研究方向

本實驗室長期關注植物如何在高度變動且常伴隨逆境的土壤環境中，精確感知、調控並維持礦質營養與金屬元素的體內平衡。植物固碳依賴光合作用，但其生長、發育與生殖，則高度仰賴土壤中各類礦質營養的可利用性，其中包含巨量元素與多種微量金屬元素。這些金屬元素在「必需」與「毒性」之間往往僅有極窄的安全範圍，使得植物必須發展高度精密的調控系統，以因應環境中營養不足、過量或快速變動的情境。

本研究室的核心研究理念，是以機制導向（mechanism-driven）與跨尺度整合（cross-scale integration）為出發點，結合分子遺傳、生化調控、根系發育、生態逆境生理與環境化學，系統性解析植物如何在細胞、器官與整株層級，協調營養吸收、運輸、螯合、解毒與長距離訊號傳遞，並將這些知識推進至作物改良、永續農業與環境治理的實際應用。

一、植物金屬營養恆定的分子調控機制

金屬元素如鐵、鋅、銅與錳，是植物代謝、呼吸、光合作用與氧化還原反應中不可或缺的輔因子；然而，其過量同樣會對細胞造成嚴重毒害。本實驗室聚焦於植物如何在「缺乏」與「毒害」之間，動態調控金屬元素的吸收與分配。

我們的研究涵蓋金屬感知、訊號整合與轉運蛋白質的精細調控，特別關注鐵調控轉運蛋白 IRT1 的穩定性與降解機制、金屬螯合物（如 nicotianamine）的合成與分泌，以及硫代謝、硝基氧化物與染色質層級調控在金屬營養訊號中的角色。這些研究不僅補足國際植物營養學中長期懸而未解的關鍵問題，也奠定了後續在營養強化（biofortification）與重金屬耐受上的應用基礎。

二、根系發育可塑性與逆境適應的整合調控

根系是植物與土壤環境互動的前線，其發育可塑性直接決定植物對缺氧、金屬毒害與水分變動的適應能力。本實驗室以水稻為主要作物系統，長期研究根系在淹水、還原性高鐵環境下的適應策略，特別是通氣組織（aerenchyma）形成與鐵斑（iron plaque）沉積的調控機制。

我們的研究顛覆了過去教科書中將通氣組織與鐵斑形成視為單一連動過程的傳統觀點，提出並實證這兩項關鍵適應性反應是由不同的類胡蘿蔔素衍生荷爾蒙路徑（如 strigolactones 與 ABA）獨立調控。此一發現重新定義了根系如何整合代謝、結構與環境訊號，也為理解作物在不同水分管理制度（如淹水與交替乾濕 AWD）下的營養風險與逆境適應，提供了新的理論框架。

三、科技關鍵金屬於農田生態系中的行為與風險

隨著半導體與光電產業的快速發展，鎵、銦、鉈等科技關鍵金屬逐漸成為新興環境污染物，然而其在農田生態系中的化學行為、植物吸收途徑與食物鏈風險，長期缺乏系統性研究。

本實驗室建立跨領域研究平台，結合植物生理、金屬形態分析（speciation）、環境化學與毒性評估，解析這些科技金屬在土壤中的轉化機制、根系吸收與體內分布特性，以及其對作物生長與食品安全的潛在影響。此研究方向不僅填補國際研究的空白，也直接回應台灣農地管理與環境治理的實際需求，使植物科學能夠實質參與政策制定與風險評估。

四、從基礎機制到應用的轉譯研究

本實驗室的研究並不止於機制解析，而是持續思考如何將基礎發現轉化為具體應用。我們關注的應用層面包括作物鐵營養提升、重金屬污染農地的植物修復、以及在氣候變遷與水資源受限情境下，作物根系的適應性優化。透過基礎科學、作物研究與環境應用的整合，本實驗室致力於建立一條清晰的研究主軸，連結分子機制—根系生理—農業實踐—環境永續，培養能夠跨越學科界線、同時回應科學與社會需求的研究人才。