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植物學

酯類代謝於花粉萌發及花粉管生長所扮演的角色

研究初期顯示增加儲存時間會降低花粉萌發率,並造成內源性酯類顯著降解。因此我們推測花粉萌發所需的能量可能由內源性酯類提供。先前研究發現雌蕊柱頭分泌物(SE)含有促進花粉萌發的因子,本研究探究 (1)花粉萌發過程中內部酯類組成變化;(2)找出SE如何影響酯類代謝進而促進花粉萌發。利用薄層色層分析法比較後發現極性酯於花粉萌發較中性酯重要,而SE主要加速了磷脂醯肌醇(PIs)、磷酯醯膽鹼(PCs)的降解與雙酸甘油酯(DAGs)的生成。利用LC-MS發現添加SE確實能加速PCs/PIs的降解及DAGs的生成,更能促進PAs的快速生成再降解。我們推測添加SE能夠促進PCs/PIs降解,PIs磷酸化成PIP2後經過PLC水解生成1,4,5-三磷酸酯(IP3)以及DAGs,IP3能促使粗糙內質網釋放內源性鈣離子,而DAGs磷酸化成磷酯酸(PAs)後促使膜上的鈣離子通道打開,讓外源性鈣離子進入花粉管內。而PCs在經過PLD水解後也能形成PAs讓鈣離子進入花粉管內。

囊中之物~探討台灣藜抗鹽耐旱的可能原因及囊狀細胞角色

台灣藜為原生種作物,本實驗探討其抗逆的可能原因,並發現囊狀細胞的不同功能。台灣藜種子發芽率與幼苗生長,隨鹽度及乾旱程度上升,受到很大抑制;發展至第一對葉,台灣藜才展現較好抗逆能力。不論子葉或第一對葉,鹽度越高或越乾旱,花青素與類黃酮含量均較高。但POD與CAT活性,子葉時活性變化不大;生長至第一對葉時,POD在2%鹽處理組及乾旱w40%組,活性分別上升10.8及3.6倍,而CAT在2%鹽處理組及乾旱w40%組,活性上升5.2及3.8倍,酵素活性上升的結果與抗逆關鍵時期相符。刷除囊狀細胞後,發現台灣藜在鹽逆境下生長較差;2%鹽處理後,刷除囊狀細胞的葉片,其CAT活性下降約64%。收集囊狀細胞,進行CAT活性分析,囊狀細胞組及其去除活性組(加入去除CAT活性的Stop solution),兩者間的OD值相差達7.9倍。顯示台灣藜的囊狀細胞不僅有儲鹽的能力,還具有抗氧化酵素協助抗逆。

「醛」面啟動-探討肉桂醛提升綠豆耐鹽能力之機制

濃厚氣味的中藥,吃了能讓人強健體魄,那植物服用後呢?研究發現,綠豆能感受肉桂粉中的氣味分子”肉桂醛”,並透過改變其生理與生長的發育來減緩其在鹽逆境下細胞死亡的程度,提高長期耐鹽能力。本研究顯示,熏完肉桂醛的綠豆能透過減少氣孔數、使澱粉代謝、增加根系來應對鹽逆境下的缺水問題,在生化研究方面,能透過在根部提前累積脯胺酸來應對滲透壓逆境。此外肉桂醛氣味能激發綠豆的抗氧化力,我們發現,肉桂醛能讓綠豆提前累積抗氧化物(脯胺酸、抗壞血酸),另能提高抗氧化酵素活性(POD、APX)來應對鹽逆境下的氧化傷害。本研究發現綠豆能感受肉桂醛氣味並提升其長期耐鹽能力,期待未來能將研究成果用於農業,減少逆境對農業帶來的損失。

地錢熱逆境記憶元件HSA32及HSP101之功能探討

為減少高溫造成的農業損失,了解植物耐熱機制成為重要的研究課題。其中植物熱逆境記憶受兩個熱誘導蛋白HSA32和HSP101之調控已在阿拉伯芥與水稻中被揭露,HSP101除了幫助蛋白質摺疊外,也可促進HSA32的累積,HSA32則延緩HSP101降解的速度而延長植物的熱逆境記憶。本研究以低等植物地錢作為為模式,探討植物熱逆境記憶機制之演化過程。生理實驗結果顯示地錢同樣具有熱逆境記憶現象;氨基酸序列的親緣樹表明高等植物與低等植物的HSA32明顯分成兩群,呼應先前互補實驗的結果,指出這兩群HSA32結構功能上的差異;如同高等植物,地錢HSA32和HSP101的表現均受熱誘導而活化。然而,初步結果顯示,不同於高等植物,地錢hsa32剔除突變株有更強的熱逆境記憶,顯示地錢HSA32的功能可能是抑制地錢的熱逆境記憶,未來需要進一步驗證。

EVALUATION OF THE SURFACE TENSIO, LARVICIDAL AND ANTIBACTERIAL ACTIVITY OF PLANT EXTRACTS FROM THE LEAF OF THE ARACA TO COMBAT THE PROLIFERATION OF THE Aedes aegypti MOSQUITO IN STILL WATER CONTAINERS

The Aedes aegypti mosquito is one of the main transmitters of viral diseases in countries close to the equator. This vector promotes a series of generalized endemics that are difficult to control and prevent in these regions. Furthermore, the presence of bacteria in the environment favors the proliferation of mosquito larvae, which increases the probability of Aedes aegypti reproductive success. The Araçzeiro (Psidium guineense Sw.) is a plant present throughout the Brazilian Atlantic Forest and has in its composition, especially in the leaves, several substances that can be used to solve problems. Thus, we sought to verify the activity of flavonoids and polyphenols in terms of their antibacterial potential and the performance of saponins in their larvicidal potential, as well as surfactant, in order to prevent the accommodation of the mosquito in the water at the time of egg deposition and larvae respiration. The saponins were extracted from the araçazeiro leaf using a hydroalcoholic solvent and the flavonoids/polyphenols using methanol, the latter being subsequently rotaevaporated to maintain the non-toxic nature of the extract. Through the aqueous extracts, the content of total saponins by UV-VIS spectrophotometry, surfactant activity, larvicidal activity and toxicity were determined. In relation to the ethanolic extracts, the content of polyphenols and total flavonoids by UV-VIS spectrophotometry and high performance liquid chromatography (HPLC), antibacterial activity and toxicity were determined. The results showed that the aqueous extract has a satisfactory amount of saponins, as well as a surfactant potential due to the formation of foam and larvicidal activity in the two highest concentrations of the extracts. Ethanol extracts showed phenolic acids, especially gallic and ellagic acid, and flavonoids, especially catechin and quercetin, and antibacterial activity in most of the worked concentrations. Both extracts (aqueous and ethanolic) showed a dominant nontoxic character, which favors their use without risk to the environment, having an alternative and sustainable potential for controlling the proliferation of the Aedes aegypti mosquito.

重金對抗-重金屬對水蘊草抗氧化活性之研究

本研究採用水蘊草做為水生植物材料,以0.1%、0.5%的鎂離子、鈣離子與銅離子為培養液,於一般光照、全光照與全黑暗的環境下,分析溶氧量、葉綠素a、總抗氧化活性與CAT活性的分析。 所得結果發現低濃度、高濃度的鎂離子、鈣離子在光照的環境下都可以提高溶氧量、提高葉綠素a含量、提高總體抗氧化活性與CAT活性;而銅離子對於水蘊草而言可能是種傷害,都會降低溶氧量、降低葉綠素a含量、降低總體抗氧化活性與CAT活性。

「洞」「築」先機—預先戳洞提升綠豆耐鹽能力

閩南語有句俗諺:「打斷手骨顛倒勇」,人能在受傷後成長,越挫越勇,那植物呢?本研究發現,綠豆葉片在預先接受戳洞的物理刺激後,對生長不僅不會造成負面影響,更反而能提升綠豆耐鹽能力!隨著戳洞數增加或是延長戳洞後放置時間,皆能增強綠豆的耐鹽能力。深入研究結果顯示,戳洞刺激可能藉由鈣離子作為訊號傳遞分子,最終提升綠豆體內抗氧化酵素活性,藉此降低植物在逆境下的氧化傷害,提升其耐鹽能力。未來期望能將研究成果推廣至農業應用上,使其在面對天災人禍時,可以減少農損。

纖維素內切酶GsCelA自我斷裂之探討

生質能源製程中,常將植物細胞壁中的纖維素進行水解,此反應在高溫環境中進行較具商業優勢,故開發耐高溫的纖維素酶具重要性。發現自嗜熱菌Geobacillus sp. 70PC53的纖維素內切酶GsCelA 在高溫中具高活性。初步研究發現 GsCelA 蛋白質序列 N 端後第 315 和第 316 個胺基酸間會發生自我斷裂現象,導致酵素活性及熱穩定性提升。本實驗在 GsCelA 的 N 端及 C 端分別製造定點突變,探討 GsCelA 自我斷裂性質。實驗結果顯示突變GsCelA 自我斷裂速率較低,而 EDTA 可抑制自我斷裂現象;已斷裂 GsCelA 可催化自我斷裂發生,而 N 端突變之已斷裂 GsCelA 不具此性質。整體實驗結果顯示GsCelA 自我斷裂受已斷裂GsCelA 催化且為一正回饋機制,並且本次的N端突變區段在催化GsCelA自我斷裂作用上是必要的。

無毒有「單」~探討單寧酸作為生物農藥的可行性

農藥,除了對害蟲的有效抑制之外,也對環境生態造成一定程度的影響,是否有對農作物及環境更為友善的農藥呢?本篇探討「單寧酸」做為生物農藥的可行性,結果發現偽菜蚜體表蠟粉被破壞,單寧酸接觸後具一定程度立即致死能力,生物農藥測試組(乳化劑+油+3%單寧酸溶液)立即致死率69.5% (10min)。生物農藥測試組和噴水組之農作物質量表現,無達到顯著差異( p>0.05),顯示生物農藥試劑對作物生長影響不大;以分光光度計分析,作物與環境土壤均無殘留,且作物易洗淨。生物農藥試劑對於不同科害蟲,以葉蟎致死率最高,為86.3%,而對蚜蟲及介殼蟲則分別為71.3%與61.6%。野外測試發現生物農藥試劑之驅蟲率,D1已達96.1%,而D2則達98%,D3達100%。吸食試驗顯示,生物農藥測試劑組對蚜蟲致死率約90%,顯示本生物農藥試劑不僅具立即接觸毒殺,也兼具長效吸食毒殺的效果。

隱密的發育調節中樞-植物轉錄因子BPC對發育之調控機制 A cryptic hub for development control: Unraveling the regulatory role of plant transcription factor class I BASIC PENTACYSTEINEs in Arabidopsis development

GAGA 序列為生物發育重要順式作用子; BPC (BASIC PENTACYSTEINE) 則為植物特有 GAGA 結合蛋白。已知 bpc 突變體具多效性,其生理時鐘相關之發育有多重缺陷。阿拉伯芥BPC家族中 BPC1, BPC2, BPC3 為第一亞群,且 BPC 群間和群內有重疊與拮抗作用。為探究第一群 BPC 是否調控生理時鐘,本實驗以 3D 影像觀察 bpc1 bpc2、bpc1 bpc2 bpc3 及野生型之晝夜運動,並誘導 BPC 過量表現以檢測時鐘基因反應,發現 bpc 突變體之晝夜運動與時鐘節律皆有缺陷,顯示 BPC 能影響生理時鐘運行。透過一系列對第一群 BPC 突變體與過量表現植株的 RT-qPCR 檢測,可歸結第一群 BPC 是能調控生理時鐘與葉片生長的中心。