植物學

植物受逆境時常釋出VOCs (Volatile organic compounds)。本研究首度發現一種VOC-月桂烯(myrcene)可抑制水稻芽鞘之去白化現象(de-etiolation)。我們分別在螢光顯微鏡與穿透式電子顯微鏡(TEM)觀察水稻芽鞘，發現葉綠素分布與葉綠體分化均被月桂烯所抑制。研究發現水稻在月桂烯處理下去白化現象受抑制，是因葉綠素合成相關基因ACSF被抑制所致。同時有一些參與光合作用光反應、 碳反應基因表現也有受影響。月桂烯影響光合作用相關基因，有三種不同類型：一、黑暗下基因產物幾乎不表現，照光後才累積，累積量受月桂烯抑制，如RCA、 ISP、G3PD；二、在暗處下基因產物之累積就被月桂烯大量抑制，如ACSF，ATPS；三、黑暗下基因產物之累積受月桂烯抑制，同時月桂烯抑制照光後光誘發基因累積速率，如FNR。由基因產物累積量推測轉錄因子MYB-TF1參與月桂烯抑制去白化現象，且推測RCA、ISP、G3PD為其下游基因。我們進一步分析轉譯後修飾，在磷酸蛋白分析中，我們發現月桂烯會抑制35 kD 的phosphoprotein (pp35) 之去磷酸化，這暗示pp35可能參與月桂烯抑制水稻去白化現象。VOCs含天然毒素，可抑制附近植物生長，可為天然農藥。

平原菟絲子對於多數植物皆會寄生，實驗中發現不易寄生於空心菜、地瓜葉、朝天椒，可證明具有寄生的選擇性。為了抑制種子的發芽，實驗無意間發現密閉中麵團黴可以完全覆蓋種子，但木瓜黴、柳丁黴、麵包黴卻沒有這種現象。麵團為穀類製品，易受黃麴毒素汙染，花生更易受黃麴毒素汙染，故選擇花生再次實驗，發現花生也能有效抑制發芽的效果。 103年5月觀察世博館旁與南寮漁港的菟絲子生長情形，從夏天到冬天都有菟絲子生長，104年8月經歷蘇迪勒Soudelor颱風和10月杜鵑Dujuan颱風過後，實地觀察發現，南寮漁港堤防外整片菟絲子全部消失，堤防內的依然存在。根據文獻顯示海水中含有35‰的氯化鈉，設計實驗發現泡過15‰以上的食鹽水後菟絲子就不會再發芽，另外，我們運用海水成分第二高的氯化鎂進行實驗，亦有抑制種子發芽的效果。

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。

植物透過光受器和細胞內訊號分子來感知及反應環境變化，而轉錄因子為其中重要的細胞訊號分子。先前文獻證實阿拉伯芥轉錄因子bZIP16是一個整合植物荷爾蒙與光訊息傳導途徑的重要負向轉錄因子，促進種子的萌芽與幼苗的發育。然而對開花是否有影響並不清楚。本研究透過bZIP16在阿拉伯芥野生株不同組織的表現，發現bZIP16蛋白質在花苞和花具有高表現量。根據開花實驗顯示，bzip16突變株不論生長在長、短日照下皆延遲開花。進一步透過微矩陣轉錄體(transcriptome)分析與qRT-PCR分析其分子機制，發現bZIP16對吉貝素途徑、光週期途徑及春化途徑的基因沒有影響。然而，bZIP16卻明顯抑制負調控開花因子FLC及促進SOC1和FT的表現。表明bZIP16藉由抑制FLC，調控開花整合因子SOC1和FT的表現，進而促進植物開花。本研究證實bZIP16除了控制阿拉伯芥種子的萌芽與幼苗的發育之外，在開花途徑中具有正向調控開花的功能。此外，我們確認bZIP16是自主開花途徑基因的新成員。

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。

在種子萌發的階段，光會造成幼苗的形態變化，稱為光形態發生(photomorphogenesis)。然而microRNA (miRNA) 如何影響光形態發生，一直未被詳細探討。藉由次世代定序 (Next Generation Sequencing)之結果分析，得知阿拉伯芥 (Arabidopsis thaliana) 幼苗中，具有受光調控的miRNA。利用北方墨點法 (northern blotting) 及即時聚合酶鏈鎖反應 (Real-Time PCR) ，我們驗證了miRNA和其降解目標之相關性。在篩選過後選得miR396s和miR858s，作為後續研究的目標。下一步便是了解他們的功能。目前已經證明miRNA及對應目標基因的突變株確實會影響花青素、葉綠素累積，下胚軸延長及子葉發育。考量到miRNA有功能性的替代物 (functional redundancy) ，我們於是進行標的序列模擬(target mimicry) ，以削減miRNA之功能；也在建立大量表現上述miRNA之轉殖株，了解其與光形態發生之關聯。最終目標為解開miR396與miR858對光形態發生的調控機制。

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。

瓜科植物的卷鬚分為基部與末端螺旋，兩者方向相反，中間以逆向纏繞區相連。基部螺旋的螺距與螺寬較大，是一種較大型的彈簧。由形態數據推導出彈簧指數C，結果為基部螺旋的C值較大，受力作用後形變量較大。利用虎克定律探討彈簧常數K，結果為末端螺旋K值較大，是一種剛硬度較大的彈簧。將卷鬚切片染色後發現，膠質纖維(G-fiber)細胞與厚角細胞分布於螺旋內側面，在迴旋盤捲時逐漸生成。由於『纖維帶不對稱木質化程度』與『螺旋不對稱柔硬組織分佈』，造成莖兩側不對稱收縮力作用，讓彈簧狀的卷鬚形成。而基部與末端螺旋有不同彈簧性質的原因，是因為兩段螺旋的『膠質纖維不同含量』及『纖維帶木質化程度』不同，造成卷鬚內部彈性與收縮力的差異所致。

輕微乾旱會造成植物提前開花。實驗結果發現20 mM過氧化氫能有效促進阿拉伯芥開花。晚開花ft轉殖株噴灑過氧化氫後，沒有促進植物開花，因此FT可能參與過氧化氫控制開花。我們利用即時定量PCR方法證實在過氧化氫狀態下，FT及其下游基因基因會受到誘導而表現。以FT啟動子驅動螢光基因，發現FT確實會受到過氧化氫的誘導而啟動。以次世代定序得知過氧化氫處理後，得知ERF109受到抑制。利用FT啟動子序列刪除及ERF109以基因槍實驗，得知低濃度活性氧可以充當輕微逆境下的訊號，抑制ERF109表現再誘導FT啟動，促使FT基因及其下游開花基因表現，使植物提早開花。

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。