生物(生命科學)科

先前利用活化標誌(activation tagging)方法， 將pSKI015載體T DNA片段，隨機插入含有4段增強子(enhancer)與selection marker bar基因於阿拉伯芥基因體內，以不澆水的方式，實驗室取得變異株CS31681。經Basta篩選後，我們嘗試找出並了解活化標誌突變株被影響的基因，先以Inverse PCR找出T DNA插入植物染色體位置並定序，經序列比對後，發現T-DNA插入Zat10基因上游(位置為AT1G27730)。再來將以RT PCR測定附近基因RNA表現量以進一步確定被影響的基因，並選殖出來，培養具抗性的後代。除了利用分子生物學的方式來探討基因可能的功能，我們也從生理的角度探討植物耐性性狀表現，且因植物抗旱與抗鹽機制類似，又Zat10基因已知與抗鹽相關，因此也測試植株在高鹽環境中的表現，我們由缺水與耐鹽實驗中發現，我們的植株抗鹽性狀較為顯著。

本實驗分別由拮抗、透化圈、葡萄聚醣分解?及幾丁質分解?基因和超寄生等四大方面來探討鏈黴菌和五種不同病原真菌的交互作用。結果顯示所篩選之鏈黴菌對真菌多具有抑制生長的作用，且鏈黴菌所產生的抑制物質會因不同採集地區而有所差異。另外超寄生現象之結果顯示鏈黴菌會纏繞在真菌的菌絲上，並使真菌菌絲失去活力。由此實驗結果證明鏈黴菌會對真菌的生長造成抑制，未來可應用在植物病害的防治上。

藻類產生氫氣的目的是為了彌補不能順利進行光合作用產生ATP與NADPH所產生之代償反應，負責催化氫氣製造的是產氫酵素（hydrogenase），它必頇在無氧的狀態時才有活性。我們利用RNAi的方法干擾葉綠體中光系統II（PSII）的蛋白表現，進而抑制PSII。當PSII之作用受到抑制，隨即面臨因缺少電子而無法順利產生ATP與NADPH，造成呼吸作用速率提高。一段時間之後，水中的溶氧被消耗殆盡，產氫酵素會利用得自PSI的電子，將氫離子還原成氫氣，並釋出綠藻體外。本研究利用RNAi干擾小球藻（Chlorella）D1蛋白表現，結果已篩選出2株轉殖株，其PSⅡ光系統中的D1蛋白表現呈現較低活性，而且其光合作用活性較野生株小，預期轉殖株應能產生氫氣。

金黃色葡萄球菌是生活中常見的病原菌之一，因其抗藥性日益嚴重，是大家所熟知的超級細菌。 目前醫院對此菌的檢測方式，從培養到獲得結果大約需要兩天，對許多感染此菌的重症患者是無法接受的醫療時間延誤。 有鑑於此，本研究利用創新的適體、光電及奈米技術發展一個可以快速偵檢金黃色葡萄球菌的系統。 適體為具有與抗體同樣分子辨識功能的寡核酸。我們利用DNA 適體篩選技術，獲得能夠專一地辨識金黃色葡萄球菌的適體序列，進一步發展高敏感度細菌檢測系統，並測得靈敏度近個位數的金黃色葡萄球菌。本研究亦結合奈米金與共振光散射原理，以簡便的二極體雷射與偵測裝置，可快速判定檢測樣品中是否有金黃色葡萄球菌，大大縮短檢驗所需的時間。

我們觀察到茶葉蛋的蛋殼為褐色，但其蛋白為白色；相反的，茶焗蛋蛋殼為淺色，但蛋白呈現褐色。這種現象使我們對物質通透蛋殼的情形產生了種種疑問，促使我們更深入的研究。 我們參考茶葉蛋與茶焗蛋的製作情形設計實驗後，發現即使同為茶分子，但由於氣態及液態分子間的距離不同，仍會造成不同之通透情形。液態物質不易通過，但氣態分子可輕易通過。蛋殼為卵生動物胚胎時期的保護構造，其表面有許多微小孔隙可使H2O、CO2及O2等維持生命所需之氣態物質輕易地通過。經過實驗發現，蛋殼孔隙易使蛋殼外部的氣體分子通透至內部，但氣體分子不易由蛋殼之內部到達外部。 另一方面，同一顆蛋其蛋殼的不同部位通透情形並不相同，以氣室部分通透最快，而蛋殼尖端之通透最慢。不同蛋殼之間通透情形也不相同，因其不同種類蛋殼間之孔隙大小與孔隙數目都有差異，實驗結果也顯現蛋殼的厚度亦會影響通透度的大小，蛋殼較薄的鵪鶉蛋殼較其他種類的蛋殼更易使物質通過；反之，蛋殼較厚的土雞蛋的蛋殼最不容易讓物質通過。皮蛋由於已經過人工處理過，因而破壞蛋殼表面影響其通透情形，使得蛋殼通透情形呈現不穩定的狀態。 因為工業的發達，環境充斥著污染，空氣中之污染物也會通透至蛋殼內部，空氣污染物溶於水之後形成酸性物質會與蛋殼反應，有些甚至會破壞蛋殼結構、或是腐蝕蛋殼，而間接地影響到生物行呼吸作用必須之氣體交換，故汙染物也會影響蛋殼之通透性。

蓮花效應是指蓮葉表面具有奈米纖毛結構，因此只要葉面稍微傾斜，水珠就會滾離葉面，在我們生活週遭，許多植物具有蓮花效應。本實驗選擇彩葉山漆莖作為研究材料，因為我們發現在同一植株上，嫩葉的蓮花效應最佳，而老葉幾乎無蓮花效應。當彩葉山漆莖的新葉轉為老葉，蓮花效應會減弱，甚至消失。我們以不同水量、土壤酸鹼值及光照作為變因，來探討蓮花效應改變的原因，結果發現水量並非主要影響蓮花效應改變的變因；土壤過酸或過鹼，會減弱新葉及嫩葉的蓮花效應；置於暗室則使整株彩葉山漆莖所有葉面皆無蓮花效應。許多植物的性狀，在老化或面臨環境改變時，會將控制性狀的基因開啟或關閉。因此，我們推論，當環境因子改變時，植物的蓮花效應可能是經由基因層次的調控，藉以增強或減弱此性狀的表現。如果不是基因的開啟或關閉，則有可能僅是葉表面的結構發生些微的改變，真正詳細的機制仍有待進一步的確認。

本研究欲探討菟絲子是否有寄生之外的營養來源。我們藉由切斷其寄生來源，形成菟絲子斷莖，進而探討不同條件下的生長情形：在適當光照與水分下，菟絲子斷莖可延長莖枝並獨立存活約一個月，種於礦物質土壤中顏色由淡黃轉為青綠，種於0.05%花寶五號培養基中分枝變多，0.1%組莖枝延長加快，可見菟絲子斷莖不需經過寄主可直接吸收水及無機鹽。此外，菟絲子斷莖在光照下存活率較高，使我們進而探討其是否行光合作用：經萃取野地菟絲子發現其含有少量葉綠素；連續光照可促使菟絲子斷莖葉綠素含量增加；同時我們也收集到菟絲子光合作用產生的氣體；最後以PCR 與電泳分析，找到光合作用必備酵素rubisco 的基因rbcS。以上均顯示菟絲子可在無寄主情況下行光合作用。

雙氧水或稱過氧化氫常用於殺菌、漂白或作清潔劑使用，它亦可從生物體本身產生而傷害細胞。以前研究人體發炎時，體液中會出現大量的雙氧水。淚水是濕潤眼睛的體液，它的分泌量與眼睛疲勞或是乾眼症等眼睛不適有關。我們假設淚水中雙氧水含量可作為眼睛不適的生物指標。我們發明以氧化還原呈色原理之淚水試紙偵測淚水中之雙氧水濃度。我們運用淚水測試組，比較在抽煙前後、喝酒前後與疲勞或熬夜時淚水的分泌量與雙氧水的含量。我們發現硫酸與碘化鉀淚水測試紙具有最簡便且可以定性與定量淚水中雙氧水的含量。抽煙、喝酒與眼睛疲勞時，淚水的雙氧水含量明顯增加。我們發明的淚水試紙可及早篩選出眼睛的異狀，作為預防眼睛病變之守護神。

鬥蟋蟀的習俗自古以來一直是中國重要民俗活動之一，最遠可追溯至唐代，現今台灣南部每年皆會舉行盛大的鬥蟋蟀比賽。前不久，我們在一部影片中看見台灣黑龍仔（黃斑黑蟋蟀）大勝中國蟋蟀蛐蛐的有趣影片，不禁對蟋蟀的打鬥行為產生好奇。更欲進一步了解如此好鬥的蟋蟀是否有其選擇打鬥對象的依據。而黃斑黑蟋蟀，即此研究所使用的蟋蟀，是台灣民間鬥蟋蟀的主角。因此我們造訪了蟋蟀的大本營 ─台南縣新化鎮，並請教蟋蟀專家謝爵安先生、張鴻斌老師、楊正澤教授。對蟋蟀有了更多的認識與熱愛。因而希望能以科學化的實驗及統計方法，賦予這項正夯的民俗活動更深化的內涵。我們推想若有兩隻以上的蟋蟀同時進行實驗，便能有選擇的空間，但若超過三隻就有兩兩進行打鬥之可能性，因此我們設計了特殊的空間，讓三隻蟋蟀能同時進行實驗。希望能藉由我們的觀察、記錄，了解其影響因子及行為的趨勢。

中文摘要 植物體在生長發育的過程中，有許多必要的營養素，一旦缺乏這些營養素，植物的生長 狀況會產生問題，不但會抑制植物生長，植物對外界的免疫力也會跟著下降。在台灣，水稻 不僅是台灣人賴以維生的糧食，更是台灣人引以為傲的作物。但台灣高溫多濕的海島型氣候， 適合多種稻作病害的發生，紋枯病及白葉枯病就是危害台灣稻作主要兩種病害。這些病原菌 的感染直接限制了該土地中植物的生長和生物的存活，間接的影響人類的生活。 本研究中，以水稻為實驗對象，我們主要探討六種水稻生長所必須的營養素：鈣、鎂、 鐵、鉀、氮、磷和水稻之間的關係。我們將水稻種植在缺乏某種特定元素的培養基中，觀察 其生長的異狀，以便於得知某特定元素對於水稻生長發育的影響為何。之後，再將缺乏各種 營養素的水稻及營養素供應正常的水稻，分別感染白葉枯病病原細菌及紋枯病病原菌，觀察 受感染的水稻之損傷程度，並檢測受感染植株中過氧化氫酵素活性的變化，試著歸納出其防 禦機制和營養素之間的關係，期望對其防禦機制能有進一步的了解。 英文摘要(Abstract)\r When plants grow up, there’s a lot of necessary nutrition. Once plants lack of this nutrition, some problems will occur. It can cause plant growth retardation and decrease the immune ability to the surroundings. Rice is a main cereal in Taiwan, and we are all proud of it. However, rice is frequently attacked by many pathogens , such as Xanthomonas oryzae pv. oryzae and Thanatephorus cucumeris. The infection directly limits plant growth and survive of organisms, but also indirectly effect life of human. In this research, we study the effect of nutrition deficiency such as nitrogen , phosphorus, potassium, iron , magnesium and calcium deficiency. First , we cultivate the crops on the media which lacks of some specific nutrition. After intensive observes on the plants, we can slightly discover the relationship between these nutrition and the plants. After the plants are infected by the pathogens (X. oryzae pv. oryzae and T. cucumeris) in two weeks, we record the spread of the lesion size resulted from the infection. The changes of Peroxidase activity after infection are also studied. We hope we can get a deeper understand about the immune system of rice.