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“番”天覆地~難逃“塑”命?塑膠微粒暴露對番茄生長的影響

塑膠微粒(microplastics,MPs)是泛用塑膠製品而衍生的問題之一,且塑膠微粒會透過食物鏈的傳遞而導致人類的健康風險,作為食物鏈起點的生產者,是探討塑膠微粒健康風險的著眼點。基於聚苯乙烯(polystyrene, PS)類塑膠日益擴增的需求,加上小番茄為家鄉重要作物,以及想要窺探塑膠微粒在根部分布的情況,因此,我們利用水耕種植來探討PS塑膠微粒對小番茄的影響。研究結果顯示PS奈米塑膠微粒(nanoplastics,NPs)的暴露會對小番茄產生影響,包含降低其根部含水量、使其更容易遭受蟲害、植株葉片提早黃化枯萎、減少其根系中促植物生長細菌-木糖氧化無色桿菌(Achromobacter xylosoxidans)菌數,以及大量NPs累積於根部表面而影響小番茄對水分的利用等。不過NPs的暴露在植株乾鮮重、莖長度、開花與果實等生長參數並無顯著影響。

瓶起瓶坐—探討瓶中內容物與翻轉角度的關係

本研究旨在探討瓶中內容物與翻轉角度關係,採用自製單擺裝置進行實驗,並使用了不同水量、不同角度以及不同內容物三種操作變因當作研究目觀察翻轉角度的變化。例如:變換不同初始翻轉角度、瓶中水量、變換不同內容物、改變瓶子重心……等。在內容物為水且單純變換翻轉角度及水量的實驗中,得到了初始翻轉角度愈大,翻轉角度愈大以及水瓶受到的慣性愈小,翻轉角度愈不規律的兩個結論;在變換不同內容物的實驗中,證明了非流體在水瓶中的重心變化較小,流體的重心變化則要依據流體的流動程度進行判斷;在改變瓶子重心的實驗中,證明了水瓶的重心變化愈小,翻轉角度愈大;水瓶的重心變化愈大,翻轉角度愈小。

從水資源再利用到農業應用——植物源生物刺激素助攻抗鹽逆境

為因應氣候變遷造成的淡水資源短缺問題,本研究以可吸收廢水中營養與重金屬的小球藻,探討水資源再利用的可行性。實驗發現小球藻在6%畜牧廢水中為最佳生長濃度,且添加黃耆作為植物源生物刺激素,顯著提升小球藻葉綠素含量與耐鹽性。在海水環境下,小球藻經黃耆處理後,其細胞數與葉綠素含量分別為對照組的175%與173%。此外,利用培養過小球藻的廢水灌溉青江菜,種植第4天時,根長與莖長分別為對照組的129%與146%,且減少青江菜根部細胞受損。推測黃耆與小球藻皆可透過分泌次級代謝物,作為生物刺激素,促進植物生長與鹽逆境耐受力。期望本研究可解決農業汙染與淡水資源不足等問題,並拓展小球藻的利用價值。

神秘的三角格局:塗色規則下的奇幻案圖

本研究在探討數學雜誌《Crux Mathematicorum》2024年公告的題目MA 288.所產生的方格紙圖案分布的規律。我們先解開該題,並透過繪製與分析不同大小的圖形,觀察圖案的規律,並利用此規律求出第 𝑛 列及前 𝑛 列綠色方格數的遞迴關係與一般式。 我們發現在𝑛×(𝑛+1) 的方格紙中,當𝑛為2的次方時,綠色方格圖案會形成一個類似謝爾賓斯基三角形的完整三角形,且每當𝑛增加2的1次方時,綠色方格圖案會利用自我複製的方式形成新的圖案。因此可以把𝑛轉換成二進位的表示法,利用二進位中1的位置與數量推論出方格圖案的樣貌與綠色方格數。 除了利用塗色的方式觀察規律外,本研究還將原問題條件轉換成不同的敘述,方便利用excel繪製圖案,將問題推廣到𝑛×𝑚方格。

「炭」為觀止、生生不息-有毒玉珊瑚製成生物炭對促進小麥草生長影響之研究

馬祖北竿鄉大坵島上的外來種植物-玉珊瑚(Solanum pseudocapsicum L.)在近年來大舉侵佔原生植物的棲地。玉珊瑚屬於茄科的觀賞植物,但含有辣茄鹼(一種毒素),人類誤食會導致嘔吐和腸胃炎,梅花鹿(Cervus nippon)亦不會食用。因為在島上沒有天敵,近幾年快速蔓延,取代了原生植物的棲地,造成在島上以原生植物為食的梅花鹿漸漸無法找到足夠的食物,面臨餓死的困境。 本研究拔除有毒玉珊瑚製作成生物炭,以不同土壤組成及生物炭的比例種植小麥草(Triticum aestivum),觀察生物炭對小麥草種子發芽率及生長高度是否具有幫助。研究結果顯示,土壤組成使用純培養土來種植,對小麥草的發芽率及生長高度最有幫助;而生物炭與培養土的比例以1:30為最佳,可提高小麥草發芽率約28%、生長高度約19%。

擋水神器-特斯拉閥的探討

特斯拉閥是一種神奇的發明,能利用管路的設計,達成流體在一個方向上流動時阻力最小,而在相反方向上流動時產生顯著的阻力的目的,我們想要運用在阻擋水流來降低災害上,我們的研究有以下的發現:(1)特斯拉閥的進水口角度為40度及出水口角度為30度時,減流的效果最佳;(2)特斯拉閥的支流愈寬,減流的效果愈佳;(3)交錯型主水道略優於對稱型主水道,但結構較複雜;(4)水流愈強,特斯拉閥減流的效果愈好;(5) 水的溫度與鹽度對於特斯拉閥減流效果沒有太大影響; (6)前後排列支流的特斯拉閥效果優於平行排列支流,且支流數量愈多,減流效果愈佳。

史坦納樹性質探討與優化

本研究主要目的是想要用數學方法解釋與證明史坦納樹。我們想要知道史坦納樹會滿足怎樣的條件,又或者怎樣的條件不會有最短路徑長。因此從最基本的費馬點出發,到正多邊形、任意多邊形,甚至是正多面體,我們討論各種分布的頂點。在文獻探討與程式模擬中,發現史坦納點的邊數等於三且夾角度數等於一百二十度並非巧合。藉由此性質不斷擴展,可證明出在一般情況下史坦納點的個數會等於頂點的個數減二。有了理論的支持,我們嘗試改進五個柏拉圖多面體的史坦納樹,在正八、十二、二十面體都成功優化成更好的結果。另外,我們也證明出正四面體史坦納樹的結果。有了史坦納樹的幫助,我們可以在不影響城市間連通性的情況下,最大化地縮短道路地總長度,因此可將所需成本最小化。史坦納樹的結果可以代表連通圖的最短路徑長,在工程、建築上都將會是重大的突破。

「益生」的好閨「蜜」

本研究以蜂蜜對益生菌生長的影響為主題,選擇益生元組成差異較大之龍眼蜜、蕎麥蜜、麥盧卡蜜作為蜜種,並以A菌嗜酸乳桿菌、C菌乾酪乳桿菌、LP植物乳桿菌、LGG 鼠李糖乳桿菌作為益生菌種,透過細胞濃度測定、塗盤培養基等方法估算菌種生長曲線、菌種菌落數,探討不同蜜種對益生菌種繁殖的影響,並模擬胃腸道環境探究不同蜂蜜濃度對益生菌繁殖的影響。 研究結果發現蜂蜜能促進益生菌生長,且不同蜂蜜對不同益生菌的繁殖有差異。蜂蜜能提升益生菌對抗人體胃腸道中的胃酸、膽汁等耐受性。從結果推論,食用益生菌時可搭配蜂蜜一起食用,並在挑選益生菌種改善身體機能時,可選擇對該益生菌繁殖有益的蜂蜜種類一同食用,以提升益生菌的功效。

短期睡眠剝奪對小鼠免疫系統的影響

現代社會中,睡眠剝奪已成為普遍問題,人們對其對免疫系統及整體健康的負面影響愈加關注。本研究使用特製的旋轉鼠籠讓小鼠連續72小時保持清醒,探討急性睡眠剝奪對小鼠免疫反應的影響。研究發現NK細胞與脾臟中的記憶CD8 T細胞比例明顯減少,顯示細胞毒性功能受損或記憶免疫反應下降。與此同時,抗炎細胞因子的表達增加,而促炎細胞因子和相關基因的表達則有顯著下調。此外,雖然觀察到B細胞比例有所增加,這可能是免疫系統在細胞免疫功能受損時,維持免疫穩態的反應。這些發現揭示了睡眠剝奪可能抑制免疫系統造成損害。本研究強調適量睡眠對維持免疫平衡的重要性,並指出睡眠不足可能促進慢性免疫問題的發展。在此基礎上,後續研究可探討短期睡眠剝奪與腫瘤及免疫系統的關聯,並延伸至長期剝奪的影響。

一價銠金屬催化肉桂胺衍生物進行不對稱氫芳基化反應 Rhodium(I)-Catalyzed Asymmetric Hydroarylation of Cinnamylamine Derivatives

一價銠金屬催化反應已經被廣泛應用於有機化學合成領域中。而本研究以具保護基之肉桂胺衍生物1與四芳基硼鈉試劑2a作為起始物進行銠金屬不對稱氫芳基化催化反應,得到具有保護基的掌性2,3-雙芳基丙胺衍生物3,並探討此反應的掌性雙烯配基對於反應的影響。本研究已完成使用Ts(對甲苯磺醯基)保護基之肉桂胺衍生物1a作為起始物進行反應,並改變與銠金屬錯合的配基,發現當配基使用2,5號位為芳基取代之配基L(掌性雙環[2,2,1]雙烯配基)時,反應有較好的位置選擇性,其中最佳的是芳基取代為苯基之配基L1,其位置選擇性比例為1:0:0.09。目前將進行改變起始物1之氮上的保護基,以L1作為配基進行反應,並與1a比較,優化反應性及產率。