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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