理學院

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學院概況

理學院設有數學系、物理學系、化學系、生命科學系、地球科學系、資訊工程學系6個系(均含學士、碩士及博士課程),及科學教育研究所、環境教育研究所、光電科技研究所及海洋環境科技就所4個獨立研究所,另設有生物多樣性國際研究生博士學位學程。全學院專任教師約180人,陣容十分堅強,無論師資、學術長現、社會貢獻與影響力均居全國之首。

特色

理學院位在國立臺灣師範大學分部校區內,座落於臺北市公館,佔地約10公頃,是個小而美的校園,內含國際會議廳、圖書館、實驗室、天文臺等完善設施。

理學院創院已逾六十年,在此堅固基礎上,理學院不僅在基礎科學上有豐碩的表現,更在臺灣許多研究中獨占鰲頭,曾孕育出五位中研院院士。近年來,更致力於跨領域研究,並在應用科技上加強與業界合作,院內教師每年均取得多項專利,所開發之商品廣泛應用於醫、藥、化妝品、食品加工業、農業、環保、資訊、教育產業及日常生活中。

在科學教育研究上,臺灣師大理學院之排名更高居世界第一,此外更有獨步全臺的科學教育中心,該中心就中學科學課程、科學教與學等方面從事研究與推廣服務;是全國人力最充足,設備最完善,具有良好服務品質的中心。

在理學院紮實、多元的研究基礎下,學生可依其性向、興趣做出寬廣之選擇,無論對其未來進入學術研究領域、教育界或工業界工作,均是絕佳選擇。

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    冰期後不同拓殖路線的兩種臺灣特有楓屬植物對海拔適應的遺傳機制
    (2022) 蔡明威; Chai, Min-Wei
    物種是如何應對快速變化的環境以達到區域性適應一直是演化生物學重要的議題,而不同物種在面對環境變化時是否呈現相同的適應性反應也鮮少被探討。本研究使用兩種在末次冰河期後在海拔上有著不同拓殖路線的臺灣楓屬植物-尖葉楓(Acer caudatifolium)以及紅榨楓(A. rubescens)作為研究材料,探討海拔梯度如何影響此二物種在基因組層級上的適應,並比較兩物種對於海拔的適應機制是否相同。我首先使用轉錄組定序(RNA-seq)量化高低海拔族群的基因表現量,並使用表現差異分析篩選出族群之間具有顯著差異的候選基因。接著我使用PAML估算編碼區的同義置換及非同義置換的比值來判斷各個基因在不同的海拔族群是否受到正向天擇。再來我還使用Multiplexed shotgun genotyping(MSG)獲取大量的單位點變異(SNPs),利用族群基因體的方式檢測與海拔有關的環境因子是否與兩物種的族群遺傳變異有關聯。此外,我也藉由遺傳-環境關聯性分析來檢測單一SNPs與各個環境因子的關聯性,以觀察兩物種在面對相同類型的環境變化時主要是哪些基因座起關鍵作用。最後我將具有表現差異、受到天擇且跟環境因子有關聯的基因座進行資料庫的比對,以了解這些基因座的功能及其代謝途徑。結果顯示大部分海拔之間具有差異表現以及在PAML檢測中有偵測到正向天擇的基因在兩物種之間都不相同;然而遺傳-環境關聯性分析結果發現大部分與海拔環境因子具有顯著關聯性的基因座在兩物種之間具有高度的重疊,說明此二物種對於海拔環境的選汰壓力有著在不同層級的相似以及相異之處。另外,基因功能註解的結果也顯示大部分的候選基因都與環境變化有關,如節律調節、氣孔開關調節、以及開花時間等。本研究結果有助於詮釋不同海拔植物族群的適應機制,以及植物面對不同環境時適應能力的改變有進一步的了解。
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    錦花雀(Taeniopygia guttata)築巢行為之轉錄組分析
    (2021) 方怡婷; Fang, Yi-Ting
    築巢是對鳥類繁殖一項很重要的行為,並也長期讓生物學家十分著迷。然而,我們對築巢行為的基因作用機制和築巢伴侶之間的互動協調行為了解甚少。我們使用轉錄組定序(RNA-seq) 的技術,來分析斑胸草雀(Taeniopygia guttata) 的四個腦區的基因表現,以分別尋找參與公鳥和母鳥類築巢行為的基因。我們發現與築巢行為相關基因的表現可能主要受到築巢夥伴驅動,且公鳥的撿巢材的行為和母鳥待在巢內的行為是受到不同腦區的不同基因模組所調節。此外,我們發現築巢伴侶除了在築巢行為的表現上具有同步性,也在少數基因上發現同步的基因表現。我們的研究提供了第一個鳥類築巢行為的轉錄組證據,並發現同步現象也可以在採取不同行動的社會夥伴之間的合作行為中找到,例如在雙親築巢物種的築巢行為。
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    基因表現對細菌基因位點的動態行為及相鄰核醣核酸聚合酶空間分布的影響
    (2020) 鄧安祐; Teng, An-Yu
    染色體的組織和基因表現之間存在著一定的關聯性,然而,對於原核細胞來說,基因表現具體是如何影響染色體組織,依舊是一個需要進行更多實驗驗證與討論的問題。其中,轉錄作用對染色體的組織更是扮演了一個相當重要的角色。轉錄工廠(transcription factories)便是在探討轉錄作用與染色體組織的課題之一。轉錄工廠的現象是指旺盛的轉錄行為可能會發生在細胞內部幾個離散的區域當中,RNA聚合酶(RNA polymerase)和其他的轉錄因子(transcription factors),以及被旺盛表達的基因會一同聚集在「工廠」,藉此達到最高的轉錄效率。然而在原核細胞當中我們無法以現有的螢光顯微術,直接觀察到這麼微小的結構。只能以各種旁敲側擊的實驗來印證轉錄工廠的存在。而從前人的驗證實驗當中,卻也一直都缺乏同時記錄基因與RNA聚合酶的位置資訊。   為此在本次實驗中,會以TetR-YFP/tetO的螢光抑制操作系統標定目標基因,並用單分子定位顯微(single-molecule localization microscopy)觀察由PAmCherry標定的RNA聚合酶,藉此同時得到基因位點與RNA聚合酶在細胞中的位置。之後再進一步分析RNA聚合酶的群聚行為,並探討基因表現旺盛與否,基因位點周圍RNA聚合酶的群聚現象。也藉由TetR-YFP/tetO和LacI-mScarlet/lacO標定目標基因的上下游,觀察基因表現對於染色體運動行為產生的影響。   而從結果可以看出,RNA聚合酶的分布,相較於基因表現的旺盛程度,可能更容易受到染色體的結構而影響。從軌跡追蹤實驗中,發現基因的表現的確會對基因位點的運動造成差異,然而這些差異似乎還是主要源自於類核自身的結構,這個結果與前一部分的實驗結果相互印證。而我們從擬合出軌跡互相關函數得到的DNA表觀尺寸也可以初步知道,致使基因位點關聯性下降的原因,有可能是因為染色體的聚集,使DNA產生糾纏,因此增加了傳遞的困難。