研究領域

水稻及阿拉伯芥於缺氧逆境下之乙烯訊息傳遞路徑

  因全球氣候變遷所產生之極端氣候,對許多國家之農業生產造成莫大的衝擊。同時學者預測到了2050年,全球人口將超過90億,有關糧食的問題將會日趨嚴重。台灣屬於海島型國家,每到夏季颱風豪雨所造成的淹水災情頻傳,農作物之損失更是嚴重,因此對於淹水逆境之研究更是刻不容緩。

  已知植物荷爾蒙乙烯在植物遭遇淹水逆境時具有關鍵之調控作用,一為調控水稻節間長度而避免完全淹水之逃脫策略 (escape strategy);另一為調控水稻生長避免能量消耗之靜默策略 (quiescence strategy)。在缺氧環境下,乙烯會被誘導累積進而調控基因表現。擬南芥與大多數農藝作物如玉米、大豆、小麥及高粱等都具有不耐淹水的特性,因此本實驗室以模式植物擬南芥及水稻 (耐淹作物) 在遭受淹水所產生的缺氧逆境下之生理及分子機制進行一系列深入探討,對於抗淹水逆境之研究發展可提供重要且直接的相關資訊。

圖一、缺氧逆境下乙烯 (ethylene) 及過氧化氫參與調控下游基因表現之模式圖。

圖二、ERF73 轉錄因子受缺氧及過氧化氫誘導表現及在組織中表現之情形。

茶葉中重要酵素之基因選殖與特性分析

  臺灣的烏龍茶香味獨特且口感佳而聞名世界,而茶湯的澀度與其內含的主要多酚成分——兒茶素 (catechins) 息息相關。兒茶素被分為游離型 (non-gallate-type) 及酯型 (gallate-type),其中酯型兒茶素已被證實與茶湯澀味有關,但也較具保健效果。實驗室針對茶葉中合成二級代謝物過程之重要酵素進行選殖與特性分析,期望藉由酵素功能分析及啟動子之調控,深入茶葉二級代謝物研究,未來能實質應用於茶湯澀味改良及茶樹栽培技術改良之參考,進而提高茶葉品質及價值。

圖三、於南投竹山茶園採集茶葉。

圖四、用高效液相層析法 (HPLC) 分析烏龍茶茶葉中游離型及酯型兒茶素。

水稻智能農業資料之建立

  本實驗室參與行政院農業委員會之水稻智能栽培體系之研發計畫,協助彙整水稻智能生理性狀與田間環境資料。由於極端氣候之強度與發生頻率逐漸提高,全球農業災害損失亦趨嚴重。另外,農業人口面臨老年化及人力缺乏之困境,故亟需導入智慧化科技以優化農業生產方式。在通訊發達的世代,藉由智能感測裝置協助蒐集田間環境數據與作物生長發育階段之生理參數,未來彙整入管理資料庫中,再輔以專家判讀系統,期望於生產過程中,可有效穩定生產優質農產品。

圖五、智慧農業概念圖。

圖六、田間智能感測器及現地照片。