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2017年第6期(发布时间: Nov 28, 2017 发布者:姚茹)  下载:
1   2017-11-28 15:12:49.807 美国能源价格与食品相关行业能源利用的关系 (点击量:8)

美国农业部经济研究中心(Economic Research Service, ERS)的研究人员通过长期观察能源使用情况发现,1997年美国食品相关行业消耗的能源为12.2夸特英热单位(qBtu),之后逐年增加,于2002年达到顶峰,增至13.5 qBtu,随后逐渐下降,2012年降至11.9 qBtu。广义的与食品类相关的能源包含了所有美国消费者所购买的食品和饮料在生产和制作过程中消耗的所有能源。鉴于当时能源价格高企,出现这种趋势也相当合理。

一、电力使用是食品行业能源消耗的主要因素

ERS的研究人员为了评估全美食品相关行业的各种直接、间接能源消耗量,开发了一种名为“食品环境数据系统(Food Environment Data System, FEDS)”的数据集以及配套的“环境输入—输出(Environmental Input-Output, EIO)模型”,合称FEDS-EIO。该数据集和模型的基准数据绝大部分来源于美国商务部经济分析局(U.S. Department of Commerce's Bureau of Economic Analysis)1997、2002、2007年的数据、与之类似但稍显笼统的美国劳工部劳工统计局(U.S. Department of Labor's Bureau of Labor Statistics)的年度数据(1993-2012),以及美国能源信息署(U.S. Energy Information Administration)国家能源信息系统(State Energy Data System)中的数据。这些数据描述了全美经济行业的市场交易活动,从而计算出美国食品相关行业直接、间接使用的能源总量。

根据ERS研究人员的研究结果显示,在1993-2012年间的食品相关行业总能源消耗中,电力使用平均占到58%。电力消耗最多的是家庭厨具用电,随后就是食品服务企业如快餐店、咖啡店。其他用电大户还包括批发商、零售商,如食品杂货店,肉类包装厂和冰激凌生产企业等食品加工厂商。

美国食品行业使用的另外两大主要能源为天然气和石油,包括汽油、柴油等产品。石油产品主要用于农业生产中农具的制造,以及驾驶车辆进行商业或家用运输活动(如开车去杂货店)。天然气与电力一样,也是食品加工厂商消耗的一种主要能源。

二、电价上升导致美国食品相关行业用电下降

2002年以前的几年中,美国电价持续下降,各大食品加工厂商、杂货店、餐馆、以及其他从业者,包括厨具消费者,电费花销越来越少。美国食品相关能耗总量在1998年至2002年间大幅增加,占全国能源消费总量的一半以上。但2000年至2010年间,美国食品相关行业的电力支付平均价格上涨了约50%,面对电价急剧上涨的情况,食品相关能耗大部分时间段出现下降,食品相关能耗消费占当年美国能源预算的12.5%。

美国食品相关能耗和电价变化趋势则呈负相关关系。ERS研究人员对这种关系进行了统计分析,以测量从农业生产阶段到消费者购买的各个阶段之间能源价格变化的速度和强度。研究人员发现,在食品供应链不同阶段对能源消费的反应节奏和反应强度各不相同,虽然各个阶段都会随价格的变化而变化,但是反应却有所不同。

农民、加工厂商、批发商/零售商面对上下浮动的电价做出不同的反应的原因有多种假设。不同类型的企业获得设备升级的途径不同,比如更换成价格高昂的节能灯,有些企业更为直接,将电价提高后的成本转嫁到消费者身上。如果企业与能源供应商已签订长期合同,那么电价暂时的提高也不会令其快速采取应对措施。另一方面,有些企业预先签订了价格确定的协议,对于未来能源价格变动有所预期,能够做出快速反应。

三、美国食品相关行业推动国家能源消费趋势

ERS的研究人员分析比较了食品行业能耗使用与美国经济能耗使用的情况。结果表明,如果全美电价出现同等比例的下降,食品行业用电增幅将超过非食品行业;如果电价出现同等比例的上升,食品行业的用电量将会比其他行业大幅下降。由于食品行业对于电价的敏感度超过平均水平,在电价持续上升或持续下降期间,能够推动全国能源消费趋势。

但是,如果以人均能耗数据计算,食品相关行业的能耗和非食品行业的能耗可能会出现截然不同的结果。2002~2007年间,非食品行业人均能耗处于上升趋势,而食品相关行业人均能耗的下降幅度远超上升幅度,因此,5年间全国平均人均能耗下降了2.7 mBtu。

粮食和能源是美国消费者的主要商品。根据ERS的这项最新研究显示,食品行业在美国年度能源预算中占据较大比重,极易受能源价格影响。在能源价格上涨时期,例如2008年,超市和其他食品店的年度能源成本支出占7.5%,2015年最新的数字是4.5%,反映了美国食品行业的节能措施和能源价格下降。食品行业和能源市场之间的反馈,凸显了美国食品体系能够推动更大范围内的能耗趋势以及未来的能源价格。

(编译 郝心宁)

2   2017-11-28 15:14:00.587 环境保护与创新:巴塞罗那大学25年的“生命”项目及课题研究 (点击量:45)

1992年5月21日,欧盟批准了“生命”项目(LIFE program),该项目致力于推动创新课题的开展,以鼓励环境保护。自“生命”项目启动25年以来,巴塞罗那大学已经参与了“生命”项目支持的各项课题共11项,总资金超过270万欧元。目前,该校分3个主题总结了其在“生命”项目中的参与情况。

一、 具备生态标准的矿区恢复

2004~2007年间,巴塞罗那大学进化生物学、生态学和环境科学院(Department of Evolutionary Biology, Ecology and Environmental Sciences)讲师雷蒙·瓦列霍(Ramon Vallejo)率领团队开展了巴塞罗那大学的第一个“生命”项目课题:石灰石采矿场环境恢复的生态技术研究(生态采矿场)。生态采矿场课题(LIFE+ ECOQUARRY)的目标在于应用生态学知识实现露天采矿区的恢复,这一课题拓展了已有的混凝土和缓解干旱等领域中的研究成果。

2013年,巴塞罗那大学生物学和生物多样性研究院(Biology and the Biodiversity Research Institute, IRBio)讲师蒙特塞拉特·乔巴(Montserrat Jorba)参与了生态采掘课题(LIFE+ ECORESTCLAY)项目。这一课题的目标是根据特定环境中的开采行为,分析生态恢复的措施,从而实现维护生物多样性、保护特定物种、改善自然、乡村和城市环境,这一课题实现了利用生态和生物多样性标准对采掘活动进行评估。

二、 高山地区间歇河和栖息地恢复

2014年以来,巴塞罗那大学进化生物学、生态学和环境科学院教授纳尔希斯·普拉斯教授(Narcís Prats)参与了间歇河研究课题(LIFE+ TRivers project)。该课题的目标是研究间歇河的水文和生态,开发改善河流治理的新工具,这一课题为地中海盆地的可持续性水资源管理提供了有效工具。

另外,巴塞罗那大学进化生物学、生态学和环境科学院的埃姆帕·卡里罗(Empar Carrillo)及其研究团队参与了水域生态恢复(LIFE+ LimnoPirineus)课题。该课题的目标是通过研究池塘和沟渠周围的湿地系统,实现比利牛斯山脉地区(Pyrenees)海洋栖息地和海洋生物的生态恢复,降低因人口高度分散导致的泽泻等物种灭绝的风险。

三、 环境保护与创新

1992年以来,巴塞罗那大学参与了诸多致力于栖息地和物种恢复,保护生态环境的研究项目。例如,地中海地区杉叶蕨藻的恢复研究项目;卡普布朗地区地中海僧海豹的生存能力研究项目;波西多尼亚海草地保护研究项目等。另外还有利用超滤膜技术处理河水;减少洗车设施水资源的消耗和污染等应用性研究项目。

(编译 梁丽)

3   2017-11-28 15:14:41.287 颠覆农业生产的新项目 (点击量:48)

国际农业研究磋商组织农业大数据平台(The CGIAR Platform for Big Data in Agriculture)由国际热带农业中心(International Center for Tropical Agriculture, CIAT)和国际食物政策研究所(International Food Policy Research Institute, IFRRI)共同牵头,该项目涉资数千万美元,以提高效率、增加产出、增强农业适应能力为目标,颠覆了发展中国家的粮食生产模式——所有动力均源自信息。项目同时获得了技术巨头IBM和亚马逊等高级合作伙伴的支持。该项目其它合作伙伴还包括比尔及梅林达·盖茨基金会(Bill & Melinda Gates Foundation)、世行、宾夕法尼亚州和密歇根州的一些大学、伦敦国王学院(Kings College London)以及率先使用大数据管理消费品供应链的百事(PepsiCo)公司。

一、项目背景

这项涉资3,000万美元的项目于2017年5月15日在印度海德拉巴(Hyderabad)“信息通信技术促发展会议”(Information and Communications Technology for Development (ICT4D) conference)上正式启动。项目汇聚了数千名农业科学家、程序员等相关领域的人员,负责收集、处理、分析大量与作物、天气、土壤等有关的数据,为发展中国家的农民、政府和政策制定者提供精准可靠的建议。

CIAT曾将大数据分析应用于哥伦比亚的农业领域,效果反应良好。2013年,该中心的研究团队在分析了当地气象局和水稻种植者联合会过去数十年收集的数据之后,优化了播种时间。仅在一个季节内,为科尔多瓦政府部门节省了约360万美元的农业投资。通过使用大数据分析,CIAT与其合作伙伴还对亚马逊地区的森林砍伐做出了最实时的跟踪。然而,发展中国家绝大多数的小规模农户和政策制定者尚未享受到大数据革命的益处。现如今智能手机已经普及,许多农村地区也连接到了网络,许多农民可以上传、分享和获取重要数据,做出合适的农业生产投资决策。

CIAT的研究主任安迪·贾维斯(Andy Jarvis)表示:“是时候让小规模农户拥有自主选择权和控制权了。只要数据量足够且分析得当,我们就能确定降水时间、作物的种植顺序、化肥和水的使用量等。还能预测冲击性事件,降低风险,最大程度地推广可持续农业。”贾维斯还说:“精准农业不是少数人的特权。大数据革命虽然已经造福发达国家的农民,但世上仍有5亿小规模农户需要大数据的指导,小规模农户生产的粮食占世界粮食的70%。”

IFRRI高级研究员、空间数据分析专家嘉伍·库(Jawoo Koo)说:“该项目的分析和处理能力十分强大,代表了农业研究领域的突破。数据用得好,制定政策就会更为明智,也就能以更快的速度、更低的成本、更大的规模来解决发展难题。要实现联合国增加粮食生产、扶贫以及应对气候变化的可持续性发展目标,最有效的途径之一就是缩小富农和贫农之间的信息技术使用能力的差距。缩小该差距可确保全世界的农民和政策制定者做出明智的决策,获取最大的效益,而这正是CGIAR农业大数据平台建立的初衷。”

二、项目的3大任务

数据整理——各机构在收集获得土壤、气候、作物等数据后,将对数据统一整理,而后进行公布。项目平台的首要任务便是要求CGIAR的研究人员以自由开放的态度共享彼此的数据。

促进合作——促进农业科技领域各部门的合作,汇集人才,早日实现联合国可持续发展的目标。

鼓励创新——建立400万美元的项目基金,用于支持实时监测害虫、针对各地情况提出化肥及用水建议等利用大数据的创新性研究项目,将数据与合作投入到生产实践之中。

三、附加信息

CGIAR农业大数据平台旨在利用大数据加快国际农业研究的进展,增强研究的影响力。该项目将持续6年,推进发展中国家的农业发展项目,改善政策的制定,引领数据整理,促进合作,共谋创新,展示大数据分析的力量。

CIAT是一个以促进可持续粮食生产、以改善亚非拉美人民的生计为宗旨的科学研究组织。除了研究如何增加农业的收益、提高竞争力和可持续发展能力之外,该中心还深受各国政府和政策制定者的信任,客观地在农业和环境问题上建言献策。

IFRRI的宗旨是为解决饥饿与贫穷的问题寻求长久之计。该研究所于1975年成立,重点关注低收入国家和这些国家的穷人,为解决其粮食需求而研究国内国际战略与政策。CIAT和IFRRI均为CGIAR的一部分,CGIAR是一个全球性的农业研究机构,以保障未来粮食安全为目的,下设15个研究中心,与数百个研究机构合作密切。

(编译 李晓曼)

4   2017-11-28 15:16:00.72 FAO新编指南帮助成员国兑现气候承诺 (点击量:53)

2017年5月12日,《巴黎气候协定》(Paris Climate Accord)已获得通过,落实减排承诺、适应气候变化已经成为国家战略的核心任务。为了帮助发展中国家将农业纳入国家适应计划(National Adaptation Plan, NAP),增强农业的适应力和抗灾力,联合国粮农组织(FAO)发布了《国家适应计划:农业、林业、渔业发展准则》(Guidelines for Addressing Agriculture, Forestry and Fisheries in National Adaptation Plans,简称《NAP-Ag准则》),以此作为对《联合国气候变化框架公约国家适应计划指南》的补充(UNFCCC NAP Guidelines)。

新准则的制订工作得到了德国联邦环境、自然保护、建筑和核安全部(BMUB)、比利时、荷兰、瑞典及瑞士的资助。该套准则能够帮助弱势国家获得“绿色气候基金准备计划”(Green Climate Fund Readiness Programme)等项目的支持,加大决策过程的参与力度,构建所需的技术能力。

合适的选择取决于具体情况和利益相关者的观点及需求,这并不是一项简单的工作。例如,马里北部的法吉宾湖(Lake Faguibine),自上世纪70年代中期以来,大部分时间处于干涸状态,成为气候变化引发生态、政治、社会变化的典型案例。虽然较多利益相关者呼吁重新注水,并通过基础设施建设适应气候变化,但是当地人却认为,适应变化应以生态系统为依托,例如可持续森林管理方法,这种做法随着湖水的减少愈发显得重要。这种情况很常见,因此在制定国家适应计划时,需要综合考虑多方因素,确保计划不仅能促进发展,还有助于应对气候变化和粮食安全。

粮农组织自然资源官员和该准则的合著者朱莉娅·沃尔夫(Julia Wolf)表示,“对于加强应对气候变化能力、保障后代粮食安全而言,中长期适应计划至关重要。农业通常是发展中国家的经济支柱,所以在制定计划时,应当发挥农业的作用,考虑农业相关部门的利益。这套准则旨在解决关键问题,找到切入点,确定行动步骤。”

农业,包括种植业、畜牧业、林业和渔业,在确保全球平均气温不高于工业化之前水平2℃以内的努力中具有特殊地位。农业是温室气体的主要排放源,是减缓工作的主要目标,也是突破创新的领域之一。2050年人口将会增加,粮食生产必须比2006年的产量提高60%才能满足人口需求。正因如此,在政府间气候变化专门委员会(IPCC)第五次评估报告所确定的8大气候变化风险中,有4项涉及粮食安全。

近90%的发展中国家已将农业当作气候变化承诺的关键。国家适应计划是各国落实适应优先事项、兑现国家自主贡献承诺、实现可持续发展目标的核心举措。FAO发布的新准则面向国家规划人员、农林渔业主管部门及专家、联合国及双边捐助机构,旨在解决农业领域的适应和减缓工作所面临的具体挑战,合理把控变革速度,确保农民的收入、生计、粮食安全保障不会受到影响。

(编译 郝心宁)

5   2017-11-28 15:16:47.77 植物病原体预测工具 (点击量:49)

西班牙马德里理工大学(Universidad Politécnica de Madrid, UPM)与西班牙国家农业与食品技术研究院(Instituto Nacional de Investigación y TecnologíaAgraria y Alimentaria, INIA)的联合机构——植物生物技术与基因组研究中心(Centre for Plant Biotechnology and Genomics, CBGP, UPM-INIA)的一个研究团队,研发出了能够自动识别致病因素的计算工具。这一在线工具提供了即时可用的与细菌相关的“武器”目录。研究人员利用这些数据,制作了一个预测程序,以分辨致病菌基因组和非致病菌基因组,正确率超过90%。

近年来新出现了一些与植物消费有关的细菌性疾病——比如2011年德国大肠杆菌病毒疫情的爆发。因此有必要找到一种方法,从某细菌的基因组数据来预测这种细菌什么时候开始爆发。不管好坏,细菌主导着这个世界;不过总的来说,主要是好的方面。绝大多数细菌是无害细菌,或者说是有益菌;没有这些细菌,地球上的生命不可能存在。然而,能感染其他生物、引起疾病的细菌种群数目正在减少。植物病原菌给作物种植带来了巨大损失;再者,一些人类病原体在其生命周期的某些阶段与植物有关。

细菌感染其他生物需要什么条件呢?过去,微生物学家要回答这个问题,就需对特定细菌基因进行灭活处理、然后测量其感染性。这一方法非常有效,但仍有缺陷,因为它虽然让微生物学家识别了大量机制,却无法提供一种通用方法。基因组计算法可以在短时间内提供大量致病菌和非致病菌的基因组排序,可以让研究人员以一种新的方式来解决这个问题:细菌要感染植物,必须包含什么基因组?

为了找到这个问题的答案,CBGP(UPM-INIA)的研究人员开发了一个叫做“植物-细菌交互因素资源库”(Plant-bacteria Interaction Factors Resource, PIFAR)的工具。PIFAR内包含一个与植物-细菌交互作用相关的公共细菌遗传定子库。这一工具可以预测植物与细菌之间的交互作用,其中一些交互作用是已知的,还有一些是未知的。例如,阪崎肠杆菌包含一些食源性致病菌(条件致病菌),这些细菌会导致新生儿和婴儿感染严重疾病,也可以感染植物。这一模型能够非常准确地识别出与植物有关的细菌——在识别阪崎肠杆菌株方面尤其准确。而阪崎肠杆菌是高致命性细菌,因此识别此菌种意义重大。

本研究参与者之一巴勃罗·罗德里格斯·帕伦苏埃拉(Pablo RodríguezPalenzuela)表示:“基因组学方面的进步可以让我们很容易地获得各细菌种群的全基因组序列——甚至在研究细菌的生命周期之前就可以做到这一点。”这一工具可以预测新爆发疾病中的某种细菌是否来源于植物;而这将有助于流行病学家控制这些疾病的爆发。

(编译 田儒雅)

6   2017-11-28 15:17:11.157 德国科学家研发激光除草系统 (点击量:47)

为了保证农作物长势良好,提高作物产量,必须有效控制农田里的杂草。由于传统的化学除草剂被认为是有毒化学品,有机农业避免使用除草剂,因此,如果机器人能够自动识别农田中的杂草并用短激光脉冲将其除掉,这对于可持续发展农业而言,可谓一大福音。

在联邦经济与能源部(Federal Ministry for Economic Affairs and Energy)创业基金(EXIST)的支持下,德国波恩大学(the University of Bonn)的胡里奥·帕斯特拉纳博士带领其计算机科学团队开发了一个机器人识别杂草系统:在全地形机器人车或拖拉机上装载照相机,从众多作物中自动识别出杂草,并有针对性地将其去除。这一机器人系统在波恩创意交流会(Bonn Idea Exchange )上获得了最佳创意奖。帕斯特拉纳博士说“机器人用短激光脉冲照射杂草叶片,减弱其活性。如果该系统能够实现商业推广,在未来的农田里就可以不再使用除草剂,从而达到保护环境的目的。”

作为该机器人系统的主要发明人之一,帕斯特拉纳博士曾在在莱布尼茨-汉诺威大学(Leibniz Universität Hannover)攻读博士学位时的研究方向就是用统计模型对杂草进行检测和分类,并和同事合作建立起了机器人的早期模型。目前,帕斯特拉纳博士带领研究团队研究机器人学和图像自动识别(automated image interpretation techniques),这为机器人除草系统的深入研究提供技术保障。

为了促进可持续农业的进一步发展,同时基于该杂草自动识别系统的不断完善,在技术转移专家的指导和帮助下,目前技术创始人正在推进其创业项目——埃斯卡达技术(Escarda Technologies)。激光除草的设想将创新性机器人与可持续发展这一热点问题相结合,使激光技术助力新农业机械的发展,将具有良好的市场前景和竞争力。

(编译 李楠)

7   2017-11-28 15:17:38.113 输送微量养分的化肥工具 (点击量:12)

植物通过叶子和根都能吸收养分,但叶面施肥却很难长时间维持。在《应用化学》(AngewandteChemie)期刊中,德国研究团队开发了一种基于生物复合微凝胶的微量养分高效传输系统:用特殊的肽将一种“微容器”固定到叶子表面,同时与位点结合以保证“货物”能逐步卸下。

在此之前,叶面施肥已广泛应用于各领域,如在葡萄栽培时用于因矿物质缺乏而导致的葡萄藤叶子变黄。然而,尽管使用了洗涤剂、粘合剂和湿润剂,通过叶面施肥输送的养分几乎不可能保持几个星期。多达80%的养分被冲到土壤中,转化成了植物无法吸取的物质。除此以外,这些养分被冲入土壤及水体中还会造成环境问题。另外,强日光会使所使用肥料的水分蒸发,导致肥料盐分浓度升高,引起叶子灼伤。

目前,一支来自亚琛莱布尼茨互动材料研究院(DWI-Leibniz Institute for Interactive Materials)、亚琛工业大学(RWTH Aachen)和伯恩大学(University of Bonn)的研究团队研发了一种以生物相容性微凝胶为基础的叶面施肥体系。这种微凝胶能选择性地与叶子长时间粘合,用一种可控的方式慢慢输送养分。微凝胶是由交联高分子的微小粒子组成,能够有效结合水分和其他分子,比如肥料。研究人员仿照细菌中铁结合蛋白质的形式,在凝胶颗粒内部加入结合位点用来保证铁离子的缓慢释放。该微凝胶中充满一种pH值为3的含铁溶液,当pH值上升到7时微凝胶会收缩,释放水分并与铁结合。

凝胶粒子表面有一种来源于乳酸菌的锚定肽。这种锚定肽与叶面牢固地绑定在一起,防止微凝胶的流失。凝胶中的水分提供一种水状微环境便于铁扩散到叶子中。将这种新型叶面肥料用于缺铁的黄瓜作物后,原本黄色的叶子能迅速变绿。通过融入不同的结合位点,微凝胶“容器”能容纳大量其他金属离子或试剂。它可以根据需要实现输送的所需试剂最小化,排放到环境中的化肥和杀虫剂最小化。微凝胶由于其生产成本低、容纳量高、使用方便且粘合性能可调节,应用范围十分广泛。微凝胶应用的目的是让自我调节的输送体系服务于可持续农业。

(编译 李晓曼)

8   2017-11-28 15:18:05.567 农艺软件“作物矩阵”:管理作物生长季的信息 (点击量:8)

“作物矩阵”(CropMatrix)是为草原农学量身定制的软件。“该农学软件之前被澳大利亚和美国使用,由于软件能满足越来越多公司的需求,理查森·派尼尔公司(Richardson Pioneer)的客户和加拿大西部农民也开始使用“作物矩阵”。

理查森·派尼尔公司的农学经理希斯·杜瑞(Heather Durie)表示,这款最新、最先进的软件旨在提升对农场客户的服务。“作物矩阵”的派尼尔版本专门针对大草原的作物和生长环境开发。她说:“全球所有用户使用的软件框架大体相似,我们使用的“作物矩阵”版本是针对农艺环境和作物组合量身定制的。”杜瑞表示:“作为零售商,过去我们看到许多软件程序都是针对具体的种植者。在对客户进行规划和提出建议时,我们习惯于将目光局限于客户的种植地,实际上我们需要一个系统帮我们看得更远。我们需要在内部组织农艺信息,以便与同事们分享。但同时,在我们勘察每一块地并作出推荐的时候,我们需要为每个客户提供更加透明的系统。”

借助这一全新的平台,派尼尔公司能对农艺进行系统的规划。在此之前,通过在纸上做笔记或者在Excel文档中做记录,工作效率都不高,而通过作物矩阵,我们为客户制定种植计划时就能实现双向互动,对用户而言更方便。公司代表可通过该平台在种植季节中全程与客户保持合作,共同制定具体的农耕计划。通过该平台收集评估的信息将全年帮助农民做出合理的决策。作物矩阵还可分析卫星图像,未来有望用于精准农业。

作物矩阵并不像精准农业那样根据各地情况提供施肥建议,其首要任务是促进当下业务的发展,为农耕提供考察与建议。作物矩阵可以利用图像储存数据,针对变量比率提供建议。目前,作物矩阵仅仅是为了帮助农艺学家制定计划,真正有价值的想法依旧来自于领域专家。通过这个软件,专家为客户提供建议将更为便捷。该软件另一个益处是能帮助派尼尔公司简化草原野外试验的管理程序,以更加便捷的方式将信息传达给客户。

(编译 李晓曼)

9   2017-11-28 15:18:52.103 升级世界动物健康信息系统(WAHIS),改进动物健康数据采集 (点击量:9)

世界动物卫生组织(OIE)正在升级“世界动物健康信息系统(World Animal Health Information System,WAHIS)”来应对新的卫生方面的挑战,以备未来之需。新一代的WAHIS+将具备新的技术能力,以便提升动物疾病相关数据的收集与分发。OIE的主要任务之一是确保全球动物疾病情势的信息透明。WAHIS可以提供可靠、核实过的动物健康信息,从而有效控制跨境动物疾病。该系统能够及早发现新兴疾病,有利于保护公众健康和全球生活秩序,并且在促进贸易安全方面也能发挥重要作用。

一、WAHIS

这些年来,WAHIS成绩斐然,仅2016年就接收了近1,500条通知和后续报告。疫情报告系统包含一张涵盖全球200多个国家的网络。通过该网络可得出116种严重动物疾病和新兴动物疾病以及34种流行性动物疾病,包括炭疽、裂谷热、狂犬病、和高致病性禽流感的相关数据。此外,每月有16,000位服务订阅者会接收到WAHIS的预警信息,80,000名访问者通过WAHIS界面进行咨询。

第一代WAHIS投入使用已经十多年,当前动物公共健康所面临的新挑战需要对系统进行升级和改变。一年前,OIE通过调查、咨询和对话等方式了解其成员以及各种利益相关方的需求,将系统升级成WAHIS+。WAHIS+采用新技术来适应社会变化,新系统将会更加快捷、直观,增加新的功能,包括数据拓展挖掘、可定制数据查询以及时空数据的可视化。

二、WAHIS+

“WAHIS+是全球动物健康数据领域所取得的巨大进步,它是用来解决未来卫生方面挑战的战略工具,与‘大健康(One Health)’的策略是一致的。我们需要以一种跨学科、整体性的策略来进行数据收集、分析和分发,研究对象不仅是动物疾病还包括公共健康威胁,同时考虑气候变化、环境因素等。”OIE总干事艾略特(Eloit)博士在该组织的第85届大会上表示。

由于OIE启动了一项雄心勃勃的工程来开发升级版的系统WAHIS+,因此WAHIS+会成为一个不断演进和全面化的工具。在未来时间里,WAHIS+会改进重大流行性动物疾病数据的收集和发布方式,包括家养动物和野生动物的疾病数据。另外,WAHIS+还能协助公共医疗官构建一个更加强大的全球疫情报告社群、将与流行病信息相关的基因数据加入到人类健康状况数据库来提升疾病的可跟踪性,从而确保及时做出恰当的应对。WAHIS+与各国/地区数据库之间的兼容性、根据情况进行相应的数据分析与展示能力等,将会支持OIE的各种地区项目和倡议,确保数据能够得到更好地使用,为未来政策的制定以及有效决策提供指引。

三、其他升级产品

2016年,OIE研发出一款名叫“世界动物健康信息系统预警(WAHIS Alerts)”的智能手机应用系统,来确保用户每天都能迅速地获得动物卫生相关的通知。“科技对于疾病的尽早发现非常关键,”艾略特博士称,“探测动物群体中是否会爆发动物传染性疾病是全球卫生安全的重要组成部分,而当前这一部分的工作需要加强。这是我们面临的挑战,我们有信心和我们的成员一起取得成功。”

另外,该组织于2017年5月25日宣布启动WAHIS新的电子学习平台,该平台专门为其成员准备,特别是供各国联络员接收通知。这一互动式教学平台与爱荷华州立大学(Iowa State University)联合研发,获得了欧盟的资金支持。通过这个平台,用户可以更加便捷地获取与WAHIS相关的最新培训材料和动物疫情通知。

(编译 李晓曼)

10   2017-11-28 15:19:20.637 通过克服免疫抑制可治疗牛白血病 (点击量:8)

日本北海道大学研究团队新研发了一种抗体药物可以再次激活受到抑制的免疫细胞,进而减少受感染的牛体内的牛白血病病毒(BLV)数目。这种抗体药物可以用来治疗牛的一系列难治疗的感染病。

牛白血病是牛的系统性恶性淋巴肉瘤,主要是受逆转录酶病毒——牛白血病病毒感染而引起的疾病。据报道,2016年日本的牛白血病达3,125例,是日本《家畜传染病预防法(the Act on Domestic Animal Infectious Diseases Control)》中记录的牛传染病中数量最多的疾病。在其他亚洲国家、南美洲和北美洲也都很常见。日本有约35%的牛都感染过牛白血病病毒。尽管这种传染病的肆虐给乳制品和肉牛养殖户造成了巨大的经济损失,但目前还没有有效的疫苗或治疗方法来控制这一疾病的扩散和发展。

在之前的一项研究中,日本北海道大学(Hokkaido University)、东北大学(Tohoku University)及北海道研究机构(Hokkaido Research Organization)的科学家们发现,当牛感染牛白血病病毒时,由于PD-1和PD-L1之间的受体/配体相互作用,淋巴细胞“T-细胞”的功能会受到抑制。这一免疫抑制与牛白血病的病情发展紧密相关。另外,这些科学家们研发了一种“抗-PD-L1”抗体,能有效阻止PD-1和PD-L1之间的相互作用,进而重新激活受感染牛群中的T-细胞反应。

在本研究中,研究团队从老鼠体内提取了一种“抗-PD-1”抗体。然后,研究人员对该抗体在阻止牛白血病发展方面的有效性进行了测试。结果显示,“T-细胞”的活动性和病毒数目并没有明显改变。显然,这是由于在给药时牛体内的抗体不稳定造成的。研究团队接着利用鼠“抗-PD-1”抗体设计了一种抗-PD-1“鼠-牛”嵌合抗体。随后又将这一嵌合抗体施于受感染的牛体内。研究人员发现,新形成的嵌合抗体阻止了PD-1和PD-L1之间的作用,进而重新激活了牛的抗病毒免疫反应,减少了受感染牛体内的病毒数量。此外,还发现这一抗体不容易脱离牛体,使得抗体可以在牛体内长时间起作用。

研究团队的下一步研究计划是进行动物实验,来检验所研发的抗体对治疗其他疾病是否同样有用。

这一新抗体可以为生物医药的研发开辟道路,不仅能有效治疗感染牛白血病病毒的牛,还能减少抗生素或类固醇在其他难以治疗的传染病中的使用。

(编译 梁晓贺)

11   2017-11-28 15:19:55.86 研究表明梳理基因可以保护蜜蜂免受致命螨的侵害 (点击量:8)

加拿大圭尔夫大学(Guelph University)的最新研究显示,蜜蜂体内的一种梳理基因可能是保护蜜蜂免受致命的蜂蜜蟹螨伤害的关键。环境科学学院(School of Environmental Sciences)的恩勒斯特·古茨曼(Ernesto Guzman)教授带领来自普渡大学(Purdue University)的科学家进行了此项研究。

蜂蜜蟹螨常依附于蜜蜂的身体并以饮食蜜蜂的血为生。受感染的蜜蜂的寿命只有正常蜜蜂的一半,它们通常会死于失血过多或螨传播的致命病毒。古斯曼教授说:“大约85%的蜜蜂群都存在螨虫,所以几乎不可能将它们根除。所以,我们的目标是维持低水平的螨虫数量。实现这个目标的一个方法就是培育对螨虫有抵抗力的蜜蜂,而抵抗力的机制之一就是蜜蜂的梳理行为。”

螨虫身形扁平,藏匿在蜜蜂腹部的区块间,蜜蜂很难能触碰到它们。为了清除螨虫,蜜蜂需要用2、3条腿大力抓挠,同时长时间晃动身体。虽然所有的蜜蜂都有梳理基因,但只有当梳理基因呈现高显性表达时,蜜蜂才会激烈地挠抓身体,才会去除身体上的蜂蜜蟹螨,对他们产生抵抗力。那些基因呈低显性表达的蜜蜂,有些不会抓挠,有些一开始会轻轻地抓,然后就放弃了。

为了将基因与蜜蜂的螨虫抗性联系起来,古茨曼研究团队必须证明激烈的抓挠行为会使一些蜜蜂更具有抗螨效力。在之前的一项研究中,古茨曼发现,具有抗螨性的俄罗斯蜜蜂的梳理行为比不具有抗性的安大略蜜蜂激烈得多。古茨曼说:“俄罗斯蜜蜂是第一批接触蜂蜜蟹螨的蜜蜂,并且产生了抗螨性。但是我们想确定是什么导致了这种抗性。”为了确定激烈的梳理行为是否与遗传学有关,研究人员在引入蜂蜜蟹螨后比较了蜜蜂的核糖核酸(RNA)。研究发现具有激烈梳理行为的蜜蜂显示出了高显性轴突蛋白1基因,并已知该基因与重复运动有关。该项研究成果近期发表在《行为遗传学(Behavior Genetics)》杂志上。

古斯曼研究团队的下一步研究重点是确定高显性轴突蛋白1基因的表达水平是否可以遗传。如果能证实这种基因具有可遗传性,便可进一步筛选基因表达强的工蜂用于育种。

(编译 梁晓贺)

12   2017-11-28 15:20:28.747 有助于防治牛群中角蝇和牛蝇的新产品 (点击量:8)

牛蝇和角蝇是常见的严重骚扰牲畜的害虫,常会引起牲畜体重减轻、过敏等问题,给畜牧业带来严重损失。5月25日加拿大艾伯塔省默克动物保健公司(Merck Animal Health in Alberta)的兼职技术服务兽医罗伊·刘易斯(Roy Lewis)在《加拿大生产者日报》上发表了题为《新产品有助于牛群中角蝇和苍蝇的防治》的文章,对市场上几种新型的控制牛蝇和角蝇的产品进行了介绍并给出了一些中肯的建议。

一、角蝇和牛蝇严重损害牛群健康

角蝇即夏天常聚集在牛背上的苍蝇,可吸食牛血液,对牛的产奶量有很大影响。据统计,每只角蝇每天咬破牛皮吸血20-40次。小牛则要忍受供奶量不足和蝇虫叮咬刺激的双重打击,这些因素将直接导致犊牛的断奶体重减少14%。

牛蝇以牛的分泌物为食,如眼屎。它们给牛群带来极大的烦扰,每天至少使牛群的进食时间缩短1小时。导致牛群的体重增长减缓,还会传播红眼病之类的疾病。

上述两种苍蝇的生命周期都始于产在牛粪中的虫卵。它们的整个生命周期持续2~3个星期,这意味着在加拿大北部气候条件下的夏天,牛蝇和角蝇可能有多至5个生命周期。如此计算,每头牲畜要面对50多只苍蝇,这是一个非常严峻的问题。

二、几种新型防蝇产品的对比介绍

与15年前相比,今天的畜牧者有更多的方法防治角蝇和牛蝇。如杀虫剂耳标、大环内酯浇泼剂、拟除虫菊酯浇泼剂和牛群刷油机(Cattle Oiler)。特别是在防蝇耳标问世后的几年,牲畜开始对苍蝇形成了抵抗力,进而也推动了更多化合物的研发。然而,化合物对苍蝇的药效并不是持续稳定的,如果在苍蝇爆发的前几个星期,这些产品不能百分之百保护牛群免受苍蝇的侵害,则说明苍蝇可能产生了抗药性,就有必要改用不同的产品。几种防蝇产品的使用方法和药效对比如下:

1、刷油机产品

牛群刷油机是生产商通过混合矿物油或芥花籽油制作出的一种苍蝇控制产品。但是随着马拉硫磷(Malathion)的消失,畜牧工对牛群刷油机的选择也随之减少。需要注意的是,在选择牛群刷油机时要避免那些柴油混合产品。目前,可在加拿大使用的刷油机的产品是氯菊酯杀虫剂,包含多种品牌,其中一个商标名称是二氯醚菊酯(Ectiban)。畜牧工在选择牛群刷油机产品时要严格按产品说明购买。刷油机可以持续应对苍蝇、虱子和蚊子危害。缺点是需要大量资金投入并需要每年进行维护。在牛被运送到屠宰场之前,应停用刷油机一天。

2、大环内酯浇泼剂

大环内酯(主要是伊维菌素)是一种浇泼剂产品,常见的品牌有司拉克丁(Solmectin)和害获灭(Ivomec)。它们对虱子和牛蝇的防治十分有效,但对体内蠕虫的效力正在减弱,也有很多畜牧生产者和兽医对该产品的防蝇效力产生了怀疑。产品标签标识的控蝇有效期为35天,主要作用于苍蝇全身,并随着粪便被排泄出来,所以也可以杀死飞蝇幼虫。在幼虫成为苍蝇之前将它们杀死,会大大降低苍蝇对牛群的危害。该产品还具有经济实惠、操作简单等优势。但是,这类产品屠宰前停药时间较长,大约为49天。

3、拟除虫菊酯浇泼剂

拟除虫菊酯浇泼剂是畜牧者和兽医用来控制苍蝇的另一类浇泼产品。这类产品通常适用于苍蝇和虱子的防治,有些也对某些蜱虫有效果。使用方法是将少量的产品浇在牲畜后背。常见的产品有赛博(Saber)、博斯(Boss)和塞勒斯(Cylence)。这3个产品的工作原理基本相似,都可以控制苍蝇或虱子叮咬和吸血,药效可以持续几个星期。屠宰前停药时间为一个星期,对牧场放牧牛不需要停药出来放牧。

4、防蚊耳标

市场上销售的防蝇耳标持续时间更长,约为3个月,但仅限于对苍蝇的控制。所以时间更长意味着成本更高,摘除旧耳标、更换新耳标所需的人力也更多。

三、总结

在春末或夏季,只要畜牧者是通过滑槽运牛,就必须进行苍蝇控制。在加拿大附近的区域,7月和8月是蝇害最严重的时节。苍蝇、虱子、体内寄生虫和某些蜱虫对牲畜体重增长的影响是具有积累效应,这些都会导致牲畜体重增长减少。在使用防蝇产品时,一方面要利用时间精准处理方法,畜牧者处理蝇害的时间越接近实际的苍蝇爆发季节,效益就越大。另一方面要注意使用多用途产品,通过打破苍蝇的生命周期并及早杀死成年苍蝇,可以减少整个季节的苍蝇。

(编译 梁晓贺)

13   2017-11-28 15:21:05.187 研究证明“微小绿色”嫩苗有益健康 (点击量:8)

“微小绿色嫩苗”(microgreens)相比成熟的植物含有更多的营养物质。尤其是紫甘蓝微小绿色嫩苗已经引起了人们的广泛关注,因为紫甘蓝具有预防慢性疾病的效用,例如美国最致命疾病——心脑血管疾病。美国农业部农业研究局(Agricultural Research Service, ARS)的化学家托马斯·王(Thomas Wang)在与人合著并于2016年12月发表在《农业与食品化学期刊》(Journal of Agricultural and Food Chemistry)上的文章中称:“尽管根据报道,来自紫甘蓝等蔬菜的微小绿色嫩苗含有更多营养物质(相比成熟植物而言),被视为‘更健康’,但迄今为止还没有开展过评估食用微小绿色嫩苗是否能够减少心脑血管疾病风险的研究。”

微小绿色嫩苗是某些草本植物、蔬菜和谷类作物的种子发芽长成的娇嫩、幼小的植物,可在茎部折断,在发芽两周内新鲜食用。一些大厨大力宣传微小绿色嫩苗的口感、质地、色泽和外观,将其用于汤羹、沙拉、三明治和主菜的烹饪中。

为研究其是否有益健康,托马斯·王和农业研究局的同事在马里兰州贝茨维尔的马里兰大学帕克分校利用60只小老鼠开展了研究。每只老鼠喂养以下其中一种餐食:低脂肪、高脂肪、含成熟紫甘蓝、不含成熟紫甘蓝、含紫甘蓝微小绿色嫩苗和不含紫甘蓝微小绿色嫩苗。所喂食的紫甘蓝均经过冷冻干燥,以等同每人每天200克的含量(约1杯)喂食。研究结果如下:

1、 高脂肪饮食同时食用紫甘蓝的老鼠,不论食用的是成熟甘蓝还是微小绿色嫩苗,与肝组织炎症相关的血液中胆固醇含量和甘油三酯的含量均低于高脂肪饮食但不食用蔬菜的老鼠;

2、 高脂肪饮食的老鼠,不论食用成熟甘蓝还是微小绿色嫩苗,相比饮食中不含蔬菜的老鼠,体重增长较慢;

3、 食用微小绿色嫩苗的老鼠体内,“坏”胆固醇(低密度脂蛋白)含量低于食用成熟紫甘蓝的老鼠。毫不意外的是,低脂饮食的老鼠是所有对照组老鼠中最健康的;

4、 紫甘蓝微小绿色嫩苗比成熟甘蓝含有更丰富的多酚和芥子油甙。这两种物质被视为是具有抗氧化、降固醇、抗发炎功效的植物营养素。

托马斯·王表示:“尽管微小绿色嫩苗含有更丰富的多酚和芥子油甙,但并不意味着这些植物营养素就是导致部分老鼠更健康的活跃元素。这些微小绿色嫩苗如何真正促进人体健康尚待研究。”

(编译 乌吉斯古楞)

14   2017-11-28 15:21:36.653 香味农药苯甲酸甲酯的新用途 (点击量:8)

马里兰州(Maryland)贝尔茨维尔(Beltsville)的农业科学研究院入侵昆虫生物防治与行为学实验室(Agricultural Research Service Invasive Insect Biocontrol and Behavior Laboratory)的化学家张爱军发现了苯甲酸甲酯(methyl benzoate)的新用途,即以环保的方式防治农业害虫。苯甲酸甲酯(methyl benzoate),名称可能生僻,气味却为人熟知。该天然化合物有浓郁的冬青油香气及花香果香,常用于制作香水、肥皂和香波。金鱼草(snapdragon)和矮牵牛(petunia)释放苯甲酸甲酯吸引蜜蜂授粉。许多昆虫也会分泌该物质吸引其他昆虫。但并不是所有的昆虫都喜爱这一物质。

张爱军发现苯甲酸甲酯可以防治一种来自亚洲的入侵物种——斑翅果蝇(spotted wing drosophila fly, SWD)。在2008年,SWD被发现出现在加州之后,迅速传播到美国各地。SWD严重危害水果作物,特别是浆果类作物,而防治之法却很少。目前科学家们正在研究一种新的生物型杀虫剂,这种杀虫剂基于一种廉价的化学物质制作,其残留物在环境中留存时间相对较短。

张最初发现苹果汁中含有吸引果蝇的不稳定化合物。他表示:“腐烂的苹果和其他水果会吸引SWD及其他种类的果蝇。我们已提取了多种会吸引果蝇的化合物。但是我们发现有一种化合物,即19号化合物不仅能驱赶SWD,还能杀死这种害虫。”上述19号化合物即苯甲酸甲酯,该化合物已被美国食品药物管理局(U.S. Food and Drug Administration)批准为可应用于食品和化妆品中。

张又测试了苯甲酸甲酯对其他农业害虫的效果,测试对象包括棕纹蝽( brown marmorated stink bug, BMSB)、小菜蛾(diamondback moth)及烟草天蛾(tobacco hornworm),发现虽然该化合物的效果对于小体型害虫的效果更好,但它能杀死处于各个生长阶段的害虫,不论虫卵、幼虫或成虫。

虽然SWD和BMSB是新出现的入侵物种,但已迅速成为严重危害农业和家庭的害虫,因此成为了张首先关注的对象。找到应对这些害虫的新防控之法已迫在眉睫。张的试验显示,苯甲酸甲酯对于BMSB, 小菜蛾及烟草天蛾的防控功效是传统的菊酯类农药(菊素和硫的混合制品)和市场上一些有机产品的5倍到20倍。

张计划在下一阶段测试苯甲酸甲酯对其他一系列害虫的功效,试验对象包括火蚁(fire ants)、舞毒蛾(gypsy moths)、储粮害虫(stored-product insect pests)及苍蝇。这些害虫对传统农药已产生抗性。瓦螨(Varroa mite)是家养蜜蜂面临的最大威胁物种,张近期也在研究低剂量的苯甲酸甲酯对瓦螨的防控效果。

苯甲酸甲酯已被申请专利用作杀虫剂。已有一家公司表现出对其感兴趣。

(编译 乌吉斯古楞)

15   2017-11-28 15:22:15.777 抗生素耐药性快速检测技术取得突破 (点击量:8)

西澳大利亚大学(The University of Western Australia)的一个科学家小组开发出了一个能够快速确认抗生素疗效的筛选实验,该方法将确保出现在处方里的抗生素是最有效的。该解决方案被名为FAST(Flow cytometer-assisted Antimicrobial Susceptibility Testing,流式细胞仪辅助抗菌敏感性检测)。它可以准确测量细菌抗药性,速度比国际标准快21小时,可在短短30分钟内测试出可靠的定性结果。

抗生素耐药性因可能增加常见传染病治疗失败的风险而得到全球关注。美国疾病控制和预防中心(US Centers for Disease Control and Prevention)称,美国每年至少有二百万人因产生抗生素耐药性而感染,导致至少有23,000人死于这些感染。西澳大学病理学与实验医学院(School of Pathology and Laboratory Medicine)的蒂姆·恩格利斯博士(Dr Tim Inglis)表示,治疗重度感染病的难度越来越大。恩格利斯博士说:“我们因抗生素而延长的20年预期寿命,正在被耐药性细菌吞食。不幸的是,抗生素敏感性测试的标准方法需要48至72小时,这无疑增加了抗生素治疗决策难度。医生不得不根据自身的经验进行猜测,但这可能进一步增加了抗生素耐药性,并增加治疗失败的风险。而FAST方法提供了更快捷的抗菌药敏测试方法,这是一大进步。”

此项研究主要由比尔与美琳达·盖茨基金会(Bill&Melinda Gates Foundation)“大挑战奖”(Grand Challenges Award)和西澳大利亚卫生部项目(Health Department of Western Australia)联合资助。恩格利斯博士和他的团队在研究中证明,由抗生素作用引起的细菌大小和形状的早期变化可以用于准确预测细菌的抗生敏感性特征。

国际公认的对照实验室的科学家们正前往珀斯(Perth)学习FAST方法,并在为实验室配备器材,以便在当地提供测试服务。恩格利斯博士说:“比尔与美琳达·盖茨基金会的最终目标是开发一系列适合护理点(急诊部、临床实验室和对照实验室)的抗微生物敏感性快速检测方法”。从FAST快速测试法到FIRST(第一)耐药性筛选试验的开发工作主要由盖茨基金会“大挑战奖”(OPP 1150984)资助。

(编译 乌吉斯古楞)

16   2017-11-28 15:22:39.677 研究显示红洋葱抗癌功效强 (点击量:8)

如果你在寻找抗癌食品,不妨从杂货店农产品摊位找找红洋葱。在一项关于安大略省(Ontario)洋葱杀死癌细胞效力的研究中,圭尔夫大学(University of Guelph)的研究人员发现,不同洋葱的抗癌能力并不相同。工程教授苏勒斯·尼斯勒嘉(Suresh Neethirajan)和博士生阿卜杜勒蒙·马亚伊扬(AbdulmonemMayayyan)测试了安大略省种植的五类洋葱,发现红宝石洋葱(Ruby Ring onion)杀死癌细胞的能力最强。

洋葱是一种超级食物,在所有食物中,洋葱含有的类黄酮槲皮素的浓度最高,而与世界上其他地方种植的洋葱相比,安大略洋葱的槲皮素含量尤其高。该研究的第一作者马亚伊扬说:“圭尔夫大学的研究显示,红洋葱还含有大量的花青素,丰富了槲皮素分子的清除性能。花青素有助于增强水果和蔬菜的色彩,所以颜色最深的红洋葱自然抗癌能力最强。”

最近在《国际食品研究》(Food Research International)发表的论文表明,通过将结肠癌细胞与提取自五个洋葱品种的槲皮素进行直接接触发现,洋葱在杀死癌细胞方面表现出色。洋葱能激活促进癌细胞走向死亡的路径,助长癌细胞的不利环境,破坏癌细胞之间的通信通道,从而遏制癌细胞的生长。研究人员最近还发现了能有效杀死乳腺癌细胞的洋葱。马亚伊扬说:“下一步是在人体试验中测试蔬菜的抗癌能力。”

最近研究的一种新的提取技术,主要源于他们前不久进行的一项研究。该技术无需使用化学品,这使得取自洋葱的槲皮素更适合消费。尼斯勒嘉说:“其它提取方法在使用溶剂时会留下有毒残留物并注入食物中。我们测试的这种新方法只有在加压容器中使用超热水时才有效。开发无化学物质提取方法很重要,这意味着我们可以在营养品和药丸中使用洋葱的抗癌特性。虽然消费者可能已经将这种超级食物加入沙拉或汉堡中作为癌症预防措施,但研究人员更希望洋葱提取物最终将被添加到诸如果汁或烘焙之类的食品中,或作为一种天然癌症治疗药丸的形式出售。

(编译 乌吉斯古楞)

17   2017-11-28 15:22:59.287 最新发现稻谷糠壳富含营养成分 (点击量:8)

科罗拉多州立大学(Colorado State University)研究人员最新研究发现,稻谷糠壳富含蛋白质、脂肪、矿物质和诸如维生素B等微量元素,具有较高的营养价值。研究人员认为,加工过程中从稻谷上去掉并通常被用作动物饲料的外壳可能对人体健康和营养有利。该研究成果已在学术期刊《水稻》(Rice)上发表。

论文通信作者伊丽莎白·赖安教授(Elizabeth Ryan)表示,根据美国农业部统计,1份28克的米糠可提供人体每日所需的重要维生素的一半数以上,比如硫胺素、烟碱酸和维生素B6等。米糠通常被认为是廉价纤维来源,通常被用作动物饲料。现在看来,其高营养价值值得人们从公众健康角度给与更多关注。

研究人员使用食物代谢物组学(Foodomics)方法,利用质谱这一先进生化技术,对米糠中的分子元素组成进行了识别和测定。研究人员对此前用于人类膳食干预试验的3种稻谷进行了检测,发现了453种代谢物,其中65种在以往研究中已被证明具有消炎、抗菌、降压等药用和保健功效,还有16种此前未在米糠中发现过。

对米糠中的氨基酸、维生素、辅酶以及次级代谢物进行检测,结果显示辅酶、维生素以及氨基酸占到小分子成分总量的近50%。这些成分被认为很可能与米糠的药用和营养价值相关。同时米糠还含有12%~15%的蛋白质,这对解决营养短缺这一全球重大健康问题具有一定意义。

赖安教授表示,大米是世界超过半数人口的基本主食,全球有超过100个国家种植水稻。米糠作为一种食物成分在被吃下后可以转化为400多种单体化合物(Individual Compound),其中很多化合物很可能以共同作用的方式为人体带来保健功效。研究人员表示,尽管这些单体化合物在被吸收后怎样供人体利用目前仍然所知有限,但对米糠生化成分开展进一步研究,对于营养疗法和医用食疗的发展具有一定价值。

(编译 徐倩)

18   2017-11-28 15:23:17.63 科学家发现控制苹果质量的基因组 (点击量:8)

由法国农业科学院(INRA)领导的国际联盟,共涉及法国、意大利、德国、荷兰和南非5个国家的科学家,近期,他们结合最新的DNA测序技术与经典测绘方法,发现了控制苹果质量的基因组。该项研究成果为科学家们提供了前所未有的树种基因组成分和进化新观点,为创造新品种提供了新视角。成果发表在2017年6月5日的《自然遗传学》(Nature Genetics)期刊上。

苹果是世界上消费最多的水果之一,全球每年的苹果产量高达8,460万吨。新获取的高质量基因组可以帮助科研人员高效地选择新品种,基因学和表观遗传学研究对识别关键基因,例如水果大小、颜色或抗病性相关的基因,起到了重要作用。根据高密度标记的遗传图谱,可以在代表苹果17条染色体的17个模拟分子中组装拼接该基因组。该基因组组装在280个基因片段中,长度为649.3Mb,包含了42140个基因。

这个新的基因组可以帮助科学家识别2100万年前在苹果基因组中发生的重要基因重排现象。这些变化可能是由于哈萨克斯坦,苹果的起源地天山山脉的出现而产生。这些地质和环境事件可能促成了苹果和梨共同祖先的对比演变。

利用这一超高质量的基因组,科学家能够开展侧重独立DNA序列信息传递的表观遗传学研究,通过表观遗传学研究果实发育。该基因组将成为苹果育种研究人员的重要工具,帮助他们获取基因组进化与调控的知识。这也有助于加快筛选更具抗药性的新品种,减少农药使用,提高苹果质量或使这些品种适应特定环境和气候变化。

(编译 郝心宁)

19   2017-11-28 15:25:44.053 向日葵基因组揭示其有关产油与开花的基因组配 (点击量:8)

据法国国家农业科学院报道,2016年6月,在法国投资的未来计划(Future Programme)中的“日出”项目(SUNRISE project)框架下,由法国国家农业科学院(French National Institute for Agricultural Research, INRA)的科学家和国际向日葵基因组联盟(International Sunflower Genome Consortium)合作进行了向日葵全基因解码研究。2015年,INRA奥克西塔尼-图卢兹的研究院团队在奥克西塔尼—比利牛斯地区—地中海地区的企业合作伙伴Sofiprotéol和Libragen公司的支持下,利用图卢兹Génopole的GeT-PlaGe平台,使用PacBio RS II 测序仪,成功解码了向日葵基因组。

向日葵基因组解码不到一年,针对基因组的深入分析就揭示了上百个共同作用于向日葵开花的基因,及与产油相关的基因。这些初步的研究结果将有利于日后开发向日葵改良品种,能够在面对新的环境挑战,特别是气候变化挑战中,更好地适应农业领域不可避免的变化。该项研究成果于2017年5月22日发表在《自然》(Nature)网络版期刊上。

一、新型改良葵花油

历史上,培植的向日葵有两种:一种是北美土著民族对野生向日葵品种的本地化培植,另一种是将最高产的品种进行杂交选育。目的是改善向日葵品种的有关农艺性状,例如抗病性和产油量。向日葵的相关基因解码后,科学家们能够更准确地定位其农艺性状,定位速度比之前提高了三倍。

科学家们选取了80种向日葵品种的DNA进行了对比,重点是分析他们的含油率和食用葵花籽的生产能力。通过差异性对比分析和基础数据比对,研究人员构建了一个与产油量相关的完整基因网络全景图,同时在农艺性状方面也可辨认出潜力最大的基因品种。该研究成果不仅能满足消费者对葵花油营养质量的需求,还能满足农业食品产业的需求,在技术潜力开发方面也有利于建立更加可持续、更高效的产业链。

二、开花期是作物适应不同气候环境的关键

INRA的科学家发现向日葵基因组与其他同属菊科的作物如生菜和洋蓟的基因组不同,向日葵基因组的数量在约3亿年前就翻了一倍。该“近期的”翻倍现象可说明为何现在的向日葵基因数量(52,000多个)如此庞大。尽管如此,研究人员还是成功确认出了哪些基因主要与花的器官相关,并决定花期。了解这些基因在基因组内部如何进行组织才能加速向日葵品种改良的进程。这样,农民也可获得更多早期开花的品种,使更多地区能够种植向日葵。

三、基因组是作物适应气候变化、对抗疾病的工具

在主要的作物中,向日葵是投入最少、需水量最少的作物。在全球变暖、侵蚀性害虫越来越多的情况下,为了利用向日葵的上述优势,研究人员要研究可抗严重干旱的野生向日葵品种基因,并能抵御向日葵生长区域的寄生虫,进而利用这些基因改良培育新品种。

在面对新的环境挑战尤其是气候变化中,这些通过基因组解码得到的初步结果将有利于向日葵品种改良,更好地适应农业领域不可避免的变化。这些新品种将满足食物和产业需求,同时也可应对农业所面临的经济挑战。

(编译 潘淑春)

20   2017-11-28 15:27:37.917 最新发现的基因可助禾本科作物适时进入开花期 (点击量:7)

据美国威斯康星大学2017年6月5日报道,威斯康星大学麦迪逊分校(the University of Wisconsin–Madison)的研究人员发现了一个可以阻止禾本科作物在适宜的季节到来之前进入花期的基因。这一发现将能够帮助作物育种者和工程师从粮食和能源作物中得到更多收获。

冬天绝非开花的季节,所以很多植物在演化过程中渐渐具备了待雪融后再聚集养分绽放花朵的能力。随着春天来临,气候变暖,日照变长,且发生破坏性霜冻的风险降低,植物便会苏醒开花——这便是春化(vernalization)的过程。在这个过程中,在寒冷期结束之前植物都不会开花。“许多植物都是在秋季成熟,避免在天气寒冷时开花,有些小麦品种就是一个很好的例子,”威斯康星大学麦迪逊分校的生物化学和遗传学教授瑞克·阿莫西诺(Rick Amasino)表示,“具有这种特性的作物可以充分利用整个春季生长,到秋天成熟。”

最初,此项目研究人员并不清楚是什么控制着VRN1,使植物不会在秋天或冬季温暖期开花。他们做了大量的工作来确认影响开花过程的基因。阿莫西诺和博士后研究人员丹尼尔·伍兹(Daniel Woods)及其同行通过将一小株名为“二穗短柄草(Brachypodium)”或是紫色短柄草(false purple brome)的地中海植物放入模拟寒冷季节的实验冰箱,经过细致观察与分析,最终了解到,禾本科植物中有一个称为VRN1的基因,该基因通过刺激其他基因组的活动来加速春化过程。与此同时,通过对开花前经历过典型的从冷到暖过渡的二穗短柄草植物的DNA和没有经历这种过渡便开花的植物突变体DNA的比较,研究人员发现RVR1基因的作用在于抑制VRN1。

研究报告第一作者伍兹表示,“对于许多作物品种来说,要弄清楚其复杂过程背后的遗传学原理是很困难的,所以我们使用一株拥有密切关联基因组的小型植物作为模型,以满足春化条件的分子基础,我们发现了一种在冬天到来之前抑制VRN1基因的基因。”

此项目研究人员认为RVR1在其他需要春化的温带禾本科植物中起着相同的作用,这是一个发挥作用极大的基因组。2017年6月5日,该项目研究报告发表在美国国家科学院(National Academy of Sciences)院刊上。

伍兹表示,“包括玉米、小麦、燕麦、黑麦和大麦在内的禾本科植物提供了全人类80%以上的热量摄入。某些国家,仅稻米就提供了高达70%的热量。如果把我们直接吃的食物和我们同样依赖的食草动物算在一起的话,很明显,禾本类作物可以决定世界的运转。”同时,阿莫西诺谈到,“虽然新发现的基因可能引起谷物种植者的兴趣,其实这些禾本类作物也是很好的燃料”。

作为生物燃料(如乙醇)生产原料的柳枝稷则无需春化问题,它生长在靠北部的中西部地区,一般在初夏季节开花、生长。“我们认为从二穗短柄草中提取RVR1基因并植入柳枝稷中很有可能延迟柳枝稷的开花,”阿莫西诺表示,“在不同程度上延迟柳枝稷开花可能会影响和提高其产量。”

“为何一个品种生长需要16周寒冷期?而另一个品种只需两周的寒冷期?这些品种要适应短的或长的冬季所要求的遗传差异又是什么?”阿莫西诺强调,“禾本类是非常重要的作物,对该类作物开花模型的研究可得到大量的基因活动信息”。阿莫西诺的研究工作得到了国家科学基金会(National Science Foundation)和美国能源部大湖生物能源研究中心(U.S. Department of Energy’s Great Lakes Bioenergy Research Center, GLBRC)的支持。他的实验室与GLBRC的研究人员将继续合作进行适应冬季不同温度和时长的多种类二穗短柄草的研究。

(编译 潘淑春)

21   2017-11-28 15:28:19.867 木豆基因组重新测序将有助于新品种培育并降低木豆价格 (点击量:6)

由国际热带半干旱地区作物研究所(International Crops Research Institute for the Semi-Arid Tropics,ICRISAT)牵头的国际研究团队在对292个木豆品种进行基因组重新测序后发现了一些新性状,比如多种抗病性状和光周期(作物成熟所需的白昼时长)不敏感性。该研究还对木豆种植起源进行了追踪,认为它很可能源于印度中部中央邦(Madhya Pradesh)。该研究成果已在权威学术期刊《自然遗传学》(Nature Genetics)上发表。

木豆全球种植面积超500万公顷,是世界第六大粮食作物,富含蛋白质、纤维、矿物元素、维生素和抗性淀粉。不仅对于亚洲和撒哈拉以南非洲地区数百万农民的生计至关重要,还对发展中国家数百万人的营养安全具有重要意义。但是,由于缺乏培育优良品种所必须的基因信息和多样性基因资源,过去60年木豆产量一直停滞不前。

此研究成果是该团队自2011年破解木豆基因序列以来在木豆研究领域取得的重大突破。研究人员利用重新测序所掌握的基因数据获知了木豆的起源,以及木豆从南亚到撒哈拉以南非洲地区并最终抵达中南美洲的运动轨迹;还对木豆农艺性状在基因层面有了更深入的了解,比如不育花叶病和镰刀菌萎蔫病抗病性、光周期不敏感性,后者有助于木豆的繁育,可将优良品种培育周期从8~10年减少至5年。

这些基因方面的研究进展为基因库中木豆种质资源多样性的利用提供了有效工具,有助于培育出高产、抗病的木豆新品种,提升木豆市场价值。在给小农带来更高收益的同时,使木豆价格回落到消费者尤其是穷人可接受的价格区间。通过进一步有效的风险管理,有望提升整个亚洲和撒哈拉以南非洲地区的粮食安全与营养水平。

(编译 徐倩)

22   2017-11-28 15:29:12.64 将富锌小麦纳入农业生产主流 (点击量:7)

国际玉米小麦改良中心(International Maize and Wheat Improvement Center,CIMMYT)科学家呼吁,该中心开展的全球最大小麦育种项目应将锌生物强化作为核心内容,进而根除隐性饥饿。

全球至少有20亿人患有微量营养素缺乏症或隐性饥饿,其特征是缺铁性贫血、维生素A缺乏和锌缺乏。在南亚和撒哈拉以南非洲地区,缺锌仍是严重健康问题。锌元素主要存在于红肉中,所以缺锌问题普遍存在于高谷物且低动物食物消费地区。

锌在孕期、婴儿期、青春期等人类快速生长时期至关重要。与普通成人相比,儿童、青少年以及孕妇和哺乳期妇女对锌的需求量更高。缺锌将影响生长发育,引发呼吸系统感染和腹泻疾病,并导致人体免疫力下降。

贫民往往无法获取或没有能力购买额外的营养素。为解决隐性饥饿,提高贫民健康水平,可以通过生物强化手段培育矿物质和维生素含量较高的作物。小麦作为主食之一,提供的能量和蛋白质占全球食物的20%,是一种理想的生物强化载体。

CIMMYT专家正在争取资金,把培育富锌小麦作为该中心全球小麦育种项目的核心内容。他们表示,培育富锌小麦与培育高产、稳产、耐旱、耐热以及抗病小麦一样,对南亚和撒哈拉以南非洲地区人口健康具有重要意义。CIMMYT培育的小麦品种在全球广泛种植,占发展中国家种植品种的一半以上,占南亚和撒哈拉以南非洲地区种植品种的70%左右。所以培育富锌小麦对发展中国家的麦农和小麦食用者营养水平的提高意义重大。

本世纪初,科学家在CIMMYT小麦种质资源库中筛选出一批传统高锌小麦及其野生近缘品种,并成功发现了具有培育富锌小麦所需性状的多种遗传资源。CIMMYT生物强化育种计划于2006年发起,目前已有4种生物强化小麦在南亚推广。相关专家已经确认,锌生物强化小麦在印度和巴基斯坦目前处于推广起始阶段,在孟加拉、尼泊尔、阿富汗、埃塞俄比亚地区的测试和推广工作也已经开始。印度的研究结果显示,经常食用富锌小麦的妇女和儿童,整体健康水平得到了提高。

(编译 徐倩)

23   2017-11-28 15:29:59.817 利用生物纳米粒子携带技术可以提高杀虫剂的效率 (点击量:24)

寄生型线虫以土壤深处的植物根部为食,破坏植物根部,从而大大削弱植物吸收水和养分的能力。线虫可侵食各种农作物,包括玉米、小麦、咖啡、大豆、马铃薯、以及各种果树,每年全球因线虫病造成的农作物损失高达1,570亿美元。传统的杀虫剂无法抵达植物根部,并且杀虫剂在土壤中的散布效果很差。另外,农田施用大量化学杀虫剂,可能增加食品中化合物浓度以及化学制剂溢流量,而且会损害其他环境要素。

为了有效降低寄生型线虫对于农作物的影响,美国凯斯西储大学(Case Western Reserve University)的研究人员将药物输送技术应用到农业领域。他们利用生物纳米粒子——烟草轻绿花叶病毒纳米粒子(Virus Nanoparticle),携带线虫杀剂于土壤表面,使线虫杀虫剂抵达作物根部。纳米粒子的使用提高了药物在土壤中的扩散效率,降低了药物被过滤和溢流的风险,减少了农产品和谷物中的化学制剂残留量、降低了农作物病虫害防治的成本。该研究论文发表在美国化学会的期刊《纳米》(Nano)上。

凯斯西储大学生物医药工程专业的博士研究生保罗·查理奥(Paul Chariou)与凯斯西储大学医药系生物材料学教授尼古拉·斯泰因梅兹(Nicole Steinmetz)一起合作。查理奥表示:“烟草轻绿花叶病毒(TMGMV)会自动聚集成一个300 nm长、18 nm宽的管状结构,中间有一个4纳米宽的中空管道。这种病毒可感染番茄、茄子和其他茄属植物,但是对近3 000种其他可感染线虫病的植物不构成威胁。因此,这种植物病毒纳米粒子的特性为提高化学杀虫剂的作用奠定了基础。

在实验室条件下,研究人员利用一种叫作结晶紫(Crystal Violet)的线虫杀剂,对这种植物病毒形成的纳米粒子的作用过程进行了测试。结晶紫一直被用来杀死皮肤上的线虫,但还未在农业领域使用过。研究人员利用表面化学(Surface Chemistry)将带正电的结晶紫分子装入带负电的病毒纳米分子管道中,每个病毒粒子携带约1,500个结晶紫分子,在实验室环境中模拟pH值为5的作物土壤。施放病毒粒子以及病毒粒子在土壤中扩散的过程中,线虫杀剂一直未脱落。到了作物根部,线虫杀剂逐渐从病毒粒子中扩散开来。查理奥表示,“温度越高、酸碱度更低的土壤会使这种化学制剂施放得更快。”另外,研究人员还注意到,水晶紫在线虫肚内被释放,并杀死线虫。

为了进一步验证该纳米颗粒的杀虫效果,科学家利用培养液中的秀丽隐杆线虫(Caenorhabdiiselegans)进行实验。最终实验结果显示,注入药物的病毒纳米粒子药物随着时间推移从其载体中扩散开来,并与线虫接触,最终线虫被杀死。更重要的是,在施于土壤表面时,携带线虫杀剂的病毒粒子,其散布效果更佳,更多的杀剂分子可用来在植物根部杀死线虫。

目前,查理奥和斯泰因梅兹使用经批准用于农作物的化学杀虫剂对这一投放系统进行测试,并建立电脑模型以便更好地了解纳米粒子在土壤中的扩散能力,并最终对其进行优化。

(编译 李楠)

24   2017-11-28 15:39:46.703 美国科学家推广土壤熏蒸剂管理单元来控制农田杂草 (点击量:5)

农田里的杂草会影响作物产量。美国佛罗里达大学食品及农业科学院(UF/IFAS)的一项研究结果显示,一种叫作莎草香附子(nutsedge)的杂草可使辣椒减产近70%、番茄减产50%。因此,为了有效清除影响作物、蔬菜生长的杂草,佛罗里达大学的科学家们研发了一种土壤熏蒸剂(fumigant),让种植户将其注入培土床(raised bed)底部的土壤中,结果表明,施用熏蒸剂的土壤,杂草和病菌显著减少。

在农田使用熏蒸剂时,研究人员建议农民将熏蒸剂施用于受杂草影响比较严重的特定区域,而不是在农田里大规模应用。过去几年里,UF/IFAS的研究人员一直努力开发并推广管理单元(management zone)的概念。作为精准农业的重要组成部分,管理单元的概念在全美地区是创新性尝试。基于此,UF/IFAS的研究人员,包括柑橘研究与教育中心(Citrus Research and Education Center)线虫学教授乔伊·诺林(Joe Noling)、海湾沿岸地区研究与教育中心(Gulf Coast Research and Education Center)植物病理学副教授盖瑞·瓦拉德(Gary Vallad)和UF/IFAS杂草科学(weed science)副教授那桑·博伊德(Nathan Boyd),一直致力于开发土壤熏蒸剂管理单元。博伊德将杂草管理单元比作打理自家草坪。博伊德称:“以你家草坪为例,草坪有些区域的杂草比其他区域的更严重,而有些区域不长草。如果你想要一块健康、漂亮的草坪,那你就需要重点关注问题区域。我们开发的管理单元概念与这类似。如果有些区域单元能用熏蒸剂来控制杂草,就不需要用除草剂了,这样从整体上降低杀虫剂的使用量。”

在后续研究中,UF/IFAS研究人员综合利用二甲基二硫醚和威百亩对杂草进行有效控制,最新研究成果将发表在期刊《作物保护》(Crop Protection)。

(编译 李楠)