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植物學科

大「逆」不道 —— 局部逆境下植物體內傳訊與物質分配機制

植物一葉片受到逆境時,其體內如何將逆境訊號傳遞到其他組織並進行物質分配?此領域過去研究甚少,而品萍特殊的葉狀體相連構造搭配二分盤裝置,很適合處理局部逆境並探討體內傳訊與物質分配機制。研究發現:當母葉遭遇局部逆境時會將健康子葉釋放以減少子葉產生連帶傷害;而子葉遭遇局部逆境時,母葉選擇保留子葉並持續送物質助其生存。深入研究發現,逆境子葉累積的ROS將觸發物質分配,使其向母葉傳送求救訊號,促使母葉內部以Ca2+做訊息傳導後將物質送往子葉助其生存。選擇性斷裂則由母葉內部Ca2+與ROS共同調節觸發,母葉遭遇逆境時, Ca2+為上游觸發母葉節處累積ROS並向子葉傳遞單向斷裂訊號,使子葉節處累積ROS後誘導斷裂,降低母葉對子葉的連帶傷害。

一針見共-探討針箍絨泡黏菌與其共生菌間的關係

科展中黏菌的研究屈指可數,關於共生菌的研究更完全沒有,是一個充滿未知的領域。本實驗探討黏菌及其共生菌的關係,我們的實驗對象為針箍絨泡黏菌(Physarellaoblonga)和它的共生菌。其中針箍絨泡黏菌(A)帶有3種共生菌,針箍絨泡黏菌(B)帶1種共生菌。研究結果顯示我們研究的原生質體針箍絨泡黏菌(A)其中一個共生菌Paraburkholderiatropica和國外細胞性盤基網柄菌Dictyosteliumdiscoideum 身上的共生菌同屬,且以不同方式影響黏菌的食物。經過一系列實驗後,發現針箍絨泡黏菌會篩選對生存有利的共生菌,每種被攜帶的共生菌具有不同功能,我們認為針箍絨泡黏菌的共生菌會彼此分工合作,影響黏菌生長。

好咖配好茶

俗話說「資源再利用,環境永常青」,本研究取樣淺焙及深焙咖啡渣與茶葉渣經過不同時間發酵後當作肥料進行白菜植栽顯示,白菜種籽較適合於酸性咖啡土中發芽,而茶葉渣土壤pH值相對較鹼,雖會延緩發芽,但因土壤富含營養,於成長後期更有利白菜生長,並以發酵2週土最佳。實驗中擇優取淺焙咖啡土與茶葉土混合當肥料,最佳可獲得比淺焙咖啡土高出5.17倍的成長。進一步讓白菜先於淺焙咖啡土發芽後再移植至全茶葉土,成長速率可達淺焙咖啡土的15.8倍。此外,富含鉀離子的茶葉土所種植的白菜能透過減少葉片氣孔數、使澱粉代謝,並藉由根部提前累積脯胺酸來應對滲透壓變化,以增加根系與葉片對抗鹽逆境與缺水的問題。本研究利用適化咖啡土pH值與茶葉土養分相互搭配,可有效縮短發芽時間、大幅增加產率,並提升耐鹽抗旱能力,除有助活化廢棄物外,並可提升農業競爭力。

空氣鳳梨毛狀體降低空汙之探討

本研究主要是探討空氣鳳梨葉子作為清淨環境空氣和降低PM2.5濃度以及物理性微粒的功能。為了解空氣鳳梨的吸附能力,我們先測量空氣鳳梨的滯塵能力,發現高居室內植物滯塵能力第二名:其次是測量植株能否降低線香微粒濃度,發現其葉片具有減少懸浮微粒的能力,顯示其具有空氣淨化效果;猜測上述能力應與毛狀體結構有關,於是著手測量去毛後的吸附能力,得知毛狀體是影響吸附能力的關鍵。接著我們學習Image J操作,進一步了解空氣鳳梨在各部位的吸收能力及運送途徑。透過影像分析,推測微粒的路徑為葉基→葉中→葉尖。最後探討吸附微粒後植株與對照組的抗氧化能力,發現實驗組明顯降低,說明微粒會對空氣鳳梨造成氧化壓力並影響生理代謝。

探討玉米不同種原間減數分裂染色體互換之差異

減數分裂是育種的基礎,透過其中的遺傳重組可將連鎖的基因分離,以提供研究和篩選優良基因組合的機會。然而遺傳重組的數目在每一次的減數分裂中有天然的限制,也就是每一對同源染色體平均發生兩個互換,並且多位於染色體末端,這使得要尋找合適的遺傳組合成為育種時最耗時的步驟。在這個研究中,利用免疫螢光染色技術分析不同玉米品系間,減數分裂時遺傳重組發生的數目,了解多樣性的基因種源是否對遺傳重組的數目造成影響。結果發現其差異顯著,且品系間有分群的跡象,表示不同種源可能帶有差異性的重組調控相關基因,未來希望能進一步研究控制遺傳重組數目和位置背後的機制。

「皂」化弄豆-探討肥皂對綠豆生長影響及因應對策

作者利用不同肥皂與綠豆的關係來探討脂肪酸對植物的影響,藉由栽種的綠豆盆栽作為環境模擬因子模擬脂肪酸參雜在土壤後對於植物的生長情形、葉綠素、氣孔開闔率的變化。本研究顯示,不飽和脂肪酸含量高的肥皂會對於植物本體的生長情形造成較明顯的抑制,添加EDTA、CaCl2能修復肥皂對植物本體的生長情形的抑制。本研究自行開發「植物營養自動補充機」,使用 EV3作為控制程式,監控植物生長環境,以水質的三個變因做為監測對象:導電度計(µs/cm)、酸鹼值計(pH)、溶氧量(mg/L),監控到水質低於下限或高於上限時,透過自動加藥方式 (EDTA及CaCl2 ) 做出相對回應,改變植物水質生長環境。未來進一步研究讓植物修復因肥皂水所造成的生長傷害。

探討地衣內酵母菌的存在及與內生真菌的互動關係

本研究旨在探討地衣內酵母菌的存在及與內生真菌的互動關係。首先將採集地衣樣本分類並進行酵母菌培養,從柵欄石蕊(Cladonia parasitica)培養出酵母菌並以其進行研究。我們發現酵母菌在Cladonia parasitica中分布於其主要葉狀體(Primary thallus),並由鑑種得知其為釀酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)。我們亦培養柵欄石蕊等地衣的內生真菌(endolichenic fungi)並鑑種得知柵欄石蕊有Trichoderma afroharzianum、Trichoderma pubescens、Trichoderma simmonsii、Trichoderma reesei等木黴屬內生真菌。亦透過對峙實驗得知釀酒酵母在攝氏10~30度間,無論有無其他菌源下,均能促進Trichoderma simmonsii成長並抑制Trichoderma afroharzianum及Trichoderma pubescens,推測地衣中的酵母菌具有平衡內生真菌,並具有發展為生物農藥的潛力。

探討重金屬離子對臺灣羽苔之生理影響

竹科為新竹帶來不計其數的好處,卻也造成環境汙染,重金屬汙染就包含其中。重金屬若未經處理就流放會汙染土壤、水質等,影響生態環境。蘚苔是方便取得的生物監測指標,因此本研究以臺灣羽苔作為模式生物,探討不同重金屬種類、濃度對其葉綠體個數、光合色素含量、光反應速率及細胞壁厚度的影響。根據實驗結果我們發現低濃度的鋅、銅離子對臺灣羽苔的葉綠體個數、光合色素含量、光反應速率皆有提升,並且找到鋅離子、銅離子對臺灣羽苔有正向影響的濃度區間,而鋇離子、高濃度的鋅銅離子則對植物有相反的影響。細胞壁的部分,低濃度鋅離子會造成細胞壁增厚,而在高濃度時變薄;銅、鋇離子增厚程度則與離子濃度呈正相關。

不同種樹豆及不同處理方式對樹豆之抗氧化能力探討

本研究以樹豆植株及三種品種樹豆種子為研究對象,研究目的分為五大方向。探討樹豆各部位的抗氧化力、探討三種品種樹豆葉的抗氧化力、探討不同豆類種子的抗氧化力、探討三種品種樹豆種子的抗氧化力、探討三種品種樹豆種子在不同材料處理下的抗氧化力影響。結果發現,樹豆葉以嫩葉有最佳抗氧化力且各品種皆有高活性過氧化.;高溫處理下能提高豆類乙醇萃取物抗氧化;臺東3號樹豆且純水高溫萃取抗氧化效果最好,臺東1號高溫萃取的抗氧化能力則與材料成正相關。綜合以上發現高溫萃取可增加樹豆的抗氧化能力,且臺東3號以純水高溫萃取的抗氧化能力最為顯著,而臺東1號因高溫萃取及不同的材料處理也進而提高其抗氧化能力。

鹼稻「ㄎㄧㄤ」? ——探討水稻在鹼性環境下的生長差異與基因表現

氣候變遷導致土壤鹽鹼化,影響作物生長,本研究探討鹼化對水稻的影響,觀察兩種水稻品系在不同 pH 值培養基下,地上、地下部生長數值,及轉錄因子OsGRF1、3、7基因表現差異。結果水稻在 pH 11處理下生長較差,顯示耐鹽的TNG67及鹽敏感的NB水稻在高鹼環境中生長皆被抑制。此外,在 pH 5、7、9及11中兩品系水稻葉綠素含量沒有統計的顯著差異。在基因表現上,TNG67水稻之OsGRF1 mRNA表現量高可能是導致其生長較高的主因,OsGRF3的表現幾乎不受影響,OsGRF7的表現量在兩品系中均在 pH 7時有最大值, 以上結果暗示OsGRF1在 pH 5~9與TNG67地上部生長呈正相關。