植物學

本研究主要是探討空氣鳳梨葉子作為清淨環境空氣和降低 PM2.5 濃度以及物理性微粒的功能。為了解空氣鳳梨的吸附能力，我們先測量空氣鳳梨的滯塵能力，發現高居室內植物滯塵能力第二名：其次是測量植株能否降低線香微粒濃度，發現其葉片具有減少懸浮微粒的能力，顯示其具有空氣淨化效果；猜測上述能力應與毛狀體結構有關，於是著手測量去毛後的吸附能力，得知毛狀體是影響吸附能力的關鍵。接著我們學習 Image J 操作，進一步了解空氣鳳梨在各部位的吸收能力及運送途徑。透過數位化影像分析，推測微粒的路徑為葉基→葉中→葉尖。最後比較了吸附微粒後的植株與對照組的抗氧化能力，發現實驗組明顯降低，說明微粒會對空氣鳳梨造成氧化壓力並影響生理代謝。

本研究取樣淺焙及深焙咖啡渣與茶葉渣經過不同時間發酵後當作肥料進行白菜植栽顯示，白菜種籽適合於酸性咖啡土中發芽，而茶葉土 pH 值較鹼，雖會延緩發芽，但營養高，於成長後期更有利白菜生長，並以發酵 2 週土最佳。接續擇優取淺焙咖啡土與茶葉土混合當肥料，或進一步使白菜籽於淺焙咖啡土發芽後再移植至全茶葉土，最佳可獲得比淺焙咖啡土高出 5.17 倍或甚至 15.8 的成長效果。茶葉土營養佳除與發酵後茶葉成分有關外，土壤中富含溶鉀及溶磷等菌種亦扮演關鍵角色。此外，富含鉀離子的茶葉土所種植的白菜能透過關閉葉片氣孔、使澱粉代謝，並藉由根部提前累積脯胺酸來應對滲透壓變化，以增加根系與葉片對抗鹽逆境與缺水的問題。本研究利用適化咖啡土 pH 值與茶葉土養分相互搭配，可有效縮短發芽時間、大幅增加產率，提升耐鹽抗旱能力，除有助活化廢棄物外，並可提升農業競爭力。

病原體已被證實為農作物損失的主要原因，⽽背後可能與幫助農作物防⽌病原體感染的植物免疫反應訊號不⾜有相關連。根據近期研究，全球暖化所造成的溫度上升抑制植物對抗病原體的能⼒，使病原體感染農作物的問題愈發嚴重，⽽其背後的主要原因為⾼溫透過阻礙 Pathogenesis-related protein 1 (PR1) 蛋⽩的⽣成抑制植物活化廣效的免疫反應。PR1 是重要細胞激素的前驅蛋⽩，透過⽣成AtCAPE9 引起免疫反應，⽽負責⽔解 PR1 的蛋⽩酶則被發現會因⾼溫損傷。在本研究中，我們假設並證明環境升溫造成的植物免疫能⼒下降是因為蛋⽩酶活性被破壞導致 AtCAPE9 ⽣成量減少所造成。本研究由設計熱逆境處理阿拉伯芥離葉組織的初步實驗開始，藉以揭⽰ AtCAPE9 可能是使植物在熱損害後恢復氣孔免疫的關鍵因素。此項研究可應⽤於研發轉基因或⾮轉基因的⽅法幫助植物應對病原體，以預防全球暖化所導致的作物損失。

水蕨(Ceratopteris thalictroides)為台灣本土常見的水生蕨類，亦為觀察植物生活史的絕佳教材。然而發現秋季採集的水蕨孢子具有明顯的休眠現象，因此本研究旨在探討水蕨孢子的休眠現象與機制，以及成熟度、低溫儲存、吉貝素及光照等因素對於水蕨孢子發芽的影響。研究發現，孢子的休眠現象與成熟度具有顯著相關性，並且可以藉由低溫儲存有效打破休眠狀態。適當濃度的吉貝素則可以有效逆轉離層酸對於水蕨孢子發芽的抑制作用，並促進孢子發芽。針對光照處理，結果發現藍強光及紅光能顯著提升孢子發芽率，藍弱光則無，而遠紅光則具有拮抗紅光的效果，此驗證了光敏素對於水蕨孢子發芽的調節機制，此外也發現於不同光照處理間需存在一定時間的黑暗間期，使光敏素進行轉換。本研究對於水蕨孢子採集與培養之條件，可提供培養水蕨時的參考，未來期望能應用於其他蕨類植物的培養與復育。

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。

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。

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。

本研究藉由觀察不同濃度及種類的糖對 pPR1:GUS 轉殖株的影響，探討糖是否可以作為植物的危險信號，進而觸發植物的防禦系統。我們推測蔗糖環境濃度 0.5%、1%、2%及果糖濃度 6%時可以促進植物的防禦機制。我們認為可能是植物偏好蔗糖，所以發展出使用蔗糖作為危險信號。然而，在感病實驗中，我們卻發現使用 2%蔗糖條件處理植物根部及葉片，並不會增加植物的抗病性。

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。

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。