植物學科

隨著全球變遷，能在極端環境下生存的作物，是大家未來共同的救命藥。臺灣原住民長 期種植小米，雖產量不高，但保存了古老種源。將小米和稻米種植在鹽逆境下，我們觀察到 小米的根長、葉長及側根生長狀況都比稻米來的好，且小米有花青素累積的現象。就氣孔開 閉機制來說，小米在較低鹽濃度時就能關閉氣孔，稻米則否。而深入探討其耐鹽機制後，我 們瞭解到小米體內過氧化物質累積、過氧化酵素活性(POD、CAT、APX)及滲透壓調節相關機 制(脯胺酸、澱粉酶)上都與稻米有程度上的明顯差異，皆提升了小米在鹽逆境下的生存能力。 期望接下來能針對這神奇而珍貴的小米種源進行更深入的探討，為氣候變遷下日益重要的作 物育種做出些許貢獻。

本研究的宗旨在於探討影響植物氣孔數量和密度的各種可能因素，通過區分植物在光照需求、草木本質地及演化上分類的差異，將其葉片上氣孔密度做比較，觀察這些因素是否會影響植 物氣孔的數量與密度。經由採集校內各類植物葉片氣孔標本、計算氣孔密度，並以統計學的 方 式分析數據後，我們發現陽性植物的氣孔密度和陰性植物有顯著的差異，而耐陰植物則介於兩者之間（其餘的因素如草木本質地及演化分類，在統計上則無甚差異。而在未來，我們也會在影響變因的設定上做更 加嚴謹的設定及個別比較），藉此更進一步探究能影響植物氣孔數量的真正因素。

本研究主要觀察海金沙 (Lygodium japonicum)與毛葉腎蕨(Nephrolepis hirsutula)及鳳尾蕨(Pteris multifida Poir.)的葉片，比較三者上、下表皮葉綠體分布及氣孔數目、大小的差異；並比較三者蒸散作用速率及葉軸維管束的差異，及測量海金沙攀爬於粗、細水管的所能承受的下拉力。發現三者葉片的上表皮葉綠體多集中在細胞邊緣，下表皮葉綠體多均勻散佈在細胞中，且海金沙葉軸維管束中木質部較發達。海金沙單位面積平均氣孔數及總周長均比毛葉腎蕨和鳳尾蕨為多，海金沙葉片的蒸散作用速率較毛葉腎蕨和鳳尾蕨為快，且越高處海金沙羽葉的氣孔總周長越大，蒸散速率越快。故從實驗推論，海金沙有較強的蒸散拉力而能將水分運輸至頂端。在真實與模擬海金沙葉軸所能承受下拉力實驗中，也推論細水管較利於海金沙攀爬。

本研究主要是觀察絲葉狸藻(Utricularia gibba)葉子特化的捕蟲囊觸發運動之影響因子，還有吸收物質的情形。結果發現此種狸藻捕蟲囊的表皮細胞主要有兩種細胞型態，分別為分布在內外表皮基部的四爪腺毛與半球型腺毛。因此，雖然其缺乏根部吸收功能，但是狸藻捕蟲囊具有輔助吸收養份的功能，水份主要由四爪腺毛基部進入至細胞內，再由內而外開啟的半球型腺毛排除。此外，我們觀察到含氮物質吸收較快，甘油與葡萄糖較慢，兩者的路徑也有差異，另外，我們也發現光照時間與照不同色光，以及在不同溫度下，對捕蟲囊的觸發運動會有不同程度的影響。若能對狸藻捕蟲囊構造更加了解，將可用於生物防治法減少孑孓病媒蚊孳生，或應用於仿生生物學開發負壓捕蟲的工具。

植物在碳過多或氮不足的環境中會累積過多的花青素，然而我們對植物以什麼機制來調控高碳低氮下花青素的合成並不清楚。為了研究有哪些基因參與花青素合成的調控，我們透過調整培養基中碳氮的比例，篩選到高碳低氮下會有花青素過度累積性狀的阿拉伯芥突變種19945。經由遺傳分析、基因圖譜定位與基因體定序的結果，我們找到19945的突變基因為At3g18520，其產物為組蛋白去乙醯酶histone deacetylase 15 (HDA15)。HDA可以降低染色體組蛋白乙醯化的程度，使組蛋白與DNA纏繞緊密進而抑制基因的表現。與野生種相較，突變株19945在高碳低氮下，會過度誘導調控花青素合成的轉錄因子PAP1、TT8與花青素合成酵素DFR、LDOX、UF3GT的基因表現，因此我們推斷HDA15可透過染色體修飾來調控高碳低氮下花青素的合成。

本研究主要探討塔粉綠尺蛾食草選擇與其葉內真菌之關係。觀察培養四種植物（烏臼、鵝掌柴、白匏子與島榕）葉內真菌，以真菌生長、菌絲與孢子形態辨識真菌種類。當我們以烏臼葉內間座殼菌屬（Diaporthe sp.）真菌與不同植物放在一起時，幼蟲有取食原為非食草的白匏子葉片，而島榕則有嘗試啃食之現象；此外，飼養過程中我們發現取食烏臼的塔粉綠尺蛾幼蟲糞便較其他種幼蟲易長出真菌，進行幼蟲糞便與消化道真菌培養後，皆有與葉內真菌相似的菌體形態。我們推測烏臼、葉內真菌與塔粉綠尺蛾間的交互作用關係之一可能為：烏臼透過葉內真菌誘使塔粉綠尺蛾雌蛾前往產卵，經幼蟲食用葉片後所排出之糞便以作為葉內真菌傳播的媒介。

茄科植物在農業生產與科學研究上皆非常重要，但卻極易因病菌感染而造成重大損失，這包括具全球重要性卻苦無有效防治方法的三種病害：青枯病、灰黴病及番茄疫病。印度梨型孢菌是植物根部內共生真菌，其寄主範圍極廣，且可增強植物之生長與抗逆能力，但此共生真菌是否可促進植物抗上述三種重要病害則未知。本研究利用模式植物圓葉菸草作為試驗材料，建立了高效印度梨型孢菌感染系統。本研究發現，雖然印度梨型孢菌感染菸草根部後對植株生長並無明顯影響，初步病害試驗結果顯示，與此菌共生後會誘發植物內部產生全株訊息傳導，因而加強了菸草對抗上述三種嚴重病害之能力。我們預期這些重要的初步研究結果將有助於近一步的研究發展與農業應用。

捕蠅草是加大捕蟲葉內側細胞膨壓，把葉用力撐開，使外側細胞進入高「位能」狀態。當昆蟲碰觸感覺毛時，內側細胞膨壓迅速降低，使得外側細胞的「位能」瞬間轉成「動能」，快速完成捕蟲運動，且捕蟲葉剩餘感覺毛的數量與捕蟲葉閉合時間有負相關。由於傷口刺激會促使捕蟲葉關閉，推測茉莉酸也會影響捕蟲葉閉合。捕蟲葉的無柄腺負責消化液分泌和養分吸收，但消化液的分泌與捕蟲葉的閉合是二條不同的路徑。無柄腺不吸收葡萄糖、維生素B，但可以吸收胺基酸、甘油、維生素E、 NH4+和NO3-離子，推測無柄腺的細胞上有吸收胺基酸的載體蛋白，以及NH4+和NO3-離子通道，而且養分的吸收和捕蟲葉的開閉、消化液分泌與否皆無關。

本研究目的主要探討秋葵甲醇萃取物之抗氧化與抗腫瘤特性。先將2克秋葵粉末以100 ml甲醇攪拌萃取，總酚含量相當於1.14 mg沒食子酸的含量。在抗氧化滴定試驗，10 ml的秋葵甲醇萃取液分別需要消耗6.92和8.88 ml的0.02 M碘液和過錳酸鉀才能達到滴定終點。而濃度60%秋葵甲醇萃取液，其螯合亞鐵離子能力可達50%以上。秋葵甲醇萃取液可清除75%的自由基DPPH，優於75 ppm的維他命C功效。在抗腫瘤細胞生長試驗方面，結果顯示在秋葵甲醇萃取物濃度18 ug/ml就對大腸癌SW480細胞生長有抑制作用，隨著濃度越高抑制現象更明顯，在濃度75 ug/ml可達100%的抑制效率。綜合以上的研究結果，證實秋葵甲醇萃取物具有良好的抗氧化能力與抑制大腸癌細胞生長特性，而且這兩項特性都有明顯的濃度依賴性。

馬齒莧科植物的生命力非常強健，全株富含營養且具有在人體內不能有效合成的Ω-3 脂肪酸，極具發展成為食用與藥用價值新興作物的潛能。本實驗透過照光與水份逆境處理，結果顯示剪下馬齒莧科植物帶芽枝條3天在未給水狀態下，莖基部仍會產生不定根。馬齒莧、樹馬齒莧與松葉牡丹頂芽以藻膠包覆造粒，培植再生約有70~85%存活率，頂芽造粒乾燥經21天後復水培育亦有長根存活70%的效能。依形態在乾旱逆境下葉脈Z字形圖案產生扭曲的現象與二氧化碳濃度變化的偵測調查，推論C4型馬齒莧與松葉牡丹可能為適應環境驟變會轉換成為C4-CAM交替型的生理代謝以利存活；而樹馬齒莧遇乾旱逆境時傾向由C3轉換為CAM型碳固定之運作，使生長速率減緩而提高自身的存活率。