研究方向

我們對於“種子的形成機制”有著廣泛的研究興趣。因此，“如何形成種子？”是我們主要要問的問題。 種子分為三個主要區域，包括種皮（seed coat）、胚胎（embryo）和胚乳（endsperm）。種皮源於母株中包圍胚囊（embryo sac）的胚珠外表皮（ovule integuments）。種皮的功能在於將營養成分從母株轉移至發育中的胚胎，並在發育和休眠期間保護種子。相對於起源於母株的種皮，胚胎和胚乳分別是雙重授精過程（double fertilization）的產物。雙重授精過程包含精細胞進入卵細胞形成受精卵，進而發育成胚胎，最後在種子發芽後形成子代植株。另一個雙重授精過程，則為精細胞進入中央細胞（central cell）而形成胚乳。胚乳可在發育早期滋養胚胎，並在雙子葉植物（如大豆和阿拉伯芥）的種子發育與成熟過程中被吸收; 最後在成熟期的種子中，形成殘留的糊粉細胞層（aleurone）。 胚胎由兩個主要的器官組成：胚軸（axis）與子葉（cotyledons）。胚軸包含胚莖分生組織（shoot meristem）和胚根分生組織（root meristem），在種子萌發後將發育成熟，成為子代植株。子葉則是一種分化完成的器官，專門貯藏營養物質（如各種種子儲存蛋白與油脂）以供發芽與幼苗早期生長時其的能量來源，進而最後老化凋亡。 授精之後的授精卵開始進行分化程序（differentiation），形成胚軸和子葉。在形成胚軸和子葉的分化程序之後，進入成熟程序期（maturation），其特徵包括：細胞分裂的停止、營養物質的積累儲存、以及準備進入脫水乾燥和休眠（dormancy）。在此成熟程序期間，子葉的細胞經歷獨特的“內復製（endoreduplication）”; 其特徵為基因組複製（genome duplication）而無細胞分裂; 其結果為細胞核之中形成多倍體的基因組以及膨大的子葉細胞，而有助於在短時間內大量合成營養物質（如種子儲存蛋白），進而在發芽和幼苗早期生長中，提供能源。在成熟程序結束時，計畫性脫水（乾燥）發生，而新陳代謝和發育過程暫時停止，進入休眠期。休眠期開始可能持續數千年，使種子處於靜止狀態之中，以等待最佳環境。當適合的環境來臨時，種子得以於發芽，生長成為幼苗。

種子發育是一個複雜的過程。為了暸解種子發育的基本生物學機制，我們使用包括遺傳學和分子生物學工具在內的許多種方法進行研究。此外，為了更全面性地了解這些複雜的發育過程，我們以全基因組研究為研究策略，以研究基因活性的調控。我們以系統生物學和綜合組學為研究方法，以解析種子發育過程中，其背後的全基因組調控機制和全基因表觀遺傳學機制。 在我們對於基本的種子發育過程機制，有更深入的暸解之後，我們可以運用這些知識，透過許多方式不同的方法（如基因組編輯、基因工程和育種），改善種子的性狀（如種子數量和種子大小）。最終目標是通過種子性狀的改善，改良作物，從而增加糧食的產量。