姓名	卓星怡
職稱	助理教授
電話	+886-6-2757575 ext. 58312
E-mail	11508010@gs.ncku.edu.tw
研究專長	分子生物、植物生理、功能基因體學

實驗室簡介

氣候變遷讓極端降雨愈來愈頻繁，熱帶與亞熱帶地區尤其明顯。強降雨不再侷限於雨季，難以預期的農田淹水已成為全球糧食生產的重大威脅。

我們想回答一個看似簡單的問題：植物如何「預知」淹水的到來，並在傷害發生前啟動保護機制？

實驗室結合基因體學、蛋白質體學與活細胞鈣離子影像技術，解析植物感知並適應淹水缺氧的分子機制，為耐逆境作物育種提供新的分子標地。

研究方向

生命最初形成於無氧的世界，光合作用讓細胞把能量代謝押注在氧身上以求產出效率提升，但當氧氣消失，細胞失去的不只是能量來源，也失去退回無氧代謝的路徑。

缺氧時，動植物細胞都會暫停蛋白質轉譯以節省能量，等待氧氣濃度恢復。動物細胞的機制已相當清楚，例如透過抑制 TOR（target of rapamycin）活性來關閉轉譯。但在植物細胞中，對轉譯抑制是如何運作仍為未解之謎。

1. 乙烯對植物淹水缺氧反應的調控

乙烯是植物唯一的氣態荷爾蒙，在淹水環境中扮演關鍵角色。它不只啟動抗逆境基因的轉錄，更直接參與蛋白質轉譯的調控：透過 EIN2（Ethylene Insensitive 2）介入轉錄轉譯機制；協同 GCN2（General Control Nonderepressible 2）活性抑制轉譯。

最令人意外的發現是：淹水後僅 15 分鐘、水中含氧量還未明顯下降時，細胞內的乙烯就已預先啟動缺氧反應、抑制轉譯。換言之，植物並非被動等待缺氧，而是提前預測。

正在探索：乙烯訊號如何活化 GCN2？其間的分子橋樑是什麼？實驗室將以蛋白質體與基因體技術，追蹤細胞感應氧濃度變化的完整路徑。

2. 缺氧下細胞鈣離子訊號變化對乙烯訊息的交互作用

鈣離子是細胞內的核心訊息傳遞者。不同的生長條件與環境逆境，會誘導不同胞器釋放鈣離子，啟動各自的下游反應。有趣的是缺氧會觸發極強的鈣離子訊號，但訊號從哪個胞器發出、如何被解讀，仍不清楚。

實驗室運用最新開發的鈣離子比值型感測系統 CRS（Ca²⁺ ratiometric sensors），系統性地追蹤各胞器在淹水缺氧下的鈣離子動態，目標：釐清細胞在逆境初期的主要感知機制為何；鈣離子訊號如何與乙烯訊息交互作用，共同促成缺氧適應。

3. TOR 在植物面臨環境逆境的雙重角色

TOR（Target of Rapamycin）是植物生長與逆境適應的核心調控樞紐，但它的角色並不單純。比較相關的轉錄體分析顯示兩個看似矛盾的現象：抑制 TOR 活性 → 啟動一系列環境逆境與感病反應基因；逆境發生前預先增強 TOR 活性 → 反而提升植物對逆境的耐受度。這代表 TOR 不是單向的開關，而是依時序與情境切換功能的多重角色調控者。

正在探索：TOR 活性的強弱與時機，如何決定植物「生長」與「防禦」之間的資源分配？實驗室將結合大數據分析、遺傳學與分子生物學工具，解析其在逆境適應中的調控網絡。

加入我們

歡迎對植物訊息傳遞、蛋白質體學或活細胞影像有興趣的學生加入。