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熱帶國家的糧食救星,印度瘋小米

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熱帶國家的糧食救星,印度瘋小米 編譯 柴幗馨/責任編輯 林韋佑

高溫與乾旱逆境的育種工作,是亞洲帶地區近年來重要的發展方向。氣候變遷導致熱熱浪發生的頻率越來越高,高溫逆境的強度也加劇,全球禾穀類糧食生產也因此受到衝擊。

由印度為主、聯合中國與法國的研究團隊,匯集了65位來自世界各地的科學家,攜手合作將珍珠粟(或泛稱小米)(Pearl millet [Cenchrus americanus (L.)]的基因組解序。從近千個小米品系中,篩選出能耐攝氏42度高溫與乾旱逆境的品種,解析小米耐熱的生理機制,成果發表在世界頂尖期刊「自然-生物科技(Nature Biotechnology)」。

若能將研究結論應用在禾穀類作物的育種產業,特別是亞洲與非洲等氣候較炎熱的地區,很有機會成功選育出抗高溫與乾旱的水稻、玉米、或是小麥品種。


圖片來源:國際半乾旱熱帶作物研究中心ICRISAT

科學家預測2040年,全球平均氣溫將提高攝氏2度,農民也將面對更嚴苛的氣候條件。

小米是旱地作物,相較於其他糧食作物,例如稻米與小麥,小米具有更強的耐熱與抗旱能力,包含非洲乾旱地區以及部分亞洲地區,全球以小米為主食的人口高達9千萬人。一旦解開小米耐逆境的生理機制,不但能促進加速耐逆境小米品種育成速度,又能能將其基因功能應用在其他禾本科的作物育種上,穩定世界糧食的供應體系。


印度是全球小米產量最多的國家,一年的產量接近1千萬噸,栽培面積也高達750萬公頃。挑選耐逆境的小米栽培品系,以維持印度的國防與糧食安全,是該國近幾年重要的研究目標。

小米不但可做為主食,提供人體碳水化合物,穀粒中更富含膳食纖維、微量元素、以及豐富的蛋白質,是很健康的穀物。然而在印度,超過60%的小米產區都在最炎熱的地帶。

研究成果中被挑選出的耐高溫小米品系,不但能適應乾旱逆境,又能維持產量,除了穩定印度人民的食物需求,也確保了農民的收益。


這項計畫的主持人之一-國際半乾旱熱帶作物研究中心International Crops Research Institute for Semi-Arid Tropics (ICRISAT)的執行長-David Bergvinson博士表示:小米是非洲低度開發地區人民重要的糧食來源,由於不是全世界大宗的糧食作物,相關的研究相對冷門,就像是「孤兒作物orphan / neglected crops 」。

藉…

基改爭議有解:細胞受精之後就會死~有效避免基改花粉汙染自然環境!

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基改爭議有解:細胞受精之後就會死~有效避免基改花粉汙染自然環境!人工自交不親合技術-Synthetic Incompatibility,可有效避免基改花粉飄散至環境的危害 編譯 張瑞玶/編輯 林韋佑

基因工程技術成果造福了人類社會與自然環境,但基改作物在農業面臨的挑戰也備受爭論:如何降低基因改造生物(轉殖生物)與其他物種雜交繁衍後代,並將改造的基因,再次散播至生態環境的風險,一直是支持基改作物的育種家最迫切的問題。農業學家研發新的育種技術,一旦基改作物的花粉與普通作物授粉之後,受精卵變會自行啟動「自殺」基因,使的受精卵無法正常生長,因此無法產生下一代。


根據自然通訊(Nature Communications)期刊,明尼蘇達大學生物科學學院助理教授Michael Smanski與他的團隊研究表示,目前已經發展出一種新技術或許能有效防止上述的雜交狀發生。這個新技術我們稱之為「Synthetic Incompatibility」(人工自交不親和性,暫譯),可以將基改作物變成一種「無法與其野生種或是馴化後的物種繁衍後代」的新品種。

Synthetic Incompatibility此技術的基本原理是:將早已存在於生物體內的基因,於不正確的位置與時間點開啟(例如受精之後就開啟)。並且運用一種新型分子工具-可調控的的轉錄因子(programmable transcription factors),準確地控制生物體中特定基因的開啟或關閉,達到「無法產生後代」的效果。


以基改作物與其野生種的配對作為例子:一旦基改作物與野生種發生雜交事件,基改作物細胞中控制基因開關的轉錄因子,會活化特定基因導致細胞死亡,因而促使其繁衍出的後代無法生存。

Smanski與他的團隊表示,雖然現在也有許多不同的方法可以控制基因飄移(gene drift)現象(註),像是搗亂農作物授粉或使用化學物質來控制農作物繁衍後代等方式,但這些方法都需要針對每種物種的不同特性才能改變該農作物的繁衍。

而Smanski團隊想發展Synthetic Incompatibility此技術的主要目的,即是期望能夠在不改變原農作物的生長條件下,運用基因工程技術控制任何生物的有性生殖。

研究團隊中的博士後研究員Maciej Maselko指出,Synthetic Incompatibility將會是一種很有價值的新技術,因為這種方法絕對不會…

小蘇打粉洗去蘋果農藥?科學家這樣說!

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小蘇打粉洗去蘋果農藥?科學家這樣說! 編譯 張瑞玶/編輯 林韋佑

適當施灑殺蟲劑可有助於田間的作物產量增加,然而隨著大眾對食品安全意識的提升,人們也會開始擔心,作物中的殺蟲劑殘留是否會對人類健康具有潛在的負面影響。而坊間劉串各種小蘇打粉能洗去農藥的傳言,究竟是其來有自,還是以訛傳訛?美國食品科學家,實際試驗給大家看。


正確地清洗蔬果是一種 能有效清除農藥殘留的策略,同時也是食品工業中常見的標準處理方法,但某些容易吸收農藥的蔬果可能無法使用一般的清潔方式處理。因此,麻薩諸塞大學阿默斯特分校(University of Massachusetts, Amherst)的學者Lili He與她的團隊,希望藉由清洗蘋果的試驗,找出哪一種清洗方式能最有效地減少蔬果上的農藥。

一般大眾可能常會用襯衫或衣角擦拭蘋果外皮,做表面的清潔,然而,這樣的清潔方式可能只能除去一些沾黏在蘋果外皮上的灰塵和污垢。如果想要去除殘留在蘋果外皮上的農藥,那就需要更好的清潔方法。

Lili He與她的團隊在農業與食品化學期刊(Journal of Agricultural and Food Chemistry)中的研究表示:其實,只要使用家中常見的小蘇打粉清洗蘋果,即可解決水果表面農藥殘留的問題。


本研究針對兩種有機的加拉蘋果(Gala apples)施灑的藥劑作為試驗的材料,分別為殺菌劑腐絕(fungicide thiabendazole)與殺蟲劑益滅松(insecticide phosmet)。根據過去的研究文獻指出,腐絕這種殺菌劑會滲透蘋果外皮進而殘留於蘋果內。

研究方法則是使用三種不同配方的清潔液分別清洗這兩種噴灑不同殺蟲劑的蘋果,三種清潔液分別為:自來水、含有1%小蘇打的水溶液、與經美國EPA認證且常用於水果產業的清潔劑。

研究成果顯示,含有1%小蘇打的水溶液是減少蘋果表皮農藥的最有效清洗方法。經由12與15分鐘之後的清洗與浸泡,含有1%小蘇打的水溶液分別除去了蘋果外皮上80%的腐絕與 96%的益滅松。


這兩種蘋果外皮所去除的農藥百分比之所以有差異,如前面所提到的,腐絕會滲透蘋果外皮而殘留到蘋果內,因此也造成在去除蘋果外皮的農藥時的困難度增加。因此噴灑腐絕的蘋果比噴灑益滅松的蘋果吸收更多的殺蟲劑。


從影像圖的畫面結果也清楚地看到同樣的結果:在蘋果皮下80微米處測得殺菌劑腐絕,而僅在蘋果皮下20微米處檢測到殺…