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臺灣

探討番茄根圈菌對農桿菌的生物防治

前人以含農桿菌 C58(Agrobacterium tumefaciens C58)土壤接種番茄小苗後,發現有些番茄未產生腫瘤,故推測其土壤根圈中,有能抑制農桿菌 C58的細菌。本研究從番茄小苗根圈分離並純化培養細菌,再透過抑制圈實驗測試分離菌。結果發現分離株YA7-1,有顯著抑制農桿菌 C58的效果,進而測試其他農桿菌菌株。結果顯示YA7-1對多種農桿菌具拮抗能力,且不同於現行的生物防治菌農桿菌(Agrobacterium radiobacter K84 and K1026)有高選擇性限制。定序其16S核糖體核糖核酸基因片段,序列比對為節桿菌屬(Arthrobacter)。經由接種試驗得知YA7-1對番茄沒有致病力,且預先接種於根部時,可降低土壤中農桿菌誘導腫瘤的機率。測試YA7-1對其他植物病菌及非病原微生物的抑制效果,發現YA7-1具有廣效性的抑菌能力。藉由分析培養液上清夜的實驗可得知YA7-1的抑菌因子為分泌物質。完成YA7-1全基因體定序後,找到四種可能被YA7-1分泌且具有抑制性的次級代謝物。未來將繼續找尋YA7-1的抑菌物質與機制,來完善對根癌農桿菌或其他植物病原菌的生物防治。

染出奇蹟-自製奈米銀提升DSSC效率

有關於染料敏化太陽能電池(DSSC)的優化。首先使用平整的刮刀器均勻地塗抹400um的石墨膠在DSSC的電極上可以提高導電性。而0.5M的I-/IO3-電解液可以獲得最佳的填充因子和高轉換率。染料方面混合梔子紫、梔子綠和梔子藍色素可以增加吸收可見光波段並提高吸收度。ITO導電玻璃的耐受溫度約為300℃左右,超過此溫度電阻逐漸增加。負極之奈米粒子所製備之TiO2薄膜的最佳厚度為5-10um,且30nm的粒徑比25nm和常規粒徑表現較好。使用Ti(Cl)4乙醇溶液進行電解沉積時,最佳的電解沉積電位在-1.025~-1.1V區間內且其DSSC的轉換率可達0.5%。加入奈米銀到DSSC的染料中可以有效提高吸收度,比例為奈米銀:混合染料=1:30時可以有效提高DSSC的效能。

應用Arduino開發板探討溫室效應

「溫室效應」會造成地球暖化,使地球環境惡化。但「溫室效應」並非顯而易見,因此不易理解,現在結合自然科學與科技課程,於微型玻璃屋中,探討二氧化碳對溫室效應的影響。 首先在玻璃屋外進行「空白試驗」,再於玻璃屋內進行溫室實驗。打氣幫浦輸出的氣體經由三通管控制「繞流」(Bypass),通過氯化鈣去除水氣,約略可視為「零空氣」(Zero Air),以人工光源照射充滿「零氣體」的玻璃屋作為「對照組」,再比較充滿不同濃度的二氧化碳氣體作為「實驗組」,應用Arduino開發板、感測器、液晶螢幕與記憶卡,能即時顯示數據、記錄資料,再以Excel繪製圖表,也可連接電腦進行現場環境監測。 從數據分析,「溫室效應」確實發生,所以應該儘量減少二氧化碳排放至大氣中。

應用機器學習實現家務輔助機器人-以收玩具為例

經過調查發現有幼兒的家庭,共同困擾是「玩具亂丟」,目前市面上沒有產品能解決此問題,本研究利用機器學習技術,以自動收玩具為例,研製可協助整理地面雜物的家務輔助機器人。本研究結果發現圓型內置2輪底盤有最佳室內移動效果,觸碰避障有100%避障成功率,夾具可夾取並攜帶2至14公分範圍的玩具或物品,視覺感測模組最佳安裝角度是60度,最佳辨識距離為14~16 公分,統整以上結果作為設計依據,採用邊走邊找法於不同環境實測,在界定範圍內可達到83.33% ~ 98.33% 的收玩具成功率。我們利用無線電波訊號強度設置虛擬圍牆及基地範圍,結果顯示可達 63.33% 的折返成功率及55% 的收玩具成功率,主要是無線電於室內短距離空間,無法精準定位所致,持續改進將可達更實用等級。

「綠」治「微」新-微生物燃料電池結合魚菜共生系統

本研究旨在證實微生物燃料電池降解廢水的功能,以及實測其應用在魚菜共生中的可行性。在前期實驗中,首先探討微生物燃料電池的最佳產電環境,並推論改變其電量的因素,分別從微生物的生長環境及裝置的設置著手,在能穩定進行產電狀態時,開始測試其降解廢水的功能,得知COD去除率可達81%,電壓值可達500毫伏特。 在實驗後期,我們架設小型的魚菜共生裝置,利用微生物燃料電池替代硝化池,取代其降解功能,並將其產出的電力再回饋到魚菜共生中,顯示微生物燃料電池結合魚菜共生系統,的確是一個節能、環保又符合經濟效益的方式。

甜言蜜「羽」----羽球拍甜蜜點之探究

我們將長條棒狀物,一端固定後水平轉動落下撞擊鐵球,測量鐵球擺盪的高度,來尋找其打擊甜蜜點。我們發現棒狀物的長度和寬度都不會改變甜蜜點在全長的比例位置。而材質、重心的改變會影響甜蜜點在全長的比例位置。在實際測量羽球拍後發現,廠商會控制球拍重心將甜蜜點置於拍面正中央,讓使用者有較大的擊球面積,不易失誤。建議握把布也要盡量使用重量輕薄,以免改變球拍重心,導致甜蜜點下移,影響擊球力道。

溫度對鈷黃變色的探討與應用

本實驗最一開始主要是探討鈷黃的顏色變化原因,我們想到改變鈷黃顏色的主要要素為加熱時間、加熱溫度和加熱的鈷黃量,我們加熱的方法主要是用加熱板,將鈷黃平均整齊的放置在加熱版上,溫度計放在加熱板旁。而做完實驗、觀察及測量後我們發現,加熱時間改變並不會導致顏色的改變,而加熱的鈷黃藥品量做出調整後,顏色也不會改變,鈷黃主要變色的原因,便是鈷黃本身受加熱溫度的改變,因此我們想要將它運用在生活中的各個地方,顏料能作為在防偽顏料,將其加熱就能改變畫中用鈷黃作為原料的黃色顏料,轉換為橘色。或是當作警告用試紙,也就是我們要做的排氣管的檢測,甚至我們把它當作電烙鐵的警示用品,用途多樣。

螳螂捕食行為之生物力學初步探討

成功捕食獵物對於動物的生存是非常重要的事,本研究在探討螳螂捕食行為的生物力學,瞭解螳螂的前足拉力大小以及影響拉力的可能因素。在前人的研究中很少探討到螳螂的前足拉力,本實驗透過探討螳螂的種類、體長以及螳螂爬行物體的表面材質與前足拉力的關係,我們發現:不同種類的螳螂,若是體長相近,也會產生相近的拉力;螳螂的體長越長,所能產生的拉力越大;體長小的螳螂,拉力比較容易受到不同爬行表面材質影響。我們觀察實驗過程,猜測螳螂的中、後足可能有助於螳螂固定在物體表面,此固定能力是否影響前足的拉力值得繼續探討。最後,未來可能根據我們的研究成果進一步評估螳螂的體重和拉力的關係以及螳螂體型和棲息地植物形態是否具關聯性。

好酵—探討毛氈苔黏液的抑制能力與啟動腺毛彎曲的誘發物質

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。

橫帶人面蜘蛛空間分布之探究

橫帶人面蜘蛛於野外可同時看到單獨結網及群聚結網之空間分布方式,依野外調查及室內實驗發現,不論是單獨結網及群聚結網,均以腹面朝向光源,且群聚結網者腹面與背面之光照度差明顯較大,即光對比度較高,捕蟲率實驗結果顯示,蜘蛛本身的存在會增加網上捕蟲率,且群聚結網者明顯高於單獨結網者,推測應該是蜘蛛身上特定色斑會吸引獵物,而在群聚結網環境下,因為光對比度大所以色斑更明顯,更容易吸引獵物,所以較陰暗環境下,蜘蛛容易形成群聚結網;但根據光譜分析,蜘蛛背面反射率更高,推測蜘蛛不以背面朝向光源,是因為雖能吸引更多獵物但也更容易吸引捕食者,故蜘蛛才以腹面朝向光源,而在背面再加上裝飾物,以氣味來吸引獵物。