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。

英國布里斯托的業者SoilSense正在研發可以在幾分鐘內提供一片土地水分情況細節地圖的空氣土壤溼度感測器。SoilSense的共同創辦人之一，是布里斯托大學一名教授，善於天線接受器設計和微波科技等研究，另一名遙控感測的專家，則是藉由改良覺體內腫瘤之檢測方法，兩者共同研發了水份感測器的概念。 　　這專利的感測器具有獨特特徵和算法能夠使用電磁脈衝波反應特性來覺察水分。它可以區別葉子中的涵蓋水分和土壤中的水分，所以能夠提供一個直接且不會被覆蓋作物影響之土壤溼度測量，同時SoilSense監控器能被設置在一個遙控無人機上，可迅速在幾分鐘內提供一個準確的全土地的水分地圖(MoistrueMap)影像，這在水分感測上是一個變革，具有提供監控實際水分需求的智慧型灌溉控制之發展潛力。【延伸閱讀】利用紅外光變化偵測二氧化碳之感測器應用 　　傳統的水分濕度是以設置在田地間隔間的感測器進行測量，這不僅耗時且僅能提供一個田地的單一定點之準確測量，其為了涵蓋更大的田地，可能需要安裝十或百個感測器，但這是不切實際的，而另一種替代方法則是使用空氣感測器，但目前之技術是採用被動的輻射線測定，在不良的天氣條件下其很敏感且容易有被干擾的傾向，因此智慧型水分監控與使用或許將會是世界上很多地區且包含乾燥的東英格蘭不可或缺的關鍵技術，未來若能夠實際應用並依據土壤含水量進行用水量調整將會是個重要的突破發展。

日前由日本農林水產省和經濟產業省跨部會共同召開之「運用生物資源，人工智慧(AI)及物聯網(IoT)創新研究開發之整合」會議中，其對於日本內閣政府在2016年公布五年期之「第5期科學技術基本計畫」(2016-2020年)中所提出「社會5.0」(society5.0)內容做了更進一步的說明。 　　所謂「社會5.0」意旨人類社會發展歷程上，從狩獵社會、農耕社會、工業化社會、資訊化社會，以及未來將進入高度應用資通訊(ICT)與自動化等先端技術支援生活和產業環境，並結合大數據分析和AI(人工智慧)之成為高密度網絡聯結社會，不僅能帶動經濟發展，同時可以解決社會各項需求與課題。會議主講者久間先生(內閣府綜合科學技術暨創新議員)特別指出此向改變不單影響產業界甚至會改變整個社會發展。 　　以農業為例，在藉由先端技術與數據相互結合的概念下，可將田間用地重新整合，建立一套綜合管理系統或生產預測系統，在環境面結合自動化農機械設備和水資源管理系統之運用，使每人平均可耕地面積達到倍增之效益，進而建構具備國際競爭力之高生產力系統。 　　此外，在運用大數據對其所蒐集之溫度和降水量等資料分析後，將可進行不同產地間之生產預測，同時建立一套可整合不同產地間的資訊共享系統，以提供需求者掌握出貨期和出貨量等資訊，達到農產品調節與穩定之供應。【延伸閱讀】「e-連結」先導型計畫啟動美國農村高速寬頻建設 　　在這場跨部會聯合會議當中，也針對「強化種苗開發促進國際競爭力」、「建立從種苗開發之食品價值鏈」等目標進行說明，作為「次世代生物農業戰略」(暫定名稱)之未來方向。

日本農研機構(NARO)為了達到農耕作業的省力化與解決農業人手不足的問題，正在開發無人駕駛的自動駕駛耕耘機。本研究開發作為日本內閣府「SIP次世代農業水產業創新技術委託研究計劃」的一環來實施。由於此研發已達到一定水準之際，將舉辦實際展示與操作說明會，並期望屆時能與相關單位人士互相交流。

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。

美國普度大學新的「控制環境表現型設施(Controlled Environment Phenotyping Facility)」將在2018年完成，並提供研究人員在可控制的條件下進行實驗。 　　此項最先進的植物成像設施實驗室佔地約7,300平方英尺，同時將增進普度大學在植物改良之研究與分析方面的技術能量強化，並且推動「普度前進倡議(Purdue Moves initiative)」來拓展植物科學之相關研究。該設施亦將會容納兩個大型的栽培生長室，並連結至一連串的自動化影像成像站，使得此設施在未來應用上是有可能連接至附近不同的校園溫室或栽種生長場地以取得其植物影像，同時這個設施也讓研究人員能夠精準地控制各項實驗的變數，使得田間環境中很難重覆進行的均一生長栽培條件成為可能。 　　在這最高可到4公尺的設施空間中，其每小時內最多能偵測並顯示277株植物，同時搭配使用最快速的攝影相機以達到最佳作業效率之目的，未來若能連結相關的設施，這個表現型設施將可能會擁有6萬平方英尺的栽種生長空間，而這個高水準的研發設備能量除了普度大學外尚無法在其它地方看到。 　　設施內所有的裝置與設備將會在2017年8月開始到達普度大學，包含有偵測植物發展與色彩分析所需的高分辨率之快速RGB成像系統，以及可用於進行細部植物組織光譜分析之可見光範圍的近紅外線高光譜成像系統，並有一個非動力的螢光感測器，以及可進行植物光合表現分析的葉綠素螢光成像感測器。【延伸閱讀】新的應用程式開發可以幫助作物灌溉管理 額外參考資料 (https://www.helsinki.fi/en/infrastructures/national-plant-phenotyping) 　　在芬蘭赫爾辛基大學亦有類似的植物表現型設施，在其「國家植物表現型基礎設施(National Plant Phenotyping Infrastructure, NaPPI)」中包含有植物栽種溫室和光譜實驗室，NaPPI藉由基因體學應用以及非侵入式的高通量表現型分析，最終達到高精準度的植物代謝與生理化學之影像。

「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。

由於人類和食用動物使用抗生素的情況持續增加，導致抗生素抗藥性的問題逐漸受到重視，農民亦面臨著如何在減少與謹慎地使用抗生素之下，仍維持提高動物健康之挑戰，而根據新的美國食品和藥物管理局（FDA）1月1日生效之規定，農民不能再長期使用醫學上重要的抗生素以促進食用動物生長，同時需要有處方的同意才能繼續使用這些抗生素藥物進行疾病預防，以監控食用動物抗生素之使用，並達到其減少使用之目標。雖然目前已有許多抗生素替代產品幫助農民與獸醫減少抗生素之使用，但實際上其最終是否能夠有效地使用與應用於大型農場仍存有一些問題需待解決。 　　從皮尤慈善信托基金會(Pew Charitable Trusts)之研究報告指出，目前抗生素替代品最為廣泛使用的項目有疫苗、益生菌(probiotics)和益生質(prebiotics)等，而這些抗生素替代品儘管在促進生長與預防疾病方面有顯著的功效，但其功效在動物群體間往往會有不同的效果差異，因此這些產品在實際工作環境使用上仍是缺乏相關的關鍵數據。 　　此外由於消費者以及大型禽肉品加工業者在未施用抗生素家禽肉品之需求日益增多，使得越來越多的在家禽養殖業者改用抗生素替代品，而明尼蘇達大學獸醫醫學教授Tim Johnson也指出，除了疫苗外，目前市面上最常使用的方式是藉由將益生菌(probiotics)和益生質(prebiotics)添加到飼料和水當中，以建立腸道有益微生物之移植(colonization)並幫助腸道中有益微生物抵抗有害細菌之入侵。 　　然在肉牛和乳製品行業之推動也逐漸開始使用益生菌(probiotics)，以提高畜產生產力與疾病預防，而明尼蘇達大學醫學教授Tim Johnson亦提到另一種常使用的方式且則是在飼料中添加免疫調節劑，以誘發宿主免疫系統的反應，其免疫調節劑之目的主要是藉由增強免疫系統，使其在進行疫苗接種後，從而對抗原產生更強大的免疫反應以協助免疫系統因應疾病之挑戰。 　　同時在皮尤慈善信托基金會(Pew Charitable Trusts)報告亦提到，在對於豬隻的生長促進和疾病預防方面，雖然目前已有數種不同的抗生素替代產品，其包括有益生菌，飼料酶，抗菌肽以及有機酸等，但其中一些產品的基礎作用機制仍是不明需要投入更多相關的研究，對於這些缺乏一致性之多項抗生素替代品應如何策略性的組合使用，以真正達到減少抗生素使用之目標才是未來需要重視的議題。【延伸閱讀】乳牛養殖價值計算，增進選種效率 　　此外，公共衛生和動物醫學顧問DVM Gail Hansen亦表示，雖然目前可以看到不少關於這些抗生素替代品在不同動物物種中使用之案例，但其作用機制仍需要更多研究投入，特別是在他與長期使用這些抗生素替代品的農民交流過後發現，若是在缺乏有效數據之驗證下就過於推動此類抗生素替代品，未來將可能會降低農民對於此類產品之接受度與信認，使其未來在推廣上更為困難。

由於全世界人口激增，研究團隊首席教授說明：「我們有必要努力讓農業發展得更有效益，所以我們想知道如何能幫助植物在高密度下達到最佳成長情況。」 　　荷蘭烏特勒支和瓦格寧罕的研究團隊以電腦模擬植物成長，意外發現「植物的眼睛(eye plant)」和其對陰影反應的協調性領域尚不被研究廣知，此後在烏特勒支大學的科學家步步解析破解下，研究結果於6月26日刊登在科學期刊PNAS網上。 　　研究顯示出植物到處觀察光的顏色，但根據光的顏色不同其反應是顯著不同的。「而我們所不知道的是，植物是從哪裡觀察和處理光的顏色。」—— 然而，「植物的眼睛(Eye-Plant)」能做得到。當多一點的遠紅外線出現在葉尖上，能讓葉子展出空間，而葉柄亦能成長得快一點。這意味著「眼睛」能決定植物如何反應。 　　但這也帶出接下來的問題：「為何改變哪處的光的顏色時，被植物眼睛觀察到後而有不同反應? 而一株植物如何確信光的顏色改變能激起了植物身上另一處有所反應？」 　　根據研究顯示，「葉尖(leaf tip)」，是「葉子眼睛協調性(eye-leaf coordination)」的最佳地點 —— 葉尖是感受到遠紅外線資訊時，反應最佳的效益之處。接著，為了回答植物觀察顏色改變而讓葉子或葉柄向上成長，此研究證實了「賀爾蒙生長激素(hormone auxin)」在這個過程中扮演了決定性的角色。比如說，過量的遠紅外線出現在葉尖上能帶出賀爾蒙更高的產量，而生長激素會在植物裡穿越遊走來開啟植物身上必要的反應。【延伸閱讀】稻米透過再生方式突破氣候變遷造成產量降低的壁壘 　　關於此相關研究成果，7月4日於瓦格寧罕會有更多的討論。

根據康乃爾大學發表之期刊《地球未來》中研究報告指出海洋微藻對於全球氣候暖化降緩、生物能源、糧食安全等方面均占有非常重要之角色。 　　在氣候降緩方面，《聯合國氣候變化框架公約》在第21屆締約國大會(COP21)，通過最新的國際氣候協議，明確指出未來將以全球平均氣溫上升幅度小於1.5度為目標，雖然此一目標在短期內較難實現，但為達成此目標，各國研究人員仍積極研擬不同之解決方案，而在眾多配套措施中，研究人員認為可利用微藻養殖以作為減少二氧化碳排放解決方案之一，並減緩大氣溫室氣體濃度。 　　在生物能源利用方面，根據最新一期的《21世紀地球工程、海洋微藻和氣候穩定》報告中指出，科學家利用新鮮生長的大量微藻，並去除大部分水分後提取其中之油脂以作為生物燃料之原料，且海洋微藻所產出的生物燃料，不僅可提供航空物流業所需之液態燃料外，同時還可減少化石燃料使用，此外微藻之生長速度快於陸生植物，在不到十分之一的土地面積即可產生同等數量的生物能源作物。 　　在糧食安全方面，海洋微藻不需要額外透過農耕地與淡水養殖，因此在墨西哥、北非、中東和澳大利亞等乾旱，亞熱帶地區均適合作為養殖微藻之大量生產地，且在生產完生物燃料後其剩餘的脫脂生物質也由於富含蛋白質與營養豐富的副產物，更可作為家畜飼養之動物飼料以及用於鮭魚和蝦等水產養殖飼料，即使未來世界人口增長，也可從糧食生產土地中將數百萬英畝的雜糧種植土地更換作為糧食耕地使用。【延伸閱讀】今日的農作物品種選育，需因應未來不確定的氣候提前做準備 　　因此，微藻不管在全球氣候變遷所面臨糧食安全議題，以及生物能源方面均具有相當重要影響力，期望未來十年能藉由持續在微藻養殖或應用技術之資源投入與重要研究開發，除了能達到氣候穩定之目標外，同時解決能源與糧食安全等諸多挑戰。

英國科學家研究發現，全球暖化造成南極洲冰層融化，過去50年來植物陸續出現，銀白大地也隨之轉綠！此外，為因應世界末日可能帶來糧荒而在北極設立的「全球種子庫」，近來因氣溫不斷飆高，導致用來提供種子安全保護的永凍層融化。 英國劍橋等大學的研究人員發表於《當代生物學》（Current Biology）期刊的研究報告指出，科學家在橫跨640公里的區域發現，當地苔蘚過去半世紀來急遽增生。科學家在南極的象島、阿德利島和綠島等3個島取得5種苔蘚芯，也就是地下鑽取的柱狀樣本，發現顯示生物活動明顯增加的「變化點」的證據。研究共同作者、英國艾克斯特大學的艾姆斯伯里說，科學家過去只在南極半島的極南單一地區發現此一現象，但如今整個半島的苔蘚對氣候變遷都有反應。 燃燒化石燃料產生溫室氣體困住熱能，極區暖化比地球其他地方都快。北極暖化最快，但南極也不遑多讓，自1950年代以來，年均溫每10年上升約攝氏0.5度。 另據英國《電訊報》報導，為因應世界末日可能帶來糧荒情形而在北極設立、被稱作種子「諾亞方舟」的「全球種子庫」，近來因氣溫不斷飆高導致用來提供種子安全保護的永凍層融化，積水更已湧入位於挪威斯瓦爾巴群島一座山下的種子庫隧道入口並結凍。挪威官員亞希姆說：「大量的水進入隧道入口，然後凍結成冰，因此當你進去時就像見到一個冰川。雖然現在積水還沒淹到種子庫，但已引發外界擔憂。」他說：「它本該在沒有人類幫助情況下運作，但我們現在每天24小時照顧著種子庫。」 全球種子庫在2008年啟用，是座位於山下100公尺深的水泥碉堡，而此冷凍裝置被設計成儲藏全球300萬已知植物物種種子的安全場所。專家說，在行星撞擊或核子戰爭之類全球性災難發生後，種子庫將提供重要的遺傳資源。

2017年4月20日 聯合國糧農組織4月20日表示，該組織推出了新的開放資料庫，旨在對農業用水效率進行追蹤與測量。特別是水資源短缺國家，這一工具可以利用衛星資料説明農民獲得更可靠的農業產量並優化灌溉系統。 　　聯合國糧農組織20日表示，該組織的WaPOR開放資料庫已經上線，旨在利用衛星資料對耕作系統用水情況進行詳細分析，從而收集關於最有效用水方式的經驗證據。該資料庫在本周舉行的「糧農組織應對農業水資源短缺問題：氣候變化全球行動框架」高級別夥伴會議期間正式推出。 　　糧農組織資深土地與水資源官員霍格芬（Jippe Hoogeveen）表示，提高農業用水的效率是十分必要的，這也是可持續發展目標所要求的，這一工具著重測量農業灌溉的用水量；糧農組織主管氣候變化與自然資源的副總幹事塞梅多表示，隨著氣候的變化，乾旱和極端氣候日益頻繁，水資源的使用也持續增加，改變並減少了農業的水資源可用量，突顯充分利用每一滴水的必要性，強調提高效率來滿足不斷增長的糧食生產需求的重要性。　　 　　WaPOR資料庫對衛星資料進行篩選並利用「穀歌地球」的計算能力來生成地圖，可以顯示每立方米用水量所獲得的生物量和產量。這些地圖解析度可小至30到250米，每天到每十天更新一次。【延伸閱讀】全世界底拖網捕魚足跡估算 　　通過一項荷蘭政府資助的1,000萬美元的專案，糧農組織信息技術和水土專家小組設計開發了 WaPOR資料庫，將覆蓋整個非洲和近東區域，重點是正在或即將面臨物理性或基礎設施原因缺水的主要國家。洲一級的資料庫於今天上線，但具體國別資料將在6月準備就緒。10月份可獲得更為詳細的資料，以黎巴嫩、衣索比亞和馬里為首批試點地區。據估計，全球變暖每升高1攝氏度，全球7％人口的可再生水資源就會減少20％或更多。按照《巴黎氣候協定》，為履行承諾而提交的國家氣候變化適應和減緩計畫大多提及將改進水資源管理作為一項重要的干預領域。