亨丁頓舞蹈症(Huntington's Disease，HD)屬於一種神經性退化疾病，為第四對體染色體的顯性遺傳，發病後會導致腦部神經細胞持續退化，造成病人無法控制自身運動，甚至發生身體僵硬與智能衰退的情形，透過電腦斷層掃描可明顯見到腦部萎縮狀況。多數患者為成年後發病，從初期的平衡失調、情緒異常到中後期的不自主運動與認知能力衰退，患者常死於跌倒、感染或其他相關併發症，目前尚無治癒該病症的方法。 　　早期關於此疾病的病程研究多以小鼠作為模型動物，然而小鼠與人類親緣關係較遠，以小鼠作為研究模型時無法完整呈現人類生病時的病況進展。中國暨南大學與美國埃默里大學(Emory University)醫學院合作，利用基因編輯(CRISPR/Cas9)技術將亨丁頓舞蹈症的基因插入(knock in)豬體內，並順利以種系遺傳產生F1與F2子代的病豬，並且順利觀察到豬大腦中紋狀體變性與運動失調的症狀；藉由與人類更相近之大型動物病況觀察，更能夠幫助科學家們了解與探討疾病的完整變化與基因治療研究。【延伸閱讀】調控HMGA2基因表現能夠控制豬隻體型 　　除了亨丁頓舞蹈症，未來也許還可以藉由CRISPR-Cas9基因編輯技術開發阿茲海默症(Alzheimer's disease，AD)、帕金森氏症(Parkinson's disease，PD)或漸凍人症(Amyotrophic lateral sclerosis， ALS)的大型動物模型，或是藉由這些技術檢視開發基因治療的臨床測試應用性。 　　相關計畫得到廣東省高水準大學建設經費的資助，同時也得到國家自然科學基金委重大研究計畫和重點研究計畫、廣東省科技計畫的支持；相關研究則發表於<Cell>。

水稻是熱帶季風地區主要糧食作物之一，水稻品質及產量與人們生活息息相關。面對氣候變遷、自然資源短缺等挑戰，並因應人們對於高品質、多功能等生活要求，如何更有效率的完成育種，提高水稻品質以應對病蟲害威脅、營養或健康需求，是研究人員需要共同努力的目標。全球共計保留了78萬份水稻種源，需要適切且良好的利用這些資源，才能真正有利於人類社會。 　　為弄清水稻基因組中隱藏的秘密，2011年9月份，中國農業科學院聯合國際水稻研究所等單位共同啟動了「3000份水稻基因組研究計畫」，樣本來自於中國、南亞及東南亞等89個地區，該研究通過全基因組定序、建立基因圖譜、SNP (Single Nucleotide Polymorphism)分析與進行族群分類，將水稻品種由傳統的5個亞群增加為9個，分別是東亞(中國)的秈稻、南亞的秈稻、東南亞的秈稻和現代秈稻品種等4個秈稻群體；東南亞的溫帶粳稻、熱帶粳稻、亞熱帶粳稻等3個粳稻群體；以及來自印度和孟加拉的Aus和香稻。為了深入了解水稻基因的進化與馴化歷程，進行蛋白質序列比對以推估新基因出現的時間，並討論不同水稻間的基因變異與遺傳多樣性。【延伸閱讀】運用生物工程技術將可望提升近三成水稻產量 　　傳統育種在親代植株的雜交過程中無法得知預期的基因性狀出現在何種位置，只能依據經驗判斷；透過如此大規模的資料收集與整理分析，有助於加快優質水稻的開發，未來將致力於加強遺傳資訊平台與分子育種的整合，提高重要農業性狀的分子育種效率。此外，該研究首次提出了秈、粳亞種的獨立多起源假說，秈稻中很多基因並不存在於粳稻中，反之亦然；而水稻依據地緣不同，長期演化後會形成獨特的基因群，因此研究人員認為秈稻和粳稻屬中性名詞，不應帶有明顯的地域性差異。 　　該研究由中國農業科學院作物科學研究所、聯合國際水稻研究所、上海交通大學、深圳農業基因組研究所、美國亞利桑那大學(University of Arizona)等16個單位共同完成，相關研究刊登於<Nature>。

青蒿是一年生草本植物，屬於傳統中草藥之一，也是抗瘧疾藥物-青蒿素(Artemisinin)的天然來源。瘧疾是一個具全球影響性的傳染病，根據世界衛生組織的統計，光是在2016就有約2.16億件新發生的瘧疾病例，造成44.5萬人死亡，且有近10億人生活於高風險地區。青蒿素是由中國中醫科學院的屠呦呦研究員所帶領的團隊發現，目前已成為世界衛生組織所推薦的抗瘧疾的標準治療藥物之一，挽救了數百萬名瘧疾患者的生命。中國重慶市西陽縣是世界上最大的青蒿原料生產地，當地的青蒿種植已具有一定規模；然而青蒿素在青蒿中含量極低，故現今也有以酵母菌合成前驅物青蒿酸，再以人工進行化學合成的作法，惟成本仍居高不下，因此目前仍是以農業生產之青蒿作為最主要的原料。 　　由於青蒿素為青蒿所產生之次級代謝產物，了解青蒿基因體與轉錄體的調控有利於科學家釐清青蒿素的合成途徑與參與調控的基因，幫助挑選適合植株或進行轉基因工程，使得青蒿素得以大規模生產，以滿足全球日益增長的需求。研究人員透過定序與資料庫比對，發現了與青蒿素合成調控有關的三個基因-HMGR、FPS和DBR2，所培養的轉基因植株中的青蒿素與二氫青蒿素(dihydroartemisinin acid)含量也較野生株高出許多。此外，還發現AaMYB2基因能夠調節青蒿素的合成途徑中的多個特異性基因，顯示相關的轉綠因子也有可能參與青蒿素的合成。【延伸閱讀】利用霰彈槍定序法揭示落花生的全基因組遺傳資訊 　　目前研究人員培養出了高青蒿素含量的青蒿品系，青蒿素含量可達佔葉片乾重的3.2％，相關的種子已送到馬達加斯加進行田間試驗，未來目標是開發青蒿素含量達5%的植株品系，以期降低植物來源青蒿素的價格，造福需要的病患。 　　相關研究發表於<Molecular Plant>

介電彈性體(Dielectric elastomers，DE)是一種新型材料，只要加上電壓就能使此材料發生形變，具有重量輕、價格低、運動靈活、易於成形和不易疲勞損壞等優點，能夠用來製作柔軟、輕巧的人造翅膀或是軟性機器人。介電彈性體致動器(Dielectric Elastomer Actuator，DEA)則能將電能轉化為機械能，不但產生噪音低，且驅動變化大，適合用於人造肌肉製作。 　　美國加利福尼亞大學(University of California)利用DEA做出透明的鰻魚機器人，可有效減少螺旋槳噪音對海洋生物的影響，便於進行水中觀察並降低機器人活動時對生物的傷害。此機器人裝有電線，可施加電壓到周圍海水及人造肌肉內部的水囊中，使得海水帶有負電荷，而機器人內部肌肉則有正電荷。電荷影響導致機器人肌肉彎曲，幫助機器人進行游泳運動；此外，這些電流變化十分微小，不會危害到周圍的水中生物。此鰻魚機器人最大游泳速率達到1.9毫米/秒，弗勞德效率(Froude efficiency)為52％，在可見光中平均透明度為94％，近似於海洋鰻魚(leptocephalus)。【延伸閱讀】新加坡使用天鵝機器人監測水質 　　此研究最大的突破在於使用環境作為機器人設計的一部分，同時也簡化了裝置，而人造肌肉內的腔室也可填充螢光染料，以利於在水中追蹤機器人動態。除了實驗室測試外，此機器人也於斯克里普斯海洋研究所(Scripps Institution of Oceanography)的水族館進行測試，未來將持續改進機器人的潛水深度與增強結構穩定性，強化機器人的利用性。 　　相關研究發表於<Science Robotics>

自古以來，造紙纖維多半取自於植物中的半纖維素與纖維素，除了半纖維素(hemicellulose)與纖維素(cellulose)以外，木質素(lignin)也是植物細胞壁的主要成分。由於木質素會影響紙張的保存性，使得紙張容易黃化與脆化，因此工廠造紙時需要通過物理或化學方法先行處理，分離木材中的木質素，才能剩下的殘餘物製成紙漿，收集並風乾漂白成紙。工廠為了提升生產規模，常以硫酸鹽製漿法等化學製漿法縮短製漿時間，降低製漿成本與提高紙漿產率。然而，製漿廠所排出的廢水中具有一定量的半纖維素與纖維素，除了造成纖維素的浪費，也會使得廢水中的化學需氧量COD（Chemical Oxygen Demand）提高，增加水資源汙染。【延伸閱讀】科學家利用農業副產物之酵素進行天然的洗衣清潔劑開發 　　中國天津大學發表了化學機械製漿之前的自動水解預處理技術幫助白楊木片的水解，除了能減少化學藥品腐蝕機器的風險，還能降低廢水中的COD。氫氧化鈉(NaOH)溶液也更能滲透進處理過的木片中，幫助木材的後續分解處理，且溶解於水中的半纖維素更容易收集與進行其他高附加價值利用，提高木材纖維的循環利用性與環境永續性。　　相關研究發表於<Bioresource Technology>

世界衛生組織估計每年全世界有6億人因食用受污染的食品而患病，並造成42萬人死亡；其中5歲以下兒童囊括了40%的醫療負擔，每年造成12.5萬人死亡。為了更加積極預防食物中毒的可能性，美國俄勒岡州立大學(Oregon State University)與中國山東大學及遼寧石油化工大學合作，利用矽藻土與奈米金粒子增強了光學檢測的靈敏度。 　　矽藻屬於真核生物，為最常見的浮游藻類之一，世界上已知矽藻種類多達250個屬，其主要特色在於矽化物包覆的細胞壁。矽藻土是由矽藻的細胞壁沉積而成，依其構成矽藻種類而顯現出不同的孔隙大小與孔隙率，提供多種吸附用途。此外，由於矽藻表面具有光子晶體(Photonic Crystals)的光學特性，能夠改變光的運動並增強拉曼光譜訊號，因而被作成TLC芯片，通過含有膠體奈米金顆粒(colloidal gold)的 4-mercaptobenzoic acid (MBA)就能偵測到如蘇丹一號(Sudan I)與鮭魚中的組織胺(histamine)等有害化學物質。【延伸閱讀】含有能量飲成分的杯子 　　TLC (thin layer chromatography)薄層層析法早已長期應用於小分子化合物的分離需求，而表面增強拉曼光譜(surface-enhanced Raman scattering，SERS)是一種先進的分析方法，因其具有高靈敏度而廣泛用於食品分析，而利用矽藻土光子晶體就能增強10倍的光譜訊號，有利於提高現有偵測技術的敏感度。此研究結合TLC與SERS兩種技術，製成便宜、堅固的便攜式食品檢測器，就能在汙染現場進行即時且精密的檢測。 　　相關研究發表於< Materials>

新菸鹼類(Neonicotinoid)藥物是一種結構類似於尼古丁(Nicotine)的神經性殺蟲劑，因其具有較長的殘留活性，且對鳥類與哺乳動物的毒性較低，因此在20世紀末期被大量使用於田間噴灑，成為現今世界上最為廣泛利用的殺蟲劑之一。然而目前有越來越多研究顯示，此類藥物可能導致蜂群數量減少或生態破壞等不良結果，因此部分國家也逐漸開始限制使用。 　　過去十年中，澳洲使用除蟲菊精類(pyrethroid)和新菸鹼類(neonicotinoid)等殺蟲劑的情況增加，使得河流中新菸鹼類殺蟲劑的濃度提高。過往研究顯示，殺蟲劑可能影響部分水中生物成長或繁殖狀況；而澳洲大部分養蝦場主要位於河口附近，水中具有適合蝦群生長的足夠鹽分，但也同時含有自上游土地沖刷出的各種農用藥物，故研究蝦群暴露於殺蟲劑的潛在風險十分重要。【延伸閱讀】運用螞蟻費洛蒙來誘捕害蟲減少殺蟲劑於作物的噴灑 　　為了探討殺蟲劑對幼蝦成長的影響，聯邦科學與工業研究組織(Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation，CSIRO)，使用草蝦（Penaeus monodon）與現今常用之殺蟲劑，包含費普尼(imidacloprid)、聯苯菊酯(bifenthin)及芬普尼(fipronil)等三種藥物進行測試。結果顯示，新菸鹼類藥物對魚類及節肢動物的毒性較高，且蝦後期幼蟲(Post-larva)暴露於聯苯菊酯和費普尼中會降低其捕獲食物的能力。此外，研究團隊也嘗試於養蝦場的水源中測試殺蟲劑的濃度，這些水源中大部分的藥物濃度均低於實驗室中所測試的毒性濃度。 　　然而目前所測試的毒性濃度均於實驗室中單獨進行，無法完全反映現場多種藥物間接或交叉影響的狀況，故仍需進行進一步研究才能確定新菸鹼類殺蟲劑對蝦群生態的影響。相關研究發表於〈Ecotoxicology and Environmental Safety〉。

氨氮(NH4+-N)屬於普遍性人為之污染物質，在水中含量過高則具有生物毒性，而透過微生物分解時則會消耗掉水中溶氧，使得水體優養化。近年來受到工業與人類排放活動的影響，自然界的氮平衡正在逐漸破壞。處理銨氮廢水具有下列幾種方式，包含生物處理法、化學處理法與物理處理法，其中生物處理法的成本最低但用地需求卻較高，且需要利用幫浦大量曝氣以幫助微生物將氨氮廢物進行硝化反應與後續的脫氮反應。 　　美國普林斯頓大學（Princeton University）土木與環境工程學院在紐澤西洲的沼澤中發現了一種細菌，叫做Acidimicrobiaceae sp. A6，這種細菌能在厭氧情況下以銨(NH4+)與鐵離子(Fe3+)進行氧化還原反應，稱為Feammox，具有使用在高度銨汙染汙泥或廢棄物的清除潛力。Feammox是一種關於銨分解的化學過程，發生在富含鐵的酸性濕地土壤中，包含紐澤西州的河岸濕地、南卡羅來納州濕地、熱帶雨林土壤以及中國南部的幾個濕地和森林地區均有發現Feammox的紀錄。【延伸閱讀】科學家利用綠藻去除污水中有害的環境賀爾蒙 　　雖然目前尚未得知Feammox反應如何發生，但目前A6已被證實為可進行Feammox反應的第一個已知物種，研究人員正在與中國環境部合作，開發適合A6的生物反應器，通過微生物電解池可幫助模擬鐵離子在Feammox發生的變化；研究人員也發現，當銨被氧化時，A6也能夠同時消除四氯乙烯和三氯乙烯，而且A6還可以將電子轉移到鐵之外的其他金屬(例如銅和鈾)。未來或許可利用A6作為廢水處理的一環，幫助轉化廢水中過量的銨，再透過其他硝化與脫氮細菌將汙染物移除。 　　相關研究發表於<Plos One>

念珠菌Candida glabrata 及C. albicans為伺機性人體病原菌，容易感染抵抗力較弱的老人、新生兒或免疫力低下之病患，依據感染部位差異而有不同症狀。其中C. albicans為一般人熟知的白色念珠菌，依其在培養基中所生成之白色菌落聞名，在悶熱潮濕的環境下易感染口腔、泌尿道、陰道、皮膚等部位；而C. glabrata為非白色念珠菌，對Azole類藥物具有抗性，近年來感染人數也逐漸增加。除了提升病患抵抗力、保持感染部位通風等方式減緩病原滋長，使用抗生素也是常見的處理方法之一。然而，抗生藥物的大量使用已造成部分病原對藥物產生抗藥性，增加治療難度與時間，因此當務之急便是尋找新的替代藥物以幫助感染病患。 　　抗菌劑種類多樣，例如多烯(polyenes)、巨環內酯(macrolides)、echinocandins、青黴素(penicillins)及精油都是屬於天然產物及其衍生物；其中精油屬於植物的次級代謝產物，蒸氣壓較高而水溶性較差，可能影響許多生物性反應，因此比利時魯汶大學(Katholieke Universiteit Leuven)與VIB(Vlaams Instituut voor Biotechnologie) Center合作，想要從植物精油中尋找新的抗菌劑。透過Headspace solid‐phase micro-extraction gas chromatography mass spectrometry (HS-SPME-GC-MS)分析175種植物精油中所含有的氣相揮發物質與37種精油中抗菌成份，加上念珠菌液培養測試，發現香茅醛具有明顯的抗菌活性，且比起C. albicans，C. glabrata對精油揮發物質更加敏感。【延伸閱讀】白芒花油籽廢棄物再利用，保護皮膚免受日曬 　　此研究提供了簡易的氣相揮發物質抗菌活性檢測方法，能用於測試複雜樣本於特定微生物的作用效果；此外，從植物精油中找尋抗菌物質或許也能為其帶來更多樣化的發展用途，提供新的醫療材料來源。 　　相關研究發表於<Scientific Reports>

歸功於現代繁養殖技術的進步，母豬一胎可以生出數量較多的小豬，泌乳量也較多；但為了維持小豬的存活，母豬需要進食更多飼料以產生母乳，這也容易導致母豬的體溫增加，現今母豬的產熱量比1980年代的母豬高出55%-70%。由於豬屬於恆溫動物，皮下脂肪較厚且汗腺不發達，不容易通過皮膚散熱；一但豬隻體溫過高就需要減少進食量或是以喘氣散熱，遇到炎熱潮濕的夏季有可能導致豬隻中暑、性慾降低、泌乳量減少、難產或流產等情形。根據估計，美國豬肉產業每年須付出超過3.6億美元的成本以解決豬隻熱緊迫( Heat Stress )的問題。 　　使用空調冷卻整個房間或畜舍花費的電費較高，且降溫速度緩慢，不但不符合經濟效益，也不符合聯合國所提出之環境永續目標。美國普渡大學(Purdue University)農業及生物工程系開發出一種豬隻專用的冷卻墊，將2英尺×4英尺的鋁板架設於高密度聚乙烯底座與銅管上，並加裝監測溫度的感測器，需要散熱的母豬能躺在散熱墊上，藉由感測器決定何時更換銅管中的冷水，以保持母豬體表涼爽。【延伸閱讀】便攜式設備幫助偵測假酒 　　在高達35℃的環境溫度測試中，母豬呼吸次數可從每分鐘120次呼吸降至45次，且冷卻墊可明顯降低母豬的陰道與直腸溫度，冷卻水流速越快，效果越佳。此外，由於散熱墊面積只能容納一隻母豬，因此需要保溫的小豬在餵奶時不會直接接觸到冰冷的散熱墊。面對全球暖化，使用此散熱墊可以減少豬隻降溫所需的能源與相關成本，目前開發者正積極找尋相關的技術授權管道，相關論文則發表於〈The Professional Animal Scientist〉、〈Applied Engineering in Agriculture〉及〈Livestock Science〉。

工業革命後的人類活動需要燃燒大量的石化燃料，雖然短期內可產生大量的能量以供社會進步與工商業活動發展；但這些石化燃料同時也是早期固定並儲存在地球上的碳，短時間內大量的碳排放已使得全球暖化逐漸嚴重，全球溫度提高會導致現有之生態系統改變，對人類造成不良後果。因此近年來各界極力推行生物能源碳捕集與封存(Bioenergy Carbon Capture and Storage，BECCS)的概念，以期有效減少大氣中的二氧化碳。 　　美國康乃爾大學(Cornell University)與英國Cinglas合作，提出了一個BECCS系統，此系統中包含一個121公頃的藻類培養設施與一個2,680公頃的桉樹森林。其中桉樹可作為生物質燃料，進行熱電聯產（combined heat and power，CHP）；而藻類與大豆相比，每公頃可產生27倍的蛋白質，除了具固碳作用外也可收集脫水後利用。研究中評估了生產總成本、用水量、生物量、營養素與碳吸收量、產生電力與環境影響等，與種植大豆相比，此系統除了可產生與大豆相同的蛋白質以外，還能額外產生61.5TJ的能量且每年封存29,600噸二氧化碳，因此可視為是一種具潛力的二氧化碳的負排放系統。【延伸閱讀】紅樹林藍碳估算新方法 　　然而，BECCS系統所座落的環境會影響系統運作時的效率和營運成本，且藻類後續的應用領域也會影響其銷售價格，因此此研究中所探討的成本計算只能作為一時參考，但也提供我們設置固碳系統的嶄新想法。

食品中常添加蔗糖或甜菊糖等甜味劑以增添風味，這些甜味劑由於甜度極高，需要使用澱粉或麥芽糊精等澱粉衍生物以稀釋其在食品中的濃度。但食用麥芽糊精等添加物於人體內分解後容易使得血糖快速上升，長期下來則可能導致肥胖，並增加罹患心血管疾病與代謝症候群的機會；因此開發有益於身體的替代物，有助於消費者在選購食品的同時也滿足其對於健康的考量。 　　據聯合國糧農組織公佈的統計數據顯示，每年全世界約釀造近2億噸啤酒，其中歐盟佔了約20%，光是瑞士每年就產生近8萬噸釀酒殘渣，目前世界上已經有許多再利用殘渣的方式，包含酒粕入菜調味、醃漬、皮膚保養、製成動物飼料等多種用途。而現在瑞士洛桑聯邦理工學院(École polytechnique fédérale de Lausanne，EPFL) 的Embien Technologies則利用了釀酒剩下的穀物殘渣作為原料，將其中的可溶性纖維分解成只有三或四個糖分子組成的低分子量β-葡聚醣，除了可循環利用近50%的穀物殘渣外，這些小分子聚醣亦有助於降低小鼠血糖和膽固醇，並調節免疫反應。【延伸閱讀】新發酵技術，保留可可豆的天然果香味 　　廢棄穀物殘渣經過Embien Technologies的專利加工後就可搖身一變成為對身體有益的食品添加物，此加工流程可重複多次卻不降低效率，且比起現有的加工程序縮短近30倍，剩下的木質素、蛋白質與油脂也可以再度利用，這樣的循環加工的方式不但更符合永續利用的原則，也有可能改變食品製造商選擇原料的決策。