植物學

銦之化合物常被應用於半導體產業當中，隨著使用量的增加也提高銦污染流佈於環境的風險，若此污染物流布至土壤並累積於植物體內，則可能通過食物鏈而影響人體的健康。現今國內外鮮少有銦對植物影響的相關研究，因此本研究以培養基試驗，探討銦對模式植物阿拉伯芥生長之影響。結果顯示，當銦處理濃度為500 µM時，其生質量以及根長會受到抑制。MDA含量的增加，顯示銦會對阿拉伯芥造成氧化逆境，而穀胱甘肽與金屬螯合素並非阿拉伯芥在銦逆境下主要的抗氧化機制。本研究亦發現銦處理下會影響對錳、鉀、鈉、磷、鐵、錳、銅以及鋅的吸收。此外，X光吸收光譜分析顯示根部以及地上部中銦物種有明顯組成上的差異。於根部有42.9%的銦是以吸附於細胞壁的形式存在，這可視為植物對重金屬所採取「隔離」策略的防禦方式之一。

生物韻律與植物許多生長過程息息相關，其機制是生物學中重要的研究主題。FIN219能夠活化茉莉酸，進而引發植物對於逆境的防禦能力，也參與了藍光的訊息傳遞鏈，與植物的開花有關聯，其表現在長日照環境下也具有以24小時為週期的變化，因此很有可能參與了生物韻律的調控。本研究以GUS染色、西方墨點法與RT-PCR進行實驗，發現阿拉伯芥的FIN219基因與其蛋白質進入照光期後表現量會增加，進入黑暗期則會減少，此生物韻律也會受到外加JA與JA合成抑制劑DIECA的影響。再以RT-PCR比較生物韻律相關基因在野生種與剔除FIN219基因的突變株中的表現，也發現FIN219基因沒有表現時，相關基因TIC、TOC1、CAB2、CAB3、RBCS-1A和JAZ1表現的生物韻律會減弱。因此可知FIN219不但能夠增進植物的防禦能力，其引發的訊息傳遞也參與了生物韻律的調控機制。

本研究證明用手觸摸植物或土壤時，會造成處於混沌狀態的蔡氏電路發生電位相圖的改變，經由微調並聯在模擬線路電源端的可變電容來比對相變過程，可以測量到非常微小的等效電容變化量。不同於傳統透過改變電阻來實現混沌行為的方法，證實本研究假設確實存在且具應用價值。 我們透過改變電極接點、電路初始狀態、人體靠近或觸摸不同部位等方式，探討兩種植物因微擾所產生的相變。結果發現微擾植物與其棲地時會產生「混沌制抑」的現象，整體系統的電容變動範圍界於0到100pF之間。更重要的是，本方法還可以偵測到微擾遠端植物時經根系及土壤同步產生的電容變化訊號，這是一般電容計所感測不到的。 利用混沌行為的特性，可以應用於偵測與分析生物體或宇宙間微弱且複雜的訊號，不需經由訊號轉換或放大等的處理程序，是本研究的重大發現，未來極具發展潛力。

本研究以X光繞射、吸收光譜、拉曼散射、光學顯微影像、氣相層析質譜儀、高效液相層析儀等跨領域多元實驗技術，探討川七生長素由頂芽向植物體輸送過程中生長素活性變化的行為，以及向觸性(thigmotropism)對生長素分子組態的影響。Indole-3-acetic acid (IAA)是植物生長素中最主要，而且是自然生長中含量最豐富的分子。不論是由川七莖萃取的IAA粉末或活體川七莖的實驗結果，我們發現：(1)川七捲曲莖中活性IAA分子在非接觸面的含量明顯高於接觸面者約10%之多；(2)IAA分子在莖部運輸時發生串接成整齊排列的現象，非接觸面IAA的整齊串接個數為接觸面IAA的2.4倍之多；(3)活性IAA由頂芽運輸到捲曲徑非接觸面時僅剩2/3具有活性，而運輸到接觸面時則僅剩1/2具有活性。另外，我們的研究結果也證實了川七的無性繁殖構造-零餘子，其粉末有顯著的抑菌效果。

本實驗延續過去的研究，進一步探討綠豆發芽水抑制黴菌之機制。經實驗推測，綠豆發芽水中有多種物質－而其中主要為分子量小於3kD的胜肽參與抑制黴菌。而為更了解此現象，設計不同的實驗探討其機制。在縮短浸泡時間後，浸泡溫度為30°C之綠豆發芽水有抑黴效果，未來將探討是否因綠豆階段性釋放抑黴物質導致。另外推測浸泡溫度較低時種子沒有此機制，故在4°C泡綠豆、黃豆、小麥。結果黃豆發芽水、小麥發芽水浸泡7天才有較明顯的抑黴效果，未來將比較更多條件並探討此現象的原因。接著調整不同條件下的綠豆發芽水至相同蛋白質濃度，發現30°C泡3天180顆/120mL的綠豆發芽水抑黴效果較差，未來將探討是否為某些物質濃度改變導致。最後，比較不同樣本找出確切抑黴物質後，期望能應用於臨床上。

氧化氮(NO)近來被發現是動植物的抗病機制之一，植物吸收的硝酸態氮需先還原成亞硝酸態氮才可能形成NO及還原成銨。本研究目的在了解葉菜作物能否利用亞硝酸態氮作為氮源。研究亞硝酸態氮對小白菜、油菜、青江菜、針葉萵苣、及菠菜的發芽和硝酸態氮的差異，進而水耕研究對小白菜及菠菜生長及吸收速率的影響。研究結果顯示亞硝酸態氮對小白菜、油菜及青江菜芽期的生長皆優於硝酸態氮；針葉萵苣芽期亞硝酸態氮處理與硝酸態氮處理差異不顯著；菠菜則顯示亞硝酸態氮顯著抑制芽期及栽培期生長，甚至芽長低於只加水處理。水耕研究小白菜吸收亞硝酸態氮的比率高於硝酸態氮，菠菜相反。提高亞硝酸態氮比率，降低小白菜陽離子鉀及鈣吸收，提高氯離子及硫酸根等陰離子吸收。幼苗時期提供高濃度亞硝酸態氮，成菜吸收氮重增加，這是值得更深入研究的主題。

鐵是植物生長的必要營養元素之一，土壤中的鐵含量雖然不低，但受限於含鐵礦物的溶解度使得鐵的有效性低，植物對鐵的吸收因此受限，進而影響人類的鐵攝取量並造成相關的健康問題。欲提高植物對鐵的利用效率，必須先了解植物對其吸收之相關機制，主要關鍵之一為植物根如何改變根圈環境以控制鐵吸收的有效性。 本研究以水稻為對象，探討水稻不同根部泌氧能力，對水稻根部鐵膜組成、鐵吸收效率，及其對其他營養元素吸收的影響。我們藉由遺傳篩選方法，選殖出較不易生成鐵膜之突變株(#878)，透過比較野生型與突變株 (#878)水稻生理性狀之差異，發現通氣組織的生成為控制根系泌氧的影響因子；此泌氧能力會使根系周圍的鐵氧化，並於根表形成一層含有鐵氧化物的沉澱 (即鐵膜)；而鐵膜的生成會影響水稻營養元素的吸收，其中鐵膜對陽離子型態的營養元素有較好吸持效果。

為了找出調控蘭花花瓣與唇瓣分化的基因，本研究分析文心蘭品系檸檬文心花瓣與唇瓣轉錄體之次世代高通量定序資料庫，篩選出一PRESSED FLOWER (PRS) 同源基因，命名為LhPRS。為了驗證LhPRS基因於花被之表現量，透過qRT-PCR分析，顯示LhPRS基因表現量集中在唇瓣，而在花萼與花瓣表現量較低，推測LhPRS對調控唇瓣發育有其重要性。為了進行後續基因功能性的分析，自唇瓣的cDNA選殖出LhPRS之編碼區序列，包含606個鹼基對，可轉譯出201個胺基酸。透過兩種不同系統之病毒誘導基因靜默技術，分析LhPRS基因表現被抑制時對文心蘭花朵發育之影響。結果發現當LhPRS基因在唇瓣表現量受到明顯抑制時，將使文心蘭花朵唇瓣形態產生變異而失去兩側對稱性，顯示LhPRS基因具有調控文心蘭唇瓣形態的分化並維持花被生長對稱性的功能。此研究發現將有助於應用在蘭花產業對花型調控與改造的需求上。

本研究首先以改變捆束物的位置，測試百香果捲鬚的反應。發現捲鬚在幾乎無生長的情況下，可多次改變扭轉方向，搜尋捆束物。接著本實驗製作三種不同支架，模擬不同捆束條件。發現捲鬚捆束物體後若遇較大阻抗，可預先發生扭轉運動，再差異化生長，使得捲鬚一側生長較快，一側生長較慢，而形成彈簧狀。本實驗測量彈簧狀捲鬚的多項形態測量數據(如粗細、外徑…)以進行幾何與實體模型的模擬。由模型可發現：捲鬚預先扭轉的角度越大，則可施更大的力拉近基部與捆束物的距離。此外，捲鬚的特定直帶狀區域，會扭轉至彈簧的內側，此區域也是捲鬚在捆束物體前，藉扭轉運動轉向與捆束物接觸的地方。 由解剖橫切面構造顯示，此直帶狀區域在彈簧狀捲鬚形成後，會在捲鬚中心近髓的木質部逐漸出現加厚的細胞，使橫切面成不對稱的構形。依據幾何模型推導，不對稱構形會使彈簧在受拉力而發生扭轉形變時，縮小彈簧的環直徑。此現象應有利提升彈簧狀捲鬚的拉力耐受力。

浮萍在逆境下葉狀體會有分離的現象，本研究證實：浮萍透過葉狀體分離，增加逃離逆境的機率，提升族群生存率。此分離機制受到過氧化物質(H2O2)的調控，逆境下，浮萍母葉節處(node)的H2O2含量上升並誘導細胞死亡，進而造成連接構造斷裂，另能透過乙烯途徑活化纖維素分解酶使葉狀體分離。我們也發現青萍及紫萍具不同生存策略：青萍對H2O2的高敏感度使其能在逆境下快速分離，進而降低其葉狀體間的內聚力，更容易藉由風吹或水流加速逃離逆境；紫萍則對H2O2較不敏感且內聚力大，以較大的單一個體及對逆境的高耐受性來渡過危機。蛋白質含量極高的浮萍是蛋白質補給品的好原料，期待分離機制的深入研究能應用在浮萍種植上，使其快速分離提升產量，應對將到來的糧食危機。