1千多年前，中國就已經有馴養金魚作為觀賞用途，隨著科技進步，觀賞水族的範疇已經不僅限在過去認知的金魚，也拓及到蝦類、貝類，甚至是頭足類。 但近年來大家逐漸重視觀賞水族生物的原生棲地保育問題、能否適應水族缸內的生活環境，以及這些生物有沒有經濟價值，各個專家學者開始投入提升觀賞魚產業技術的研究，期望能夠建構觀賞物種的繁養殖技術、開發相關水族飼料，甚至是打造新型觀賞水族設備，強化物種品系等。 開拓觀賞魚市場，提升產業競爭力 行政院農業委員會透過「推動農業科技產業全球運籌計畫」，提升我國農業競爭力、建立國際品牌並開拓新商機，因此漁業署藉由該計畫與國立臺灣海洋大學、國立屏東科技大學、國立臺灣大學及國立高雄海洋科技大學等學校合作，期望能夠進一步提升觀賞魚的產業技術，甚至去開發具有市場潛力物種的繁養殖技術。 另外為因應目前大多數人都有智慧型手機的狀況，該計畫團隊結合物聯網與雲端技術，打造免換水智慧魚缸，除了讓消費者能夠隨時用手機掌握自家寵物狀況外，也透過自動化設備調整魚缸水質，降低觀賞水族新手飼養門檻。 一機搞定自家小魚的生活環境 要在家中或是辦公桌上養一缸魚，聽起來很簡單但是又好像很困難，依照生物特性的差異，有些觀賞魚或是觀賞蝦對於水質環境、溫度較為敏感，一不注意可能就會全數死亡。 由朱元南、張麗君與陸振岡等專家學者開發的智慧水族套缸，顛覆以往飼養觀賞生物需要準備水族缸、過濾器、燈，甚至冬天還需要準備加溫設備等狀況，他們將這些必要的器材合為一，打造目前最小的可控溫免換水自動化智慧水族套缸。 為了要能夠讓消費者可以應用於辦公室、住家等區域，該團隊發現市場現有的中小型套缸未結合冷水機、投餌機等功能、而且過濾功能差異大，再加上燈具常有過熱問題，因此團隊從上述問題點下手，進行套缸設備器材開發。 開發過程中，團隊試圖將養殖觀賞生物這件事變得更輕鬆與簡單，於是他們創造出懶人式海水與淡水套缸，這樣的小型套缸可全年養殖珊瑚、觀賞蝦與水草，免除過去需要勞心勞力照顧生物的過程。 除解決現有的問題外，團隊還著手進行套缸的節能材料開發、導入水質監控系統、建構水體自淨與水中微生物處理技術，並結合時下最熱門的物聯網系統，期望能夠達到節能、智慧化管理，讓消費者可以用手機就能監控水族缸狀況，觀察生物的活動情況。 水中生物長得好，基礎研究不能少 有些人養觀賞水族是為了調劑身心，但有更多觀賞水族玩家希望這些生物能展現出亮眼的顏色或是體態，因此飼料研發與繁養殖技術的增進顯得更為重要，像是沈士新、黃之暘、劉俊宏、黃沂訓、葉信平、吳宗孟、劉擎華、施彤煒、鄭安倉等多位專家，就針對多種觀賞生物進行研究。 這些團隊引進與開發具市場需求觀賞水族的相關技術，針對觀賞水族的繁養殖、體色、性別調控、飼料、量產進行研究，如：海馬是近年大家所喜好的養殖生物，但海馬的價格與體色是呈現正向關係，因此團隊就針對海馬體色調控技術進行試驗研究，期望能增加海馬價格。 值得一提的是，這些團隊注意到海水觀賞魚有超過90%以上都是依賴野生捕撈，長期的商業行為嚴重影響特定族群，也造成生態環境的損耗，甚至有可能會有族群大量減少的情況發生，因此團隊也著力在海水觀賞魚的繁養殖研究，像是今年就有嘗試進行棕紅小丑魚的種魚配對，期望能夠減少野外撈捕的問題。 滿足消費者的需求，觀賞水族能有更多樣貌 面對消費市場轉向小型、精緻等方向發展，提升繁養殖技術取代野生捕撈已經成為趨勢，目前大和米蝦和長額米蝦這兩種工作蝦的量產技術已在黃沂訓團隊的努力下開發成功，但觀賞水族總以多變的花紋與體色取勝，因此黃沂訓、黃章文團隊嘗試將大和米蝦進行突變誘導，試圖將沒有顏色的工作蝦變成具有繽紛色彩的觀賞蝦，如此將能提高十倍甚至百倍的價值，然而突變試驗最快要在第三代才能顯現出體色差異，因此須等到能生產穩定顏色的品系後，才會進行量產。 【相關資訊】 想更進一步了解此專案研發成果細節，請逕洽財團法人農業科技研究院陳小姐，電話：03-5185092，信箱：1032201@mail.atri.org.tw

在全球氣候變遷與環境汙染的影響下，農業生產面臨重大挑戰，然而全球人口數量仍持續上漲，為了在維護糧食安全、因應氣候變遷、維護天然資源利用之永續性與生產利潤上達成理想平衡，智慧型農業為未來發展之重要目標，期望藉由有效資源分配與利用，提升傳統農業的生產效率。 　　在偵測植物用水方面，美國愛荷華州立大學(Iowa State University)開發了用於植物的穿戴式裝置，能夠及時提供植物的水分運輸數據給研究人員與農民。此裝置的材料來源為奈米等級大小的石墨烯(graphene)，並使用聚二甲基矽氧烷(polydimethylsiloxane；PDMS)與3D列印幫助精確建構不同形狀的石墨烯元件，將其轉印到膠帶上，此技術可產出微小且靈敏的感應器，寬度只有頭髮的二十分之一。【延伸閱讀】火腿的核磁共振攝影 　　石墨烯雖薄但堅硬，具有良好的導電性，能用於一般的可穿戴式裝置與感受細微的壓力變化，例如偵測手部運動的智慧手套；而且石墨烯還對水蒸氣非常敏感，此感應器由氧化石墨烯製成，貼在植物上能經由水蒸氣改變材料的導電率，可用以精準測量葉片蒸散作用的效率。此外，製造感應器的成本低廉，且測試後確定不影響植株生產或作物生產；未來經由適當修改後或許還可應用於偵測植物疾病或藥劑影響，且此概念或可運用於醫學診斷之感應器或環境監測方面，潛力無限。

許多開花植物需要依靠動物傳播花粉，幫助交配繁殖下一代，而大部分的授粉動物通常是蜜蜂等昆蟲。為了吸引昆蟲來訪，開花植物會以氣味、顏色等信號影響昆蟲的感官，使得媒介昆蟲接近並記住相似的花朵位置。而媒介昆蟲經過演化會一步步調整覓食行為，有利於其在環境中找到更正確的花卉，提高植物的繁殖率，植物族群上升也更有益於蜂群壯大。有鑑於過度施藥、汙染、全球氣候變遷等因素，授粉昆蟲數量急遽減少，因此了解植物誘引媒介昆蟲的方式非常重要。 　　花朵的溫度差異可能來自於植株代謝產熱或太陽輻射，經由色素分布的差異性與花朵結構影響，不同物種在同樣條件下的升溫具有高低之分。授粉昆蟲利用不同的感官條件辨識不同花卉，而大黃蜂(bumblebees)、蜜蜂(honeybees)和無針蜂(stingless bees)能夠根據溫度差異來區分花朵。【延伸閱讀】單一化種植可能使得蜜蜂難以對抗疾病與逆境 　　英國的布里斯托大學(University of Bristol)研究指出，透過熱成像顯示花朵內不同區域的溫度差異後，以人造花模擬花朵溫度能觀察到大黃蜂準確區分人造花中溫度不同的區域，並準確地停留在人造花中央，如同在鮮花中一般；因此認為花朵溫度的特異性可能協助授粉動物辨識不同物種的鮮花。此外花朵的溫度與花蜜也可以幫助動物保暖，鼓勵動物在較冷的環境中仍能搜尋和採集花蜜。未來將會加強了解植株內溫度分布的差異如何吸引蜂群，以及氣候變化對蜂群的額外影響。

生物礦化作用(biomineralization)指的是生物透過控制體內有機與無機分子移動而形成結晶的行為，一般廣泛用於硬骨骼、外殼、牙齒等組織之構成；例如磷酸鈣(Calcium phosphate)為構成人體牙齒和骨骼的典型成分，而矽(Silica)則可保護植物表面。過往認為，植物中存在的生物礦物質以二氧化矽、碳酸鈣與草酸鈣為主，從未有人將磷酸鈣列入其中，但德國波昂大學(University of Bonn)的植物學家證明，磷酸鈣在部分高等植物中存在。 　　植物的礦化作用以蕁麻為例，蕁麻科植物表面覆蓋許多細小刺毛，為具有倒鉤的毛狀體(trichomes)，尖端具有礦化之碳酸鈣與二氧化矽，能夠保護植物免於食草動物的損害。而刺蓮花科 (rock nettle family；學名Loasaceae)植物也具有類似的毛狀構造，基部為多細胞構成，頂部則為尖刺狀單細胞，尖端為球體，此球體易受外力作用而脫落，使得尖刺可注入刺激性物質於動物體內。 　　研究人員以掃描式電子顯微鏡附加能量色散X射線光譜儀(Scanning Electron Microscope/ energy dispersive X-ray microanalysis, SEM/EDS)和拉曼光譜儀(Raman spectrometer)觀察毛狀體外觀，發現尖端含有高濃度的鈣與磷，而非尖端部位只有少量的磷，顯示刺蓮花科毛狀體尖端的礦化作用以細胞壁外形成奈米結晶羥基磷灰石(nanocrystalline hydroxylated apatite) 為主，且磷酸鈣硬度會比二氧化矽及碳酸鈣更強，表示植物會調整不同物質的運送，造成礦化成分與強度具位置的差異性，而不同物種間的礦化成分差異性也可能是來自於遺傳控制。【延伸閱讀】植物中的長壽基因 　　雖然目前尚未了解刺蓮花科中部分物種會表現出磷酸鈣相關的特殊礦化成分，但這些結構的觀察結果除了發現自然界礦化的新系統，也許將來可用於纖維素—磷酸鈣相關的仿生複合材料的礦化製作，使得複合材料的生物相容性更高，或用於開發抗蟲作物與保護植物的防護劑。相關研究發表於Nature旗下的Scientific Reports。

近年來幾種主要作物的產量改良速度已經進入停滯期，但全球人口仍日益增長，加上全球氣候變化影響，使產量提升受到侷限，人類面臨著培育高產作物的巨大挑戰，因此科學家們朝向基因測試、環境改良、品種篩選等不同方式努力，以期保障全球糧食安全。 　　澳洲昆士蘭大學 (University of Queensland)和悉尼大學 (University of Sydney)的研究小組開發了一項稱為”speed breeding”的技術，能大幅縮短作物繁殖時間，並加速育種和研究計劃進行。此技術是利用在溫室之人造空間中完全控制生長環境，並使用 LED燈幫助植株每天行22小時的高強度光合作用；與傳統鈉蒸氣燈相比，LED燈成本低廉，且能減少多餘的熱能耗損，在利用此技術下，研究團隊在8週內完成了小麥生產，而此技術的發表也表示現今有能力達到每年可多生產六代的小麥，比普遍使用的 shuttle breeding技術增加三倍。目前已證明春小麥(spring wheat，學名Triticum aestivum)，硬粒小麥(durum wheat，學名T. durum)，大麥(barley，學名Hordeum vulgare)，鷹嘴豆(chickpea，學名 Cicer arietinum)和豌豆(pea，學名Pisum sativum)可每年生產六代，而芥花(canola，學名Brassica napus)則可年產四代，皆較傳統育種技術增加許多。 　　同時該技術開發的第一作者Brande Wulff表示，快速繁殖技術將為 21世紀的全球挑戰提供了新的解決辦法。英國RAGT Seeds公司的小麥病理學家 Ruth Bryant表示，育種者一直在尋找方法來加速品種進入市場的速度，因此對速度育種的概念非常感興趣，目前正與Wulff博士密切合作，以促使此技術盡速進入商業用途，而澳洲Dow AgroSciences公司的小麥育種者Allan Rattey博士也利用這項技術培育了收穫前較不容易發芽的小麥。【延伸閱讀】SNAP標籤蛋白為植物細胞成像的新方法 　　此次育種技術的突破可能是繼 shuttle breeding技術後新一波的綠色革命，同時 speed breeding將能作為一個平臺，並結合其他育種與CRISPR基因編輯之技術，幫助研究作物的遺傳變化，以加速品種改良速度。該技術相關研究結果亦發表於Nature Plants。

早期鑑別作物病害需依靠專業人士進行肉眼觀察病徵，通常發現時病害已造成田間地區一定程度上的損害，且大面積專一性種植的田地觀察不易，所面臨之病害損失可能更高；因此發現病害時間越早，越能降低產業風險，並有利於精準用藥，減緩周遭環境負擔。 　　一般的NDVI圖像可以利用紅光與近紅外光的反射以反映某地區的植被數量與生長特性，然而一旦被上層作物遮擋，就無法顯現出下方潛在的作物變化。美國的Evergreen FS與Ceres Imaging公司合作，利用多重光譜成像呈現區域中植物的受到的環境壓力數據(例如營養與水分不足)，並結合葉綠素、熱成像、氮含量、疾病等壓力的數據進行模型分析，有助於在疾病爆發前及時找出需要處理的區域，適時使用藥劑或肥料。以往此技術只用於果園或葡萄園，但現在嘗試用於大規模種植的農場，協助疾病的早期監測。【延伸閱讀】人工智慧幫助病蟲害風險管理 　　透過一年的測試結果，此技術能在肉眼尚未可見的情況下先發現玉米和大豆中的病原真菌和缺水等問題；依作物種類不同，每英畝花費從6到10美元不等，但能節省更多資源與藥劑成本。康乃爾大學農業與生命科學院教授Michael Gore指出，人工智慧雖非萬能，但預計在五到十年內將被玉米和大豆農民普遍使用；而此技術未來若能搭配無人機拍攝，更能促進農業自動化，有效幫助農民縮短決策時間。

現今約有30%的白鮭(white fish)直接被人們食用，其餘則多被製成動物飼料利用與販賣。近海漁船因航途較短，新鮮白鮭及其廢棄副產物可直接賣入生鮮或加工市場市場，獲利較豐；遠洋拖網漁船因考量運輸成本，則須將廢棄物排放於海中或是返航後以較低價格出售於飼料商。而近年來對於海洋廢棄物排放規範越加嚴謹，運載低價值之廢棄物會增加航運成本與空間，因此急需積極開發可增加白鮭廢棄副產物附加價值之技術，以增加遠洋漁船之經濟收益。 　　挪威的公司PG Flow Solutions推出了可用於長約70-100公尺之大型遠洋拖網漁船的青貯系統(PG silage system)，將新鮮魚原料收集於槽中，打碎後分離魚骨並添加甲酸進行分解，之後分離魚油到儲存罐中，剩餘的材料透過發酵後蒸發去除水分，濃縮成具有高品質之魚貨蛋白的初步加工產物並貯存於船上，待漁船回港後再販賣到飼料商手中。 　　此系統的優勢在於，以魚獲為例，2,700噸的魚獲會產生1,000噸的魚肉，而剩下的1700噸則為密度1kg/L的廢棄物，體積有1700立方公尺，這些廢棄物貯存於船上會壓迫到原有的漁獲空間。而此技術可濃縮產物到530立方公尺，並分出310立方公尺的魚油；經濟價值則從每公斤2 NOK(挪威法定貨幣，克朗)提升至12-15NOK，且較不佔用船上的漁獲空間，同時該系統設備購置費用也比船上的魚粉加工廠便宜。【延伸閱讀】酵母與植物萃取物作為鮭魚功能性飼料之潛力 　　該公司亦會協助購買此系統的漁船進行船體設計，以確保青貯系統的設備能正常運作，若以1,000噸漁船一年出港5次計算，估計2年內就可完成還款(不含折舊、利息及稅收減免)，除了加工成本較低外，該系統還可透過熱循環維持發酵條件，避免多餘的能源消耗，未來將可幫助提升各大型漁船的額外收入並確保處理方式符合歐盟水產品廢棄物管理規範。

為了推動農業自動化與精準化應用，加上近年來科技越趨於發達，許多研究者投入程式開發，以期結合農業發展，促進農業進步。美國伊利諾大學(University of Illinois)與全球變化聯合研究機構(Global Change Research Institute)發起大型計畫，開發了新工具來預測氣候變化對作物產量的影響。 　　該計畫並非第一個開發農業模型預測的計畫，但通過結合土地模型(Community Land Model；CLM)和農業生產系統模擬器(Agricultural Production Systems sIMulator；APSIM)的優越特性，測試以CLM-APSIM為代表的新型玉米生長模組的指標。以往的農業計算模組以不同時間的植株狀況為基礎，而氣候或地球環境模組則用於觀察與推測氣候改變；此技術結合兩者的優點，使其用於農業領域上能更符合當時的天氣狀態，讓生產預測性能得以提高。【延伸閱讀】新的模擬模型可更精準預測作物產量與氣候變遷對作物所帶來的影響 　　原始的CLM模組只有三階段的生命週期，但部分重要的發育階段(如開花期)，作物碰到的環境壓力狀況無法被模組完整預測。因此，團隊將具有12個階段的APSIM納入CLM，APSIM包含了植物、土壤pH值、水分管理、氮磷含量等全面性的管理，可用於精準預測作物的生產情況，幫助資源分配與管理者決策。此外，研究人員還在新模組中進行創新改善，增加了碳分布和糧食數量模擬分析，並對原有的垂直結構進行了改進。新的模組能更正確分析作物生長狀況並得到正確的產量結果，未來計畫將擴展於其他主要作物的模擬，如大豆和小麥，也可以用來調查農業生態系統和氣候系統之間的雙向影響。 　　所有工作均在伊利諾大學國家超級電腦應用中心(National Center for Supercomputing Applications；NCSA)的超級電腦Blue Waters上進行，相關研究結果發表於Agricultural and Forest Meteorology。

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。

希臘優格源自於地中海地區，因蛋白質含量高、碳水化合物與鈉含量較低，故廣受消費者喜愛，而在其製造過程中所產生的水分及酸性乳清混合物之生物需氧量BOD與化學需氧量COD均高，需運至遠距離的大型廢水處理場，也導致大量的碳足跡產生。這些廢乳清內含物主要為乳糖、果糖和乳酸，傳統上除了丟棄或部分作為畜牧飼料添加劑外，會先大量蒐集並集中於發酵槽後進行微生物厭氧發酵，同時收集甲烷，但其甲烷生成效率通常不彰，因此在美國康乃爾大學(Cornell University)與德國圖賓根大學(University of Tübingen )研究人員共同合作下，開始研究如何適當利用這些廢乳清副產物，使其更能符合永續化理念，同時增加產業之附加價值。 　　在該項新的技術研發當中，研究人員將兩個開放式的微生物反應發酵槽串聯在一起，在第一個發酵槽中會先使用50°C與pH5.0的環境進行發酵酸化，將乳糖與果糖轉換成乳酸作為中間產物，轉換完畢後其中間產物再流到第二個發酵槽，並於30°C環境中持續轉換成碳鏈較長的中鏈羧酸(medium-chain carboxylic acids；MCCAs)，其中不須額外提供電子受體與昂貴的酵母萃取物於生物反應器系統中。而最終的發酵產物己酸（正己酸）和辛酸（正辛酸）可直接作為綠色抗菌劑或畜禽飼料添加物，若進一步加工則可使其轉換為生物燃料或其他化工產品之原料，成功使用微生物發酵技術轉換廢乳清為不同新用途之原料，同時降低環境汙染與提升資源利用性。【延伸閱讀】木質素加工再利用於燃料電池生產 　　目前已完成各項反應條件之確立，接下來將會持續進行雙發酵槽系統之優化，瞭解參與的微生物群性質，使其在符合經濟規模的方式下，擴大其生產能力以達到量產模式，以評估此方法的商業應用性，同時將調查該技術是否能運用於轉化其他廢棄物，減少食品製造產業的碳足跡排放與提高其他副產物的利用價值。

有鑑於致病菌對抗生素的抗藥性（antimicrobial resistance；AMR）日益嚴重，全球衛生領導人呼籲減少農業和人類醫療的抗生素使用。 　　諾丁漢大學(The University of Nottingham)的獸醫學院於Veterinary Record的報告中研究了英國特定乳牛場的整年度抗生素藥物使用狀況，其中取了358個農場場作為調查樣本，內含乳牛總數約為81,000頭，佔全國乳牛總數的7％。調查發現，大部分的抗生素為注射用，並且佔所有使用(或出售)給農場之抗生素總量的78％。此外，治療皮膚炎的牛足浴使用了大量的抗生素，是目前需要減少的目標。 　　近年來預防勝於治療的觀念逐漸興起，因此英國乳牛場的抗生素使用持續下降。為了協助評估抗生素使用狀況，研究人員開發了一種新的線上工具- AMU Calculator，能記錄每日用戶使用的藥品與抗生素，並將輸入數值從施用毫克/每公斤個體數量(population corrected unit；PCU)轉換成統一的固定劑量單位DDD(defined daily dose)或DCD(defined course dose)，幫助獸醫或農民紀錄長期藥物用量之趨勢與不同品種、年齡、性別等族群間的比較。【延伸閱讀】利用地理資訊系統整合日本全國土壤肥力資訊 　　此類新型監測工具可協助建立不同牲畜使用抗生素的基準與監測比較不同地區間藥物施用的情況，提升藥物利用的精準性，減緩抗藥性的產生。目前已有50位獸醫開始使用AMU Calculator，但要建立適用於全國的用藥基準還需要再收集更多資料，才能幫助農民和獸醫找出更有效的藥物治療方案。 　　此工具可於AHDB Dairy免費下載，網址如下：https://dairy.ahdb.org.uk/resources-library/technical-information/health-welfare/amu-calculator/#.WkGwFN-WaUk