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前瞻技術脈動：智慧農業（202403）

關鍵字：合成肥料；二氧化鈦；鈀銅合金；異黃酮；水稻黃斑病毒(RYMV)；CRISPR基因組編輯；視紫質(rhodopsin)；酵母菌；生物燃料；
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科技產業資訊室 - 技術發展藍圖研析團隊 發表於 2024年5月3日
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圖、前瞻技術脈動：智慧農業（202403）

光化學和新催化劑可以使肥料更加永續
喬治亞理工學院（Georgia Institute of Technology)的工程師正在努力使肥料更具永續性——從生產到施用後徑流的生產性再利用——兩項新研究為該過程的兩端提供了有希望的途徑。在一篇論文中，研究人員揭示了氮、水、碳和光如何與催化劑相互作用，在較低溫度、壓力下生產氨，這是一種比當前實踐能源密集程度低得多的方法。團隊在這些實驗中使用二氧化鈦作為光催化劑，因為它經過了充分研究且用途廣泛，但其他材料可能會更有效地在光化學反應中引發氨的產生，這樣的理解可以幫助科學家開始優化這個過程。第二篇論文描述了一種穩定的鈀銅合金作為催化劑，能夠將廢棄肥料轉化回無污染的氮，有朝一日能用來製造新肥料。
參考資料: Photochemistry and a new catalyst could make fertilizer more sustainable. phys.org, 2024/01/05.
 
意外的基因發現為人類健康開啟新機會
在豆科植物中，異黃酮生物合成的關鍵基因二十多年前已被鑒定出來，但對於豆科植物之外的異黃酮形成過程我們知之甚少。John Innes Centre研究團隊發表於《Nature Communications》期刊的研究成果指出，該團隊在小麥中偶然發現了一個基因簇，可產生一種被他們命名為triticein的異黃酮。異黃酮以其健康效益而聞名，包括預防心血管疾病和某些癌症等功效。在小麥中發現異黃酮生物合成的另一種途徑為代謝工程提供了機會，為提升小麥的營養價值和抗病性提供了可能性。未來的研究方向可探索在小麥中增加triticein產量，以開發具有更高抗病性的品種，或是透過在其他植物或微生物中表現小麥triticein形成基因來研究其抗微生物特性。儘管triticein具體的健康效益需要進一步研究，但該意外發現為瞭解小麥生物化學和潛在的人類健康應用開闢了新途徑。
參考資料: Unexpected Genetic Discovery Opens New Opportunities for Human Health. SciTechDaily, 2024/01/09.
 
CRISPR拯救之道：突破性水稻品種抵抗致命非洲病毒
水稻黃斑病毒（RYMV）是非洲作物高損失的罪魁禍首，小農受害尤深。由Heinrich Heine University Düsseldorf和French National Research Institute for Sustainable Development研究團隊發表於《Plant Biotechnology Journal》期刊的研究成果指出，該團隊使用CRISPR基因組編輯技術，成功產出對非洲致命性水稻黃斑病毒（RYMV）具有抗性的水稻品種。該病毒至今導致了顯著的作物損失，對小農影響尤其明顯。研究成果可幫助非洲小規模糧食生產者生產本土改良的精英品種，解決該地區最貧困的農民所面臨的危及生命的問題。研究團隊並計畫進一步將該方法擴展至編輯相關的非洲精英品種。
參考資料: CRISPR to the Rescue: Groundbreaking Rice Lines Combat Deadly African Virus. SciTechDaily, 2024/01/14.
 
簡易人工進化創造出從太陽光獲取能量的酵母
目前對於視紫質如何被具有複雜內膜結構的真核細胞水平獲取，以及在何種條件下它們提供適應優勢的瞭解仍十分有限。Georgia Tech研究團隊發表於《Current Biology》期刊的研究成果指出，該團隊成功賦予酵母從光中獲取能量的能力。研究團隊透過編輯酵母基因以引入視紫質（rhodopsin），該蛋白質能將光轉化為能量，從而達到該成就。經過基因編輯的酵母，即使沒有經過優化，也展示出其除了氧氣，也能從光中產生能量的能力。研究團隊指出，該突破有望幫助設計更具生產力的酵母菌株，用於啤酒和生物燃料等應用。(1089字；圖1)
參考資料: Easy artificial evolution makes for solar-powered yeast. New Atlas, 2024/01/15.


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