植物學

本研究首度以植物學、花粉學、昆蟲學及生態統計學探討臺灣高山傳粉生態網絡。花季中期以蜂類為主，後期為蠅類。昆蟲及植物交互網絡緊密連結無子群體，仰賴優勢物種支撐。蜂期為高山薔薇、玉山櫻草、貓兒菊、信義雄蜂；蠅期為一枝黃花、貓兒菊、家蠅。此兩期昆蟲與植物的穩健性不足，蠅期更易崩解。蜂類訪花具多樣性，蠅類訪花較專一。因蜂類、蠅類習性與身體特徵不相同，蠅類對花展幅 (Visit Unit)大、花冠筒淺、花冠筒筒徑小、還原糖含量高、花粉及花蜜之間的距離大、柱頭面積小的植物較能專一攜帶其花粉。共用傳粉者帶來異種花粉，以GLMM分析同異種花粉數量變化關係，發現一起開花略助於授粉。貓兒菊已入侵成為優勢物種，花粉汙染90%的物種，必須移除。

這項研究深入探討阿拉伯芥生理時鐘的轉錄調控機制，關注植物特有 GAGA 結合因子， BASIC PENTACYSTEINEs（BPCs）。通過監測 BPC 突變株和誘導株的葉片運動，及對 BPC 突變株生長缺陷的觀察，推測 BPC 於節律運動和葉形表徵扮演調控要角。藉數學建模和對突變與誘導株的 qRT-PCR 實驗，我揭示第一及第二類 BPC 在協調生物鐘節奏和葉片發育中的多種功能，更描述 BPC 內部調控網絡，了解這些蛋白質如何維持恆定。突變株實驗突顯 BPC 對關鍵時鐘成員 CCA1、ELF4、GI 和 PRR 家族的精確控制，而誘導株實驗則繞離 BPC 家族內部的補救途徑，從不同的尺度提供更直觀的檢驗方法。模擬進一步闡明 BPC 如何微調時鐘，確保振盪最佳化和晝夜間的無縫過渡。此外，我還發現 BPC1 和 BPC3 對第二類 TCP 基因的影響。他們抑制除 TCP5 外的多數 TCP 基因，透過不同下游途徑影響葉緣形態。概括而言，這項研究揭示了 BPC 家族是生理時鐘和葉片發育途徑的關鍵調控者。

本研究從濕地篩選出可能為新種的耐鹽菌Oceanobacillus sp.，暫命名為OC2，其在無植物相伴狀態下不會降低土壤含鹽量，但卻在與植物共存後誘發特殊機轉，促使土壤含鹽量降低約，並提升植物耐鹽能力，顯示 OC2與植物存在特殊交互作用。深入研究發現，OC2能產生IAA，並吸引植物根部向其生長以利其進入根部，並在鹽逆境下分泌代謝物以刺激植物合成脯胺酸 (增加達98.5%)提升根部滲透壓、增加葉片類胡蘿蔔素及類黃酮含量以提升植物抗氧化力。植物方面，鹽逆境下植物分泌的化學物質會觸發OC2產生更多的IAA(約17%)，藉以刺激植物根系發展以利水分吸收，而OC2的存在會促進根部澱粉酶活性上升達88%，以分解澱粉產生可溶性醣類供OC2使用，推測兩者存在共生關係。本研究展示新種耐鹽菌與植物的交互作用，期待透過此菌改善鹽化農地並能提升作物產量。

羽毛廢棄物是畜產類廢棄物排名第二大宗，為了提高廢棄羽毛的實用價值與效益，我們利用啤酒酵母菌進行雞羽毛分解。經啤酒酵母分解一個月後的雞毛液肥，含有胺基酸濃度約為0.17 M，是市售肥組的5.67倍。以雞毛液肥灌溉高經濟價值的彩椒及福山萵苣，彩椒果實總質量比市售肥組高出84.6%，果實中含有葡萄糖濃度為23.8%，比市售肥組多出49.7%。碘量法的抗氧化能力試驗中，發現雞毛液肥灌溉的彩椒抗氧化能力比市售肥組高出91.3 %。清除DPPH自由基的能力實驗中，雞毛液肥組的彩椒果實汁液清除自由基能力約是市售肥組的2.82倍。雞毛液肥灌溉的福山萵苣的葉片總質量比市售肥組多出116.2%。可以發現啤酒酵母分解的雞毛液肥，確實可取代市售肥料，當作彩椒及福山萵苣的養分。希望藉此研究能將廢棄雞毛再利用，減少環境負擔，讓農業永續發展。

減數分裂是育種的基礎，透過其中的遺傳重組可以分離連鎖的基因，提供研究和篩選優良基因組合的機會。然而每次減數分裂中的遺傳重組數目存在自然限制，也就是每對同源染色體平均僅發生兩個互換，且大多位於染色體的末端，這使得在研究或育種的過程中，尋找理想的遺傳組合變得極為耗時。本研究採用免疫螢光染色技術來分析玉米不同品系，在減數分裂時遺傳重組發生的數量，目的是探討多樣性的基因種源是否影響遺傳重組的數目。研究結果顯示，不同玉米品系間的遺傳重組數目具有顯著差異，且呈現分群的現象，這表示不同基因種源可能帶有差異性的重組調控相關基因。基於這些發現，我們期待未來能深入研究影響遺傳重組數目和位置的機制。

本研究首度以植物學、花粉學、昆蟲學及生態統計學探討臺灣高山傳粉生態網絡。花季中期以蜂類為主，後期為蠅類。昆蟲及植物交互網絡緊密連結無子群體，仰賴優勢物種支撐。蜂期為高山薔薇、玉山櫻草、貓兒菊、信義雄蜂；蠅期為一枝黃花、貓兒菊、家蠅。此兩期昆蟲與植物的穩健性不足，蠅期更易崩解。蜂類訪花具多樣性，蠅類訪花較專一。因蜂類、蠅類習性與身體特徵不相同，蠅類對花展幅 (Visit Unit)大、花冠筒淺、花冠筒筒徑小、還原糖含量高、花粉及花蜜之間的距離大、柱頭面積小的植物較能專一攜帶其花粉。共用傳粉者帶來異種花粉，以GLMM分析同異種花粉數量變化關係，發現一起開花略助於授粉。貓兒菊已入侵成為優勢物種，花粉汙染90%的物種，必須移除。

自然界中，植物以NO₃⁻和NH4+作為主要氮源，在吸收後轉化為麩胺酸(Glu)和麩醯胺酸(Gln)作為第一產物進行基本生理反應，在我們實驗室先前的研究中，發現Gln會誘導阿拉伯芥側根生長、壓力反應和抗病性，所以提出了一種假說「細胞外的Gln是營養氮源，也是一種“危險訊號”」，藉由可能存在的Gln的受體表現。目前我進行了其中三組受體的測試，分別是wall-associated kinase2(WAK2)、wall-associated kinase3(WAK3)和EF-Tu受體(EFR)，WAK家族是穩定細胞壁果膠的受體激酶，然而我們實驗中發現WAK3在wak3 muntant的表現是不穩定的。EFR為接收EF-Tu(elongation factor thermal unstable)的模式辨識受體(PRR)，參與活化植物防禦及PAMP-triggered immunity (PTI)，efr muntant在Gln的誘導下表現了防禦相關基因與水楊酸生成之相關基因。本研究將有助於深入理解Gln在植物防禦和側根生長中的功能及其調控機制，並為未來的作物改良和病害防治提供理論基礎。

植物進化成陸生植物的過程中，氣孔和角質層是關鍵特徵。氣孔由保衛細胞調控，負責二氧化碳進入和水分蒸發；角質層則保護植物免受水分流失及環境壓力。調控這些特徵的基因尚不明確。本研究利用全基因組關聯分析（GWAS）探討阿拉伯芥的角質層和氣孔發育。GWAS結果顯示，與角質層厚度相關的基因位於第二條染色體，而與二氧化碳吸收效率相關的基因位於第五條染色體。氣孔導度和水分吸收效率的調控基因可能在第一、三、四條染色體上。角質層變薄時，氣孔密度下降，導致氣孔導度和水分蒸散率上升；而當角質層通透性增加到一定程度時，二氧化碳固定效率達飽和。此外，透過反向遺傳學篩選候選基因，研究特定基因對角質層合成及光合作用效率的影響。突變株分析顯示，抑制控制角質層或氣孔的基因會促進另一性狀的表現，未來可進一步探討自然族群中相關基因的功能。

鳳凰木的花朵擁有五片花瓣，上方花瓣與其他紅色花瓣不同，是白色底紅色斑點，根據文獻，這片花瓣稱為旗瓣，功能是作為蜜標來吸引傳粉者。研究觀察發現鳳凰花的旗瓣會先捲曲凋零，和蜜標存在的功能互相矛盾，本組推論與環境、授粉有關連。經研究發現，旗瓣凋零與生長環境、花粉及花蜜是否被採集無關，與授粉方式有關。異株授粉導致旗瓣凋零的時間提前；同株異花授粉旗瓣凋零的時間與自然狀態相近；自花授粉、無授粉則導致旗瓣凋零的時間延後。異株授粉對鳳凰花而言是有效且成功的授粉，會導致旗瓣提早凋零，蜜標隱藏，提高其他尚未有效授粉花朵成功授粉的機會，並且產生成熟的種莢。無效的授粉會導致旗瓣凋零時間延後，藉此等待有效的授粉機會。

本研究從濕地篩選出可能為新種的耐鹽菌Oceanobacillus sp.，暫命名為OC2，其在無植物相伴狀態下不會降低土壤含鹽量，但卻在與植物共存後誘發特殊機轉，促使土壤含鹽量降低約，並提升植物耐鹽能力，顯示 OC2與植物存在特殊交互作用。深入研究發現，OC2能產生IAA，並吸引植物根部向其生長以利其進入根部，並在鹽逆境下分泌代謝物以刺激植物合成脯胺酸 (增加達98.5%)提升根部滲透壓、增加葉片類胡蘿蔔素及類黃酮含量以提升植物抗氧化力。植物方面，鹽逆境下植物分泌的化學物質會觸發OC2產生更多的IAA(約17%)，藉以刺激植物根系發展以利水分吸收，而OC2的存在會促進根部澱粉酶活性上升達88%，以分解澱粉產生可溶性醣類供OC2使用，推測兩者存在共生關係。本研究展示新種耐鹽菌與植物的交互作用，期待透過此菌改善鹽化農地並能提升作物產量。