研究主題

    本研究室設立於東華大學環境學院，積極從事與植物及微生物生長發育相關的基礎科學與生物技術的研究，主要的研究主題共分三大部份：一、植物生長激素（Auxin）的基礎研究，基於IAA-amino acid醯胺共軛物的生理現象與基礎研究逐漸為植物學家所重視，我们研究研究IAA-amino acid醯胺共軛物的生化代謝與IAA-amino acid醯胺共軛物的植物生理特性，由利用N-acetyl-L-amino acid為誘導物，發展一簡易且經濟的方法來誘導細菌產生IAA與胺基酸的醯胺共軛物水解酵素，並繼續從事更進ㄧ步的IAA-amino acid水解酵素酵素動力學與生物化學的探討。二、除了從事IAA代謝的基礎研究外，本研究室並進行HIV病毒TAT AID peptide之protein transduction的研究，我們發現此AID peptide之protein transduction可成功地運用於植物細胞與組織的研究上，因此，我們也是第一個發現此ㄧ作用的植物學研究室，目前正極積極地運用此ㄧ作用，發展一套簡易的技術平台從事各種相關的研究，如AID傳送機制的探討、AID機制在不同物種上的演化變異、AID在生物技術上的應用。三、有鑒於中草藥的研究逐漸受到重視，我們也希望利用本研究室的植物生理學與植物化學的背景來貢獻這一方面的研究，我們選擇牛樟芝的菇化做為實驗室研究的重點，因為牛樟芝為ㄧ台灣的特有種菇類並具有相當特殊的生長發育特性與醫學上的療效，從事牛樟芝的基礎生理研究將有助於此一特殊菇類的栽培與應用。

* 細菌IAA-amino acid醯胺共軛物水解酵素的誘導與作用

    由過去的研究可知在從事IAA-amino acid醯胺共軛物水解酵素的研究中，通常是以水解酵素的反應基質(substrate)為誘導物來誘導酵素的產生，但在從事IAA-amino acid醯胺共軛物水解酵素的研究，此類方法有兩大缺點：一、IAA-amino acid醯胺共軛物非常貴，且不易大量取得；二、用IAA-amino acid醯胺共軛物為誘導物會干擾到爾後酵素活性的測定，因培養基中含有大量的IAA-amino acid醯胺共軛物。因此，要解決此二缺點的最好方式即為找到一種不含IAA結構的化合物來作為誘導物，N-acetyl-L-aspartic acid在以前的研究中已被成功地用來誘導IAA-Asp水解酵素的產生，因此我們希望能利用N-acetyl-L-alanine來誘導另一類的IAA-Ala水解酵素。由本實驗得知，N-acetyl-L-alanine亦可成功地誘導IAA-Ala水解酵素的產生，因此證明價廉的N-acetyl-L-amino acid（為合成peptide的前驅物）可完全取代IAA-amino acid為誘導物來誘導IAA-amino acid水解酵素的產生。我們進一步以與植物生長激素IAA代謝有關的IAA-Asp水解酵素作研究對象，探討AID peptide能否將IAA-Asp水解酵素送入植物細胞內並產生預期之生理作用。我們以綠豆種子發芽為模式作用，如果IAA-Asp水解酵素可被AID peptide送入植物細胞內並產生其酵素催化作用，則IAA-Asp水解酵素將可阻斷IAA non-decarboxylative oxidation pathway的氧化代謝作用進而提高IAA在植物體內的濃度，此作用所產生的最直接的生理作用則是高濃度的IAA將會抑制植物種子的萌芽與根的生長。以綠豆種子為材料，我們對綠豆種子進行各式的AID peptide與IAA-Asp水解酵素的處理，我們發現在同時有AID peptide與IAA-Asp水解酵素存在的實驗裡綠豆種子的萌芽與根的生長的確受到嚴重的抑制而對照組則沒有影響，證明了AID peptide確實可以用來作為觀察各類蛋白質在植物體內作用的傳送工具。  

* AID (arginine-rich intracellular delivery) peptide在植物細胞上之作用機制與應用

    一般生物分子若要穿透細胞膜必須透過protein transporter或protein channel來進行，但最近科學家發現在HIV病毒中有一種所謂的AID (Arginine-rich intracellular delivery) peptide可以在不耗能的情況下自由穿透細胞膜，此一現象已被證明存在於許多動物細胞中，但尚未有對於植物細胞通透的報告，我們設計一系列的實驗來探討AID peptide對植物細胞膜的通透。我們將GFP (Green fluorescent protein)作為reporter連接至AID peptide上，以雙子葉植物的番茄與單子葉植物的洋蔥為材料，觀察AID peptide是否可以穿透植物細胞膜，實驗結果發現AID peptide的確也可以穿透植物細胞膜。我們更進一步測試在非fusion protein的情況下AID peptide可否以non-covalent的方式將蛋白質帶入細胞中，結果發現此一方式亦可行，也因此，我們將可大大節省做fusion protein的時間，對未來的實驗有非常重要的意義。除了蛋白質的傳送外，我們也測試在非fusion protein的情況下AID peptide對DNA的傳送，結果發現DNA亦可被AID peptide送入細胞核內並進行transient expression，此一研究成果對於分子生物學的研究技術可說是突破性的發現，尤其在植物細胞學的基因表現的研究，我們將不再須要製作protoplast，將可大大簡化此方面研究的實驗步驟。

* 牛樟芝發菇機制的生理與分子生物學之探討

    俗稱臺灣紅色國寶的牛樟芝(Antrodia cinnamomea)，僅生長於一級保育類牛樟樹樹幹內，除了稀少外更珍貴的是它具有許多的特殊療效，舉凡抑癌、解毒、保肝及降血壓等等，而其中的成分機制，也一一被學者逐漸研究探討出來，其中一般認為子實體內所產生的三萜類化合物(Triterpenoid)為牛樟芝功效的關鍵物質，但是目前的生產方式僅以液態醱酵輔以固形物醱酵產生牛樟芝菌絲並無法產生子實體，因此，雖能達到快速量產的目的，但其藥效令人存疑；因此只要能研發出牛樟芝的發菇機制，其中夾帶的不同化合物組成，將為中草藥療效創造新的契機。我們以基礎的真菌形態學研究為起點，以多種培養基測試牛樟芝的生長狀況，並以不同物理條件觀察牛樟芝之生長，發現物理性的破壞的確可以誘導牛樟芝發菇，而且牛樟芝內所產生的三萜類化合物的HPLC圖譜可用來作為區分牛樟芝子實體與菌絲體的化學指標（Marker）。我們目前正以現有的研究成果為基礎，針對牛樟芝子實體與菌絲體的生理變化作進ㄧ步的分子生物學之探討。