全國中小學科展

二等獎

在酵母菌中被熱休克蛋白90所保護的遺傳變異之探討

基因型的改變會導致表現型的改變,然而,有一種稱為遺傳緩衝的效應,能隱蔽基因型變異,維持表現型穩定。由於某些遺傳變異不適合生物的原始環境,卻能被保護,使在各種環境中持續演化。從前人的果蠅研究發現,若剔除熱休克蛋白90能夠使其不同遺傳品系間的基因型變異被顯露出來;而在酵母菌的研究中,剔除熱休克蛋白90會增加在環境擾動時的生長差異,因此熱休克蛋白90被認為有參與遺傳緩衝效應。更重要的是,熱休克蛋白家族普遍存在於所有真核生物中。為一窺遺傳緩衝效應機制的原貌,本研究誘發釀酒酵母菌菌種196的突變、增加其基因型的多樣化,並以doxycycline環境及高溫環境營造環境壓力,以降低酵母菌196及其突變株的基因Hsc82之表現量,找出含有因為突變而被熱休克蛋白90所保護的基因的突變株。希望透過找到這些突變株以了解,有哪些基因突變會被熱休克蛋白90所保護,並進而推論人類基因的突變是否也能依循此機制被隱蔽。

Saccharomyces cerevisiae 單倍體親代的RLS年齡對有性生殖後二倍體子代的影響

Saccharomyces cerevisiae 藉由出芽生殖的方式產生子代,而執行的次數並非無所限制。酵母菌一生的分裂次數(壽命)稱為 Replicative Life Span ( RLS ),指的是母細胞在停止分裂前所產生的子代數目。本實驗將老單倍體細胞( RLS 中位數: 6代 )和年輕單倍體細胞( RLS 中位數: 20代 )透過有性生殖的方式形成合子,發現合子的 RLS ( 中位數: 10.5代 )會受到老細胞的影響而縮短,並且接近兩單倍體親代 RLS 中位數的算術平均數( 13代 ),而其 F1 子代的 RLS 卻能回復與雙倍體相似的壽命。發現單倍體親代老化導致合子短命,可進一步推測人類生殖細胞老化對受精卵的影響模式。 

Investigating the Effect of Coloured Light on the Behaviour and Learning of Lymnae stagnalis

Lymnae stagnalis (pond snail) is emerging as a preferable invertebrate model in understanding neurological mechanisms because of its simple nervous system. A three-cell network mediates behaviours such as aerial respiration and research has shown that small, subtle changes occurring across the network might result in a disruption of natural behaviour (Lukowiak et al. 1995). It is also known that Lymnae features a more developed eye than other molluscs and studies have shown that various wavelengths of light can activate photoreceptors producing distinct electrophysiological responses (Sakakibara et al. 2004). However, no studies have looked beyond the electrophysiological response. The purpose of this project was to determine if coloured light would firstly, elicit a behavioural response as observed in its movement and secondly, affect learning and memory through the operant conditioning of its aerial respiration.

基於人眼感知範圍減少螢幕藍光強度之研究

我們每天的生活都離不開手機、電腦、電視等產品,因此藍光對眼睛造成的影響是所有人都會遇到的問題。本計劃希望能利用人眼對於不同顏色的敏感度,在人眼感知範圍內減少螢幕的藍光強度,以降低電子產品對眼睛帶來的負擔及傷害,同時維持螢幕畫面的正常顯色。市面上現有的方法除了成本較高,也都會使螢幕畫面變得昏暗; 若為了維持顯色的自然,則成效便會受到限制。本專題根據人眼對於色度的最小可覺差,參考基於麥克亞當橢圓的顏色差異計算方式,分別算出不同色彩空間上看起來相同的顏色關係表,並將螢幕上的顏色換為色差無法察覺且藍色強度較低的顏色,最後以手持式光譜儀量測螢幕輸 出的藍光強度驗證成效。與現行市面上的抗藍光方法相比,除了成本大幅降低以外,也能維持顯示器的正常顯色。未來希望能推廣至所有 LED 螢幕電子產品,並為色盲色弱患者設計不同色度感知能力的最佳調整方式。

"An automatic stabilisation of three degrees of freedom – the intelligence of the Quadcopter"

Quadcopters are incredible pieces of technology. Software on the flight controller is able to simultaneously stabilise the drone in three degrees of freedom, follow commands from the pilot and take pictures. 200 times per second the flight controller therefore measures the current position and RC signal, calculates a correction and sets the according engine speeds. This is a task that could never be done by a human being.

自動發電發光二極體的光電性質探討

本研究藉由研究LED的光學性質:發光光譜、吸收光譜、吸收光的電流電壓曲線;並測量由LED吸收可見光的效率與內部等效電阻,藉以評估LED作為太陽能電池的實用性。研究結果顯示LED在太陽能電池的電子電洞與等效電路模型中的相關參數(填充因子,串聯電阻,分路電阻),均能用以有效地將光能轉換成電能。接著利用下列方法:①加裝Fresnel透鏡聚光、②設計LED陣列的電路、③設計電能輸出入的轉換電路等方法,製作出利用LED在白天將光能轉成電能,在晚上將電能轉換成光能,而不需要另外輸入電能的self-powered LED lamps。

地震與纜車的邂逅 Monitoring the Seismic Reduction and Vibration Resistance of Cable Car

本研究主要探討地震造成的纜車晃動,藉由自製的地震模擬器與纜車系統,探討各因素對纜車晃動之影響,設計纜車系統和車廂的減震裝置。研究結果顯示:一、地震時纜車斷電停駛位置愈靠近塔柱、相同長度纜繩上車廂個數較多、纜車重量較重、纜車臂較短,纜車晃動時間相對較短。二、所設計之減震裝置中,利用夾層中鋼珠轉動,使地震時只有外層纜車晃動而內層纜車輕微滑動的「雙層纜車」效果最佳。纜車系統塔柱則可參照建築物設置隔震元件,以減緩纜車晃動。本研究結果可望為未來應用之參考。

轉錄因子bZIP16參與阿拉伯芥開花途徑的分子機制研究

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。

The impact of climate variability on infectious disease

Diarrhoea is an infectious disease that claims many lives (particularly among infants) and is known among many other infectious diseases, to have a relationship with climate. This projects quantifies this relationship by comparing health insurance treatment claims for diarrhoea and anti-diarrheal drug sales data from the private health sector with temperature and rainfall data provided by the South African Weather Service. The data were then analysed and show that incidence is highly seasonal and varies among regions with different seasonal climates. The results show that climate variability can explain 73% of diarrhea incidence variation with rainfall explaining 8% and minimum temperature explain the other 65 %. Preliminary predictions of future monthly percentage increases in incidence were then made for a series of time ranges. This project demonstrates that with predicted climate data one can predict future variations of diarrhoea allowing the health sector to be adequately prepared.

連續正整數的鈍角三角形分割

對於集合 S={k,k+1,…,k+3n-1},考慮其所有三元子集的劃分,我們研究在其中所有子集皆含有的一致性:鈍角三角形。文中給出了對於初始值 k 尋找 n 的方法,並證明其存在性。對於所有 k 我們都能給出 n 的範圍。在文末我們期望能夠從解析方面來對這問題進行更深的剖析,所以對於部分鈍角三角的的劃分方式給出了其必要條件的限制,並且同時作出關於全體鈍角三角形的等價類分組方式。