植物學

本次實驗以地熱溫泉區的土壤中所篩選出的8隻耐熱菌種，並加以純化、液態培養，將8種菌液稀釋成度三種不同濃度(100X、200X、500X)，以恆溫培養箱控制環境溫度(25℃、30℃、35℃)模擬環境變因，並測試和定量菌株的溶磷、固氮能力，亦測試載鐵、抗番茄萎凋菌能力及對於聖女番茄及桃紅番茄所帶來的影響。本研究發現 LC26 及 LC28 可於熱逆境下顯著促進聖女番茄生長，此外LC03亦能於熱逆境下明顯促進桃紅番茄生長。本研究也發現LC03、LC26及LC28對玉米及胡蘿蔔有最好的促進生長效果，而對青江菜有最明顯的抑制生長效果，可作為輪耕作物之參考。最後本研究發現這三隻菌種皆對大花咸豐草之生長有抑制情形，其中以LC26(500X)抑制效果最佳。

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。

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。

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。

近年來，蒲公英在醫學上有許多突破性的發現，例如 : 蒲公英萃取物可抑制腫瘤生長、抑制發炎反應、治療肝相關疾病等等，對於疾病治療有極大幫助。此外，蒲公英在中藥學與各地原住民習俗上，都具有治療跌打損傷之功能，然而尚無研究針對蒲公英修復傷口進行實驗，因此本研究欲探討蒲公英萃取物對人類真皮層之纖維母細胞增生及移行的影響。研究結果顯示，本實驗兩種蒲公英萃取物在濃度20ug/ml之內，皆可促進細胞增生，其中以濃度10ug/ml效果最佳 ; 在細胞移行的部分，兩種蒲公英萃取物皆會抑制細胞遷移。然而，本研究僅使用眾多蒲公英萃取物的其中兩種，不能代表所有蒲公英萃取物對纖維母細胞皆會有相同反應，因此在未來可以使用其它種蒲公英萃取物來進行實驗，並透過分析萃取物中的化合物種類，探討是哪些特定的成分可以促進傷口癒合。

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。

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。

蘭科植物的種⼦細微如沙塵然⽽胚發育不完全，亦無胚乳。在⾃然條件下，蘭科植物需仰賴菌根真菌⽅能順利完成其⽣活史。本研究欲探討綬草(Spiranthes sinensis)與根部共生真菌（root-originated mycorrhizal fungi）的關係，將實驗分為四個部分，一為觀察綬草根部、種⼦和共生真菌。二為探討綬草的根部共生菌種。三為測試共生菌絲與萌發所需物質的關係。四為探討共生真菌與綬草萌發的關係。結果發現綬草的根部共生菌種類會受環境影響，並且綬草根部的真菌種類不少，其中包含角擔菌Ceratobasidiaceae、膠膜菌Tulasnellaceae、傘菌科agaricomycetidae等，且能分解環境中的澱粉與蛋白質。

多數陸生植物可與微生物建立互利共生關係，以增強營養鹽的吸收並適應環境。叢枝菌根菌（arbuscular mycorrhizal fungi）已被證實可幫助水稻生長，前人已初步探索背後的調控機制，釐清植物如何透過轉錄因子調控基因表現來建立與菌根菌的共生。台大植物科學研究所一教授與其研究團隊發現一新穎的水稻不確定域轉錄因子 （OsAID1） 可正向調控共生，且其啟動子區域有可被轉錄因子 OsPHR2 結合的 DNA 序列 （P1BS），其中 OsPHR2 已被證實是在缺磷反應和菌根菌共生途徑中均扮演重要角色的轉錄因子，然而 OsAID1 與 OsPHR2 的關係尚未被釐清，另外先前研究發現 AID1 需要未知的交互作用蛋白以開啟轉錄調控，故本研究想探討 OsAID1 與 OsPHR2 間的上下游關係以及能與 AID1 交互作用的蛋白。透過觀察aid1 突變株之共生率推測 OsAID1 為 OsPHR2 的下游，並透過 BiFC 實驗證實 OsAID1 與 OsSLR1 之間有交互作用。此研究提供 OsAID1 在水稻與菌根菌共生中的基因調控更深一步的探索。

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。