研究方向

植物感應磷肥之調控網路

磷是植物生長發育所需必要元素之一，而磷酸鹽（主要可吸收的磷肥型式）在土壤中常被固定而無法有效被植物吸收。因此，植物已發展出一套複雜的調控系統，以加強對外界磷肥的吸收並調整內部磷酸鹽之分配與運用。

我們最近的研究顯示，微型核醣核酸（microRNA）是植物體內調控磷酸鹽恆定的重要因子。阿拉伯芥微型核糖核酸399(miR399)和827(miR827)的表現受到缺磷誘導，而分別抑制其目標基因－泛素接合PHO2與泛素連接NLA的表現。我們進一步利用膜蛋白質體學和分子遺傳學的方法，發現PHO2同時調控PHO1蛋白和磷酸鹽運輸蛋白PHT1的降解，以協調植物根部對磷酸鹽的吸收和往地上部運送的活力。我們亦闡明PHO2和NLA分別在細胞的內膜系統與細胞膜上協同調控磷酸鹽運輸蛋白PHT1的降解。miR399-PHO2和miR827-NLA這兩個功能模組，以微型核糖核酸的轉錄後及蛋白質泛素化的轉譯後之機制，因應土壤中磷酸鹽的多寡，使細胞膜上磷酸鹽運輸蛋白PHT1得以維持最適量，進而調控細胞內之磷酸鹽恆定。

在植物細胞內，磷酸主要被儲存於液泡中，具緩衝並維持細胞質磷酸濃度恆定的重要功能。我們最近發現磷酸轉運蛋白5家族（PHT5）成員是負責運送磷酸進入液泡的關鍵因子，揭露植物細胞儲存磷酸的奧秘。藉由遺傳分析、核磁共振以及活性分析，驗證PHT5具運送磷酸到液泡內的活性。我們的研究揭露植物液泡膜磷酸轉運蛋白的身分，並闡述其調控細胞質磷酸含量、基因表達與植物生長的重要性。

除了微型核醣核酸外，我們也探討肌醇磷酸鹽參與感應磷肥之調控機制。此研究結果希望能提供有用的資訊，以提昇作物對磷的利用效率，有助於未來永續農業生產的實現。