全國中小學科展

第55屆--民國104年

讓汞污染之土地起死回生的水稻

本研究以臺中1號(TN1)和臺農67號(TNG67)兩種品系之水稻為材料,比較兩品系水稻於25 μM汞逆境處理24小時下之生理及生化反應。兩種品系水稻在汞逆境下,TN1及TNG67水稻根組織內分別累積610 μg/ml及742 μg/ml的汞,根生長速率分別為11%及28%。實驗結果發現抗氧化酶中的過氧化酶(POD)及超氧化歧異酶(SOD)其活性在TN1及TNG67根部皆因汞逆境而上升。而且ROS代謝相關基因POD、SOD、LOX都因汞處理在兩品系水稻中的表現有顯著的差異。以雷射共軛焦顯微鏡觀察水稻在汞逆境下根部組織ROS (H2O2)分佈情形,發現其皆因汞逆境處理而增加,但是分佈之部位在兩種品系水稻卻有顯著的差異。在本研究中,從水稻在汞逆境下的影響與認識,可提供植物在進行汞污染之土壤復育及整治技術的一個粗略模式。

金針菇下腳料與PVA之細胞修復膜研發

本研究應用金針菇子實體與下腳料萃取多醣,進行DPPH (2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl)自由基清除率、總酚含量與還原力等檢測,以確定金針菇萃取物具有良好抗氧化能力。再依不同比例的多醣與PVA(polyvinyl alcohol)製成¬¬¬¬混合纖維膜,進行FTIR(fourier transform infrared spectroscopy)和酚硫酸方法檢測,以確定纖維膜上含有金針菇多醣。然後進一步用OM(optical microscopes)和SEM(scanning electron microscopes)觀察纖維膜之纖維直徑分布及排列構造,發現PVA和多醣比例為9:1、7:3、5:5製成的纖維膜,其纖維直徑皆為奈米等級,且多醣比例愈高,纖維直徑愈小、分布愈緻密。最後,進行拉伸實驗以測試混合纖維膜是否具備良好的彈性。初步研究結果顯示,應用農業廢棄物金針菇下腳料與PVA製成¬¬¬¬之混合纖維膜,其基本特性皆有不俗之表現,達到本研究的目的,既可廢物利用且是實用的醫美產品。

「紫」命的吸引力-紋白蝶翅上的蝶呤色素研究

分析日本紋白蝶和台灣紋白蝶間的差異。實驗發現日本紋白雌蝶能反射紫外光,而日本紋白雄蝶及雌雄台灣紋白蝶是吸收紫外光,因此日本紋白蝶的雌雄蝶間在短波光源有明顯的對比。再利用SEM觀察,發現翅膀上奈米顆粒的數量是造成紋白蝶吸收或反射紫外光的原因。 利用氨水及氫氧化鈉溶液清除紋白蝶的奈米顆粒,發現奈米顆粒具有反射400 nm以上及吸收350~400nm的特性。因此日本紋白蝶藉由奈米顆粒數量的多寡形成的明顯性標。 蝴蝶翅膀吸收紫外光的特性,應該與奈米顆粒上的蝶呤色素相關。隨著蝶呤奈米粒的數目增加而提高吸收紫外光的能力,使日本紋白雌蝶反射、雄蝶吸收紫外光,因此容易找到同種異性個體,具交配優勢而成為臺灣優勢蝶種。

三角形邊長指數與線性轉換存在與否論證

本次的科展研究,分別探討等腰及任意的銳角三角形、直角三角形、鈍角三角形,其三邊長經過指數轉換: 及線性轉換:√T, T-1, Tn及線性轉換:sT+r後,新三角形存在性的探討,是必然存在亦或是條件式存在,並且利用餘弦定理檢視新三角形的最大內角,進一步判斷為何種三角形。另外,我們讓變數 或 或 分別遞增,發現新三角形的變化會有一定的趨勢。

筆來就轉

用手指當作支點,利用槓桿原理和相關物理原理,將筆桿在五指之間的空隙來回轉動,做出如行雲流水般的技巧,這就是「轉筆」。轉動筆桿跟握筆手勢與施力位置有相關,要成功的轉動筆桿而不是彈飛掉落,須符合3個條件:1.筆桿長度需適當(>12.0cm);2.筆桿重量不能過輕(>8.0gw);3.要掌握注重心調整支點位置。而我們也發現:1.筆桿越長,轉動越順(以15.0~25.0cm最佳);2.筆桿兩端平均增加重量,轉動越容易成功;3.直徑1.0公分的筆桿最好轉動;4.螢光筆最容易轉出各種技巧;5.有蓋的筆,須將蓋子移到另一端,增加長度與平衡重量才好轉動;6.大部分的筆都適合正轉與迴旋;7.按壓筆會因為筆夾影響反轉及彈筆,要注意拿筆的方向,才能順利轉筆。

分子天堂路

本實驗始於好奇的想法,我們因為想知道怎麼檢測DNA產生很大的興趣,若把非極性物質加入電泳基中,分子分離的效果是否會更明顯?以此想法作整個實驗的主體開始研究。然而,過程中遭遇許多挫折,我們找不到可以支持的相關資料,所以在實驗的建立上須嘗試自己解決問題。從數據上分析,不管是洋菜膠還是蛋白質電泳,加入六個碳數的物質(葡萄糖)後,小分子分離效果更優異,所以在進行電泳分離物質時,加入葡萄糖能使分離的效果更明顯。我們也發現此效果有一定的限度,加入16~18個碳的物質(PEG 400),結果和預期不同,雖然我們無法精準測出不同物質的最佳碳數,但我們證明了兩點 1. 加入非極性物質能使電泳效果更佳 2. 使用非極性物質的碳數有一定的上限。

有『醣』無『糖』-水草萃取液對抑制α-葡萄糖苷酶活性及多元化應用之探討

本研究以大葉田香、香辣蓼、白花水紫蘇草及水薄荷四種可食性水草為研究對象,進行抑制α-葡萄醣苷酶活性、總多酚及總類黃酮成份含量分析等相關實驗。結果顯示四種水草皆能抑制α-葡萄醣苷酶活性,其中以大葉田香抑制效果最佳;總多酚及總類黃酮含量則分別以香辣蓼及水薄荷為最高。將四種水草分別製成麵條、湯圓、醬汁及茶包,經感官品評確認產品為消費者高度喜愛及接受度。喜好性品評經ANOVA程式分析,四種產品皆獲好評,表示此四種產品是可開發的,可讓糖尿病患者有多種選擇。未來將繼續致力於水草之相關研究,尋找更多可利用價值,開發相關產品並能大量生產使之商品化,開創新的產業契機,提高水草經濟價值之潛力將是我們未來繼續努力的方向。

未來式電梯

本研究主要觀察葡萄在汽水中吸附二氧化碳氣泡而上升下降的浮沉現象,因此我們構想如果能研究出讓葡萄在汽水中穩定移動的條件,或許我們可以建構出不用電力也不用鋼索的未來式電梯藍圖。 當我們選用蘋果西打作為實驗用的汽水,並控制葡萄的變因,以及以半剝皮葡萄的方式呈現,則效果最佳;若要藉由鹽析效應與小蘇打水與檸檬酸產生二氧化碳的方式時,同樣的控制葡萄的變因,將葡萄以不剝皮的方式呈現時效果最佳;使用小蘇打水加醋也可以讓葡萄有上下浮沉的現象;當在葡萄外表塗上指甲油可讓較多的氣泡吸附,但是必須克服移動次數少的問題。最終我們發現最佳的條件為:8公克且密度大於或等於1的半剝皮的葡萄配合蘋果西打的浮沉效果最佳。

『一顆老鼠屎,壞了幾鍋粥?』--探究三角組合圖形破洞後的剩餘三角形數

生活中,常常因為一個不小心,一段美麗的意外就此展開。 我們從三角形中的三角形個數計數開始。 計數三角形個數的過程中因為力道太大導致其中的一個小三角形意外地被搓破一個洞。並且發現計數時偶爾會有三角形是包含此被戳破的三角形。直覺告訴我們當任意戳破一個三角形時,剩餘的三角形數會有一個規律存在。經過一連串的抽絲剝繭與討論,我們終於找出這規律。研究過程之中,我們發現會有一些同樣的思維模式來解決問題。不得不說,數學的世界真的太豐富且無奇不有了。

超音波對白線斑蚊幼蟲的致死反應

台灣中南部登革熱肆虐,而病媒蚊為其主要傳播媒介,因此本研究想找出更為有效的病媒蚊防治方法。我們選擇特定超音波頻率對白線斑蚊幼蟲(Aedes albopictus)做致死實驗。以常見的水桶模擬不同體積與深淺的環境積水(病媒蚊主要孳生源)、超音波傳導器的擺放位置及發射時間作為實驗變因。根據實驗結果發現,體積大小於超音波傳導器可作用的水體範圍下,寬淺的水體較窄深的水體能獲得更高的致死率,且對其他生物影響不顯著。本研究發現以超音波撲殺病媒蚊幼蟲較化學性與生物性防治法更為低汙染、高專一。