植物學科

本研究藉由調控各項環境因子，歸納斑葉植物與環境因子間的交互作用，進而比較不同成因、屬性的斑葉植物應變相同環境因子的策略差異。研究顯示，光限制、非光限制均會讓化學性斑葉植物啟動自體調節，且在相同控制變因項中，葉綠素濃度變化量與斑紋面積比例之增減多成負相關。越高的溫度、光合有效輻射值和灌溉源pH值，以及過多藍光，會使葉綠素濃度的變化量下降；且每日八小時的光照，相對而言是最不利於斑紋成長的光期。我們也比較了面對低光環境時，兩種成因不同的斑葉植物。黃金葛與銀后粗肋草各葉區的葉綠素濃度變化，化學性斑葉──黃金葛在低光環境的葉綠素濃度變化量較正常情況為低；物理性斑葉──粗肋草則完全相反。

毛氈苔的捕食運動是黏液、腺毛(觸手)與葉片之間的協調動作。我們以點線面的方式分別探討黏液、腺毛與形成消化區的各項特性。首先，點的觀察是1.毛氈苔能立即偵測獵物是否為營養物質，2.黏液的分泌量對溫度會進行調節作用(溫度升高黏珠變小、溫度下降則變大)，3.利用黏液表面張力說明當黏液進行串接現象時，會增大捕食成功的機會。再則從線的角度提出“腺毛彎曲模型”，說明腺毛柄部正面柄部簧片的功能與背面膨壓變化的作用。最後用“腺毛彎曲訊息分類圖”與“傳遞營養物質訊息模型”解釋黏液、腺毛、葉片與形成消化區各部位間的協調性。綜合上述，設計皿狀容器假昆蟲協助未來探索黏液酵素特性並推論出彎曲訊息應與動作電位的關聯性。

本研究初期顯示儲存時間過長花粉萌發率甚低，且亦造成內源性酯類顯著降解。因此我們推測花粉萌發所需的能量可能是由內源性酯類提供。先前研究發現雌蕊柱頭分泌物含促進花粉萌發因子，本研究將探究 (1)花粉萌發過程中內部酯類組成變化；(2)找出柱頭分泌物影響何種酯類代謝進而促進花粉萌發。利用薄層色層分析法比較發現極性酯於花粉萌發較中性酯重要，而柱頭分泌物主要加速了磷脂醯肌醇的降解與雙酸甘油酯的生成。由相關文獻，我們推測其反應為磷脂醯肌醇被磷酸化成4，5-二磷酸磷脂醯肌醇，後者再生成雙酸甘油酯與 1,4,5-三磷酸酯後促進花粉萌發。

近年來微生物肥料漸漸被廣泛使用，在高中課程學習到根瘤菌與豆科植物之間的共生固氮作用後，我們想進一步探討在紅土或黑土環境中共生的花生根瘤菌相關特性。研究結果顯示，不同花生品種及不同土壤環境皆會影響到根瘤內菌株的種類，且分離自紅土或黑土中的根瘤菌株對種子發芽皆有顯著促進效果，分離自黑土的花生根瘤內的根瘤菌對胚根的影響較顯著。此外，Paraburkholderia以及Ensifer兩種根瘤菌屬的游離固氮活性較高，而Rhizobium、Ensifer、Paraburkholderia、Pantoea四種菌屬的游離固氮比活性皆高。希望這些結果能實際應用在日常生活中，對作物生產及微生物肥料的研發有所幫助。

全球人口正迅速成長，但糧食並沒有增加，且暖化造成的異常氣候可能影響水稻發育，導致糧食危機。因此，若能尋找調控水稻產量之相關基因，將有助於增加稻米產量。本研究從臺灣水稻T-DNA插入突變體庫中，發現一個多分蘗的水稻突變株M69217，若能找到調控其多分蘗性狀之基因，具有增加稻米產量之潛力。首先，利用基因型分析，比較植株基因型與外表型的關聯。接著，找尋受T-DNA插入影響的基因，進一步推論出是哪個（些）基因造成高分蘗的現象。未來，我們希望運用基因轉殖，來確認哪個（些）基因可重現M69217的高分蘗性狀，並深入了解這些基因如何控制分蘗生長的詳細機制，期許這項研究能對水稻產量之提升作出貢獻。

本研究結果顯示，硫酸銅水溶液對向日葵種子發芽率並無影響，反而有幫助於向日葵種子的成長；硫酸銅水溶液濃度到達300ppm會抑制向日葵生長，隨著濃度增減，其根、莖長度都有著明顯的減短，結果顯示其生長抑制率與濃度成正比。高濃度的硫酸銅水溶液，會使向日葵重量變輕，隨著濃度遞增而重量遞減。銅離子進入幼苗時期的向日葵後，堵塞在韌皮部的外側，無法藉由木質部往上運輸，而堵住銅離子金屬的正是卡氏帶，任何物質儘管是水，都無法自由通過，必須藉由細胞上的特殊管道進入細胞。從DPPH、總酚量、可溶性蛋白質，皆可推算其抗氧化物以及降解率，從這兩樣數據可見橙黑的重金屬耐受度高於橙綠。

目前外來種全台蔓延，造成許多原生種的破壞，現今以人力拔除居多，較費時費力，且多對環境有害。毒他作用是指植物在代謝過程中所產生的次級代謝物，藉淋溶、揮發、植物殘留分解、根泌等作用，造成對其他植物生長發育的抑制。我們希望藉此作用對外來種抑制生長。首次實驗採用血桐和榕樹的枯葉，進行粗萃取。並將粗萃取液澆在大花咸豐草所在的土壤。結果顯示7.5%的血桐溶液並未造成抑制效果，10%及12.5%血桐溶液的大花咸豐草葉子有明顯枯萎，並不會開花。榕樹溶液對大花咸豐草有嚴重蟲害，因此無法看到準確結果。再次實驗中鑑於土壤顏色的差異，可能是土壤內的菌相改變，進而導致植株生長不佳，這些澆過毒他植物溶液的土壤確實會改變原本土壤菌相的數量。

非洲菫葉光合作用型態以C3為主，本研究植株Eternal Orbit品種，表皮細胞與葉肉組織間有一層花青素，其光合作用型態有別於其他品種而呈現CAM。斑葉品系的葉綠素形成易受溫度影響， 平均21ﾟＣ為非洲菫成長最佳溫度，16ﾟＣ出斑面積最大；菫葉毛屬於單列細胞毛(uniseriate hairs )，毛內具葉綠體構造。上表皮與葉肉接觸部位，出現漏斗狀葉肉組織(funnel-shaped chlorenchyma)。，葉面組織切片顯示斑葉(variegate)為化學型色素體變異，局部品種有較厚的儲水細胞(Water storage cell)，能耐較乾旱的環境。

植物在野外生長會遭遇各種逆境壓力，本研究從野外土壤中純化出枯草桿菌 (Bacillu subtilis)，研究探討氣味對植物生長發育的影響。我們觀察到植物根長，鮮重會因氣味處理而減少，葉綠素a,b及胡蘿蔔素皆被氣味抑制，由DAB染劑染色法發現氧化壓力亦增高。 ABA與乙烯是植物重要逆境賀爾蒙，所以分析植物逆境賀爾蒙生合成相關基因，並利用qPCR技術看基因表現。結果發現植物逆境賀爾蒙ABA、乙烯等相關基因表現量上升。而乙烯的累積可能影響植物葉綠素含量，或使植物產生氧化壓力，ABA相關基因可能影響氣孔開閉。 我們挑選兩種ABA相關突變株處理枯草桿菌氣味；結果顯示ABA途徑突變株，其葉片對於枯草桿菌氣味的敏感度改變。我們想篩選一些細菌製成生物農業，減少化學農藥的使用。

為更深入瞭解光與熱等環境因素，對葉下珠植物上舉運動的影響。運用3D列印技術提高自製顯微鏡的品質，並製作控溫箱來操控溫度變因。發現葉面上“光受器” 區域分布不均、特定波長範圍的光源和溫度升高皆可因發上舉運動。同時間照射不同波長的光對上舉程度有加成性，光與熱的刺激也會產生加成性。本研究提出光、熱和上舉運動三者之間的關係模型，運用這兩種加成性來解釋陽光照射時所產生的上舉程度，這不是單一光波長或熱能所造成的結果；並藉以探討膨壓所產生相關機械能的使用性。