Institute of Plant and Microbial Biology

植物賀爾蒙與逆境誘導基因表現之調控

本實驗室致力於吉貝素(Gibberellin,GA)及離酸(Abscisic acid，ABA)這兩種植物賀爾蒙在植物發育過程中，從胚胎發育直到種子發芽的這幾個階段裡所扮演的調控機制的研究，此外，由於植物胚胎對於乾旱及寒冷等環境逆境相當具有抵抗力，我們也針對逆境誘導蛋白質在植物逆境抗性所扮演的角色進行研究。

賀爾蒙在穀類糊粉層細胞中的訊息傳遞及對基因表現之調控


	圖一：榖類作物糊粉層暫時性表現系統於吉貝素(Gibberellin,GA)及離酸(Abscisic acid，ABA)調控機制之探討

本主題主要研究穀類種子發芽時吉貝素(GA)及離酸(ABA)對於α-澱粉水解酶，蛋白酶及核酸酶等基因之調控，同時採取生化及基因研究的方式來針對這些基因的結構，功能以及其蛋白質產物進行探討。吉貝素(GA)及離酸(ABA)的作用及拮抗至少包含三條信息傳導途徑，其中三個調控蛋白，包括抑制蛋白SLENDER (SLR/SLN)，轉錄因子GAMYB，以及蛋白質kinase PKABA1 為主要研究對象。任何調節因子都同時以增加功能(gain-of-function，如過量表現)及失去功能(loss-of-function，如RNA干擾及顯性失活突變)為策略確定其在這三條信息傳導途徑中扮演的角色。此外本實驗室也嘗試利用兩個新的研究方式找出新的訊息控制因子，第一個方式是嘗試從稻米T-DNA 插入性突變族群(TRIM)中篩選出對賀爾蒙敏感性有變異的個體，這些個體可能具有失活性基因突變或是增加性基因突變。另一個方式是從小化學分子庫中篩選出可以影響吉貝素及離酸作用的分子。至今已篩選出幾個調節分子，而這些分子對於稻米及阿拉伯芥的種子發芽都有影響。可抵抗這些化學物質作用的阿拉伯芥突變株也已經篩選出，目前正在分析確認是何種基因所轉錄出的蛋白質可以和這些化學分子作用。

逆境誘導基因之調節與功能性探討

我們對於在榖類及阿拉伯芥裡由乾旱、高鹽和低溫所誘導的逆境蛋白特別感興趣。其中之一就是HVA1，它是由一長鏈的雙極性�螺旋結構所組成，若將此基因大量表現於轉殖植物裡，可以提升轉殖植物對抗逆境的能力(圖二)。另一個逆境/ABA誘導的蛋白HVA22，它在許多真核生物裡可以找到同源的基因但在原核生物裡卻沒有。在酵母菌系統裡發現，HVA22的同源基因參與液泡的運輸。在阿拉伯芥裡，HVA22則是作為細胞自噬的抑制者，阻止細胞在輕微逆境下自我毀滅。在榖類，HVA22則是抑制GA誘導的液泡生成，此為一重要的細胞自殺機制。藉由微陣列基因晶片系統分析，我們找到了一些由逆境誘導且具有組織專一性的蛋白，這些蛋白具有獨特的結構與功能。而這些逆境蛋白的生物性功能正進一步探討研究。

圖二: 信息傳導途徑相互作用調控種子發芽與逆境耐受性於榖類糊粉層細胞之研究

生物科技於提高植物逆境耐受性之研究

除了基礎研究外，我們也對於發展生物技術應用這一個領域有興趣。目前已經申請了兩個有關於利用大麥HVA1基因和利用逆境/ABA誘導的啟動子生產抗逆境作物之相關專利。除此之外，我們也正致力於發展組織或細胞專一性並且可受ABA誘導之啟動子，將來可作為一個分子開關 (molecular switches) 應用在轉殖基因作物上。我們也正在致力於與產業界建立合作關係，積極的發展這一項技術。期望能夠取得這一項智財權，並與其他研究者合作，利用此啟動子來表現有用基因於特定的細胞或組織。

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近期著作

相關資料

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