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恭喜本實驗室前大學部學生宋帛軒同學!榮獲2015年頭足類學會(CIAC)壁報競賽第2名。

誠徵大學部與碩士班學生!歡迎對海洋生物有興趣的同學加入我們的行列。

研究方向

本研究團隊致力於探討海洋動物個體面臨環境變遷(海洋酸化及溫度變化)之衝擊。本團隊運用次世代基因體學、分子生理學、以及細胞學等研究方法,結合臺灣四面環海的絕佳海洋生物學研究優勢,以臺灣海域的頭足類動物(軟絲、花枝)、棘皮類動物(海參、海膽、陽隧足)、硬骨魚(吳郭魚、青鱂魚)為研究物種進行綜合性比較生理學研究。以求突破過往海洋生物研究的知識與傳統,準確且深入地探討海洋動物生態學表徵背後的生理學意義。

本研究團隊緊密地與國內外知名的研究室進行前瞻性、開創性、系統性的研究合作,這些研究室包括:

海洋動物面臨海洋酸化及暖化的衝擊

海水表層的酸化情形往往伴隨著暖化現象的產生,可能會對於在此海域區段棲息的動物個體造成自小分子到大整體全面性的系統生理影響。而在此棲息的狹溫性動物在同時面臨高溫高碳酸刺激擾動下的生理衝擊,至今仍鮮為人知。

本實驗室利用生物外表型模組觀測、即時生理參數檢測、次世代高速定序分析、以及基因表現相分析等研究方法,以全方位Evo-Devo-Eco(演化 - 發育 - 生態)的生物網絡思維研究海洋環境pH值及溫度波動對於海洋運動型生物如頭足類動物(萊氏擬烏賊及虎斑烏賊)與硬骨魚類(鱈魚、吳郭魚、青鱂魚)胚胎及成體的生理衝擊影響。

動物演化生理之酸鹼與離子平衡基因體學研究

近年來對於原始硬骨魚及四足類動物之離子和酸鹼調節等生理機制探討,已成為水生動物重要的研究議題。從開放性海域遷徙入侵至陸地淡水棲地的過程中,為了穩定地適應於低滲透壓環境,動物必須有效維持細胞內外離子梯度與進行相關的離子主動運輸。另外,當動物個體因代謝或呼吸作用,或是外界環境pH值的變動,會造成血液的酸化現象,而組織器官上皮的離子細胞為使體內pH值表持恆定,會將氫離子H+排除至血液外。藉由近十年分子生理學研究的快速進展,使得動物學家對於硬骨魚體表的「離子細胞(ionocyte)」相關生理功能有了長足且詳細的了解。

根據最新分子生理學研究報告指出,硬骨魚胚胎與鰓上表皮離子細胞的鈉離子吸收與酸排除機制,與哺乳類腎臟近曲小管上皮細胞有著相似的同功演化機制。我們藉由整合性探討多種原始水生生物如盲鰻(Hagfish)、八目鰻(Lamprey)、鱘魚(sturgeon)、鯊魚(shark)以及肺魚(lungfish)離子細胞相關之碳酸酐酶(carbonic anhydrase,CA)、鈉氫交換蛋白(NHE)、V型氫離子幫浦蛋白(VHA)、與表皮鈉離子通道(epithelial Na+ channel, ENaC)的表皮離子運輸機制,以分子生理學角度重新檢視魚類上陸演化進程中體液與酸鹼恆定的演化機制。

水生動物因應環境變異的能量代謝及細胞抗氧化機制

低溫緊迫或酸化波動已知會使誘發水生動物複雜的基因相變化及生化反應,並在一些重要器官強化粒線體的活性以提高代謝機制。然而粒線體提升呼吸作用的同時可能會導致生物體的傷害,包括活性氧化物質(ROS)的形成累積、粒線體內膜H+的溢漏增加、以及脂質過氧化反應的產生。其中粒線體ROS過量累積已知會造成細胞面臨氧化壓力。因此,我們透過了解水生動物PPAR(過氧化酶體增殖劑活化受器)的路徑、UCP(解偶聯蛋白)的活化、HIF(低氧誘發因子)的調節,綜合探討環境變動下動物個體內碳水化合物代謝的變化,並進行細胞抗氧化相關機制的觀察,以了解水生動物細胞能量轉移適應的生理代謝策略。