計畫一:蘭花功能性基因體研究

楊長賢國家講座教授統籌
四項重要研究計畫,串連形成蘭花高端的創新研發生產體系。

特色與重要性

蘭花開花生理及花朵發育與一般植物迥異,並非單純解序特定蘭花基因組就可以釐清,須經外觀性狀與基因功能之間的關聯性驗證,才能準確地將基因功能應用到商業品系。本團隊以多年基因功能研究成果為基礎,結合校內外蘭花形態與栽培專家、生物基因資訊分析實驗室、以及專業蘭園,建構改良市售蘭花品系之技術平台。台灣蘭業在國際市場的最大優勢在於種原豐富、花型花色多樣化,本團隊將發展不同於傳統人工育種的改良技術,透過重要基因的選殖及功能分析平台的建立,協助蘭花產業快速篩選出具經濟價值的性狀,以因應蘭花市場的瞬息萬變、鞏固蘭花產業的國際競爭力。

特色與重要性

藉由多樣性分析工具之策略,開發新穎之蘭花基因功能分析技術平台。現階段,鑑定蘭花基因作用與功能,大多只能透過蕙蘭嵌紋病毒(CymMV),進行蝴蝶蘭短暫性病毒誘導基因沉默(VIGS)。因此本分項計畫的推動目標為搭建蘭科模式植物並開發多樣性功能分析技術工具組,進行誘導性基因沉默、基因誘導表現、外源蛋白表現、外源基因轉殖等,提升蘭花技術平台與強化產業發展。

特色與重要性

利用次世代定序等方法分析不同發育時期的台灣蘭花,進一步建構一系列蘭花不同生長發育時期之mRNA與miRNA轉錄體的大型數據集後,以生物資訊方法構築蘭花基因體調控模式,能大幅提高後續基因選殖及分析之效率。

特色與重要性

蝴蝶蘭為我國重要外銷花卉產業,然因蝴蝶蘭病毒潛伏期長,感病初期不易察覺,為維護蘭花國際市場優勢地位,將開發可攜式快速準確並可透過無線網路,藉智慧型手機連結至雲端系統之病毒智慧檢測平台,以建立無毒健康蝴蝶蘭栽培系統,強化我國蝴蝶蘭產業之永續發展。本計畫統籌蘭花病毒鑑定及檢測技術,以及新穎生醫感測器技術,進行新型蘭花病毒檢測平台及病毒影像辨識之人工智慧系統建置。具有成本低、靈敏度高、特異性強、操作簡易快速、穩定性佳、微量檢體及可拋棄式等產業應用特性。


計畫二:水稻功能性基因體研究

賀端華院士統籌
三項子計畫,從基因功能研究著手,應用於水稻品種改良,達成糧食安全及提高養分之目的。

特色與重要性

進行水稻基因功能研究,在學術研究上,利用遺傳學、基因體學、分子生物學、生物化學、及細胞生物學瞭解賀爾蒙(如auxin, abscisic acid, ethylene 及gibberellin)如何交互調控水稻生長及提高其抗逆境能力。在應用研究上,發展先端基因工程及基因編輯育種技術,結合高效內生益生菌的施用,改良水稻及其他穀類作物,以降低生產資源的投入及提高糧食之產出。我們的研究,已發現許多調控植物生長及耐乾旱、高鹽與淹水逆境之基因,以及對環境友善之益生菌,預期育出可以增加生產效率、減少施用農藥及肥料、降低灌溉用水、及提高抗逆境能力之優良水稻品種。

特色與重要性

水稻是世界主要糧食,但缺乏一些重要維他命及微量元素,目前面臨的挑戰是如何改良水稻的營養成份,不止對食用者的健康有所助益,並可增進水稻的附加價值。興大延攬到世界級專家,也是曾擔任我國行政院科技顧問的格魯伊森姆教授來領導這一團隊,改進含高量維他命A前驅物之「黃金米」,並加入可以提高維他命B6及微量元素(如鐵及鋅等)的酵素/蛋白質,更強化水稻的營養價值。

特色與重要性

利用疊氮化鈉化學誘變建立非基改之稉稻TNG67與秈稻IR64二個具有廣大遺傳變異的突變庫,針對水稻三大病害(稻熱病、白葉枯病及紋枯病)篩選獲得單抗性及雙重抗病性突變品系,更擁有世界最強抗性的紋枯病抗病突變體及特殊機能性突變體,結合基因體學技術開發關鍵抗病基因與分子標誌。利用秈稉稻雜交產生之雜種優勢,創造新特性品種,進而以分子輔助基因堆疊育成具有多重抗性與高附加價值之水稻新品種。


計畫三:植物防禦性基因體研究資源配置與整合

葉錫東院士與生技所植物病毒專家徐堯煇特聘教授統籌
四項子計畫,本計畫由植物病毒防禦機制專家,以植物防禦體高端核心技術,共同探討植物抗病基因或病原衍生之植物抗病機制,針對作物重大絕症進行防禦功能性基因之操縱及應用,開發抗病育種及健康新創種苗,開創我國農業生技新創產業,進一步進行全球佈局。

特色與重要性

植物病毒中約有80%為RNA病毒,造成重大農業損失,本團隊利用竹嵌紋病毒(BaMV)建立完善的基礎研究,以此為模式尋找植物對抗RNA病毒的防禦機制。植物已演化出抗性基因和RNA沉默介導的防禦機制對抗病毒,本研究探討植物防禦機制中與Argonaute家族相關基因及其功能,可明瞭植物對抗不同病原所牽涉的AGO基因,以供發展抗病育種與抗病機制相關之研究應用。本團隊所建置之mCas9-VP64與Cas9轉基因植物,可高量誘導或抑制目標基因的表達,以驗證所發現的植物防禦基因或致病因子之功能,開發新型植物病毒病害之防治策略或增進病毒載體表現平台。全面性的探討植物重要防禦基因功能與調控機制,供研擬病害防治新策略,應用於作物更全面性的保護。

特色與重要性

由於葉綠體是植物進行光合作用的地方,且是與植物抗病有關的賀爾蒙salicylic acid (SA)與jasmonic acid (JA)生合成的地方,也常常是植物病毒在感染細胞後,成為攻擊的目標,因此有必要針對葉綠體與病毒入侵之間的關係進一步了解。本計畫擬針對nuclear-encoded plastid genes進行篩選,鎖定那些可能具有潛力的防禦基因進行進一步的研究。

特色與重要性

葉錫東國家講座教授各項基改植物品系及創新方法在世界上具先導地位,獲世界各國多項專利,並擁有最齊全重大危害作物的薊馬傳播病毒的血清和病毒庫。將結合對於粉蝨傳播病毒有傑出表現的詹富智教授、電子顯微鏡暨病毒專家陳煜焜教授和植物病毒鑑定分析專家陳宗祺教授共同研究。並將和曾赴美國加州大學戴維斯分校進行研究交換的年輕學者鄭浩文及胡文綺博後共同研發廣泛性抗蟲媒介病毒之高價值經濟作物。本計畫擬研發具有廣泛性抗粉蝨傳播之雙生病毒(geminviruses)、薊馬傳播之番茄斑萎病毒(tospoviruses)及蚜蟲傳播之馬鈴薯病毒(potyviruses)和黃瓜鑲嵌病毒(cucumoviruses)四種病毒之基改作物,將先以番茄做為目標作物,成功後再擴大至其他經濟作物。

特色與重要性

研究重要作物含甜瓜、辣椒、果樹與水稻病害抗病基因鑑定與應用、抗病機制之探討及利用新途徑得到抗病策略。本計畫從植物病原與植物交互作用、病原致病基因功能分析,與病原基因作用之相對應植物抗病基因、抗病基因之功能性及甲基化分析、及媒介植物病原之昆蟲體內微生物相分析等多方著手進行研究,進行蔬菜與果樹及水稻與病原作用中的抗病機制探討、抗病基因與功能鑑定及由蟲媒的內生微生物相分析以開發抗病與防病之應用策略。此外,新興植物病害與防治也一併研究。