在植物生長期間，環境因子會影響植物的生理狀況，遇到影響生長或改變生理特性的逆境時，生物體會產生相應的反應以適應環境，而逆境來源主要可區分為病原造成的生物性壓力與環境(如乾旱、高鹽、高溫)導致的非生物性壓力，若持續時間越長所對植株造成的傷害越大。目前已知當植物受到非生物性逆境影響時，會產生一種由糖解或其他代謝反應產生的methylglyoxal信號分子，其在細胞內累積達一定量則具有毒性，會抑制細胞增殖與破壞粒線體原有功能，並可能降低植株抗逆境之效果。 　　以往研究大多僅確認某些基因是否能夠對應生理上多種非生物性抵抗壓力之研究，但在此次透過印度國家生物科學中心(National Centre of Biological Sciences；NCBS)和印度科學研究所(Indian Institute of Science；IISc)的合作研究下，發現了一個影響控制植物對生物和非生物壓力反應的關鍵基因- Heat shock protein 31(Hsp31)。Hsp31是廣泛存在於生物中的基因，保守性高且具有methylglyoxalase之功能，能轉換有毒之methylglyoxal成無毒D-lactate，同時減緩氧化壓力所造成的細胞凋亡影響，可通過單一基因的表達就有可能在植物體中對各種不同緊迫壓力下產生一定程度的抗性。【延伸閱讀】發現牛隻腸胃道微生物相組成與甲烷排放間的關聯將是農業永續利用的關鍵之一 　　現階段該項研究計畫仍處於菸草植物階段，並證實在菸草中的Hsp31大量表現確實可抑制酵母菌細胞內的methylglyoxal並進行解毒，將可幫助植株抵抗多種生物性與非生物性的逆境，與影響粒線體中的逆境相關基因表現，此項新的發現未來也許可用來開發能抵抗高溫、乾旱或易感病等具多重抗性品種，對於耐逆境品種之選育亟具有發展潛力。

Sr50對包含Ug99的所有小麥銹病菌株皆有抗性，為找出相應的AvrSr50基因與變異特性，研究人員收集了不同來源菌株的序列數據，確定了病原AvrSr50基因組中容易發生變異的區域，進而表現出對Sr50的抗性。此研究成果顯示了植物的免疫系統如何直接辨識特定的真菌蛋白質。

澳洲阿德萊德大學(University of Adelaide)與CSIRO 農業和食品部研究合作發現，若土壤環境鹽分含量過高會導致葡萄產量下降，損害植株健康，並使得葡萄含鈉量過高導致釀酒口感不佳，故含鈉量高之葡萄不適合葡萄酒釀造生產，且會降低葡萄園經營者的獲益。而長期以來葡萄酒相關行業因為鹽分造成的損失每年花費超過10億美元，故該研究團隊藉由探討不同植株內鹽分含量差異的原因可有助於選出較適合釀酒的葡萄，以減少經濟損失。 　　低濃度鹽份葡萄可增進葡萄酒的風味，通過比較不同葡萄植株的基因表現量，其鎖定了根部表現鈉排除之特定基因，此基因可限制了鈉離子(Na+)傳送到葡萄果實及葉子，傳統上美國與歐洲均有其使用之釀酒葡萄之砧木，此一發現將可用來開發新的品種選育之遺傳選拔與基因標記，於苗期時就可以篩選較適用的葡萄基因型，減少田間選擇的時間與成本，並藉由澳洲的釀酒葡萄育種選拔計畫，將不同葡萄株中的有益特性進行結合，以作為澳洲當地發展之葡萄酒行業所用之釀酒葡萄，支持當地的釀酒行業發展與推廣。【延伸閱讀】專家們表示：新興植物育種技術將能解決未來糧食安全問題

英國國家農民聯盟（National Farmers Union, NFU）確立了英國未來使用新育種技術（New Breeding Techniques, NBT）應用於作物選育將極具潛在之效益，未來至2050年為因應人口急遽增長其糧食生產量必須增加，但實際上土地與資源之利用已到了極限，而也是農民將面臨之挑戰，同時亦需考慮對於氣候變化、價格波動、規範改變、社會經濟、人口和地緣政治變動所造成影響，以及害蟲、雜草和疾病持續威脅食品之質量和數量，因此研發創新之作物選育技術與新品種/品系，會是因應這些挑戰之重要工具，同時在科學快速發展下，這些新技術應如何受到管理與規範，亦將是未來極需注意的地方。 什麼是新育種技術（New Breeding Techniques, NBT） 　　與傳統育種技術相比，新育種技術可降低將新產品推向市場的成本和時間，並通過提高植物育種過程準確性與精確性，來減少傳統育種所需花費之時間，雖然這種精確且有目標的基因組編輯不是自然發生的，但其基因改變將控制在最簡單之形式下進行遺傳變化，像是序列或基因編輯，以及加速育種與多樣性育種等技術，與傳統方法相比，新育種技術較容易、快速與便宜，協助育種人員因應不斷變化的需求進行選育，並幫助農民耕作時更快地適應各項環境之挑戰。 　　品種選育是一項需要長期的工作項目，其新品種一直到商業化可能需要十年時間，所以設法加速其進程式非常重要的，這些技術藉由特殊的方式操控基因，減少氧化和水果易碰傷的情況，並改善顏色、氣味、風味和質地而增加營養成分、延長保質期，例如，美國已產生抗褐變的蘑菇與耐儲存的馬鈴薯；而抗病性亦是植物育種之重點項目，分別在中國和美國已有種植白粉病抗性小麥和抗病稻米，營養價值方面，明尼蘇達州科學家所選育出的高油酸大豆其在單元不飽和脂肪酸中較高，而多元不飽和脂肪酸則較低，因此更適合人體攝取營養所需，不僅是農民會獲得利益，消費者也會獲得好處。【延伸閱讀】全球首件！ 新加坡准賣實驗室培養肉 規範調整 　　雖然創新技術對於農產業之發展來說是絕佳的機會，但其技術潛力能發揮多少公用仍將取決於它們所受到的管制程度，這些技術多少將會涉及到基因改造之內容，歐盟認為若一種生物體以不通過交配或自然重組等自然發生方式進行改變，那麼它將被作為「遺傳修飾」產物。然而還是有許多新技術可以藉由傳統育種技術觸發的機制得以進行，雖然產生的突變可能不是自然發生，但其最終產物與天然突變產生的品種是相同的，因此歐洲食品安全局（EFSA）和聯合研究中心（JRC）認為轉基因作物的法律定義或許將不適用於現今大多數新育種技術生產的植物，因此應予以調整，他們認為這些植物作物品種並不含外來之DNA序列且與通過傳統育種所獲得之作物並無不同，而這些技術並不以生產轉基因生物為主之觀點，是由英國政府環境釋放諮詢委員會（ACRE）所提出，但仍有許多非政府組織（NGOs）和歐洲議員們認為這些新育種技術的作物還是應歸屬於轉基因生物之定義下，因此在缺乏明確法律引導這些技術如何發展，且相較於其他國家地區採用創新育種技術並迅速發展之下，歐洲在這方面技術發展則顯得較為緩慢。 　　對此，英國國家農民聯盟（NFU)認為這些植物育種之創新技術確有潛力幫助解決英國農民所面臨之生產挑戰，使其能夠在全球市場上保有競爭力，期望未來相關規範能在強而有力的科學證據以及EFSA、JRC和ACRE等各方國際機構的評估之下取得共識，以尋求適當之規範與監控管理制度。

根據資料統計世界上每二人就有一人是以米飯作為每日主要熱量來源，且在現今全球發展中國家中尚有許多營養不足的人們，特別是亞洲與非洲國家的一些落後地區，雖然透過米飯之攝取可避免飢餓並提供營養，但仍無法滿足人體所需之微量營養素，當人體無法獲得足夠的鐵、鋅和維生素A來維持健康運作，將可能導致貧血、大腦發育遲緩、並增加婦女和嬰兒的死亡率等，若是兒童成長過程缺乏維生素A，則可能會導致失明、免疫系統減弱、容易感染麻疹、腹瀉或瘧疾等傳染病。 因應維生素A缺乏而創造的黃金稻米 　　蘇黎世聯邦理工學院(ETH)研究人員在2000年為因應營養需求，開發了一種新的水稻品種「黃金稻米」，這是第一個轉基因稻米品種之一，研究人員能在米粒的胚乳中產生維生素A的前驅物β-胡蘿蔔素，並在經過數次改善後，目前已提供東南亞地區數個國家進行育種計畫之研究使用。此外，為解決微量營養素缺乏之問題，蘇黎世聯邦理工學院Gruissem教授的植物生物技術實驗室亦積極與其他國家之研究人員致力於開發稻米和小麥穀粒中含鐵量高的品種，但迄今技術仍只能選育出含一種特殊微量營養素之稻米品種，在當時距離將數種微量營養素均包含在一株稻米上仍是一項未知的夢想。 第一株含多種營養素之稻米品種 　　目前ETH植物生物技術實驗室之研究小組，成功創造具有多種營養素之新品種稻米，同時將其研究結果發表在國際期刊Scientific Reports上，利用基因修飾之技術，在水稻基因組的四個不同基因座位置崁入用於微量營養素改良之基因片段，促使稻米富含足夠的鐵和鋅之微量營養素，且比起正常的稻米品種其穀物胚乳中亦含有大量的β-胡蘿蔔素，同時亦能透過與各國不同稻米品種之遺傳雜交來提升其優勢，藉由此次的研究成果證實未來將可能在單一的水稻作物中組合出數種必需的微量營養素，以提供人體健康之營養需求。 　　ETH之植物生物技術實驗室研究團隊花費了數年時間建立了多元營養稻米品系，藉由改良舊有的黃金稻米品種，使其較原先粳稻品種具有更多的β-胡蘿蔔素，其研究人員表示未來若能成功推廣並取代現有70%的稻米食用量，那麼將能明顯改善落後維生素A、鐵和鋅等微量營養素之補充。【延伸閱讀】生物營養強化技術使小麥更健康 在溫室中持續測試多元營養素之稻米新品種 　　新的多元營養稻米品系目前仍處於測試階段，其在溫室中已完成其各種微量營養素含量之分析，同時將進一步進行品系改良，下一年度將計劃在特定田間進行作物實際種植測試，以確定作物在野外及溫室中所表達的生物及理化特性是否一致，並能提供農民在田間進行生產。

在幾個世紀以前，絲路曾是歷史上橫貫歐亞大陸之重要貿易通道，透過這條通道的交流，不僅僅促進歐亞大陸間的政治與經濟開放，更促使目前全球最受歡迎水果之一的蘋果也在這樣的貨物交流中開啟其遺傳基因的傳遞。 　　在國際期刊Nature於8月15日發表「全基因組定序揭開蘋果起源演化歷史及果實大小的兩階段馴化話模型」之研究成果中，在美國康乃爾大學與中國山東農業大學兩大研究團隊合作之下，共蒐集來自北美、歐洲、東亞和中亞的24個代表性蘋果品種，並針對117個基因組進行全基因組定序與序列比較，從而瞭解蘋果的起源、演化以及馴化之順序。【延伸閱讀】第一組薰衣草基因組定序發表 　　並證實了蘋果最早是源自於中國新疆，新疆野蘋果（Malus sieversii）藉由當時絲路通往歐洲，並在運輸過程中與野生蘋果雜交，逐漸演化成現在的蘋果（Malus domestica），同時美国康乃爾大學BTI研究中心(The Boyce Thompson Institute)费章君教授也發現新疆野蘋果也曾向東發展，成為現在中國市場常見的粉蘋果品種，此研究不僅成功闡明了蘋果基因傳遞的起源，更完整呈現了蘋果演化歷史。 　　除了瞭解蘋果演化起源外，本研究也經由基因序列分析以及比較不同蘋果間的序列後，探討了蘋果馴化階段為何，其在過程中曾與歐洲野生蘋果雜交，使得原有蘋果品種具備酸的風味，且由於原生種在馴化前其果實碩大，也因此在後續雜交過程即保留了此項優勢，最終成為現今人們所喜愛具有較高脆度、糖分以及有基酸含量均衡之品種。 　　另外，本研究最後亦指出未來若透過全基因定序瞭解特定性狀與其基因組間的關係後，經由基因分子標記技術將能提升與加速特定性狀之選育速度與準確度，進而選育出具有抗病、保鮮期長、最佳風味與口感以及尺寸更好的蘋果品種。

多變的極端氣候為加州農作物種植帶來極大的挑戰，同時加州大學戴維斯分校(UC Davis)植物栽培中心主任亦表示：「由於我們的氣候型態正在快速改變，並影響了土壤組成、雜草、病害和蟲害等所有事情，為因應這情況通常需要花上十年來選育一個新的農作物品種，因此我們必須非常快速地推斷未來將會帶來什麼情況。」 　　而加大戴維斯分校種籽生物科技中心研究主任表示：「昆蟲及其傳播的病毒正威脅著加州和其他地區的蔬菜作物，以蚜蟲來說其大約四到六周的熱量即可產生下一代的蚜蟲並破壞整個農作物，也由於區域性的氣候極端變動比起長期的氣候變化帶給育種人員更大的挑戰，氣候溫度越變越熱以及更長的乾旱與水患發生等將會是我們未來難以掌握的部分。」 　　因此加州大學戴維斯分校的育種人員和工程師們，正藉由先進的基因遺傳策略、開發機器人感測器來測量植物表現的性狀及訓練下一代植物育種人員，以協助農作物逐步跟上不斷變化的氣候。 時間推移演化 　　加大戴維斯分校之育種人員亦幫助選育加州各種環境裡常年生長的將近400種水果、蔬菜、堅果、穀物和觀賞植物之新品種或多樣化種類的發展，以創造一個具優勢的品種，而研究人員將所需具有之植物性狀的植物進行雜交，並在多樣化的衍生世代中選擇的最好的後代，同時也因為DNA定序技術的迅速進步以及具有能夠分析大量基因遺傳數據的電腦設備，使得育種已變得比以往更加快速且聰明。 　　一些植物性狀像是風味和尺寸，是由許多共同作用的基因所決定的，其他的特性，如對病害的抵抗，則可能是受某個單一基因調節控制，研究員現在可以在分子階段即會識別其基因會影響哪些性狀，比起之前等待植物成熟後才出現的表現性狀還來得快速，因此育種人員可以在種子階段或植物幼苗DNA定序的方式選擇植物，以縮短開發可因應病害之抵抗農作物的選育時間。 下個新領域：快速表現型 　　基因體學只是加速育種工作的其中一個部分，育種人員仍是需要知道其表現形態，雖然分子工具幫助找到了一些與表現性狀相關的基因，但在表現型分析與特徵測量方面仍是育種發展過程中的瓶頸，與之相對應的解決方式則是以新的智慧型機器與感測器為基礎的技術，使得植物和土地之大量資料數字能夠自動化地進行測量並蒐集，因此加大戴維斯分校一名生物與農業工程系的教授發展了一套具有高科技相機之快速監測表現型系統，以創建每株植物在田間生長的3D虛擬模型，並能夠測量數種關鍵的構成要素，像是植物結構和體積、葉子面積和數量以及葉面溫度，這會幫助育種人員判斷其生長型態和植物是否處於高溫或水分的緊迫壓力之下，此拖曳拉動系統現行可達到每秒測量三株植物或每小時10,800株植物。【延伸閱讀】農業的轉變可遏制氣候變化 　　感測器技術也可以提供大局觀的數據，讓育種人員可以在一個不確定的未來情況下選育所需且能夠茁壯生長之農作物，為此需要進行表現型與基因型之分析與研究，並且藉由農作物管理策略將其結合在一起，以找出新品種之最佳化種植條件，使得我們現今能將新的品種作物種值得更有效率且迅速，同時促使其生產量能在未來的生產環境中表現良好。

向日葵為全球前五大油籽作物之一，能適應各種種植環境條件，同時在主要作物中，向日葵可利用最少的栽種成本投入，並維持有一定之生產產量，同時栽種過程中具有節約水資源等優勢。但一直以來研究者不容易完成向日葵基因組鑑定，原因來自於向日葵基因組有別於其他植物，它是由高度相似的相關序列所組成的。【延伸閱讀】全基因組定序揭開蘋果起源演化之旅 　　因此法國農業研究院(INRA)的研究團隊自2016年6月與國際向日葵基因協會聯盟共同合作研究(The International sunflower genome consortium)，致力於從這些複雜且大量基因中闡明向日葵基因體差異，從中設法確定特殊表達的基因，掌握開花時間，並透過瞭解這些基因組有助於加快向日葵之育種。 　　經由一年的時間，該研究團隊已經深入分析上百組與調控開花相關之基因組，並精確掌握關鍵基因組，這些初步研究成果同時亦於2017年5月發表於自然(Nature)網站，期望能利用遺傳多樣性有助於向日葵之抗逆境和產油量，以因應全球面臨氣候變遷之挑戰。

「國際生物多樣性中心(Bioversity International)」是一個全球農業生物多樣性研究發展中心，致力在農業生物多樣性能滋養人們並讓地球永續。最近，此中心評估了約旦野生作物基因伴隨時間演變之價值，將世界上歷史性的220,000種地方品種作物和野生大麥品種作物(CWR)相關的樣本數據(1975~2012年)作數位化。這個研究將最近獲得的植物樣本與原在種子銀行中含有歷史種子材料部分作比較(種子銀行在同源地點蒐集了31年的資料)。這個分析幫助了研究學者觀察物種如何回應「氣候和土地利用變遷」、「農業集約化」和其他「隨時間演變而來的威脅」。 　　這些深富價值的資訊於2014年放在國際生物多樣性中心網站的「蒐集數據任務(Collecting Missions Database)」中，目前也讓更多的人能在最大的生物多樣性數據庫：「全球生物多樣性資訊設施(GBIF: Global Biodiversity Information Facility)」上取得這些資料。GBIF是個開放性的數據建構設施，用來幫助機構根據基本規格條件印出他們的數據，並提供單一的入口點能進入數以百萬計的珍貴紀錄。 　　但建構這些資料是為了什麼，且為什麼提升取得的方式那麼重要，在國際生物多樣性中心和其夥伴在約旦所執行的一項研究顯示，「蒐集數據任務」能夠被利用於比較重新在基因銀行裡得到歷史性種子材料和最近在同地收集的材料，以獲得伴隨時間演化的基因遺傳變異。 　　約旦這個團隊在2012年開始重新蒐集同一種源地的野生大麥樣本，(此地已蒐集了過去31年的資料)。野生作物相關的親戚植物種苗變得更加重要，因為它們是栽培作物相關的基因連結，且在它們(所屬)的大自然環境裡逐步進化，發展了適應乾旱忍耐力或抵抗害蟲的特性。 　　在過去蒐集的31年間，約旦的氣候明顯的變得更乾熱更乾。農業變得集約化，而且牲畜的數量幾乎兩倍化。從原始種子蒐集的試驗點上蒐集到的植物成長資料已被儲存在瑞典的北歐基因資源中心(NordGen)的基因銀行裡，被用來相比從2012年重新蒐集到的種子的植物成長。這個分析考量了型態學和基因特徵，來了解物種如何回應氣候變遷、土地使用變遷、農業集約化和其他伴隨時間而來的威脅(Thormann et al., 2016)。 　　野生大麥植物表現出了一個針對環境改變更複雜且複合的回應。它們的基因多樣性提升，但數量顯示出與31年來彼此間的差異性不大。這就像是現今，伴隨著增加的農業和畜群的活動，結果是種子在這個國家移動變得很容易。這個相同的現象已被同組研究群所做的一項約旦地方品種大麥的平行研究報導出來(Thormann et al., 2017)。種子流和種子管理實行伴隨時間影響了該國家多樣性的散佈。幾例來說，野生大麥植物具有較長硬毛的附屬物，它會沾上衣服和鞋子，及動物的毛皮，這意味著他們(硬毛)相當容易移動。【延伸閱讀】聯合國農業機構開始國家層面的行動：處理土壤汙染的新開拓領域 　　下一個階段會帶出其他國家野生大麥相似的研究來比較結果。更進一步，為了帶出相似的研究，這些蒐集到的數據能夠讓使用者來追蹤和重新蒐集其他品種。這個工作帶出了與不同國家機構(美國、德國、約旦)之間的合作，如德國聯邦基因銀行(The German Federal Genebank IPK)的合作。

由於近幾年緬甸國內經濟發展迅速與人口購買力支持續增加，其對畜產品與乳製品之需求也隨之增長，因此緬甸政府為了提高牛奶產量而進行了一項乳牛養殖計畫。在此計畫中，將藉由國際原子能（IAEA）與聯合國糧食及農業組織（FAO）之協助，提升當地實驗室設備與培訓專業研究人員，並透過核能技術與分子技術以遺傳基因選育改良當地乳牛品種及建立完整的人工授精與精液保存技術，使得乳牛產生更多的牛奶並保留其對當地環境與疾病之耐受性。【延伸閱讀】英國政府擬定了對抗牛結核病的下一階段策略 　　現在緬甸所設立之實驗室其生產冷凍精液之能力較以往增加五倍，每年可提供32,000個人工授精卵，此外更開發了一個大型的基因資料庫與精液儲存冷凍庫，經由這些現代科技技術之發展，替緬甸酪農產業創造了更高的經濟價值，而未來相關的技術如何推廣到其他較偏遠地區使用亦將是另一項需要克服的新議題。

香港中文大學生命科學院姜里文教授研究團隊在經過16年蛋白質傳輸機制與細胞器生物形成機制方面之研究終有突破性發展，該研究成果更發表於最新ㄧ期之美國科學院期刊研究論文上，其研究團隊已成為目前國際上公認植物細胞生物學領域之先驅。 　　研究指出植物中ATG9蛋白具有負責調控自噬體從內質網形成之獨特之功能，且ATG9蛋白廣泛存在於高等真核植物，如水稻、玉米以及大豆等重要作物，因此藉由此一植物自噬體分子機制之證實，將可為解決環境迫害或病原感染等提升農作物品質相關研究提供新的方向，以提高未來農業生產力。【延伸閱讀】植物激素於太空農業的未來應用