生命科學專業學院—生命科學系
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本系學士班之教育目標為「培育優良之生物科教師及生命科學研究人才」雙軌並行。
因應少子化的衝擊，本系調整相關員額及教學資源之分配，在課程設計及學習活動上，特別注重學生基礎學識、研究能力和研究方法的訓練，使學生可依個人志趣作學習規劃，畢業後有更寬廣的出路。
本系碩、博士班之教育目標則以「培養生命科學研究人才」為主，並兼顧師資培育，故課程設計及學習活動以培養獨立研究能力為主要目標。
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Item 阿拉伯芥核蛋白CIA2和CIL調控葉綠體發育機制研究(2020) 楊俊彥; Yang, Chun-YenCHLOROPLAST IMPORT APPARATUS 2 (CIA2)與CIA2-LIKE (CIL)隸屬於一羣植物特有、會參與開花時間或蓋日韻律調節的CCT [CONSTANS (CO), CO-LIKE (COL), TIMING OF CAB EXPRESSION1 (TOC1)] 轉錄因子。有別於其他CCT蛋白，CIA2會提高一些葉綠體蛋白合成基因的表現量，進而確保葉綠體的正常發育。 CIL與CIA2的胺基酸序列具有65％的相似性；CIL在葉子和花苞中表現，其表現型態與CIA2相似，這表明CIL和CIA2在阿拉伯芥中是同源的。CIL在cia2突變株中表現量增加，而cia2 /cil雙突變株的葉色比cia2突變株更為淺綠。對cia2 /cil雙突變株的微陣列分析(Microarray analysis) 顯示，與葉綠體發育有關的細胞核表現基因，包括與光合作用和葉綠素生合成相關的基因，表現量明顯降低，顯示CIA2和CIL共同調節了GOLDEN2-LIKE 1和葉綠體發育相關基因的表現。微觀結構觀察(Microstructure observation) 顯示10天齡的cia2 /cil雙突變株具有特定的發育異常。 CIA2是細胞核轉錄蛋白，包含位於氨基酸62-65和291-308的兩個細胞核導引訊息(nuclear localization signal, NLS)。 CIL也是細胞核轉錄蛋白，其NLS位於胺基酸 47-50。 CIA2和CIL的CCT結構不具有核定位信號功能。酵母雙雜交（yeast two-hybrid, Y2H）篩選確認了與CIA2 相互作用的蛋白。除了自身和CIL外，還確認了諸如CO、NUCLEAR FACTOR Y B1 (NF-YB1)、NF-YC1、NF-YC9 和ABSCISIC ACID-INSENSITIVE 3 等蛋白與葉綠體功能和開花時間的調節有關。Y2H進一步確認CIA2和CIL的N 和C 端區域對於與其他蛋白的交互作用很重要。儘管CIA2 和CIL 的CCT 結構是兩個蛋白質之間的主要相互作用片段，但CIA2和CIL N 端的CIA2 and CIL conserved 1 (CC1) 結構使上述CIA2、CIL和開花時間調節蛋白之間能夠交互作用。 本研究中顯示阿拉伯芥CIA2 和CIL 與CO 和NF-Y複合體(complex) 交互作用，並參與CO相關的開花機制調控。CIA2 和CIL 的N端CC1結構與CO 和NF-Ys (B1、C1和C9) 相互作用形成更高階的複合體，並且CC1 結構中的胺基酸序列與NF-Ys中NF-YA1 結構的序列相似。其中，NF-YAs 蛋白是利用NF-YA1結構與NF-YB / NF-YC複合體交互作用。最後，本研究的結果顯示CIA2 和CIL 參與葉綠體發育和CO 相關開花機制的調控。Item 阿拉伯芥葉綠體轉運蛋白At TOC159家族之基因功能研究(2013) 劉玉山數千種由細胞核基因所解碼合成的蛋白質必須被準確地送入色質體中，才能促進色質體正常的生合成。而位於葉綠體外膜及內膜上的轉運蛋白複合體（Toc及Tic）則負責辨識及運輸這些色質體前軀蛋白質。在前人的豌豆研究中，Toc159蛋白質被鑑定是色質體前軀蛋白主要的辨識受體。阿拉伯芥中含有四種豌豆psToc159的同源蛋白，分別稱為atToc159、atToc132、atToc120和atToc90。這些At TOC159家族成員的基因必須被適當的調節，因為這些運輸蛋白機組必須準確的組裝以執行適當的辨識及運輸功能。為了解At TOC159家族成員的基因調節機制，這些基因的上游調節序列接上GUS報導基因後轉殖進入野生型阿拉伯芥植株。根據GUS活性分析的結果，顯示這些基因的表現模式不同。一般而言，At TOC159、At TOC132/90和At TOC120基因在不同的發育階段與不同組織中分別有高量、中度和低量的表現。在根的組織中，At TOC159及At TOC132有較高表現量，但At TOC120及At TOC90只維持基本表現量。此外，四個家族成員基因在花及果實發育的過程中都維持一定的高表現量，At TOC159在果實發育後期表現量的提高尤其顯著。此外，光處理及領導內插子的存在與否，會影響At TOC159家族成員的組織專一性表現。光訊號會促進At TOC159及At TOC90在綠色組織中的表現量，且明顯促進At TOC120在下胚軸和根組織中的表現量。領導內插子會增加At TOC120在根/葉/花/果莢組織中的表現量，但是增加At TOC90在葉/花葯組織中的表現量。除了進行不同組織的基因表現之比較分析外，我們也進行了這些轉殖株中基因的細胞專一性表現的研究。令人驚訝的，在與At TOC159和At TOC132的比較下，At TOC90和At TOC120在子葉保衛細胞中基因的表現量明顯地要比葉肉細胞多，這表示atToc90和atToc120在保衛細胞運輸蛋白質進入葉綠體上可能扮演一定的角色。這些結果顯示阿拉伯芥四種TOC159基因成員在色質體發育過程中，因為在不同組織中的色質體內所需要蛋白種類不同，所以他們必須受到不同的機制調節而顯現出基因表現上的差異，進而辨識及運輸特定前軀蛋白以維持色質體功能及發育。Item 阿拉伯芥CIA2/CIL基因表現的調控機制研究(2012) 張瓊丹; Chiung-Tan ChangCIA2是一種植物特有的核轉錄因子。根據我們之前的基因微矩陣及生化分析結果，顯示CIA2會藉由促進其下游基因的表現，進而影響到葉綠體的發育及功能。這些CIA2下游基因所轉譯的蛋白質包括參與葉綠體蛋白之運輸、合成及折疊的Toc33、核糖體蛋白質CpRP和CPN10。在阿拉伯芥中，CIL (CIA2-like)是與CIA2胺基酸序列相同度達65%的同源蛋白。CIL和CIA2皆只在綠色植物組織中表現，但是CIL卻不能完全補償CIA2突變所造成的植株外表型或功能缺失，因此推測調節兩種基因表現方式是不同的。我的研究將藉由報導基因的表現程度及生物資訊軟體的分析，嘗試釐清CIA2/CIL基因上游的重要調控序列。目前，透過啟動子序列縮減及以基因槍將含有不同長度啟動子序列的報導基因質體送入阿拉伯芥的葉片中，再分析報告基因活性表現後，發現CIA2基因轉錄起始位點前-1174至-1079的片段及-950至-762片段分別可能會抑制及促進CIA2表現量；而CIL基因轉錄起始位點前-1769至-1668的片段則可能會抑制CIL表現量。此外，以MEME、PLACE、AGRIS生物資訊軟體資料庫尋找到CIA2/CIL序列上之重要順式作用元件，顯示CIA2和CIL可能會受到光線及低溫等環境因子之調節。光及暗處理實驗顯示CIA2的-1174至-1079片段及-950至-762片段可能分別是受光負向及正向調節的序列；CIL的-1769至-1668片段則可能是不受光調節的負向序列。進一步比較這些基因在不同生長時期、溫度的基因表現模式，得知低溫處理下，不同齡植株之CIA2會減少基因表現量；CIL在植株幼期會受到抑制，但隨著年齡增長，低溫會促進其基因表現，且表現量也越高；而高溫處理下，CIA2/CIL在植株幼期均會受到促進。整體來說，因為CIA2及CIL的表現量及對特定環境刺激有不同反應，推論兩基因的表現是由不同的分子機制所調控。Item 持續大量表現AtMsrB7於阿拉伯芥可增進植物對細菌性病原菌與氧化逆境之耐受度(2009) 李書宏; Shu-Hong Lee前人研究顯示轉殖甜椒的PFLP (plant ferredoxin-like protein) 基因，可以提昇轉殖植物對於軟腐病的抗性 (You et al., 2003)。本實驗室尚未發表的阿拉伯芥Affymatrix microarray資料則顯示，感染軟腐病菌 (Erwinia carotovora ssp. carotovora, Ecc) 之阿拉伯芥PFLP轉殖株內，MsrB7 (methionine sulfoxide reductase B7) 基因的表現量增加約10倍。本研究進一步對感染Ecc的野生型阿拉伯芥植株 (WT) 進行定量RT-PCR (Quantitative reverse transcription polymerase chain reaction, q-RT-PCR) 分析，結果也發現MsrB7基因在WT中也因Ecc感染而增加表現，本研究於是推測MsrB7可能參與植物的抗病反應機制。為驗証前述的推測，本研究選殖阿拉伯芥的MsrB7 (AtMsrB7) 基因，並藉CaMV35S啟動子之驅動，使原本主要表現於根部的MsrB7，持續大量表現於阿拉伯芥全株中，並對轉殖植株進行抗病能力的檢測。基因轉殖實驗結果顯示MsrB7轉殖株 (MsrB7OX) 對於Ecc的感染與殺草劑巴拉刈 (Methyl viologen, MV) 的處理都明顯增加耐受度，經由DAB (3,3-diamino-benzidine) 的染色結果可知，MsrB7OX轉植株內的H2O2累積量較WT對照組為低，顯示轉植株內移除ROS (reactive oxygen species) 的活性增高。比較三種ROS移除相關酵素活性的實驗結果顯示，MsrB7OX轉植株內peroxidase和thioredoxin reductase的活性明顯提升，而catalase的活性則無顯著變化。本研究也利用q-RT-PCR檢測轉殖株內各種已知與抗病相關基因的表現情形，結果發現MsrB7轉植株中，SA-dependent pathway上的基因包括NPR1、WRKY70與PR1等的表現量均有顯著增加。綜合上述實驗結果推測，持續表現MsrB7可增加植株對Ecc耐性之原因可能是藉由移除過多ROS與活化SA-dependent pathway抗病機制來達成。另外，本研究也發現轉殖株除了能耐受Ecc的處理之外，亦能耐受青枯病菌 (Ralstonia solanacearum) 的感染。因此持續表現MsrB7基因，可提高植物對氧化逆境及至少兩種細菌病害的多重耐性。Item 阿拉伯芥聚泛素基因UBQ3與UBQ4之表現功能研究(2009) 張心嚴; Hsin-Yen Chang泛素(ubiquitin)是普遍存在於真核生物體中的小型蛋白質。在不同的生物體中，其序列與結構皆有高度的保守性，是調控許多訊息傳遞功能的重要蛋白質。阿拉伯芥含有許多種類的泛素基因，其中一種為聚泛素基因(polyubiquitin genes)。阿拉伯芥共有五個聚泛素基因，分別為UBQ3、UBQ4、UBQ10、UBQ11與UBQ14。而UBQ3與UBQ4是旁系同源的聚泛素基因，但是在發育過程中卻有不同的基因表現方式。因此本實驗以研究UBQ3與UBQ4的組織表現差異與找尋調控基因表現因子、調控序列為研究目標。從轉殖植物偵測報導基因(GUS)的活性，發現UBQ3與UBQ4在營養器官的表現位置沒有明顯不同，但是在花朵內卻有顯著的表現差異，這代表在生殖生長階段，UBQ3與UBQ4的表現是受不同的途徑調控。另外，更詳細地分析轉殖植物的報導基因表現後，發現內插子序列是調節UBQ3與UBQ4基因表現量最主要的因素：它會增強UBQ3的表現量，卻抑制UBQ4的表現。但序列分析及電泳膠遲緩實驗亦證明UBQ3及UBQ4的內插子序列仍共享二條順式作用序列。最後藉由給予阿拉伯芥不同光線與溫度的環境刺激，發現只有UBQ3的基因表現量會因紅光、藍光、黑暗與紫外線的刺激而增加，而UBQ4的基因表現量並不受光線或溫度的刺激而改變，表示UBQ3的表現會受光線所調控，UBQ4則否。綜合以上結果，在不同發育時期或在不同環境因子下生長，影響UBQ3與UBQ4基因表現差異的主要因素是轉錄調節。Item 阿拉伯芥atToc159 轉運蛋白基因的細胞專一性表現與領先內插子對基因表現的影響(國立臺灣師範大學生命科學學系, 2013-??-??) 劉玉山; 孫智雯; Yu-Shan Liu and Chih-Wen Sun的同源蛋白質，分成atToc159/atToc90 和atToc132/atToc120 兩大群。其中atToc159/atToc90被認為與辨識和運輸光合作用蛋白質有關，atToc132/atToc120 則可能負責辨識和運輸非光合作用蛋白。在阿拉伯芥生長發育的過程中，這些轉運蛋白的基因必須被適當的調控，否則色質體的發育與生理將因缺乏必需的蛋白質的輸入而被抑制。為了解atToc159 基因家族的表現機制，轉殖分別攜帶不同長度的基因上游調控序列的重組質體進入野生型阿拉伯芥，以獲得穩定轉殖的植株。分析這些轉殖植株中營養器官的GUS 酵素活性及mRNA 表現量，發現atToc159、atToc132/90 和atToc120 基因在七天齡的幼苗中分別有最高，次之及最低的表現量。此外，位於atToc120 和atToc90 的5'UTR 內的領先內插子序列會明顯增加其基因表現量。進一步探討光對內插子在基因表現上的影響，比較生長在光照和黑暗條件下的120PUI 和120P 轉殖株的GUS 表現量，我們發現黑暗會提高內插子效應。除了進行不同組織的基因表現之比較分析外，我們也進行了這些轉殖株中基因的細胞專一性表現的研究。令人驚訝的，在與atToc159 和atToc132 的比較下，atToc90 和atToc120 在子葉保衛細胞中基因的表現量明顯地要比葉肉細胞多，這顯示atToc90 和atToc120 在保衛細胞運輸蛋白質進入葉綠體上可能扮演一定的角色。這些研究結果支持葉綠體轉運蛋白atToc159 基因家族之基因的表現量在不同的組織和發育階段的差異，可能是受到不同的發育和環境的因子刺激所調節。Item 阿拉伯芥atToc159 轉運蛋白基因的細胞專一性表現與領先內插子對基因表現的影響(國立臺灣師範大學生命科學學系, 2013-??-??) 劉玉山; 孫智雯; Yu-Shan Liu and Chih-Wen Sun的同源蛋白質，分成atToc159/atToc90 和atToc132/atToc120 兩大群。其中atToc159/atToc90被認為與辨識和運輸光合作用蛋白質有關，atToc132/atToc120 則可能負責辨識和運輸非光合作用蛋白。在阿拉伯芥生長發育的過程中，這些轉運蛋白的基因必須被適當的調控，否則色質體的發育與生理將因缺乏必需的蛋白質的輸入而被抑制。為了解atToc159 基因家族的表現機制，轉殖分別攜帶不同長度的基因上游調控序列的重組質體進入野生型阿拉伯芥，以獲得穩定轉殖的植株。分析這些轉殖植株中營養器官的GUS 酵素活性及mRNA 表現量，發現atToc159、atToc132/90 和atToc120 基因在七天齡的幼苗中分別有最高，次之及最低的表現量。此外，位於atToc120 和atToc90 的5'UTR 內的領先內插子序列會明顯增加其基因表現量。進一步探討光對內插子在基因表現上的影響，比較生長在光照和黑暗條件下的120PUI 和120P 轉殖株的GUS 表現量，我們發現黑暗會提高內插子效應。除了進行不同組織的基因表現之比較分析外，我們也進行了這些轉殖株中基因的細胞專一性表現的研究。令人驚訝的，在與atToc159 和atToc132 的比較下，atToc90 和atToc120 在子葉保衛細胞中基因的表現量明顯地要比葉肉細胞多，這顯示atToc90 和atToc120 在保衛細胞運輸蛋白質進入葉綠體上可能扮演一定的角色。這些研究結果支持葉綠體轉運蛋白atToc159 基因家族之基因的表現量在不同的組織和發育階段的差異，可能是受到不同的發育和環境的因子刺激所調節。Item The Spatial and Temporal Expression of Potato ci21A Promoter in Tomato and Arabidopsis(國立臺灣師範大學生命科學學系, 2009-06-??) 蘇倩儀; 王玉麒Item 阿拉伯芥atToc159 轉運蛋白基因的細胞專一性表現與領先內插子對基因表現的影響(國立臺灣師範大學生命科學學系, 2013-??-??) 劉玉山; 孫智雯; Yu-Shan Liu and Chih-Wen Sun的同源蛋白質，分成atToc159/atToc90 和atToc132/atToc120 兩大群。其中atToc159/atToc90被認為與辨識和運輸光合作用蛋白質有關，atToc132/atToc120 則可能負責辨識和運輸非光合作用蛋白。在阿拉伯芥生長發育的過程中，這些轉運蛋白的基因必須被適當的調控，否則色質體的發育與生理將因缺乏必需的蛋白質的輸入而被抑制。為了解atToc159 基因家族的表現機制，轉殖分別攜帶不同長度的基因上游調控序列的重組質體進入野生型阿拉伯芥，以獲得穩定轉殖的植株。分析這些轉殖植株中營養器官的GUS 酵素活性及mRNA 表現量，發現atToc159、atToc132/90 和atToc120 基因在七天齡的幼苗中分別有最高，次之及最低的表現量。此外，位於atToc120 和atToc90 的5'UTR 內的領先內插子序列會明顯增加其基因表現量。進一步探討光對內插子在基因表現上的影響，比較生長在光照和黑暗條件下的120PUI 和120P 轉殖株的GUS 表現量，我們發現黑暗會提高內插子效應。除了進行不同組織的基因表現之比較分析外，我們也進行了這些轉殖株中基因的細胞專一性表現的研究。令人驚訝的，在與atToc159 和atToc132 的比較下，atToc90 和atToc120 在子葉保衛細胞中基因的表現量明顯地要比葉肉細胞多，這顯示atToc90 和atToc120 在保衛細胞運輸蛋白質進入葉綠體上可能扮演一定的角色。這些研究結果支持葉綠體轉運蛋白atToc159 基因家族之基因的表現量在不同的組織和發育階段的差異，可能是受到不同的發育和環境的因子刺激所調節。