生物感測器(biosensor，又名生物傳感器)是一種分析特定組成分的裝置，一般生物感測器具生物感測區(bioreceptor)及生物訊號傳輸轉換區(biotransducer)兩部分。生物感測器的偵測原理是將生物感測區偵測到的生化反應(例如：酵素催化、抗體抗原免疫結合)訊號產生之電化學、光學或質量訊號變化進行初步的接收，再將接收的訊號透過生物訊號傳輸轉換區進行轉換，轉換後的訊號通常利用儀器自訂或內建的資料庫進行比對分析其組成分，分析的結果最後透過顯示器呈現供人判讀。法商Aryballe的人造鼻(artificial nose)就是一款透過生化感測器(biochemical sensor)偵測不同氣體分子類型，並結合光學技術(optic technology)獲取氣體分子訊息的一台生物感測裝置。 　　某些具有氣味的揮發性有機物(Volatile Organic Compounds, VOCs)充斥在環境中，不同比例成分混合的揮發性有機物構成我們所聞到的氣味，若能釐清揮發性有機物的種類與多寡便能了解物質的氣味的化學構成並量化之。人造鼻上的生化感測器可與不同的揮發性有機物結合產生特定的形式，透過用光學方式接收特定形式的光學訊號並放大處理，最後再比對Aryballe已建置的氣味資料庫，就可得知特定氣味的組成。人造鼻可應用於各種領域，包括食品科學方面。 　　Aryballe的總裁Tristan Rousselle解釋自家的人造鼻並非取代人鼻，而是做為輔助辨識的工具，並宣稱人造鼻能透過檢測氣體分子在不同時間中的變化，推斷食物的氧化程度並研判食物的新鮮度。在食品工業上，人造鼻能聞出每批產品的風味，使其達到一致的品管標準，也能協助新商品的開發。【延伸閱讀】快速檢測假蜜的電子舌 　　法商Aryballe目前已建構包含800多種氣味的資料庫，人造鼻已於上個月芝加哥食品科學學會(Institute of Food Technologists, IFT)展示發表。

監測牛隻重量與其健康管理息息相關，傳統上須將動物個別驅趕至固定式或移動式的磅秤，然而大規模畜牧業因其管理動物數量眾多，不易於短時間內反覆量測體重，且其中所耗費的人力與時間成本較高，動物於秤重過程受到人為干擾，容易使其出現緊迫或高壓反應，進而影響心理與生理健康狀態，人員於作業過程也可能面臨受傷風險。 　　匈牙利公司Agroninja則考量到智慧型手機的便利性，推出新的智慧型手機應用程式-Beefie，利用機器學習與智慧影像判讀技術對牛隻體重進行計算。只要在距離牛隻2-6公尺處利用安卓(Android) 5.1以上作業系統的智慧型手機拍攝動物側面照片，並依其指示輸入品種、性別、年齡和體型等參數，就能得到程式估算的牛隻體重；搭配輸入個別牛隻編號，程式就會記錄測量結果，並透過電子郵件傳送至管理者信箱，因此離線狀態也可讀取已儲存之牛隻體重資訊。【延伸閱讀】強化水體品質、提升檢測技術、發展綠能設施將健全漁業現代化發展 　　了解動物身體狀況有助於改善飼料配方、治療追蹤和確認授精之關鍵，結合手持式技術有利於縮短時間成本，也能將動物留在原本的畜舍，排除例行性健康檢查時的緊迫感。因此應用程式會進行一段時間的拍攝，就算動物正處於非靜止狀態，使用者也能挑選出較為清楚的照片作為計算使用，並保有95%準確度。

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>

根據美國疾病管制和預防中心(Centers for Disease Control and Prevention)的數據顯示，美國每年就有4,800萬人每年因食物中毒而生病，其中約有125,000人住院，3,000人死亡。傳統上，民眾常以自身感官觀察肉品外觀與氣味，藉此評斷是否腐敗，但此種方式可靠性較低，無法完全避免食物中毒發生的可能性；而供應端所使用的檢測方式多半方便性不足，無法即時覺察產品狀況；因此開發簡單且方便的檢測工具有助於供應鏈或消費者進行食品衛生的日常監測，協助守護民眾的食品安全。【延伸閱讀】藉由分析高濕潤性非侵入型生物感測器監測與蒐集皮膚表面汗水以獲得人體保健資訊 　　近年來許多智慧型手機已逐漸支援近場通訊(Near-field communication，NFC)功能，NFC是一種短距離的無線連接技術，由RFID(Radio Frequency Identification)以及互連技術演變而來，使電子設備間可以在短距離內傳輸資訊。而中國南京大學與美國德州大學(University of Texas at Austin)合作，開發出一種奈米導電聚合物列印而成的氣體感測器，並將其鑲嵌到NFC標籤中；當肉類腐爛達一定程度時，感測器將接收到腐爛肉類散發出的腐胺(putrescine)和屍胺(cadaverine)，並藉由NFC將資訊傳輸到附近的智慧型手機。 　　此種結合氣體感測器、無線傳輸與列印技術的新型NFC應用方式擴展了智慧型手機的功能性，相關研究發表於<Nano Letters>。

蜂蜜是由蜜蜂採得的花蜜釀製而成，味道香甜，自古便被當成食物或藥物使用。純蜂蜜深受民眾喜愛，市場價格極高，但蜂蜜產量經常不敷市場所需，因此常有不肖商人以人工香料、色素、糖水等混充至蜂蜜中販賣，使得市售蜂蜜的真偽問題一再困擾著消費者。 　　隨著微型感測技術發展以其人類對味覺辨識機制的認識提升，科學家開發出許多電子舌，內部包含敏感的信號收集端、電路系統與資訊分析端，用以模擬人的舌頭品嘗味道後的感官指標，並將其應用於各式食品與藥品的檢測系統。 　　為了更加快速且方便地辨別假蜜，西班牙瓦倫西亞理工大學(Universidad Politécnica de Valencia，UPV)的研究人員開發多階段脈衝伏安法(multistep pulse voltammetry)電子舌，搭配多變量統計(multivariate statistics)分析純蜂蜜(石楠、橙花和向日葵蜜)與純糖漿之間的差異，並在不到一個小時的時間內成功辨別摻入不同比例糖漿的假蜜。【延伸閱讀】生物性電子鼻幫助「聞」出腐敗味 　　只要做好參數調整，電子舌將能提供比起現有裝置更加快速、簡單且低成本的辨識功能。未來或許可利用電子舌進行大量的第一線產品或原料檢驗，少數辨識困難的樣本再利用其他技術進行更精細的分析，幫助檢驗人員或廠商把關消費者權益。 　　相關研究發表於<Food Control>

氣候變遷衝擊原有的生態環境，是人類未來面臨最大的關鍵挑戰之一。為了調節大氣中溫室氣體的含量，減緩氣候變遷進程，人們逐漸重視森林及海洋生態提供之碳捕捉與碳封存服務。其中位於熱帶與亞熱帶河口潮間帶附近，由水生木本植物組成的紅樹林(Mangrove)屬於「藍碳」的一種，因其豐富的生物多樣性，比起一般陸生森林的儲碳能力更高。 　　過去研究人員提供了各種推估紅樹林儲存藍碳的方法，但卻忽略了潮汐和河流對沿海的影響，因此降低了全球預測的準確性。而現在路易斯安那州立大學(Louisiana State University)海洋學和海岸科學系使用了地貌框架(ecogeomorphology framework)和CES (coastal environmental settings)，針對世界各地紅樹林儲存的藍碳含量進行了更準確的估算，發現在加勒比和佛羅里達地區的石灰岩海岸的藍碳被低估了50%，且沿岸三角洲的藍碳被高估了86%，並為57個缺乏藍碳數據的國家提供了新的計算數據，有利於政府與土地開發者於事先規劃紅樹林附近的土地利用，並提升紅樹林提供的環境價值。【延伸閱讀】康乃爾大學科學家發現能對抗氣候變遷的新菌種 　　此項工作由美國國家科學基金會的Coastal SEES計畫、Earth Surface Dynamics、Louisiana Sea Grant College Program和National Council for Scientific and Technological Development(CAPES / CNPq)資助，該研究報告發表在美國生態學會的<Frontiers in Ecology and the Environment>。

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>。

家庭園藝存在歷史悠久，最初僅作為農業生產的附屬，但近年來人們對食品安全與生活品質重視程度提高，家庭園藝又逐漸受到喜愛，並朝向多元化、精緻化的方向發展。此外，隨著經濟成長與都市化發展，城市人口逐漸增加，住宅越顯密集且高樓化，未來的生活空間將會更加擁擠，適當利用室內小型空間顯得更為重要。有鑑於此，美國萊斯大學(Rice University)開發出書架大小的生長箱，提供人們小型的室內種植環境。 　　2017年室內園藝在Garden Media Group的報告中被列為流行趨勢之一，顯示企業注意到人們對家庭園藝的興趣不斷擴大。密蘇里州立大學(Missouri State University)植物科學副教授Clydette Alsup-Egbers表示，造成室內植物死亡的最大原因是缺乏了解植物特性而過度澆水，若使用小型自動化系統調控生長環境，則能幫助不擅種植的人們經營室內園藝。而Aerogarden公司更是從2013年開始就販賣適合室內小空間的自動培養裝置—Harvest Elite，自2013年以來銷售額同比增長率超過20％。此種植設備使用LED燈板，具有調控光線、溫度和水量的功能，客戶可依其種植之植物需求選擇適當的種植模式，只需要每三週補充一次水箱即可。【延伸閱讀】有效減緩城市高溫的幾種作法 　　為了降低氣候影響及促進規模性生產，商業溫室早已實施自動化多年；然而長時間進行室內種植則可能使得植物特性發生改變，例如生菜脆度降低等情況，未來相關園藝設備仍需進行不斷試驗與改良，才能使室內種植更具發展性。

美國的農業型態多為大規模、粗放式農業，高度機械化作業與單一化種植有利於農民管理與補足勞動力，但這樣的作業方式面臨病蟲害威脅時也容易造成巨大損失。隨著全球氣候變遷現象越加明顯，農民需要更加良好的風險預測與管理能力，才能維持每一季農產產量與品質。 　　美國的Ceres Imaging公司在小型無人機上搭載高分辨率的航拍設備與感測器，能夠經由低空拍攝以取得作物葉綠素含量、植株數量計算、樹冠層溫度等資訊，並經由分析計算，協助管理者了解植物蒸散作用狀況與需水量；此外，該系統也結合GPS(Global Positioning System)定位，透過電腦或其他智慧型裝置可提示異常狀況所出現於田間的確切位置。其優勢在於提前發現肉眼無法觀察到的狀況，避免潛在性的作物病蟲害持續擴大，使農民可快速對症下藥或進行其他處理，減少後續品質或產量之損失。 　　目前此項技術已使用在許多農場，成效良好。例如澳洲Century Orchards的杏仁園依靠此技術找出缺水與需要修剪的高度生長區域，經過調整灌溉系統後提升了20倍的投資報酬率；而位於加州的Terranova Ranch則利用其搭配的IOS應用程式比較植株健康狀況的差異，並用於評估不同區塊的收穫時間，每英畝增加約25萬噸的產量；另外此技術也幫助Evergreen FS提早發現玉米與大豆田間的Cercospora屬真菌病害，針對其精準施藥比起傳統施藥法高出了6倍的投資報酬率。【延伸閱讀】印度農業科技公司如何幫助應對氣候風險 　　 Ceres Imaging使得農民不必購買重型設備，也無須在農地安裝各式硬體裝置，即可定期得到作物生長狀況的精確報告，提升了管理便利性與農民接受度，或許此類技術也將成為未來智慧農業趨勢之一。

海洋覆蓋了約70%的地表，具有調節地球氣候功能，也吸收了四分之一因人類活動所排放的二氧化碳，幫助緩衝溫室氣體排放後的衍生效應；而大氣中的二氧化碳可微溶於水形成碳酸，因此當海洋吸收的二氧化碳越多，酸化程度也越發明顯。然而，在過去兩百年間海洋酸度增加了43％，逐漸影響海洋生態系統，包含珊瑚白化、魚類發育異常、甲殼類動物骨骼脆弱等現象；預計到西元2100年時，海洋酸度可能比現在高2.5倍。 　　為了探討海洋酸化對魚類所造成的影響，英國艾克斯特大學（University of Exeter）與葡萄牙阿爾加維大學（University of Algarve）合作，研究歐洲鱸魚（Dicentrarchus labrax）於酸性環境下所感應到氨基酸時的電生理活動與基因表現量變化。結果發現酸性環境會影響嗅球中的神經細胞突觸傳導，進而降低嗅覺的靈敏度，使其對某些氣味的反應改變，不易辨識出食物或掠食者的確切位置，但只要將魚類放回原有環境兩小時就可使此現象恢復。【延伸閱讀】放下草蝦王國的口號，面對臺灣蝦類養殖產業的未來 　　由於嗅覺是魚類的重要感官之一，許多海洋魚類依靠嗅覺尋找食物、配偶或感受周圍環境，若溫室氣體排放與海洋酸化依舊持續，預計到本世紀末海洋鱸魚嗅覺的靈敏度可能只剩現在的一半，使其生存與繁殖更加困難。相關文章發表於<Nature Climate Change>

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>。

在新自由主義(neoliberalism)的推波助瀾下，全球農業逐漸朝向大規模、單一化、經濟化的模式推進，其中非洲綠色革命聯盟(The Alliance for a Green Revolution in Africa，AGRA)與非洲化肥與農業企業夥伴關係協會(African Fertilizer and Agribusiness Partnership，AFAP)也因應而生。在國際農業巨頭公司遊說下，非洲多國政府順應其邏輯推動農業管理政策，鼓勵農民邁向現代化農業。 　　在此同時，規模小、資源少的地方小農由於缺乏風險管理與預警經驗，比起經濟化農場更容易受到氣候與病蟲害影響。為了增加農民因應農業災害的時間，提升風險管理能力，Techno Brain公司與微軟合作，在非洲推出數位農業平台，以全球定位系統(Global Positioning System，GPS)標示農場位置，可搭配氣候預測、土地管理、作物與土壤調查等其他用途，以有效幫助農民提高產量與增加收入。目前此項系統已和印度政府及企業合作，而現在也正在向馬拉威、坦尚尼亞等非洲國家擴展，農民可通過簡訊和語音服務，從雲端獲得最佳播種時間、害蟲生長警報、天氣通知、建議收穫時間、市場資訊和農業技巧等訊息。【延伸閱讀】JA全農增加Z-GIS農業經營管理系統的資訊共享功能 　　Techno Brain是非洲第一家通過CMMI 能力成熟度整合模式(Capability Maturity Model Integrated) level-5的公司，其與微軟在雲端智慧和精準農業運用之結合，能強化非洲地區農業的智慧化進程。而撒哈拉沙漠以南地區的小農與依靠天然雨水灌溉的「雨養農業」佔據90%，若能適當利用相關地理與農業資訊，則未來潛力無限。