跳到主要內容

發表文章

目前顯示的是 2018的文章

神奇作物「解毒劑」: 解密天然殺菌劑- 鏈黴菌

神奇作物「解毒劑」: 解密天然殺菌劑- 鏈黴菌 編譯 張瑞玶/編輯 林韋佑

「鏈黴菌(Streptomyces)」是在野生植物、作物以及自然環境中都能找到的細菌,特別是在土壤表層以及植物根部等位置常常都能發現鏈黴菌。台灣農民常聽到的「蔡18菌(谷特菌」商品其中就有鏈黴菌的成分!

除了農業使用,鏈黴菌也是人類製作抗生素的主要材料,肺結核病使用的抗生素藥劑就是來自於鏈黴菌。除了醫療使用外,近年來越來越多研究報告指出鏈黴菌能夠抑制作物有害病菌的生長,未來鏈黴菌很有機會成為對環境友善農藥(例如殺蟲劑與殺菌劑)的天然替代品。


「以人工方式合成生物具有的化學分子,並研發讓人類使用的合成技術」這門學問稱做「合成生物學(Synthetic Biology)」,合成生物學與農業跨領域日新月異的發展,也讓作物家能夠進一步的探究,如何將醫學研究中的鏈黴菌應用於農業領域。

研究顯示:微生物不僅有助於促進植物根系的生長,並且還能夠有效地控制土壤中植物害蟲的數量。跨國農業集團-法國De Sangosse公司正投入一項生物農藥研究計畫,其計畫經理Thomas Rey與法國科學家在2016年與植物科學家合作發表了一篇鏈黴菌作為天然殺菌劑的分析報告,文章被刊登於植物趨勢期刊(Trends in Plant Science)。

報告指出:「鏈黴菌是一種獨特的土壤微生物,並且能夠多種具有生物活性的分子物質,不僅能夠保持植物根系的健康,還能促進植物生長。」

鏈黴菌還具有保護植株與解毒的神奇功效,當土壤中的致病菌釋放對作物有害的毒素時,鏈黴菌能產生對保護作物的「解毒劑分子」-  一種能夠保護作物健康的活性物質,讓作物免於真菌病害。鏈黴菌的特殊功效,反映出其具有能夠幫助農民以永續方式來保護作物的潛力。

運用鏈黴菌作為保護植株的概念雖然簡單明瞭,然而,植物周圍的土壤富含多樣性的微生物。科學家仍需要找尋各種且更精確的方式來探討:土壤中多樣性的微生物與植物的交互作用,以及微生物所釋放的代謝物對植物生長的影響,並明確釐清微生物與環境互動中的各種細節問題,才能夠真正的幫助人類將知識準確地轉移至因為接觸鏈黴菌而受益的作物之上。

然而在研究鏈黴菌的農業應用時,Rey與他的團隊也做出重要提醒:鏈黴菌應用在農業時,要小心避免發生生物安全問題。畢竟鏈黴菌是抗生素的成分之一,進行研究時更需防止作物致病菌產生抗生素的機會。更得防堵抗性菌株再度釋放…

甲殼素當肥料,聽科學家解密甲殼素好用的原因!

甲殼素當肥料,聽科學家解密甲殼素好用的原因! 編譯 張瑞玶/編輯 林韋佑

傳統農業使用的氮肥,不僅對水資源與空氣都可能造成污染,同時還會造成土壤降解並導致全球暖化。因此,尋找與開發更有效且對於環境友善的有機肥料,是農業永續發展該面對的重要課題。運用天然且可生物分解之生物聚合物,像是有機肥料,將可能成為無機氮肥的永續替代品,減少無機氮肥對環境帶來的危害。


為了實際解決這個問題,西班牙植物生物技術與基因組學研究中心(Centre for plant Biotechnology and Genomics, CBGP ,UPM-INIA),與來自西班牙馬德里理工大學(Universidad Politécnica de Madrid, UPM)以及德國漢堡大學(University of Hamburg)的研究人員,共同合作開發出一種新技術,生產由甲殼類動物與昆蟲的外骨骼幾丁質中所獲得的生物化合物,製作成可生物降解的材料並加入有機肥料之中。


以肥料的形式進行實際測試的研究成果發現,包含甲殼類動物與昆蟲外骨骼幾丁質的有機肥料,將有助於刺激多種森林植物與草本植物的生長,土壤中的氮與碳的總含量更是增加了多達10%,也提高植物的根系生長勢。

此種生物化合物材料具有許多優點,除了可以進行生物降解、不溶於水,對於人體健康無害以外,也不會污染環境。

由於此種新型生物肥料並不會因為蒸發或淋洗而消失,因此,在達成同樣的成效之下,使用量可低於其他種類的化合物。此外,還能有效地恢復因過度採收而損壞土壤之生物多樣性。而在成本考量方面,比使用其他有機肥料的成本便宜多達10%。

根據上述關於此種新型有機生物肥料的特色介紹,與傳統肥料相比較,含有甲殼類動物與昆蟲的外骨骼幾丁質的具有生物分解能力之有機肥料,因製造方式相對簡單以及具有價格相對低的優勢,這將促使此種新材料有潛力成為農業肥料領域以及相對應市場願意使用的永續肥料之替代品。

資料來源: 每日科學 Oct 7, 2015   New biofertilizer made from exoskeletons of crustaceans, insects

植物疫苗取代農藥,新型植物保護藥劑「適法性」決定商機

植物疫苗取代農藥,新型植物保護藥劑「適法性」決定商機 編譯 柴幗馨/編輯 林韋佑

分子生物學的快速發展,讓尖端生物科技在農藥產業的應用又有新的突破。為了減少農藥的使用,科學家以氧核醣核酸–RNA為材料,設計出「給植物使用的分子疫苗」。由於RNA分子在自然環境中的分解速度極快,相對於傳統農藥或植物保護劑,新型分子疫苗是將會是對環境更為友善的創新農業資材。



作物病蟲害是人類最頭痛的影響到糧食生產的問題之一,儘管有各種化學藥劑防治的方法,但使用這些殺蟲劑與殺菌劑後果,除了無法避免對人體健康的疑慮,還會影響自然環境。

芬蘭赫爾辛基大學與法國國家研究中心合作,研發出一種能讓植物產生抗病機制的雙股RNA製劑,其作用原理作用原理類似人的「減毒疫苗」,只要將這種製劑噴灑在作物的葉片上,雙股RNA分子便能抑制病原菌的生長。

法國國家研究中心植物分子生物學家- Heinlein博士, 利用RNA干擾(RNA interference) 技術,將一段影響病原菌活性的雙股RNA序列,以人工合成方法純化出來並製成分子藥劑。

這段特殊的分子序列能抑制病原菌的活性,其作用的專一性非常高,在自然環境下的分解速度也快,是非常友善環境的防治資材。


然而雙股RNA分子藥劑分解速率快的優點,卻同時造成商品化量產的困難。因此,Heinlein博士與芬蘭赫爾辛基大學合成生物學的Poranen博士合作,利用嗜菌體微生物本身複製RNA的能力,讓嗜菌體「生產」雙股的RNA分子。

經過試驗後,研究團隊發現,噴灑嗜菌體藥劑的菸草植株的抗病性更佳。然而Poranen博士表示:RNA分子藥劑商業化最大的困難不在於技術,而是適法性的問題,畢竟目前全世界尚無相關的法規來管理這種新型態的植物保護製劑。新的發明技術儘管商業應用潛力高,但未來上市的時間卻仍充滿未知數。

參考資料:
1. 每日科學
2. Plant Biotechnology Journal



不只是保養品,植物精油變身消滅蔬菜害蟲的生物農藥!

不只是保養品,植物精油變身消滅蔬菜害蟲的生物農藥! 編譯 張瑞玶/編輯 林韋佑

蘿蔔蚜蟲(Lipaphis pseudobrassicae)要當心了!美國農業研究局(Agricultural Research Service, ARS)與土耳其阿納多盧大學(Anadolu University)的研究學者們發現,許多由土耳其藥用植物所製成的植物精油,當加入生物殺蟲劑之中使用時,對蚜蟲害蟲具有致命的殺傷力。

當具有芳香的植物精油噴灑於植株外表時,這將有助於植物吸引昆蟲或使昆蟲敬而遠之,此外,經噴灑芳香植物精油的植株還具有抵禦高溫、寒冷或防禦細菌侵擾等功效。

植物精油大多是從風乾後的開花植物中萃取而製成,常用於製作藥品、農業化學藥品、化妝品以及食品工業中。由於植物精油中所含有的生物活性化合物,對昆蟲與蟎蟲具有潛在的毒性,然而對人類與野生動物是相對安全的物質,因此具有芳香類的植物精油,在近年來也已成為友善環境的生物農藥與殺蟲劑開發者的關注焦點。


美國密西西比州的兩個美國農業研究局(Agricultural Research Service, ARS):天然產物運用實驗室(Natural Products Utilization Laboratory)和小型水果研究站(Small Fruit Research Station)的生物農藥研究人員針對25種藥用植物,分別製成植物精油,再藉由噴灑植物精油於作物上,來評估植物精油對於蘿蔔蚜蟲的毒性影響。接受測試的作物為美國東南部常受到蘿蔔蚜蟲危害的作物,包含羽衣甘藍、芥菜、青花菜、高麗菜、蘿蔔、番茄與櫛瓜等蔬菜作物。





研究成果顯示,其中有17種植物所製成的植物精油,比起美國常用來作為有機殺蟲劑所使用的薄荷精油與迷迭香精油,對蘿蔔蚜蟲具有更顯著的致命性。

此外,植物病理學家David Wedge、園藝學家James Spiers、昆蟲學家Blair Sampson、以及土耳其阿納多盧大學的化學家Nurhayat Tabanca等人也證實,使用許多野生植物所製成的植物精油,都可以比使用薄荷精油或迷迭香精油還低的濃度,成功達成100%的蚜蟲致死率。

研究人員還表示,繖形科幅花芹屬Bifora、香薄荷屬(Satureja)與鼠尾草屬(Salvia)的植物,是針對消滅蚜蟲重要且有效化合物的主要植物來源。其中,科學家們對於野生植物──幅花芹(B…

歐洲生物殺蟲劑的現況與發展

歐洲生物農藥的現況與發展 編譯 柴幗馨/編輯 林韋佑

生物性農藥被認為是可以取代傳統化學合成殺蟲劑與殺菌劑的新興病蟲害管理資材,近十年來逐漸成為全球農業科學界熱門的研究領域之一。儘管許多科學文獻證實真菌與植物萃取物等具有殺蟲劑的應用價值,但田間試驗的效果往往不如理想,在不同作物栽培系統中的功效也還需要更多研究來支持,因此生物農藥的使用推廣仍有成長的空間。




歐洲的農藥登記行政手續相當繁雜,目前登記核准使用的生物性農藥數量只有60種,美國核准使用的項目卻已高達2000種,相較於美國、印度、巴西、中國等國家,歐洲的生物農藥市長並不大。

全球所有的生物農藥品項中,超過九成以上為蘇力菌,有趣的是生物性農藥的產值正在以每年成長10%的速率逐年向上提升。科學家預估在2040年至2050年之間,生物性農藥劑的產值將會趕上傳統的化學合成農藥。

生物性農藥依照來源可分成:礦物性、或來自動物性、植物性、與微生物性的天然萃取物,由於成分具有抑制害蟲的效果,對環境的危害較少,普遍被看好未來將能取代現行人工化學合成農藥。

除了蘇力菌之外,關於天然萃取物對蟲害管理的研究還有:蝶豆花萃取物防治斜紋夜盜蛾,絲狀真菌(SAY-Y-94-01)抑制炭疽病菌,哈氏木黴菌抑制鐮孢菌引起的根腐病,防治昆蟲的蘇力菌(Xd3),從乳酸菌LPT-111的發酵萃取能抑制葉角班病,以及葡萄枝幹萃取的生物鹼類化合物-的白藜蘆醇,對斜紋夜盜蟲與蚜蟲的防治應用等。


隨著農藥製劑技術的進步,相較於傳統農藥,來自天然萃取物的生物性農藥的專一性高,對環境的衝擊較小,且藥劑殘留在自然中的機率也低,更可以搭配作物病蟲害綜合管理(IPM),有效降低傳統殺蟲劑的使用量,這些優勢將有助於產業人士爭取鬆綁相關法規的機會。

參考資料:Agriculture Jan 2018, Current Status and Recent Developments in Biopesticide Use

作物永續發展協會專家表示:2018年,生物肥料正式進軍傳統肥料市場

作物永續發展協會專家表示:2018年,生物肥料正式進軍傳統肥料市場 編譯 柴幗馨/編輯 林韋佑

全球農業生物科技推廣組織—作物永續發展協會(CropLife)於2018年5月點評「生物肥料(biofertilizers)」的商業潛力與未來的發展趨勢。

根據協會的專欄作家—Eric Sfiligoj所定義的「生物肥料」是:泛指能夠促進植物吸收營養元素與提高養分利用效率的微生物,也是生物刺激素(biostimulants)的一種。

舉凡叢枝菌根菌、固氮菌、或是植物根圈促進益生菌(plant growth promoting rhizobacteria, PGPR)等,都是能幫助植物吸收大氣中的氮素,或是利用土壤中的磷肥,以及活化植物賀爾蒙訊號傳遞反應的植物益生菌。

過去農友對生物肥料的認識往往「不知其所以然」,甚至產生一些對生物肥料的刻板印象,例如「神奇液肥」或是「一罐神秘的藥粉」等。

就算知道生物肥料的好處,也還是會覺得不易使用與價格因素而退卻。然而隨著各大公司相關產品的推陳出新,越來越多的農友開始認知到「土壤微生物對作物產量的重要性」,乃至有機質肥對土讓益生菌的好處等,無形中增加農友願意購買生物肥料來改進土壤性質的意願。


美國生物肥料的市場正在快速成長中。根據美國市場的調查報告顯示在2025年以前,生物肥製劑的產值大約能增加1千億美元,其中光是生物肥料就佔了6成的產值。

有機農業與飼料作物的發展是推動生物肥料商機的另一股力量。舉美國中西部的飼料作物市場為例,近年來美國消費市場對「有機認證飼養的牛肉與牛奶」之需求增加,並帶動了「有機牧草」的需求,也讓越來越多農民使用生物肥料生產有機飼料作物。

生物肥料的商機固然潛力無窮,然相關的核准登記法案與管理規範也相對嚴格,為了搶佔市場先機,未來產業人士積極地請求政府鬆綁審查制度,想當然爾也是可以預期的狀況。

參考資料:CropLife:Biofertilizers 2018: Finally Making Inroads

科技新南向:南亞農業科研網站介紹

科技新南向:南亞農業科研網站介紹 編譯與整理 柴幗馨

為了活絡台灣在東南亞地區國家的關係, 2016年台灣政府提出了【新南向政策】,鼓勵國內企業、科研單位、與政府部門與南亞地區進行農業交流與簽署合作協議,藉以穩固台灣在國際的戰略地位與重要性。而網路資訊流動越趨發達,南亞各國早已互相建立各種農業研發策略與產業發展的交流平台。以下介紹兩個重要的南亞農業生技研究資訊平台:「亞太農業研究機構聯盟」與「南亞農業研究發展中心」提供關心南進政策的農業從業人員一些參考。

亞太農業研究機構聯盟 APAARI Asia-Pacific Association of Agricultural Research Institutions (APAARI)
 「亞太農業研究機構聯盟」是聯合國農糧署協助成立的研究單位,宗旨為協助亞洲泛太平洋地區國家農業與農食研究的創新發展。APPARI的四個發展任務:制訂前瞻研究、獎勵卓越優秀人才、鼓勵地方機構學習與成長、促進亞太地區科研合作。

研究目標則呼應聯合國的17項永續發展目標(Sustainable Development Goals , SDGs),期望在2030年以前,強化農食系統agri-food system (AFS) ,並落實亞洲太平洋地區的農業永續發展。其中農食系統包含:1. 農業與食物生產的自然環境永續利用,例如農業森林生態系、農業生物多樣性、生質能源發展與生物技術在糧食生齒的應用。 2. 農食生產的風險管理,分析氣候變遷對食物生產的衝擊、天災、病蟲害對農民生計的影響,並研擬證這制定的策略。3. 小型生產者的平權運動,協助小農的生產技術,例如收穫與採收後加工,提升小型生產者在產業的競爭力。4. 分析農業政策與法律規範對農食發展的影響。


東南亞地區農業高等教育與研究中心(SEARCA)
Southeast Asian Regional Center for Graduate Study and Research in Agriculture(SEARCA)

「東南亞地區農業高等教育與研究中心」,致力促進南亞地區的農村發展及永續農業。藉由整合各區域的高等教育資源,以科學教育與知識管理解決南亞區域的農業問題。其發展目標有三項,第一,加強農村經濟競爭力:強化小農與青農的農業經濟收入、以科技協助農業耕作、確保農民有足夠的食物與營養等。第二:建立自然資源…

The Integrated Pest Management Institute of North America 北美綜合病蟲害管理組織

The Integrated Pest Management Institute of North America 北美綜合病蟲害管理組織https://ipminstitute.org/

編譯與整理 張瑞玶

北美綜合病蟲害管理組織(IPM)於1998年成立,是一個發展迅速的非營利組織,旨在透過市場力量促進病蟲害綜合管理機制以及其他可持續實踐的機制來提高農業與社區的永續發展。




本組織目前正有數十項應用病蟲害管理與其他農業相關實踐的計畫持續進行中,包含改善工作條件、減少溫室氣體排放、改善空氣質量、改善水質與土壤健康、減少農藥使用、農藥對健康與環境的危害,以及肥料在農業與社區中的使用等計劃。

另外,對於病蟲害管理與永續農業發展有興趣的專家學者、學生、一般大眾以及相關農業人士,透過北美綜合病蟲害管理組織的官方網站,可以查詢北美地區最新的病蟲害管理相關之講座與研討會資訊,或是可以藉由官網所提供的網站連結來理解合作組織之最新發展概況。

尖端育種技術保留優質豬基因,基因編輯改善肉豬養殖產業

尖端育種技術保留優質豬基因,基因編輯改善肉豬養殖產業 編譯 張瑞玶/編輯 柴幗馨

尖端育種技術不只應用在作物改良,美國農業部正以基因編輯技術保存優良品系豬隻的基因序列,改善商業肉豬的育種困難。 畜產學家育成了「專門儲藏特定基因」的種豬,將豬隻產業需要的優質基因序列,以豬的精子幹細胞作為載體,移植進專門配種的種豬裡。

由愛丁堡大學羅斯林研究所、華盛頓州立大學、馬里蘭大學以及美國農業部動物科學與生物技術實驗室的專家共同組成研究團隊,他們表示:運用CRISPR-Cas9基因編輯技術改良豬隻的精子幹細胞,產生自體精細胞不孕的種豬,搭配精子幹細胞轉殖技術,是基因工程應用在育種事業的大突破,這有利於農民能夠更容易地、且永久保存優良動物品種的基因。



為了使種豬產生大量具有優良基因的精子,研究人員運用生物技術移除了種豬自身的精子幹細胞,再將帶有理想目標基因(像是具有良好疾病恢復能力的基因)之公豬的幹細胞轉殖至種豬的基因序列之中,讓種豬能產生優良基因的精子,並傳給其子代。

基因編輯後的種豬一樣擁有正常功能的睾丸生殖能力,但無法傳遞自身的遺傳物質,而是把具有來自基因編輯後所的優良基因,儲存在精細胞中。


迄今為止,透過生物技術方法,成功地將幹細胞轉移至種豬的案例相當少。過去大多使用化學藥物或是輻射來移除種豬的精子幹細胞,然而這樣的處理方式可能造成種豬的睪丸中,那些產生精子時所需的組織細胞受到損害,因而無法順利地生產精子。

研究團隊運用CRISPR-Cas9系統,將「NANOS2蛋白質」,一種決定生殖細胞分化成精子細胞或卵子細胞的重要蛋白質進行基因編輯。

當NANOS2蛋白存在於生殖細胞時,生殖細胞即會分化成精子細胞。但NANOS2蛋白質在生殖細胞之中無法正常運作,意即生殖細胞就無法分化成精子細胞,因而造成所謂的男性不孕症。藉由這個概念,研究人員們使用編輯了豬隻基因序列中的序列,讓精子細胞中的NANOS2蛋白質失去活性,產生不孕的性狀。

這些經由CRISPR-Cas9改變基因序列的種豬,其睾丸與生殖相關的組織並沒受到其他損害,且種豬健康狀況依然良好。

愛丁堡大學羅斯林研究所,發育生物學的Bruce Whitelaw教授指出:CRISPR-Cas9技術應用在種豬精子幹細胞的品種改良,不僅可以顯著地提升養殖豬的生產效率與品質,還能夠有效地改善其生產動物的特質。根據本研究的成果,基因編輯技術將有助於畜產…

【小農友大數據】火龍果十年價量分析報告

【小農友大數據】火龍果十年價量分析報告 智耕農工作室 社企流iLAB創業育成計畫

台灣從2000年(民國99年)後,隨著本土意識的崛起加上政府鼓勵鄉務農,許多年輕人開始回家鄉種田,而農業技術門檻相對低的水稻與果樹類的火龍果,成為返鄉務農的首選。由於火龍果耐逆境與復耕容易的特性,在近年來極端氣候頻仍的台灣成為農友避險的水果品項。加上果肉富含甜菜花素等保健成分,在養生風潮興起的台灣市場端十分討喜,栽種與需求的刺激下成為了農友搶種的水果品項之一。

從2015年開始許多農業專家們紛紛提出「火龍果價格崩盤」的警訊,到底影響價格崩盤的因素為何?事實上真的『崩』了嗎?農友們,讓數據來說話吧。


每年5月到9月是夏季水果大出(盛產)的季節,因此夏季水果價格的影響因子除了產量、颱風、以及天氣災害等之外,還得考量「水果品項的飲食替代性」當年度其他大宗水果如芒果、鳳梨、西瓜、以及香蕉等產量,畢竟大宗水果產量多,便會排擠火龍果的價格優勢。



近十年台灣火龍果栽培面積正在大幅增長中,產量亦如是,而多年性週期果樹往往在種植後第三年開始,產量才開始達到高峰。單從栽培面積很可能無法快速評估預期的產量,市場價格的變化也需要等待2-3年才會出現變化。儘管價格崩盤的風聲四起,但民國104年與105年的極端氣候與風災,確實讓「先進場」的果農嚐到了甜頭,當年度大宗水果產量受天災大幅減產,耐風災的火龍果價格反而水漲船高。

(註:受到104年暖冬多雨影響,105年芒果、荔枝與龍眼這類需要相對低溫與乾旱才能促使花芽分化的亞熱帶果樹,從開花就亂了套。更不用提當年二月霸王寒流造成棗子、蓮霧、與小番茄減產。不用等到颱風來襲,交易量跟歷年比就少了一截,價格也不像歷年隨著天氣漸熱而下挫。那些年大起大落的果農們,漫談台灣五年水果市場走勢


然而細看100年後火龍果價格的最高點走勢,從101年的最高點每公斤逼近250元之後就開始下跌。風調雨順的106年甚至只有150元左右的高點,雖然價格低點卻又能穩定遊走於每公斤28元區間,這多半起因於颱風季節造成大宗水果產量不穩定所致。

今年4月(民國107年)火龍果的價格最高點與去年相比跌了近3成,目前最高價在100元上下。隨之而來是大出的季節,加上今年芒果與鳳梨等大宗水果豐產的夾擊,火紅龍果是否會如專家預言的「崩盤」?亦或仍能繼續穩定在28元的低點?值得各位農友繼續觀察。

根據農委會統計年報與…

基因編輯「脫靶效應」的隱憂,仍待育種家尋求解方

基因編輯「脫靶效應」的隱憂,仍待育種家尋求解方 編譯 張瑞玶/編輯 林韋佑/責任編輯 柴幗馨

全球暖化及各種因氣候變遷引發的植物病蟲害使得世界許多地區的糧食安全受到威脅。而在低度開發國家中,貧窮與作物欠收更可能導致飢荒和營養不良等更嚴重的糧食安全問題。


面臨作物適應的相關挑戰,英國John Innes Centre 研究團隊表示:使用基因編輯技術,針對作物基因序列中的目標基因進行基因編輯,作為作物的抗病育種的工具,會是一種非常有用且有效的方法。

目前CRISPR技術應用於作物基因的研究仍不廣泛,而作物經由CRISPR技術編輯之後,是否能夠成功地將編輯後的變異序列,繼續保存於後代的植株,尚需要深入的研究。此外關於CRISPR技術的脫靶效應(off-target effect)也是科學家無法百分之百確認的問題。

「脫靶」指的是:基因編輯的時候,CRISPR-Cas9系統沒有在正確的目標基因上,進行基因編輯,因此在非目標基因序列上,產生無法預期的變異。通常序列相似的同源基因,最有可能發生脫靶的狀況。




John Innes Centre以及英國The Sainsbury Laboratory 的科學家們,針對大麥與蕓薹屬植物(Brassica,十字花科下的一屬,常見的作物有青花菜、油菜或蕪菁)的特定基因進行編輯,並分析CRISPR基因編輯的成效:包括使用CRISPR技術是否能促使單子葉植物與雙子葉植物的目標基因片段產生變化、後代植物是否能夠遺傳編輯後的基因、以及基因編輯過程中發生脫靶效應的頻率。

研究成果顯示,大麥與蕓薹屬作物的目標基因片段在使用CRISPR技術之後都有產生微小的變化,雖然僅涉及目標基因序列中的1-6個鹼基。然而,這樣的微小變化也足以有效地阻止目標基因的正常運作。

研究近一步針對後代植株進行基因檢測,發現編輯後的基因序列不僅能保存在後代植株之中,而且後代植株的背景基因組,與使用傳統育種方法培育的後代沒有任何顯著差異。



儘管論文中提供了「如何降低脫靶效應」的試驗設計方法,但在研究過程中大麥與芸薹屬這兩種作物還是發生脫靶效應。

這表示未來科學家應該更謹慎的看待「如何確保CRISPR系統僅只編輯目標基因」的議題,而脫靶效應的發生,也就表示一個基因家族之中除了目標基因本身,同時還有許多相關的基因組都發生了變異。換句話說,除了研究者所認定的目標基因之外,可能還需考量更多非預期…

育種調色盤:基因編輯讓紫色朝顏變白花

育種調色盤:基因編輯讓紫色朝顏變白花 編譯 張瑞玶/編輯 林韋佑、柴幗馨

CRISPR-Cas9系統是目前廣泛使用的基因編輯工具之一,這是一種基於細菌防禦機制而存在的系統,主要由兩個可以改變DNA序列的分子組成。透過引導RNA協助Cas9酶,在特定且精準的位置將DNA的兩條鏈進行切割,以便在該位置添加或移除指定的DNA。

日本筑波大學(University of Tsukuba)、日本國家農業暨食品研究組織(National Agriculture and Food Research Organization, NARO)以及橫濱市立大學(Yokohama City University)的科學家們應用CRISPR-Cas9技術於園藝植物基因研究,企圖藉由此技術改變日本傳統的日式庭園植物-日本朝顏(牽牛花)之花朵顏色,從常見的紫色轉變成白色。




日本朝顏,是日本國家生物資源計畫(NBRP)所認可的傳統園藝模式植物中的一種。許多日本學者早已針對此園藝植物進行廣泛的基因研究,例如基因組定序與建立DNA轉移方法。


在日本朝顏的基因組之中,有一個名叫「dihydroflavonol-4-reductase-B(DFR-B)」的基因,是花青素合成酶的活性位點,此基因能夠活化花青素合成酶並產生花青素,因而能控制植物的莖、葉子與花朵的顏色。


然而,在這段基因序列中,由於DFR-B基因還緊連著DFR-A與DRF-C兩個非常密切相關的基因。因此,想要控制日本朝顏花朵顏色的最大挑戰即是:在不改變其他基因的狀況下,準確且明確地控制DFR-B基因。


日本朝顏基因序列中的DFR-B基因片段即CRISPR-Cas9系統的目標基因。透過基因編輯系統精確的改變DFR-B序列,只要DFR-B基因的序列發生改變,就有機會使花青素合成酶失去活性,讓植物的莖、葉子與花朵色彩無法呈現紫色的花青素。


經過基因編輯後的日本朝顏植株,花青素合成酶失去活性,有大約75%的轉基因植物出現綠色莖與白色花朵的性狀;對照非轉基因植物,植株含有有活化的青花素合成酶,因此花朵與莖桿則依然呈現紫羅蘭色。


經過基因序列分析後,研究也證實:轉基因植物中,DFR-B基因序列發生了各種不同的改變,例如序列被刪除、替換、或是多增加了幾個遺傳密碼子等。此外DFR-A與DFR-C這兩個相關基因並沒有發生突變。


值得一提的是,儘管CRISPR-Cas9系統並不能…

不再只有基改、非基改,新型生技作物挑戰全球法規定義與規範

不再只有基改、非基改,NBT新型生技作物挑戰全球法規定義與規範 編譯與整理 柴幗馨


2018年1月掌管歐盟基改規範的最高法庭—歐洲法院,對於部分新育種方法「基因編輯技術」在法規上的分類,給予「不應該屬於基改(GMO)管轄範圍」的認定。換言之,儘管種苗育成的過程中,使用了基因改造技術,只要最終產物不具有對環境高風險的外源基因,該品系的商業登記與種植許可等申請流程,就不必受到與基改作物一般地嚴格的管理機制。

隨著生物技術與細胞學的快速發展,不只基因編輯技術,像是原生質體培養、生物化學誘變、甚至品種間的嫁接等,都是結合了傳統育種與基因改造科學的尖端育種技術(NBT,new plant-breeding techniques)。


2016年歐盟列出了八項屬於NBT的育種科技,包含:

1. 聚核酸突變(oligonucleotide directed mutagenesis,ODM) 或稱作快速精確育種系統(Rapid Trait Development System,RTDS):

以人工合成的核甘酸片段,誘導原生質細胞發生基因變異,接者使用原生質體融合技術,得到具有基因變異的植物細胞,再以細胞再生技術,讓細胞分化並發育成植株,得到產生基因變異的子代。

台灣的龍燈公司與聖地牙哥Cibus Global公司共同開發的耐除草劑油用芥花籽即是使用此技術,而美國農業部對RTDS的管制認定其屬於非基改作物,此品種亦已經在美加地區種植。


2. 核酸鋅指酶技術與CIRSPR-Cas9基因編輯系統:

截至2018年,陸續有玉米、蘑菇、以及青花菜等作物等,成功使用基因編輯系統的商業品系申請上市販售,預計2020年世界排名第二大的美國化工公司杜邦將規模性地種植糯性玉米品系。


3. 同源基因轉殖(cisgenesis)與異源基因轉殖(intragenesis):

抗晚疫病之馬鈴薯與北極金冠蘋果等商業品種,皆是以人工改造物種自身的基因序列,達到改良性狀的育種方法。




4. 以基改作為嫁接砧木:

將有抗性的基改作物當成砧木,使接木得到改基因編碼的酵素因此產生抗性。目前尚未有商業品種,已知有蘋果、梨與葡萄等處於研究階段的試驗結果。



5. 農桿菌接種:


將特定基因序列轉殖入農桿菌中,讓農桿菌感染作物,間接使作物帶有目標序列,目前無商業品種。



6. RNA型DNA甲基化 (RdDM):

以基改技術將小片段RNA轉殖入…

基因編輯的育種法規鬆綁有望:歐洲法院表示:基因編輯技術不適用現行基改法規

基因編輯的育種法規鬆綁有望:歐洲法院表示:基因編輯技術不適用現行基改法規 編譯 柴幗馨/編輯 林韋佑


歐洲法院在2018年1月18日向歐盟政府發表了文字聲明:現行的基改法規過於嚴格,並不適用於基因編輯技術的管理,CRISPR–Cas9基因編輯技術生產的作物與醫藥,應適當放寬其管理規範。這消息鼓舞了歐洲的農業科學家,畢竟歐盟始終以最嚴格的管制,規範基因改造作物的生產與商業應用,然而無形中也阻礙了基因編輯技術在產業的發展。


基因編輯技術的專利申請,在2013年之後有如雨後春筍般出現,但是歐盟成員國對於新技術的管理規範卻各持不同見解。此次歐洲地區位階最高的法律執行與解釋單位—歐洲法院—所發出的聲明,也預告了2018年歐盟制定基因編輯作物法規的態度。一旦基因編輯的作物不需受到基改法令的規範,將大幅縮短新的商業品系上市的時間,同時節省更多成本,而農友也可用更優惠的價格取得抗病與耐逆境的種苗。




究竟類似基因改造的基因編輯技術,這種「只改變生物體內特定序列,不會產生人工合成基因片段」的育種方法,是否該列入基因改造產品的範圍?從2001年便存在正反兩方爭議。

然而2013年,農藝學家結合了傳統育種與基改技術,創造出「不帶外源基因」的基改作物:利用「CRISPR-Cas9」一種存在於細菌中,能精準的修改指定基因序列,創造新變異的「基因編輯,gene editing」技術。育種家先將這套來自細菌的蛋白質系統轉殖入植物體,創造出「具有改變自身基因序列特性」的基改作物(第一子世代F1)。





支持方基因編輯屬於基改生物的一方認為:儘管新品種不具外源基因,但其親本仍然是基改作物,因此應比照基改作物規範。

反方則表示:新品種的基因組背景,除了目標基因之外,其餘遺傳背景皆和傳統育種的作物一樣。現在市面上的商業品種,也有部分是使用輻射或是化學誘變所育成的品系;而基因編輯技術與原理與誘變育種具相同原理,因此不應適用現行基改規範。


近年來氣候變遷帶來的農業病蟲害,讓抗病育種工作變得更艱辛。結合基改技術的基因編輯育種技術,不但能加速新品種的育成,對環境污染的風險也更小,甚至能產出「不帶有外源基因」且與傳統育種產物無異的品系。

對於歐洲法院的聲明稿,德國食品及農業部研究中心主任表示:歐盟對於基因編輯作物的定義越趨明確,至少能確定未來以基因編輯生產的產品,不需受到等同基改產品一般的嚴格管制。

資料來源: Natu…

非基改的基因編輯作物,歐盟基改規範面臨前所未有的挑戰

非基改的基因編輯作物,歐盟基改規範面臨前所未有的挑戰 編譯與整理 柴幗馨/編輯 林韋佑


歐洲第一學府-蘇黎世理工學院在2016年刊登了一則具指標性的農業評論,強調未來分子科技育種對農業發展的重要性。隨著植物基因體學與生物技術的快速發展,世界上重要的糧食作物,如水稻、小麥、玉米、與大豆,這些作物基因體都已經陸續完成解序,意味者科學家將能更快速地發現每一個基因在作物體內的功能,甚至對特定的目標基因,創造「新的基因變異」:人為改變基因序列,調整作物的性狀,育成新的品種,也就是大眾熟知的「基因改造技術」(GMO)。

不論是在環境生物與食品安全等層面,傳統的基改產物都充滿了各種風險。原因是基改作物的植株內,存在了一段「非作物自己產生的」基因片段,例如人工合成的抗除草劑基因、或是其他作為篩選標誌的「外源基因」。

近十年來各界對這種「非自然」的序列,始終存在環境生態的衝擊與食安疑慮。因此,歐盟對基改作物採取了最嚴格的管制。除了禁止在歐洲境內種植外,進口基改作物食品進入歐盟地區時也需透過層層把關。


然而2013年,農藝學家結合了傳統育種與基改技術,創造出「不帶外源基因」的基改作物:利用「CRISPR-Cas9」一種存在於細菌中,能精準的修改指定基因序列,創造新變異的「基因編輯,gene editing」技術。育種家先將這套來自細菌的蛋白質系統轉殖入植物體,創造出「具有改變自身基因序列特性」的基改作物(第一子世代F1)。


接著在第一世代群體中,挑選目標基因被CRISPR-Cas9系統改變後的異質結合體品系。這種品係有個特色:目標基因已經被CRISPR-Cas9改變,產生新的基因變異,但該作物的雙套基因組中,只有一套帶有CRISPR-Cas9的基因序列。育種家只要將這種品系的植株自交後,就有25%的機會得到「不具CRISPR-Cas9外源基因」的自交分離純系。


換言之,植物透過自身的分子機制,改變了自己的基因序列,但雜交之後則能生產「不帶有任何外源基因的下一代」。而自交後的純系,只要經過簡單的分子試驗,就能確認基因組是否含有任何「人工合成」基因片斷。無論是技術上或是理論上,使CRISPR-Cas9技術育成的自交分離品系,與傳統育種的作物並無任何差異。


除了CRISPR-Cas9基因編輯系統之外,歐洲種子公司也開發許多「標靶基因突變技術」(Targeted genome modifications)…

看數據種鳳梨,臺灣10年鳳梨產情分析概要

作者 智耕農工作室/ Data-Drived Farmi—數據支持農業推廣計畫 根據2011年農委會統計數據顯示,鳳梨是臺灣產量最大、產值也最高的水果,一年產量超過40萬噸,產值高達6743百萬元。鳳梨栽培從苗到產果需要約18個月,夏季是產量最多的時期,但經過品種改良、催花技術與產期調節的應用後,臺灣幾乎全年都能生產鳳梨。每年的3月金鑽鳳梨便開始出現在市場上,接著陸續有黃金鳳梨與牛奶鳳梨,10月與11月則有蜜寶鳳梨,而冬蜜鳳梨則是能橫跨整個冬天直到隔年2月都能產出的品種。究竟臺灣鳳梨產業有多大商機?我們製作了近10年來臺灣鳳梨的價量走勢圖,一探鳳梨的「產銷爆發力」!

民國100年後,因應加入WTO對台貿易的衝擊,政府開始強化「高品質農產品」的品牌行銷與國際貿易之推廣,鳳梨栽培面積與產量開始逐漸提高(圖1與2)。而過去的「外銷加工主,鮮食內銷輔」也轉變為「鮮食主」的產業型態,同時栽種品種也從加工用的開英種變成鮮食用的金鑽鳳梨。

農產品外銷政策帶給國內市場什麼改變?從民國103年的鳳梨進出口量柱狀圖便能找到答案(圖3)。103年開始外銷鳳梨量快速成長,與民國100年相比,104年外銷量增加了5倍之多,連帶提升了國內批發市場的價格(圖4)


圖1~4分別為鳳梨年度栽培面積、產量、出口外銷量與批發市場運銷量柱狀圖。


觀察10年批發市場價量走勢圖就能清楚看出外銷鳳梨對國內批發市場的影響。民國100年以以前每年鳳梨最低價都落在4月到6月之間,對應的是銷量最多的期間。然而「量多價少」的現象從101年起有了改變,價格的低點反而落在12月、1月與2月。由於3至6月是鳳梨出口的主要月份,在總量穩定的前提下,內銷量減少反而讓國內市場的價格有好價錢。

整體而言推動外銷確實提升了內銷的價格,細數近10年價格最低點,便能發現這些數字仍在穩定上升中。值得一提的是民國104年5月發生了「外銷中國的鳳梨發現農藥超標」的醜聞,部分預計外銷的鳳梨轉往內銷市場,可能是影響當年鳳梨價格的原因之一。


台灣鳳梨每年產量有50萬噸,其中外銷約2.5萬噸(5%),經過批發市場內銷只有5萬噸(10%),大部分的鮮果鳳梨經由行口、大盤或是通往團膳業者等,因此影響價格的因素更為複雜,批發價不一定能代表市場全貌,價格波動也比外銷劇烈。

鳳梨單位面積產量高,約三分地就能有20噸的產量,足以裝滿一個貨櫃(外銷最小單位),屏東的…

螢光蛋白追蹤器,解密真菌細胞生長機制

螢光蛋白追蹤器,解密真菌細胞生長機制 編譯 張瑞玶/編輯 林韋佑、張瑞玶

真菌的存在既有利也有弊。

除了細菌之外,真菌是有機廢物的最佳回收商,生物可以使用其分解後的成份,此外,真菌還有助於生產藥物(青黴素和檸檬酸)與食物(奶酪),不過菌絲同時對於農作物與病原體也是強大的威脅。


德國卡爾斯魯厄理工學院(KIT)的研究人員指出,他們使用最高分辨率的光學螢光顯微鏡法,在關鍵的細胞信號與運輸系統上使用螢光蛋白標記,藉此研究觀察真菌如何透過它們微小的尖端進行無限延伸與生長。


研究發現,真菌生長用的物質是以小囊泡的形式在運輸軌道中移動,當抵達真菌細胞的尖端時,小囊泡會附著在細胞壁上與之融合,所以細胞會向外延伸。
圖說:蛋白質(圖中的紅色部分)位於煙麴黴的菌絲尖端並控制生長。菌絲直徑約3微米,並以每分鐘約1微米的速度生長。圖片來源: 每日科學
目前已知菌絲體不會連續延伸,而是分階段生長,而何時開始生長則由真菌細胞末端的鈣濃度控制;當鈣濃度小時,運輸階段就會開啟。為了避免鈣脈衝(calcium pulse),囊泡則會融入細胞膜並釋放其物質。


科學家們期望將此研究成果運用於農業與臨床領域的殺真菌劑研發,優化藥物生產的生物技術過程。


資料來源: 每日科學 June 8, 2017   Growth mechanism of fungi decoded

基改,反什麼?5個基因改造的農業迷思

基改,反什麼?5個基因改造的農業迷思 作者 柴幗馨

隨著生物科技快速發展,「基因改造」不再是科幻小說裡的陌生情節,而就在你我的餐桌上。除了基改黃豆的加工品外、基改玉米製作的植物性澱粉:麥芽糊精或是果糖漿,以基改大豆作為飼料生產的肉品:包含雞、豬、和牛肉等,基改生物的應用其實早已成為人類生活的一部分。

然而在我們享受基改的帶來的好處時,也同時承受相當程度的風險,例如大面積種植基改作物,單一種類除草劑的大量施用,使得田間雜草開始產生抗藥性;又或者跨國企業壟斷基改種子,影響農民生計的案例。許多綜合了環境、政治以及社會的問題正不斷發生,因此民間一波波的反基改的聲浪也從不間斷。

無論支持與反對,我們都必須了解:「基改」是跨領域的議題,包含生命科學、農業科學、與社會科學。身為消費者除了認識基改技術之外,了解基改技術對人類的影響也是很重要的。以下列出常見基改農業迷思,希望能讓大眾對基改農作物有更清楚的認識。




1.台灣好吃的水果是基改水果嗎?

台灣好吃的水果絕對不是基改水果。

根據食藥署「食品衛生管理法」,基因改造生物的定義是:透過基因技術,而不是以自然增殖及或自然重組的方式產生的基因重組生物。然而,同科物種間的細胞及原生質體融合,或是傳統育種的雜交、誘變、體外受精、體細胞變異及染色體倍增等技術,不能算是基因改造。

目前市面上的好吃水果,通常是從傳統育種方式產生基因重組,再經過選拔,加上純熟的栽培改良技術,才能生產出這麼好吃的商業品種。以生命科學角度而言,無論是傳統育種或是基因改造,這兩個技術都是讓生物產生基因重組的方式。因此也有部分生命科學系的學者誤將傳統育種與基因改造混為一談。


2.農民種植抗除草劑的基改大豆可以減少噴農藥?

雖然種子公司認為種植抗除草劑的大豆,能讓減少農藥使用,但效果並不如預期的好。雖然總施藥量減低,但只使用單一種類的藥劑(嘉磷賽)的結果,反而造成田間的雜草產生抗藥性。必須使用更多劑量更高、或是種類的除草劑才能完全達到防除雜草的效果,這些「超級雜草」也是目前種子公司與農民面的頭號敵人。

2016年2月在歐洲環境科學的報告(註1)指出:嘉磷賽已經成為全球使用量最多、最廣泛的農藥,內文也提出了大量使用嘉磷賽可能對造成增加腫瘤發生的風險。
此外,大面積種植同一種作物的結果,還可能導致田間生物多樣性下降,現今基改作物的栽培模式,遠遠背離農業永續發展的方向。



3.基改大豆可以減…

螢光蘑菇?原來蘑菇發光的原因是...

螢光蘑菇?原來蘑菇發光的原因是... 編譯 張瑞玶/編輯 林韋佑、張瑞玶

夏季螢火蟲的綠色螢光、深海裡的藍色水母、馬祖海岸藍色眼淚,這些都是發螢光生物常見的例子。生物體可以發光已經是廣泛存在的現象,除了上述生物,其實真菌類也能產生自體螢光,從古至今人類大約已發現80種不同的生物發光真菌。


過去研究指出,具有發光能力的昆蟲、細菌、與一些海洋動物,大多藉由螢光素-螢光素酶生成途徑(luciferin-luciferase pathway )發光效率才會高。儘管目前真菌中尚未找出相同的發光物質反應機制,卻觀察到蘑菇具有發出螢光的能力,這讓科學家百思不得其解。

圖片來源: 每日科學
研究團隊來自俄羅斯、巴西、與日本的科學家,終於解開蘑菇在黑暗中發螢光的生理機制!透過分析Neonothopanus gardneri(巴西本土的螢光蘑菇)與Neonothopanus nambi(越南南部熱帶雨林中所發現的有毒蘑菇)之萃取物,Zinaida Kaskova與她的團隊發現了類似螢光素-螢光素酶生成途徑的「真菌氧化螢光素」。


普通螢光生物的發光機制,是由螢光素、具專一性的螢光素酶、與氧氣混合時會引發化學反應,因而產生激發後的氧化螢光素,促使生物體發出光能;當生物體釋放光能之後,便能夠回到冷靜的基礎狀態(不發光)。

Zinaida Kaskova認為,真菌發螢光的機制與不同於一般螢光生物,真菌的螢光素酶可能是由多種螢光素酶組成,並且能夠自然地與多種其衍生物進行交互作用。換句話說,真菌的螢光素酶可以和各種不同的螢光素分子進行發光反應,而不同的螢光素也就會產生各種強度與顏色變化。真菌氧化螢光素的特性,也是發色不同光譜的原因!

資料來源: 每日科學 April 26, 2017   Illuminating the secret of glow-in-the-dark mushrooms

【鐵與作物品質】作物補鐵讓葉片有好氣色!實習の植物醫生筆記

【鐵與作物品質】作物補鐵讓葉片有好氣色!實習の植物醫生筆記
「實習の植物醫生筆記」系列文章由科技農報(智耕農工作室) 與與 大虫農業(庭瑜)共同整理
鐵是女性重要的保健元素,它不只讓女性有好氣色,也是作物必須的8種微量元素之一,作物缺鐵時往往伴隨葉片黃化的現象!

鐵是構成作物酵素和天然色素的重要元素之一,這些酵素分子參與了呼吸作用、能量轉換、氮素利用、甚至木質素的生成的生理機制。作物可利用的鐵離子形式為:2價鐵陽離子(Fe2+),由於鐵也是葉綠素生合成重要的元素,缺鐵時葉片部位就會出現黃化現象。豆科作物的根系需要鐵元素,增加根瘤細胞運送氧氣的效率,因此適量施用鐵肥能穩定作物的健康與品質,有助於作物生長及提高產量。





 《作物為什麼會缺鐵》
鹼性土質或是磷、氮、鋅、錳及鉬含量過高時,容易發生缺鐵現象,特別是銅、錳與鉬這些微量元素不平衡時,作物缺鐵症狀更明顯。偏鹼性的石灰質土以及磷元素超量的土壤,鐵離子容易發生沉澱,轉變為不溶於水的鐵化合物,導致作物無法吸收鐵離子,產生缺鐵症狀。重金屬汙染也會導致作物缺鐵。

《作物缺鐵症狀》
葉脈間黃化是鐵缺乏最典型之病徵,鐵在植物體內鐵的移動力極為微小,所以缺鐵症首先出現於幼嫩的小枝,葉保持細小而呈現淡黃色,甚至轉變成白色,葉脈仍維持暗色,此稱為缺鐵黃萎症。點我看典型玉米缺鐵,葉脈綠色但葉脈間呈現黃綠色

《鐵過多的毒害特徵》
鐵毒害常見於極酸性、使用過量鐵肥或缺氧之土壤。鐵毒害發生時,植株生長受阻礙,表現出其他營養元素缺乏之病徵,例如葉片呈古銅色,也有可能出現棕色斑點,根短且呈棕色;某些植物葉片呈紅紫色之缺磷症狀。


《如何預防缺鐵》
確認土壤有適當的酸鹼值,過酸或過鹼都容易產生缺鐵或是鐵毒害狀況。當作物出現缺鐵症狀時,注意磷、氮、鋅、錳、鉬是否過高,以及土壤是否太鹼,如果皆正常,可檢測土壤中有效鐵的含量,並適當加入鐵肥,葉面施肥的效果最佳。
若鐵過多而產生毒害,亦可確認土壤pH值,並注意土壤是否因過濕或緊實而缺氧。作物缺乏其他營養元素也會導致鐵毒害,例如缺鋅和鉀時,容易發生鐵毒害症狀,此時可適當加入其他營養素,若發現鐵毒害是因土壤含有超量的鐵,則有可能是來自環境的汙染。



 資料來源:http://www.cropnutrition.com/crop-nutrients-iron

世界末日?拜耳併購孟山都背後的真正目的是...

世界末日?拜耳併購孟山都背後真正目的是... 作者 晴耕雨讀話農情/編輯 科技農報


2016年消息傳來世界兩大農業公司-拜耳與孟山都可能整併,這項由拜耳主導的世紀併購案卻被大眾質疑為市場壟斷的陰謀,因此歐盟執委會以最嚴格的態度進行審查。兩年後結果出爐:拜耳收購孟山都 歐盟點頭放行

有環保團體表示:這是一場地獄聯姻。畢竟合併之後拜耳將能掌握超過1/4以上的農藥、種子、與資材等農業資源,也可能有利備受爭議的基改作物發展,影響地球環境等。而從農產情商的角度,該如何看待這項新聞呢?跟著晴耕雨讀話農情的視野一眺全球農業產情資訊。


糖尿病治療新發現:青花菜的芽菜苗能有效穩定患者血糖

糖尿病治療新發現:花椰菜的芽菜苗能有效穩定患者血糖 編譯 香香、柴幗馨/編輯 林韋佑

糖尿病逐漸成為全球的普遍疾病,科學家發現青花菜幼苗中的萃取物-蘿蔔硫素,能有效抑制糖尿病患者的血糖,這項結果對糖尿病醫藥研發有非常大的幫助。


圖片來源:每日科學

全世界有3億人口受到第二型糖尿病折磨,第二型糖尿病的患者大都是肥胖又缺乏運動身的人,具有先天致病基因者的風險也會較高。糖尿病患者中九成都是第二型糖尿病,剩下的一成為第一型糖尿病及妊娠糖尿病患者。第二型糖尿病患者中,其中又有15%的病患因為肝臟機能問題,無法採用治療糖尿病常用的二甲雙胍類藥物。


為了突破醫療瓶頸,美國科學促進會的研究團隊利用電腦的醫藥運算模式,模擬了抑制第二型糖尿病徵狀相關基因表現的分子,並結合動物與臨床試驗驗證這些分子對糖尿病的治療效果。


研究人員找出了50個第二型糖尿病的致病關鍵基因,建立了「糖尿病基因表現資料庫」,接著分析了3,852種藥物對這50個基因的調控結果。結果發現,十字花科植物中含有的天然化合物- sulforaphane蘿蔔硫素最具製藥潛力。在組織培養的細胞試驗,蘿蔔硫素成功降低肝細胞中葡萄糖含量的化合物,且改善糖尿病小鼠的肝細胞病變之基因表現。


團隊接著對97個第二型糖尿病患者進行試驗,隨機分配攝食濃縮青花菜芽菜苗的萃取物或是安慰劑。經過為期12周的臨床試驗後,發現青花菜芽菜萃取物確實能有效改善病人血糖失調的病徵。


作者認為,建立糖尿病的基因表現資料庫是相當有價值的研究策略,有助於未來臨床實驗中快速辨識出目標化合物,讓科學家能更精確且快速研究遺傳疾病和與開發新型藥劑。。

資料來源: 每日科學 June 14, 2017   Could broccoli be a secret weapon against diabetes?

那些年大起大落的果農們,漫談台灣五年水果市場走勢

那些年大起大落的果農們,漫談台灣五年水果市場走勢 作者 林育賢/製圖與整理 柴幗馨、林育賢

今年2月出現菜價崩盤新聞,緊接著3月又傳出蒜頭盛產因而價跌,菜土菜金消息快成為農業新聞的家常便飯。台灣除了蔬菜的價格滾動性高,其實水果也不遑多讓。

跟著火龍果農–阿賢哥,一窺近五年台灣水果的產銷狀況。究竟果價「崩盤」的定義是甚麼?而「崩盤」又是怎麼發生的?不妨從栽培面積與產季切入分析台灣水果的量價週期,並談談內需淺碟型市場,「天氣」為什麼是影響價格的最大變因。




我們整理了102~106年25種國產水果的月價量資訊,觀測台灣水果的量價走勢(註)

大致來說秋冬季水果交易量較少,主要靠著柑橘類、蓮霧、蜜棗、釋迦以及小番茄撐場面,其他水果如香蕉、芭樂、木瓜甚至紅龍果雖然有出貨,產量卻在低水位。

三月開春後氣溫隨著日照時間拉長逐漸炎熱,這時候做產期調節的香蕉、芭樂、以及連續採收的木瓜產量漸增,接下來依序栽種面積大的西瓜、鳳梨、荔枝、芒果、龍眼也紛紛上市。七月水果總量飆到頂峰時(大出),通常也是價格相對的低點。



But人生最厲害的就是這個But…
若八九月大宗水果產季接近尾聲時,突然颱風掃來,價格就很能立刻翻盤。


其他天氣變因也會造成劇烈影響,105與106這兩年就是很好的例子。受到104年暖冬多雨影響,105年芒果、荔枝與龍眼這類需要相對低溫與乾旱才能促使花芽分化的亞熱帶果樹,從開花就亂了套。更不用提當年二月霸王寒流造成棗子、蓮霧、與小番茄減產。不用等到颱風來襲,交易量跟歷年比就少了一截,價格也不像歷年隨著天氣漸熱而下挫。

夏秋之際又接連來了尼伯特、莫蘭蒂、胖颱梅姬等風災,三個都重創水果產地,許多果園不要說收成了,中南部許多蕉園、芭樂、甚至東部的釋迦果樹傾倒一片,需要重新補植。水果價格就這麼衝上更高點,過了一個年才回檔。


106年則是異常風調雨順的一年,該開的花有開出來,果也沒被颱風收掉,但因為部分果園前一年風災太嚴重而減收,儘管價格不太漂亮,但又穩穩地度過這一年。

香蕉是比較特別的例外案例,105年風災後的集體復耕,以及天價引起兼業農(非專業蕉農)搶種,雖然年仍延續高價,但隨著天氣漸熱、產量漸出,價格也直線滑落,等到復耕蕉的產量一出現,價格就跌趴到地上,直到隔年價格才逐漸回升。


香蕉105與106年旬月交易價量比較圖

這兩年的狀況反映著台灣果樹產業的樣貌:

天候異常時,農民供給量 < 消費者需…

什麼是高粱色?循環農業讓高粱變身天然棕色染劑!

什麼是高粱色?循環農業讓高粱變身天然棕色染劑! 編譯 張瑞玶/編輯 林韋佑、張瑞玶


高粱,外觀看似珍珠白的北非小米,不但具有保健食品的功效、還可提供家畜飼料來源以及生產生質能源,多用途的價值因而讓高粱逐漸受到各國農業的重視。高粱具有耐旱特質,一直以來也是世界許多地區的主要糧食,而美國則將高粱作為甜味劑與家畜飼料之來源。


圖片來源: ECO AGRO

隨著世界各地對穀物需求量的快速增長,這些穀類廢棄的數量也隨之增加。為了減少農業廢棄物,科學家們也正致力於農業廢棄物應用之研究,包含食用色素與廢水淨化等議題。


作為世界主要糧食作物之一的高粱,同時也是研究主角,科學家們試著從高粱的殼中找到可作為服裝染劑之用途。研究人員將稻殼萃取物添加於羊毛材料中測試顏色變化,結果發現,稻殼萃取物不僅改變了棕色系的各種色調,即使羊毛材料經過30週期的反覆洗滌、摩擦與熨燙,染料仍然具有良好的色牢度,研究結果刊登在2017年5月的ACS永續化學與工程期刊。




圖說:上排(a)(c)(e)為高粱製成的棕色服飾染料,下排(b)(d)(fy則為)合成染料的顏色,二者看起來的差異不大。圖片來源: American Chemical Society

資料來源: 每日科學 May 24, 2017   Sorghum: Health food sweetener and now, clothing dye

基因編輯2.0 ,研究顯示在胚組進行織基因編輯,能更有效的改變植物性狀!

基因編輯2.0 ,研究顯示在胚組進行織基因編輯,能更有效的改變植物性狀! 編譯 張瑞玶/編輯 柴幗馨


基因編輯技術的發明源自於細菌的防衛系統,當細菌受到嗜菌體侵犯感染時,會複製一段來自嗜菌體的核酸序列,並保存在細菌自己特定的基因組之中。這些特定基因組像是「通緝犯資料的檔案櫃」,內藏各種嗜菌體的核酸序列的「犯人資訊」。此後只要有相同的核酸序列出現在細胞內,細菌便會出動自己的「編輯系統」,將特定序列剪切或是修補回正常的序列。

1970年代,分子生物學家把這套細菌的防衛系統,以基因工程的方式,轉殖到模式植物-阿拉伯芥中,成功的創造出「具有基因編輯系統的基改植物」。接著他們開始跟育種家合作,將基改技術與傳統育種技術互相融合。利用基因編輯改變作物的性狀,再透過自交與回交等育種方法,成功獲得「沒有外源基因」,遺傳背景與傳統作物完全相同的「非基改」作物。

(為什麼基因編輯技術能產生與傳統育種一樣的「非基改」作物?)

然而這項技術在不同的作物的編輯效率各有落差,甚至出現了開花器官無法產生編輯效果的問題。來自日本的研究團隊,便設計了特殊的啟動子(一段促進基因表現的序列),讓基因編輯效果大量發生在花器中,成功提高基因編輯技術在開花植物的成功效率。


名古屋大學轉化生物分子研究所(ITbM)的植物生物學家們,在植物與細胞生理學雜誌上報導,他們開發了一種能夠轉移基因信息的新基因編輯法,能有效地移除阿拉伯芥中的目標基因。該團隊使用簡單、多功能性、與高效率等特性之CRISPR / Cas9系統作為研究的遺傳操作方法。


CRISPR / Cas9系統主要透過移除特定基因調查其基因之特性。


研究團隊中的Tsutsui和Higashiyama表示,阿拉伯芥基因組編輯的有效方法為:在早期發育階段中,使用RPS5A啟動子(又稱pKIR載體),讓Cas9能有效地表現且移除細胞中的目標基因,並將誘導突變之基因成功地傳遞給下一代子細胞。


Higashiyama說明,過去的研究方法比較耗時,需要透過交叉比對現有的突變體,才能檢測重疊基因的功能,透過我們的方法應該能更快速地獲取突變體。


研究團隊表示,希望未來可以持續改進此相對低成本的基因工程方法來提高突變的效率,以利未來探索不明基因組之功能,並成為修改各種生物體中目標基因序列的有效基因工程工具,甚至還可應用此方法於甘藍型油菜作物,以加速作物生長與生產優良品系。


資料來源: