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

由於水產養殖需求與產量不斷擴大，因此維持良好的生長環境與相關的福利也日漸重要。其中養殖型鮭魚可能因過度密集的養殖環境而威脅到健康狀態，故適當使用功能性飼料除了可改善基本的營養需求，也能間接提升魚群的健康狀況；然而，至今尚未有研究評估功能性飲食對養殖環境擁擠的鮭魚影響情形。 　　功能性飼料包含酵母菌、植物萃取物、礦物質、藻類萃取物或其他益生菌等，種類繁多。其中普通聖約翰草具有豐富的抗氧化物質，檸檬香草能夠減緩發炎反應，迷迭香則能鎮靜安神，而Xanthophyllomyces dendrorhous屬於一種商業應用的酵母菌；因此來自智利與西班牙合作的研究團隊分別使用X. dendrorhous酵母菌與上述三種植物來源做為功能性飼料，評估這些飼料是否能有效改善大西洋鮭魚的免疫系統。【延伸閱讀】蠅蛆能拯救世界嗎？養殖漁飼料研究效益多 　　實驗魚先餵食30天的功能性飼料，再承受10天的環境壓力，並於第20、30天及實驗結束時取出部分魚體樣本以檢查其免疫狀態。實驗結果發現，餵食兩組功能性飼料皆能有效提高鮭魚部分免疫基因的表現量，並減輕因環境壓力所造成的氧化損傷，及發炎反應的產生。然而，要得到健康且品質良好的養殖水產，除了使用營養豐富的飼料維持動物健康，健康種苗、良好的水質條件及合理的放養密度也是不容忽視的重要因素。

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>

動物體型大小除了與生長期時的食物營養成分有關，動物體內本身所帶有的基因也可能影響個體的成長狀況。HMGA2就是一種廣泛存在於哺乳類動物體內的高度保守性基因，目前已知此基因表達狀況會影響人與小鼠的個體尺寸與生長。在小鼠體內中其中一個HMGA2的等位基因失活會造成體重減少20%，兩個等位基因接失活則會使得體重減少60%，而人類HMGA2基因序列部分缺失會導致個體身材矮小。 　　北卡羅萊納州立大學（North Carolina State University）的研究人員於先前研究已發現小鼠基因 HMGA2 與 HMGA1 與體型和身體質量指數 (Body Mass Indicator) 相關，本次透過基因編輯與體細胞核轉移(somatic cell nuclear transfer，SCNT)製造出HMGA2基因缺陷的豬隻，透過26週的生長觀察，發現HMGA2-/-的豬隻體重較正常豬隻減少75%。此外，HMGA2的基因缺失影響了胎兒在母體子宮內接受的資源，若是子宮內同時存有正常與HMGA2-/+、HMGA2-/-等個體，則HMGA2-/-個體無法在懷孕期間存活，且HMGA2-/-與子宮絨毛接觸不良，顯示子宮跟胎盤間的連結較差；若子宮內只存有HMGA2-/-，這些胎兒就能存活並正常發育。【延伸閱讀】全球首例以體細胞核移植成功之複製猴 　　此項研究不但讓人們更了解動物生長發育的過程，未來也可以將相關觀念應用於跨物種的器官移植當中，藉由調控移植個體所摻生的器官大小，使其大小更符合受贈者之需求，並避免移植後的過度生長。

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>。

隨著天然資源不斷耗損，永續發展的相關議題逐漸為各國所重視；然而世界上大多數的商業性漁船仍然缺乏捕撈水產的數量控管與評估，長久以來，瀕臨絕種的物種數量逐漸增加，無法持續捕撈的魚類比例達到了63%以上。但全球超過100萬人以魚為主要蛋白質來源，因此對糧食安全產生了重大威脅。 　　為解決此問題，歐盟科研計畫Horizon 2020中「釋放水生生物資源的潛力(Unlocking the potential of aquatic living resources)」策略旗下有51個計畫，其目標是管理、永續開發和維護水生生物資源，盡量從歐洲海洋和內陸水域獲得社會和經濟效益的最大報酬，並保護生物多樣性。其中，為了解決魚類的「兼捕」問題，2018年初成立了「SMARTFISH」四年計畫，該計畫是由挪威的SINTEF Ocean研究機構協調，團隊包含了挪威、丹麥、土耳其、法國、英國和西班牙的大學、研究機構和漁業組織等。【延伸閱讀】新的人工智慧演算法可以更好地預測玉米產量 　　該計畫目的是開發出一套高科技系統，透過自動化數據收集，能夠優化捕魚效率並降低人類行為對海洋生態的影響；同時也能為漁民提供漁業法規的遵守證據。研究團隊中的東英吉利大學(University of East Anglia)計算科學學院團隊將專注於開發圖像處理與電腦學習等相關技術，可用於分析閉路電視和手持性裝置拍攝的圖像，幫助提高漁民的捕撈效率，並協助提供新的漁業資源數據，避免人為的捕撈壓力與生態破壞，並增進漁業資源管理。期望通過智慧技術發展永續和環境友善之漁業，提供全球經濟背後的優良競爭性和良好的水產養殖環境，促進海洋產業創新。

稻米(Oryza sativa L.)為全球一半以上人口之主要糧食，若是種植水稻的環境受到重金屬汙染，這些重金屬就可能經由根從環境轉移到植物的莖葉、花甚至穀粒當中，若是人們長期攝食受到汙染的稻米，就可能產生輕重不一的中毒症狀。鉛是人類長期以來廣泛使用的金屬之一，但進入人體後不易排除，累積過多可能造成身體器官與神經系統的損傷；而土壤中的鉛被水稻根系吸收後，會集中在榖粒中，嚴重影響稻米品質和食品安全。 　　最近，中國科學院固體物理所發現奈米羥基磷灰石(Nano-hydroxyapatite，nHAP)抑制鉛離子轉移的機制，由於nHAP對鉛具有較強的吸附能力，在奈米大小具有非常大的表面積與高度活性，故廣泛用於修復水體和土壤中的鉛汙染，但研究人員並不了解其調控機制。利用ICP(感應耦合電漿原子發射光譜儀)、SEM(掃描電子顯微鏡)-EDS(能量色散X-射線光譜)和TEM(透射電子顯微鏡)-EDS技術對暴露於鉛中14天的水稻進行觀察，發現nHAP進入水稻根部後可作為屏障，在根細胞當中與鉛結合，一方面減少鉛對根部正常生長的干擾，另一方面減少鉛往植株地上部移動，將鉛轉化為根部的沉積物。【延伸閱讀】藉由植物表現型學發展，將開啟稻米多樣性差異的分析潛力 　　此研究可增進奈米材料在環境與植物間的應用，有利於提高稻米品質與食品安全，相關研究發表於<Environmental Science: Nano>。

核磁共振攝影(magnetic resonance imaging，MRI)為非侵入式的造影工具，其原理在於把人體放置於強大磁場中，再利用特定的無線電波激發，使得人體組織中的氫原子核發生共振，將不同器官或組織間的訊號變化轉換成電腦成像，強度則以Tesla表示。由於MRI具高解像力、可進行多方向掃描、提供三維影像且不另外產生輻射影響，因此成為近年來臨床診斷上相當重要的影像工具。 　　伊比利亞火腿是西班牙的傳統食物之一，具有「火腿中的勞斯萊斯」之稱，並由國家法令規範法定產區、肉品來源與分級，因其特殊的風味、香氣與口感，市場價值極高。而MRI除了應用於醫學中觀察人體器官與組織的病變，因MRI在拍攝期間並不會造成食品損傷，故西班牙埃斯特雷馬杜拉大學(University of Extremadura)更將其應用於分析伊比利亞火腿的肉質。【延伸閱讀】澳洲Genics公司所提供的新工具能夠用來對抗蝦類十足目虹彩病毒 　　經過拍攝後的圖像能以電腦進行視覺計算分析，經過統計後就能在不切開火腿的前提下預測熟成期間的火腿內部肉質，包含水分多寡、脂肪分布與鹽分擴散情形。此研究能夠提供珍貴肉品加工業另一種即時控管品質的方式，未來也可用於監測其他不便提前破壞外觀的食品，幫助穩定食品在發酵或熟成期間的品質。 　　相關研究發表於<Journal of Food Engineering>

帕金森氏症(Parkinson’s disease)是一種慢性中樞神經系統退化疾病，多發生在老年人身上，由於病患腦內黑質(Substantia nigra)中的多巴胺神經元退化或受到破壞，使得這些細胞無法分泌足夠的多巴胺(dopamine)供神經傳輸之用，導致四肢顫抖、動作遲緩與肌肉控制不良等臨床症狀，嚴重時會影響病人的生活起居與心理狀態。目前尚未確認此疾病發生的原因，只了解病程進況與類澱粉蛋白(amyloids)堆積有關；而除了帕金森氏症外，阿茲海默症(Alzheimer's disease)或其他多種神經性退化疾病也會因腦中堆積類澱粉蛋白(amyloids)而導致腦神經破壞。 　　魚肉為人類補充優良蛋白質的來源之一，且富含多種不飽和脂肪酸、維生素與礦物質等營養，部分研究也發現，攝取較多魚類的個體發生帕金森氏症與阿茲海默症的機率較低。由於魚體中的小白蛋白會引發部分人體的過敏反應，因此可推測其與人體蛋白質可產生交互作用，進而影響生理反應。瑞典查爾姆斯理工大學(Chalmers University of Technology)的研究指出，魚肉中的小白蛋白(Parvalbumin)有助於減緩與帕金森氏症相關的蛋白質結構形成。小白蛋白是一種小分子蛋白質，多半存在於肌肉、大腦和內分泌相關組織中，涉及許多與鈣結合之相關生理過程，常見的魚類包含鯡魚、鱈魚、鯉魚、鮭魚和鯛魚等皆具有豐富的小白蛋白。研究人員發現，鱈魚β-小白蛋白（Gad m 1）可以與α-突觸核蛋白（alpha-synuclein）結合，減少α-突觸核蛋白於大腦中堆積之情況。 【延伸閱讀】喝咖啡可能減緩阿茲海默症和帕金森氏症疾病風險 　　憑藉著健康的糧食、科學發展與日益精進的醫療技術，人類平均壽命將逐漸延長，如何減緩與治療退化性神經疾病為未來社會中的重要課題，作者也將持續研究魚小白蛋白在人體中的輸送與影響範圍，了解其作用機制。