子計畫五：農業新穎材料在植物保健開發、應用與機理
主持人：黃振文
團隊成員：鍾文鑫、張碧芳、王智立、黃姿碧、洪爭坊、林傳順(農科院)
一、子計畫推動重點、成果與特色亮點
臺灣社會對食安議題的重視，有機農業、友善環境及永續循環為新農業的趨勢，然而在植物保健方面仍難以在實務上廣泛實踐，藉由新穎農業資材的開發與應用，分析各類材料對植物保健之效用，將有利於永續新農業之發展，因此本計畫團隊在前期的研究中著重於新穎材料對植物對抗生物與非生物逆境耐受性的影響，分別測試新穎材料是否具有顯著抑制病原菌的能力，以及測試新穎材料對植物體本身的影響，本基礎研究將可應用於後期應用端的產品開發。
今年度針對不同型態之奈米氧化鋅分析其抑菌效果和機制，利用盤式分光光度儀分析病原菌之生長趨勢，並以此結果分析病原菌對新穎材料之敏感性，結果發現三維度的多枝花狀奈米氧化鋅對病原真菌具有明顯的抑制效果，後續利用掃描式電子顯微鏡觀察多枝花狀氧化鋅可利用其尖刺破壞真菌細胞壁 (圖一)，計畫結果已發表至國際期刊，同時該材料將於明年度研究計畫中進一步應用於植物病害防治。
圖一、多枝花狀奈米氧化鋅對尖鐮孢菌之抑制機理，掃描式電顯結果顯示多枝花狀氧化鋅對尖鐮孢菌之機械性破壞。圖中白色尺標為1毫米。
圖二、結球白菜處理有益微生物並接種黃葉病菌後之水楊酸 (Salicylic acid, SA) 和茉莉酸 (Jasmonic acid, JA) 防禦訊號傳遞相關基因 (SA: NPR1, PR1, WRKY70; JA: JAZ, COI1, PDF1.2) 之表現。
圖三、結球白菜於施用發酵液 (SO)、BM02懸浮液 (BO) 與 BM02發酵液後各類參數 (鮮重、葉綠素螢光與抗氧化酵素活性) 的有效項目數。
(一)人才培育面向
本子計畫於109年共延攬碩士級助理3名及延攬博士後1名。(二)學術研究面向
植病系張碧芳教授與材料系薛涵宇教授跨領域結合，將新穎材料應用於抑制植物病原菌，並探討新穎材料奈米氧化鋅抗菌之成因，此成果刊登於國際期刊《潔淨生產》(Journal of Cleaner Production)。以環境友善水熱法合成奈米級之氧化鋅顆粒，可以減低合成氧化鋅多餘的化學添加物，同時調控合成時間可生成不同型態之奈米氧化鋅，而該些材料在後續分析中發現對植物病原真菌具有抑制效果，其中多枝花狀奈米氧化鋅具特殊機械性破壞，對病原菌之抑制效能穩定，因此未來將繼續加強其在農業領域特別是病害防治的應用。
(三)產學合作面向
黃振文副校長整合興大、農科院專家群的專業領域，展開跨領域研究，目前已有2株益菌的應用，與台茂奈米生化公司董事長林冬霧完成技轉合作。黃振文教授團隊2020年開發多元應用的益菌，能改善魚隻腸道菌相，增進魚隻肥滿度，並改善魚塭水質。農漁民使用微生物製劑產品後，產量穩定收益極佳反應良好。
圖四、圖上方的虱目魚吃了添加益菌的飼料後，體型比下方對照組的魚長得還大
《天下實驗室觀看影片》讓微生物更給力，為農畜水產增產創價
(四)國際鏈結面向
本團隊協同主持人鍾文鑫教授和王智立教授同昆蟲系莊益源教授合作，於菲律賓Benguet與 Mt. Province利用綜合防治管理生產優良與有機之草莓和青花菜，並建立草莓炭疽病之病原調查與綜合防治平台。(五)研究貢獻面向
本研究計畫中與其它子計畫主持人合作發現奈米氧化鋅具有特殊的抗菌特性，研究成果已在國際知名期刊 Journal of Cleaner Production 發表。(該期刊之影響指數IF: 7.264; Rank: 14% (Q1) in Green & Sustainable Science & Technology 在「綠色與永續科學與技術」領域排名為前14%)黃振文副校長榮獲109年行政院傑出科技貢獻獎，在農業廢棄物再生加值、農用微生物開發、微生物抗病蛋白研發三領域成果卓著，致力推動農業無毒防治。黃振文副校長研發微生物菌，循環經濟貢獻獲肯定，並於20201230非凡財經新聞播出專訪。
《非凡財經新聞》把廢棄物再生加值!黃振文研發微生物菌 致力循環經濟貢獻獲肯定
圖五、2020研究成果海報(子計畫5)
