(2019年成果)
子計畫一：農業有機廢棄物生物處理再利用
主持人：楊秋忠
團隊成員：沈佛亭、黃政華

一、子計畫推動重點、成果與特色亮點
1.農業有機廢棄物生物處理再利用       
        本研究已開發出全世界最快速處理有機廢棄物的技術生產出有機質肥料， 3小時內將有機廢棄物製成為有機質肥料，取代傳統2~4個月之堆肥，並廣受媒體所報導。本研究團隊將精進研發以高端微生物及生化技術「優化有機質肥料」，本年度已完成研發項目如下：1.精進研發快速處理解決具有抗生素之有機廢棄物，如菌渣及禽畜糞，以解決處理有危害環境之有機廢棄物。2.利用可促進產孢之培養基生產Bacillus subtilis，另以基因重組cotA於大腸桿菌中表現，持續探討laccase酵素參與木質素腐植化之催化特性，有助應用酵素提高土壤有機物質之腐質化之碳蓄存，以達優化有機質肥料及土壤品質穩定之目標。3.接種可產生ACC deaminase的根圈微生物或內生菌可降低作物生物和非生物逆境的有效方法之一，探討ACC deaminase基因的功能有助於發展微生物肥料和促進作物生長。

2.開發高效土壤碳蓄存腐植化之創新技術   
​        有機質含量是土壤品質的重要指標，影響土壤物理、化學及生物性質甚鉅，其型態轉換在氣候變遷下對於碳循環與農作物生產更形重要。開發可穩定土壤有機質之技術有賴於吾人對於腐植化機制之了解。本年度旨在建立可評估有機物腐植化作用之技術平台，並利用土壤有益微生物枯草桿菌產生之漆酶進行催化試驗，探討生物(酵素)催化在磷苯二酚或木質素腐植化作用中扮演之角色。計畫中利用產孢培養基成功誘導枯草桿菌產生大量具活性的漆酶，將漆酶加入結構較簡單的苯環化合物磷苯二酚進行反應後，可加速磷苯二酚之聚合反應，若將漆酶加入結構較複雜的木質素，於媒介ABTS存在下亦可提高木質素的腐植化程度，上述現象皆可由研究中測定的腐植化指數變化得知。本計畫亦成功利用重組蛋白及回補實驗證明漆酶在上述有機質腐植化過程中扮演重要角色，有助於未來開發可加速土壤有機質穩定化之生物(酵素)催化技術。
 
3.開發促進作物生長及土壤中鉀有效性之溶鉀菌培養方法
​        化學鉀肥的價格逐年提高，尋求另一種環境友善的鉀肥供應替代策略，以減少化學鉀肥的依賴有待研究。溶鉀菌可分泌有機酸促使土壤中含鉀礦物的鉀釋出至土壤溶液中供作物根部吸收，故可減少化學鉀肥之施用量。本計畫將從根圈土壤中分離溶鉀菌，顯示屬生物危害等級第一級危險群的溶鉀菌僅為25.3%，溶鉀活性以Pseudomonas nitroreducens CHB 1489和Bacillus altitudinis CHB 1802為最高，達0.356 μg/mL/day。溶矽活性以Paraburkholderia silvatlantica CHB 1873為最高，達2.053 μg/mL/day。溶鉀菌菌株之溶鉀和溶矽活性顯著相關，而溶矽活性與2-ketogluconic acid分泌量程顯著正相關，但與培養基之pH呈呈顯著負相關，溶鉀菌分泌之有機酸降低溶液pH，可促進含鉀矽酸鹽粘土礦物之分解，進而釋出鉀和矽供植物根部吸收。

二、學術研究面向推動重點、成果與特色亮點
1.本計畫以精進研發快速處理解決具有抗生素之有機廢棄物，如菌渣及禽畜糞，以解決處理有危害環境之有機廢棄物，其獨特性將成為全球矚目之創新亮點。
2.利用堆肥接種可促進作物生長及降低病害之功能性微生物以提高堆肥之附加價值，並可促進作物健康。此外，藉由土壤微生物相之研究，可調整適當資材比例及有益微生物種類，以促進作物生長。

三、產學合作面向推動重點、成果與特色亮點
​        土壤環境科學系講座教授 楊秋忠 院士以「創新快速處理有機廢棄物技術」榮獲科技部學術創業先鋒獎。此技術已成立衍生企業公司進行量產銷售，目前正積極規劃拓展中國、西班牙及東南亞等地區的國外市場。108年並達成一件產學合作案30萬，一件技轉技術案50萬。

四、研究貢獻面向推動重點、成果與特色亮點
​       本團隊自臺灣各地區分離篩選、純化、鑑定及保存逾七千多株微生物資源，並發現命名的臺灣本土新穎命名菌種達140餘株(發表於International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology)，包括22株新屬(genus)，為臺灣微生物收集最多之學術單位。而分離到的臺灣本土菌均統整於資料庫，進行系統性編號，目前資料庫中共有 1,737 種微生物(包含細菌、放線菌及真菌)，已建立「臺灣微生物菌種資源庫」。整合國內本土菌種資料、有效提供對本土微生物資源之研究、應用及開發臺灣微生物之新資源及利用。

五、環境建置面向推動重點、成果與特色亮點
​1.土壤環境科學系講座教授 楊秋忠 院士以「創新快速處理有機廢棄物技術」成立之衍生企業公司獲得科技部「台灣10家最酷科技新創」獎，秉持著「有機循環愛地球，利天立地好生活」的經營理念來解決農業環境所發生問題為使命，今更精進研發快速處理解決具有抗生素之有機廢棄物，如菌渣及禽畜糞，以解決處理有危害環境之有機廢棄物。以循環農業為核心理念，將累積多年的卓越研究成果及創新技術，達成落實沃土工程與環境再生的價值觀。
2.目前研究已與業界需求鏈結，利用堆肥接種可促進作物生長及降低病害之功能性微生物以提高堆肥之附加價值。

圖說：2019/12/5 楊秋忠 院士 榮獲2019科技部 "學術創業先鋒"表揚由蔡英文總統頒獎