全國中小學科展

第一名

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。

神經胜肽Urocortin對微膠細胞抗發炎、吞噬的作用

本研究發現神經胜肽Urocortin能調控腦部的巨噬細胞——微膠細胞的發炎及吞噬作用,同時亦能降低發炎時產生的氧化壓力損傷。我們藉由紅血球與微膠細胞(BV-2 Cell Line)的離體實驗模擬腦溢血病患接受開顱手術後殘留於腦中的血塊與巨噬細胞在腦部的吞噬情形,並透過神經胜肽Urocortin的作用,促進其吞噬作用、調控發炎反應。首先以螢光標籤的方式確認微膠細胞的吞噬作用,再以測量其吞噬量值(Phagocytosis Index)、基因變化(RT-qPCR)分析,推論出當Urocortin濃度為10⁻⁹M,能有效的促進微膠細胞的吞噬作用、抗發炎功效。此研究結果有助於了解Urocortin加速清除腦血腫塊的作用,進而作為開發腦溢血新療法的參考依據。

金屬鎂∕二氧化碳電池之開發研究

全球暖化與氣候劇烈變遷是個迫在眉睫的問題,大氣中溫室氣體增加,主要是由於燃燒化石燃料排放二氧化碳所造成,若能把二氧化碳氣體加以利用,就能有效減緩地球溫度的上升。在本研究工作中,我們首先利用哈默法將石墨與強氧化劑生成氧化石墨烯(Graphene Oxide, GO),然後以適當比例混合GO、聚二甲基矽氧烷(Polydimethylsiloxane, PDMS)與正己烷,成功地製備出多孔性石墨烯電極,並採用離子液體([EMIm]Cl)/碳酸丙烯酯(Propylene Carbonate, PC)作為電解質,搭配鎂金屬作為陽極,開發出低成本且實用性高的「鎂金屬∕CO2燃料電池」,此電池會將二氧化碳穩定的形成草酸鎂(Magnesium Oxalate Hydrate)封存起來,並產生1.6伏特的直流電壓,此一氣呵成的二氧化碳吸附、封存與產能發電,符合綠色環保與能量再生的永續循環理念,非常值得推廣及利用。

陶瓷燒成新技術-以家用微波爐及自製集熱盒燒製高溫陶瓷之研究

本研究以家用微波爐及自製集熱盒燒製高溫陶瓷,用於家用微波爐的集熱盒材料的材質以玻璃纖維為主體為佳,集熱材料使用碳化矽顆粒級配為1:3(320目碳化矽: 180目碳化矽) 有最佳的微波吸熱效率並半浸泡的方式沾黏10層最好;集熱盒玻璃纖維與集熱材料碳化矽之間的高溫黏著劑,以體積比2:1(水:矽酸鈉)為佳的最佳配比。以家用微波爐搭配自製集熱盒可於26.5分鐘便可燒結陶瓷上釉作品,與傳統電窯需480分鐘比較可大幅減少94.48%的燒製時間,且其耗費的電費能源可省去89.44%的電費,以家用微波爐及自製集熱盒燒製之陶瓷品與傳統電窯燒製之陶瓷品在洛式硬度儀上測試結果無明顯差異,是未來極具發展性的陶瓷燒成技術。

探討大窠坑溪與城市排水道的塑膠微粒情形

研究探討溪水塑膠微粒污染來源並提出解決方法。研究發現大窠坑溪上游的塑膠微粒數量低於下游,可能與人口密度有關。且在下游城市排水道口,溪水的塑膠微粒暴增,顯示排水道是溪水汙染來源。雨季時溪水的塑膠濃度較低,雨量可能稀釋溪水中塑膠濃度。城市排水道流經塭仔底濕地塑膠數量降低,植物淨化效能以布袋蓮最佳,而汙水未接管區數量暴增,顯示汙水接管的重要性。 汙水接管的水會送至污水廠處理,塑膠微粒清除率達73%,以沉沙除油池清除效果佳,刮除上層廢油時一併去除塑膠;RBC生物薄膜,活性污泥能吸附塑膠清除率佳。我們改良汙水廠的沉澱池設計,刮除上層塑膠達96%清除率。因此,建議污水管理及生態淨化,以減少溪水的塑膠微粒污染。

挖出學校遺構區底下的秘密

學校興建校舍,挖出兵道署的遺構,我們從挖出來的泥砂中看見許多貝類的遺骸。我們很好奇,到底這些洞穴裡除了遺構外,還藏著什麼秘密?所以在老師的指導下,採集坑洞裡的泥砂,觀察、實驗並認識泥砂的性質;再與附近學校地區的泥砂進行比較,發現可能屬於同一個時期的海相堆積。從遺構區發現的生物遺骸多屬於雙殼綱和現在河流出海口的生物遺骸很相似,因此推測學校以前和海岸邊的環境相似,屬於砂質基底的淺海環境。 最後透過測量學校附近道路的高低差,發現學校屬於東高西低的地形,從這些種種的證據中,我們想學校不只有深埋在地底下豐富的古蹟文化歷史,其實從探索泥砂、生物遺骸等海相沉積,更見證了台南四百多年來海岸線的演變。

正本「塑」源-探討河川塑膠微粒

基於對鄉土的關懷,我們選定高屏溪流域,來研究河川中塑膠微粒的尺寸大小和含量,透過光譜來了解塑膠微粒的材質。高屏溪流域是跨高雄及屏東地區最大的河流,其中含有4個攔河堰。我們共分為枯水期及豐水期來採水,比較不同季節之塑膠微粒類別,若以形狀區分,枯水期塑膠纖維最多佔51%,豐水期塑膠薄膜最多佔39.6%。若以尺寸區分,枯水期100~500μm的佔最多約48.1%,豐水期25~100 μm約佔51.2%。若以材質區分,枯水期含量最多分別是PE(44.5%)及PP(33.3%),豐水期含量最多分別是PE(53.8%)及PET(17.6%)。若從顏色區分,大多是白色及透明為主要顏色。以上實驗數據可供主管機關列為日後重要監測參考之一,特別是以往本溪流並未曾採樣分析塑膠微粒各種樣態及溯源。

金目鱸加工副產物水解後胜肽之抗發炎能力分析

本研究以金目鱸(Lates calcarifer)加工副產物 (含魚頭、魚骨、內臟及殘餘肌肉) 為研究材料,以不同水解酵素進行水解成為胜.後,進行細胞毒性試驗及胺基酸組成分析,最後探究其抗炎症能力。結果發現以4%木瓜蛋白.水解48小時後具有最佳水解率。該水解後胜.濃度0.5 mg/mL以下並不具有細胞毒性,其胺基酸組成以疏水性胺基酸為主,佔總量的47.86%。以分子篩進行胜.初步分離,證實0.25及0.5 mg/mL 10~30kDa之水解後胜.,可顯著抑制LPS刺激RAW 264.7小鼠巨噬細胞所產生的一氧化氮自由基及前炎症細胞激素-IL-6、IL-1β及TNF-α mRNA表現量;0.25 mg/mL 10~30kDa水解後胜.亦可提升抗炎症細胞激素-IL-10及IL-12 mRNA表現。上述結果證明金目鱸加工副產物水解後胜.具有良好的抗炎症能力。

好吃的風鹽冰~澎湖鹹水煙對冰花生長影響之探究

澎湖常見的冰花,吃起來帶點鹹鹹的滋味,其鹹味來源?以及長輩的種植經驗「在風大處冰花會長得比較好。」這些疑問,以及文獻中提及冰花能改善土壤鹽化的說法,讓我們針對澎湖鹹水煙的風和鹽度與EC值進行一連串的研究設計 我們得到以下結論: 一、澎湖鹹水煙確實會造成鄰海土壤鹽化,但鹽分多數僅停留在土層表面,且土壤皆呈偏鹼性,應含有可溶性鹽類,建議可透過澆灌改善土質。 二、土壤EC值>3會降低發芽率,初芽週次與最後的發芽率呈現正相關;而鹹水煙確能增加葉片增長速度。 三、冰花的鹽度來源:囊狀組織與葉片內皆含有鹽分。 四、冰花確能改善土壤鹽化,但可透過澆灌至EC值達3以下,輔以部份空氣流動以達更佳效益。

小「兵」立大功-可攜式乒乓發射器應用於智慧訓練之研製

本研究利用電磁線圈作為動能,改善市售發球機馬達易過熱的缺點 ,所 製作的乒乓發射器具有 低成本、體積小、方便攜帶及智慧訓練等功能性,分成兩大部分: 一、機電系統:利用電流磁效應原理進行實踐,改變不同變因測試,找尋對應落點之最佳參數。另外利用手機 APP程式搭配Arduino撰寫,達成不同球路變化的無線控制。 二、智慧訓練:利用Arduino結合python程式建立專家系統,在訓練選手前,先進行前測,再依不同程度給予對應訓練等級,系統可依照受試者的進步而精進。 本實驗亦在半球桌的回擊落點處放置壓電片及LED燈條以接收撞擊訊號,過程中可即時顯示擊球落點位置、力道大小及計算成功率,並根據AI大數據矯正受試者錯誤姿勢,期望使受試者獲得更有效的訓練成效。