)、明尼蘇達州入侵陸生植物及害蟲中心(Minnesota Invasive Terrestrial Plants and Pests Center)提供經費上的協助。該研究成果已於8月初發表在<The Plant Genome>。

對花生過敏的人而言，即使食物內含有微量的花生，都能引發程度不一的過敏反應，嚴重者則會令患者呼吸困難，甚至造成休克死亡，因此花生過敏者都應避免食用含有花生的食物；然而部分產品標示不實，這對消費者而言是個隱憂。據統計，美國有3,000萬人對花生過敏，且近十年來此類人口有穩定上升的趨勢，若產品成分中具微量且忽略未標示的花生原料，對這群過敏者而言，將產生嚴重危害。目前研究人員已研發出DNA檢測法，用來檢測食物內是否具花生DNA的微量跡證，得知食物內是否用花生作為產品原料之一。 　　在食物加工處理的過程中，受到高溫、高壓或乾燥等過程，大部分的蛋白質結構都在過程中受到破壞。相較於蛋白質，食物內的DNA在加工過後仍可保持部分完整的片段，提供比蛋白質更多的辨識資訊。不僅如此，在植物的細胞中，具許多葉綠體基因，因此美國食品藥物管理局食品安全暨應用營養中心(Center for Food Safety and Applied Nutrition, U.S. Food and Drug Administration)的研究員Caroline Puente-Lelievre及Anne Eischeid想出利用分子生物技術中的聚合酶鏈鎖反應(polymerase chain reaction, PCR)法，擴增(amplify)食物中的特定基因片段，例如花生的葉綠體基因，以判斷食品中是否含有花生的相關成分。【延伸閱讀】幫助液態檢體診斷新技術 　　研究人員選用葉綠體中matK, rpl16及trnH-psbA等三個基因片段做為檢測用的分子標記並設計引子(primer)。利用上述的分子標記，研究人員可檢測含花生成份的三種常見食品：烘焙食品、巧克力及番茄醬，且該技術靈敏度可高達1ppm，比起先前的檢測技術敏感度更高，因此若能加以推廣，必能保障廣大的消費者的健康。 　　該研究已於2018年8月發表在<Journal of agriculture and food chemistry>

早期農民進行耕作時，每隔一段時間便會進行休耕，於土地地力恢復後再進行下一波種植。隨著人們對於糧食的需求量提高，重複使用同一塊土地種植作物會快速消耗地力，需要依照土壤性質、作物需求與環境變化適時提供肥料，才能確保植物生長良好；但肥料施用後並不完全被植物吸收，反而易受到雨水逕流、微生物利用或其他因素而損失，反而造成藻華等環境汙染。 　　氮肥是作物主要養分之一，但是植物卻無法自行固定空氣中的氮，只能依靠微生物協助固氮或經由土壤吸收所需的含氮物質。此外，生產肥料需要消耗大量能源，不符合現今各地所提倡之永續性，因此美國華盛頓大學(Washington University)研究藍綠菌Cyanothece的固氮機制，希望將其應用於作物上，穩定未來全球的糧食安全。 　　微生物可經由固氮酵素(nitrogenase)催化固氮作用，但此酵素卻會因為氧氣存在而失去效用，而藍綠菌Cyanothece可在白天行光合作用，並在夜間固定氮氣，故研究小組將Cyanothece 中的固氮基因群nif (nitrogen fixation)轉移至另一種藍細菌中，並加入氫化酶(hydrogenase)基因，成功提升固氮酵素對氧氣的耐受性，目前工程化的Synechocystis 6803菌株具有超過30%的固氮活性。【延伸閱讀】促進藍綠菌生產琥珀酸之方法 　　研究小組未來將會繼續探討固氮基因群的影響細節，或應用於植物細胞的其他可能性，希望未來可減少施肥所帶來的能量與勞動力消耗。 　　相關研究發表於美國微生物學會(American Society for Microbiology)推出的<mBio>

抗生素(antibiotic)是由微生物生合成的次級代謝物，能抑制其他微生物的生長，有利於其拓殖新棲地與競爭生長資源；人類則利用此特性作為醫療、農業、或食品等方面殺菌或制菌的藥劑。然而，抗生素大量使用卻造成細菌演化出多重抗藥性，使得人類逐漸無法抵抗病原性細菌的感染，因此各界均極力尋找新型抗生素以幫助解決抗藥性問題。 　　瑞士蘇黎世聯邦理工學院微生物學研究所(Institute of Microbiology, ETH Zurich) Julia Vorholt博士及其團隊利用植物界模式物種阿拉伯芥(Arabidopsis thaliana)作為研究材料，研究其葉圈(phyllosphere)上的微生物相(microbiota)組成。研究團隊發現，由於葉圈上的微生物為了有限的營養資源而彼此競爭，透過分泌抗生素或相關的次級代謝物抑制其他物種生長及繁殖，一旦競爭成功便佔據整個葉表，成為強勢菌群。另外，將葉表上的微生物相基因組進行定序，並利用生物資訊學分析其中細菌間的交互關係。透過生物資訊的研究發現約五萬個交互作用中有725個是與抑制性交互作用(inhibitory interactions)有關，其中Brevibacillus屬中的細菌Brevibacillus sp. Leaf 182抑制其他細菌的效果較佳。經純化次級代謝物並進行資料庫比對後發現了新的化合物，研究團隊將此化合物命名為macrobrevin，未來也將持續探討macrobrevin於醫療上的應用性。【延伸閱讀】叢枝菌根菌對大豆胞囊線蟲的抑制潛力 　　此研究是由瑞士國家科學基金會(Swiss National Science Foundation)贊助，相關資訊發表在<Nature Microbiology>。

豬繁殖和呼吸障礙綜合症(porcine reproductive and respiratory syndrome, PRRS)俗稱藍耳病(blue-ear disease)，是由藍耳病毒(porcine reproductive and respiratory syndrome virus, PRRSV)感染豬的巨噬細胞(macrophage)所引起的病症。豬隻體內局部的巨噬細胞會先受到感染，爾後再慢慢擴散至鄰近的淋巴腺，最後擴及肺部組織，造成呼吸道感染，母豬會因此患有嚴重的繁殖障礙，新生的豬仔若因染上此病，則會得到嚴重的肺炎。由於患病的豬隻通常伴隨著耳朵呈現藍色的病徵，因此俗稱藍耳病。藍耳病在美國及歐洲每年造成的經濟損失高達二十五億美元，創下單一病毒造成經濟動物最大損失的紀錄，若能使豬隻免於感染，將大幅的減少經濟損失。 　　藍耳病毒感染豬巨噬細胞是非常專一的過程，藍耳病毒感染巨噬細胞的過程中會透過受體媒介形式之胞吞作用(receptor-mediated endocytosis)，被細胞膜上特定的受器蛋白CD163成功辨識後將藍耳病毒攝入胞內，病毒在胞內啟動複製程序並影響宿主細胞的代謝，導致宿主細胞的凋亡，複製成功後便透過同樣的方法感染下一個巨噬細胞，完成藍耳病毒的生活史。由此可知：藍耳病毒若無法專一辨識膜上受器蛋白CD163，將無法成功的感染宿主細胞。 　　英國愛丁堡大學羅斯林研究所(University of Edinburgh's Roslin Institute)的研究團隊利用有別於傳統將外來物種的基因轉殖到目標物種的基因改造(genetically modified)技術，以CRISPR/Cas9新興的基因編輯(gene editing)技術，將目標物種的基因CD163進行編輯，在不影響受器蛋白的主要功能下，研究團隊僅編輯一小段與藍耳病毒辨識有關的CD163序列，這樣的做法使研究的豬隻全數免於藍耳病之苦。雖然這技術被認為有別於基改技術且十分有效，但由於目前歐盟嚴格禁止基改農畜產品進入消費市場，因此應用這項技術進行編輯的豬肉是否有違法之虞，恐成為未來討論的重點。另外，基因編輯技術的農畜產品能否安全地被人們所食用，還有待後續實驗做進一步釐清。【延伸閱讀】中國利用基因編輯技術開發亨丁頓舞蹈症豬模型 　　本研究由英國生物科技及生命科學委員會動物衛生研究協會(BBSRC Animal Health Research Club)資助下完成研究，發表於知名病毒學期刊<Journal of Virology>。

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>