植物學

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。

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。

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。

觀察紫葉(Oxalis triangularis)、紫花(Oxalis corymbosa)、黃花(Oxalis corniculata )三種酢漿草葉片在早上打開，晚上閉合主要是受生理時鐘影響。實驗比較發現紫葉、紫花、和黃花酢漿草在中午強光日照下，都有葉片閉合的午睡運動，且對光線的敏感度：紫葉酢漿草>紫花酢漿草>黃花酢漿草。再用遮光網遮蔭控制光度試驗中，發現光強度是影響酢漿草午睡現象的主要因子，與水分蒸散較無關。推測其目的是避免葉綠素因強光作用而產生光氧化現象(photooxidation)，導致光合作用無法進行。而在溫度試驗也發現酢漿草在遮蔭高溫下(42℃)葉片會閉合，應是水分蒸散導致膨壓下降使葉片閉合。另在實驗過程中觀察到酢漿草也有觸發運動，在強風吹襲及水平、垂直晃動下均會導致葉片閉合，推測其目的在減少葉片摩擦產生傷口，避免病菌的感染。總結酢醬草葉片開閉受生理時鐘、光線、溫度、風吹震動及水分膨壓的影響。

從試驗中得知毛氈苔可以消化分解酵母菌，同時發現不同品種的毛氈苔會有不同的捕食行為：圓葉毛氈苔的外腺毛彎曲將酵母菌移入葉片中心並進行消化；寬葉毛氈苔在彎曲過程中會做一次折返。毛氈苔的黏液皆可抑制酵母菌的發酵，並使用3D列印自製與改良儀器，來量化其抑制酵母菌發酵能力的差異。此抑制能力來自黏液裡的消化酶，發現外腺毛黏液的抑制效果優於內腺毛。利用酵母菌被消化後所釋出成分的模型，將實驗數據逐一歸納出誘發腺毛彎曲的物質是磷酸根、鈉離子、銨根與幾丁質，且以磷酸根為主要物質並會產生彎曲訊息傳遞現象。最後解釋為何寬葉毛氈苔的外腺毛在彎曲過程中會一次折返：不同品種的毛氈苔誘發其腺毛彎曲的物質與所需濃度是有差異的。

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。

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。

阿拉伯芥的長期後天耐熱性（LAT）有如人類的「學習」，如何延長其「記憶」為本研究探討的主要目標。首先以改變熱處理間期之光週期來確立 hsp101、hsa32突變株在光照期變短下，LAT 處理後的存活率有提高之趨勢，而西方墨點法也發現 HSP101 之表現量與存活率有相同的趨勢，LAT 耐熱記憶的延續與否和 HSP101 的量息息相關。低溫降低代謝與光照期變短在存活率、西方墨點法的實驗結果相似，這顯示光照期變短可能也是透過代謝減緩，進而減少 HSP101的降解，使突變株的存活率提高。最後，花椰菜HV-427、HV-178的光週期實驗中，在進行LAT處理後，低光照下的受傷率有降低的趨勢，顯示降低光照能夠提升其耐熱性。我們期望此結果未來可應用在農業生物科技，透過更具經濟價值的方式來降低代謝進而延續LAT耐熱記憶，提升其對抗熱逆境的能力。

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。

AtSAP5是阿拉伯芥中壓力相關蛋白(Stress Associated Protein)的成員之一，其表現與鹽分、乾旱、滲透壓、病毒等壓力相關。已知 SALK053644 突變株的SAP5表現量上升，此突變株的T-DNA嵌入於SAP5的3’UTR，我提出的假設是T-DNA破壞了他原本長3’UTR的NMD特性，造成SAP5的表現量改變。本研究將SAP5的3’UTR引入報導基因GFP中，利用菸草的短暫性表現了解不同3’UTR對於表現量的影響。本研究定序了T-DNA嵌入在SALK053644的位置，研究結果顯示SAP5的3’UTR受到NMD機制調控，而SALK053644的T-DNA上有一個新的SAP5多腺苷酸化位點，使用此位點的mRNA可能不會被NMD機制所降解，進而造成SAP5表現量上升。我提出三種可能的模式來解釋這樣的現象，分別是(1)T-DNA造成SAP5轉錄量上升，(2)T-DNA改變多腺苷酸化位點的使用，(3)T-DNA破壞SAP5 3’UTR後方的NMD特徵，相關的研究發現有助於了解可能影響SAP5基因表現之調控因素，也指出未來的研究方向。