生物(生命科學)科

在高中課本生命科學（上）第四章「植物的生殖、生長和發育」中，我們探討到「果實和種子的適應」，也就是種子在不同環境中，透過外型演變，以改善繁殖效率的傳播方式。上課時，老師帶來一個種子，將它自高處施放，種子竟旋轉落下，引起全班的熱烈討論。此種子長的很像課本中的松樹種子（南一版，生命科學上，115 頁，圖4-13 藉風力散播的果實或種子B.松樹有翅的種子）。詢問之下，我們得知此種子就是常見於家具DM 的桃花心木之種子，基於旺盛的好奇心，作者決定以桃花心木種子如何旋轉、為何旋轉作為本次研究主題。

去年十一月下旬，偶然發現教室外花台裡的大花咸豐草好像生病了，許多枝條和葉子都扭曲了起來。仔細察看了好一會兒，才發現枝修和葉子上滿佈著黃色的蚜蟲。剛好生命科學課正在學習「植物的養分運輸」(上冊第三章第四節)，老師說過，就是拜蚜蟲之賜，生物學家才得以分析並了解在植物篩管中運送的物質。這引起了我們研究蚜蟲的興趣，我們很好奇這些毫不起眼的小生物如何覓食?如何繁殖?如何躲避天敵?於是我們展開了以下的研究。

為了解黃斑黑蟋蟀左翅在上的遺傳性狀是否可以經人擇選種過程加以保留，以此探討其在族群內遺傳特性及其存活的指標。材料來自國家地理紀錄片中介紹的台南新化謝爵安先生的蟋蟀養殖場，在養殖場進行採樣調查，左翅在上比例約佔2%，與李俊康(2009)觀察黃斑黑蟋蟀標本左翅在上2.05%的比例，極為相近。由此可見，不論是標本或是活體，左翅在上且存在族群中的蟋蟀確實為少數，但雌蟲左翅在上比例略多於雄蟲[9比1]。希望透過遺傳及演化上的觀點，來了解此性狀在族群中存在的可能原因，以及為何在蟋蟀族群中左翅在上確實為少數?是否能從發育徵兆中就能看出其羽化後前翅交疊的性狀表現，並且經由人擇的方式育種，建立出左翅在上的品系。

蝦蟹殼主要由幾丁質、蛋白質、礦物質三種成分組合而成，重量大約各佔三分之一，本實驗以蝦蟹殼為原料，經由洗淨、乾燥、磨碎之後，再以強酸強鹼處理，提煉出幾丁質，幾丁質再經去乙醯化反應，製得幾丁聚醣，由於幾丁聚醣可溶於弱酸，因此其應用性較為廣泛。實驗中將幾丁聚醣溶於醋酸溶液，觀察不同濃度的幾丁聚醣對肉類保鮮程度的影響，結果顯示，肉類浸置於過高濃度（5%）的醋酸溶液會造成表面蛋白質的變性，且浸置幾丁聚醣溶液後若沒蔭乾，肉類會因滲透壓的差異而開始滲水發臭。將幾丁聚醣溶於3%醋酸溶液，並將浸置過溶液的肉類蔭乾，72小時後所有的處理皆有發黑、發黴的現象出現，顯示幾丁聚醣的處理對肉類的保鮮並無明顯的成效。

種子植物藉由花粉管的萌發，到達子房與胚株結合繁殖下一代，在這次實驗中我們以最明顯能夠觀察的百合，來做研究，以四種園藝改良品種來做花粉管的體外萌發實驗，在做各種物理、化學的條件後，我們發現黑暗下,30℃,蔗糖濃度5%加上培養液,pH 值4.8 時，FS350 的萌發情況最好，我們便以此來設計改良花粉管萌發的實驗。

以(1)不同光週期(正常光週期6~18 小時，延後6、12、18 小時) (2)不同色光(紅、藍、綠) (3)連續日夜顛倒1~3 天的光週期 (4)同株酢醬草不同葉片之間給於不同光週期 (5)不同時長的連續黑暗或光照來處理黃花酢醬草，觀察酢醬草葉片的睡眠運動是否會受到影響或者會互相影響。我們發現生理時鐘扮演了一個重要的角色，而光線則會干擾生理時鐘的運作，野外黃花酢醬草的生理時鐘已與自然的光週期相配合，若我們改變光週期對生理時鐘的規律會有某種程度的干擾，而影響到睡眠運動。另外在日夜顛倒的光週期，若單獨給於藍或綠光的處理對黃花酢醬草睡眠運動的影響比紅光來的明顯。連續日夜顛倒處理後，酢醬草的睡眠運動被瓦解，無明顯的規律性。同株但不同的葉片給於不同光週期處理，彼此並不會互相影響。連續黑暗(或光照)越長，則葉片受光線(或黑暗)誘導開啟(或閉合)的速度越快。

本研究藉顯微鏡觀察和人為操作實驗的方式，研究各種花粉的型態、萌發條件及傳播機制。主要目的如下：(一)觀察各種花粉的基本型態與構造；(二)探討各種變因對花粉管生長的影響；(三)探討花粉型態、構造與傳播的關係；(四)探討風力對花粉傳播的影響。研究結果顯示：大部分的花粉的萌發溝(孔)，其數目與形態會依種類不同而有差異，單子葉植物的花粉通常具有單溝的萌發溝(孔)，雙子葉植物的花粉則具有三、四或五個萌發溝(孔)；5~10﹪蔗糖濃度可促進鳳仙花、百合科植物(香水百合、姬百合、鐵炮百合)花粉管的生長；100~ 300ppm 鈣離子濃度可促進鳳仙花花粉管的生長；100ppm 硼離子濃度可促進鳳仙花及孤挺花花粉管的生長；固定風速下，風媒花粉的傳播距離較遠也較分散，而蟲媒花粉的傳播距離較短且較集中；不同風速時，風媒花粉及蟲媒花粉二者皆隨風速增加而傳播愈遠，但風媒花粉的傳播效果更顯著。

多稜角螺Angulyagra polyzonata為臺灣近期發現的外來種螺類，目前主要分布在屏東縣九如鄉崇蘭新圳。本實驗從生殖生物學探討外來種多稜角螺對本土種石田螺可能造成的影響，發現多稜角螺數量遠大於石田螺數量，兩者最小生殖體長約為16~18 mm，但個體平均懷胎數，多稜角螺卻高於石田螺。多稜角螺雌螺有效生殖個體占族群中的47 %，而石田螺雌螺有效生殖個體占族群中的46 %。相對死亡率累加至有效生殖體長之前，石田螺占族群中的91.82%，多稜角螺占族群中的91.73%。預估下一世代數量及可存活達生殖體長的數量，多稜角螺數量大於石田螺，兩者相差約8倍。從以上的資料可以看出，多稜角螺在生殖潛能上具有相對優勢，且已嚴重影響石田螺的生存空間，對臺灣生態的影響不容忽視。

每當在野外進行觀察時，總會看到許多體型微小、體色黝黑，行動敏捷的針蟻\r （Ponerinae），即華夏粗針蟻（Pachycondyla chinensisEmery, 1895）。經由行為譜（ethogram）\r 的分析得知，華夏粗針蟻之有后聚落（queenright）職蟻間分工嚴謹，且具有成體搬運行\r 為（adult transport），於其覓食過程中，產生一特殊階級─運兵者（porter），專司進行成\r 體搬運，行為高度專一化並發展出特殊之儀式化行為（ritualized behavior）。於食物短缺\r 的情況下，運兵者（porter）佔外勤職蟻比例明顯提高，且被搬運者（portee）成為運兵\r 者（porter）的比例亦明顯提升。將運兵者（porter）於覓食過程中移除，覓食之職蟻數\r 量亦大幅降低。食物與蟻巢距離超過25公分，運兵者（porter）產生之機率亦隨之下降。\r 經過公式的推導，證實其成體搬運行為（adult transport）可縮短覓食中行走之距離，減\r 少總能量的散失與消耗，以利其達成最佳化覓食。

族群由同種個體組成，個體間具差異性，而在不同族群間亦有差異存在。為了探討族群\r 間的差異，自野外採集生長在不同地形、氣候環境的兩個大扁頭蟋蟀族群，從生活史與外部\r 型態、挖洞行為及生殖行為進行研究。結果顯示八卦山族群及柴山族群，在發育總時間、各\r 齡期發育速率已有差異存在；挖洞行為中，在有現成洞穴的環境下，兩族群有不同挖洞模式，\r 推測挖洞行為受各種環境及生物因素影響；在生殖行為方面，兩族群在交配儀式上有差異出\r 現，顯示其生殖隔離可能正在建立中。而在文獻中提出，分析不同族群DNA 序列，亦發現\r 有差異，與以上實驗結論具有一致性，或許正意味著分布在台灣的大扁頭蟋蟀因地理上隔離\r 而漸漸產生分化。