前瞻技術脈動：智慧農業（202407）

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科技產業資訊室(iKnow) - 技術發展藍圖研析團隊發表於 2024年12月27日

圖、前瞻技術脈動：智慧農業（202407）

為了提高產量而培育玉米使其更容易受到高溫影響
面對氣候變遷日益嚴重的挑戰，玉米對極高溫耐受性的研究變得尤為重要。研究人員發現，20世紀與21世紀氣候條件下，玉米的耐熱性存在一種遺傳上的權衡關係。

在美國中西部為了增加產量，對玉米進行了一個世紀的繁殖，然而這可能無意中使玉米對氣候變化所帶來的升溫更加脆弱。愛荷華州立大學研究人員發現，雖然玉米品種對32°C至34°C（89.6°F至93.2°F）的中等高溫變得更加耐受，但對38°C（100.4°F）以上的極高溫變得耐受性較低，這表示在20世紀氣候和21世紀氣候之間存在一種遺傳權衡。根據氣候變化的預測，由於氣候變暖和乾燥，到2100年玉米產量可能減少多達50%。為了培育能夠忍耐中等和極高溫的品種，可能需要進行精心的繁殖或基因工程。該研究發表在PLoS Genetics期刊上。
參考資料：Breeding corn to boost yields has made it more vulnerable to heat. New Scientist. 2023/07/06.

基因編輯的樹木可能幫助減少造紙所需的能源跟水
為了減少造紙過程中所需的能源與水資源，科學家利用CRISPR基因編輯技術，成功培育出木材素含量較低的基因編輯樹木，從而提高製紙效率並減少資源消耗。

北卡羅來納州立大學的研究人員利用CRISPR基因編輯技術成功研發出具有降低木材素含量的基因編輯楊樹。木材素是木材的主要成分之一，使造紙生產變得能源和水資源更密集。研究人員利用機器學習分析楊樹的基因組，並突顯出可以使用CRISPR編輯的基因組合，以實現所需的降低木材素並同時保持樹木結構。經過六個月的種植，經編輯的楊樹的木材素含量比未經編輯的楊樹低了49%。研究團隊計劃在森林中種植這些樹木，以研究基因編輯的長期影響，並探索應用這項技術於其他用於造紙的樹種。這項進展有望使造紙工業更加可持續，顯著減少其碳排放。該研究發表在Science期刊上。
參考資料：CRISPR-edited trees reduce the energy and water required to make paper. New Scientist. 2023/07/13.

用於種植農作物的農場土壤中發現微塑料
為了解微塑料水平較高與土壤濕度、營養素和呼吸速率水平之間的相關性，對加州的6個草莓農場進行了土壤分析。

透過加州的六個草莓農場進行土壤分析顯示含有微塑料，影響了其品質。微塑料是指1至5毫米的小塑料碎片，常用於工業農業。加州理工大學進行的研究發現，微塑料水平較高與土壤濕度、營養素和呼吸速率水平較低密切相關。這些因素可能阻礙植物生長，並在收穫時可能會縮小水果大小。研究還確定聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯是主要的微塑料，其是來自於農業中使用的較大的塑料碎片。該研究揭露了農業土壤中微塑料存在的重要性和潛在影響。
參考資料：Microplastics found in the soil on farms used to grow crops. New Scientist. 2023/07/12.

突破性的發現有望將培植肉生產成本降低多達90%
培植肉生產所需的生長因子（由重組蛋白質製成）需要被添加到周圍的液體中，佔據大部分的生產成本（高達或超過90%）。

由Tufts University研究團隊發表於《Cell Reports Sustainability》期刊的研究成果指出，該團隊取得了細胞農業領域的重大突破，有望徹底改變培植肉生產。他們改造了牛肌肉細胞，使其能產生自身的生長因子，從而消除了在生產過程中使用昂貴的生長因子的需求。生長因子對於引導細胞生長和分化至關重要，但添加生長因子到培養基中佔據了培植肉生產成本的大部分。透過讓細胞產生自己的纖維母細胞生長因子(FGF)，研究團隊降低了多達90%的生產成本。研究團隊正在積極進行其他研究項目，以改進培植肉技術，並探索在其他肉類（如雞、豬或魚肉）中的應用。該研究是由 National Institutes of Health、U.S. Department of Agriculture和New Harvest Foundation資助。(1261字；圖1)
參考資料：Breakthrough Could Reduce Cultivated Meat Production Costs by up to 90%. SciTechDaily. 2024/02/29.

1. 前瞻技術脈動：環境永續（202435）
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3. 前瞻技術脈動：環境永續（202434）
4. 前瞻技術脈動：能源技術（202421）
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