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本頁內容由系所籌備小組所提之計畫書中摘錄

發展方向

 

Targets

                  本所的三個主要發展方向

 

 

摘 要

Summary

本所有三個主要發展方向:(1) 微生物科技 (2) 生化科技 (3) 功能性基因體科技,所有教學與研究活動均以這三個主題為核心。 微生物科技包括 新菌種篩選、有用基因之 分離重組表現等四大範疇;生化科技從探索基礎生化現象出發,達致有利民生的科學發現與應用。 兩者都以功能性基因體工具為探索平台,以結合基因信息與蛋白質功能,促進以上目標之快速達成。

 

以下為其詳細規劃與說明

 
 

一、

微生物科技  Microbiological Science & Technology

 

1.

工業微生物之研究與生物技術產品的開發

 

微生物在工業發展上為一重要之工具,因其具多樣性,因而在工業微生物未來之研究著重於微生物代謝物之開發利用,如菌體利用、胺基酸、溶劑、酵素、抗生素、類固醇、多元不飽和脂肪酸等之生產和生物轉化。微生物菌株改良、基因選殖以提高單位生產量和開發新產品。微生物醱酵技術之開發、產程改良、產品之分離、純化與生產。在教學上將著重微生物應用之上、中及下游各方面之整合,專業知識之教學與實際操作之實驗訓練,而在研究上則強調彼此專長之結合,進行團隊合作,以期建立工業發展重鎮。

 

2.

環境微生物之研究與微生物生態之探討

 

由於農業生產,工業發展和大氣環境之變遷,而引起環境中微生物族群之改變,因而探討各種環境中微生物族群分布及生物多樣性,微生物在元素循環,作物養分攝取,物質分解與轉換。另外微生物在廢棄物處理,化合物污染土壤及環境之清除復育,材料微生物腐蝕與防治,生物肥料,生物農藥及環境生物製劑之研發也是本所未來之教學與研究重點。使同學更了解微生物在農業生產,環境保護,材料腐蝕及人類生活上之關係,因而在教學或研究上將著重在環境中各類微生物之分離、培養、檢測及鑑定技術的研究與開發,微生物在農工業及生活廢棄物處理方法和技術發展,環境及農工業生產有關微生物製劑之探討和發展。

 

3.

高等真菌及微生物產品開發

 

洋菇、香菇、靈芝、冬蟲夏草、酵母菌、綠藻、光合菌等微生物菌體產品之鑑定與開發。微生物菌體之利用,生產單細胞蛋白質,培養各類菇類、酵母菌、高等真菌,探討靈芝、冬蟲夏草、綠藻、光合菌之生理活性物質,開發保健食品。

 

4.

微生物功能與微細構造

 

微生物形態化育,各類微生物之微細構造之觀察及功能檢測,可以使學生了解各種構造在微生物體上之功能,同時可以進一步了解各項生化反應之部位,有助於揭開生命之奧祕。

 

5.

機能性產品之開發

 

利用微生物將低價值之農產品轉換成單位價值高之機能性產品,以供農工業上使用。同時亦可利用微生物之多樣性,控制生長環境、培養方式以獲得各類機能性食品。

 

 
 

二、

生化科技  Biochemical Science & Technology

 

1.

教學方面

 

本所的教學目標在培育兼具研究與開發創新能力之生化及營養科技人才。入學之研究生不論是生物化學組或營養科學組,基本要求即是必須具備紮實之生物化學背景知識。入學後,兩組研究生均需接受積極的生化研究技術訓練,再就生物化學與營養科學兩專業學門,進行分組教學。未來在教學方面的發展重點如下:

 

1) 積極導入蛋白質體學、生物資訊學等功能性基因體研究所需技術之教學。

 

2) 強化生物化學及營養學兩學門進階課程之教學品質,提升學生之專業知識,奠定學生更深厚的理論基礎。

 

3) 配合研究發展方向,強化專題研究課程,引導學生獨立思考,加強獨立研究及開發創新的能力。

 

4) 強化專題討論課程,激發學生的創新力及發展潛能。

 

5) 規劃學術界及產業界專家學者之演講討論會,增加學生對研究領域、產業界之發展潮流與就業市場的瞭解。

 

6) 鼓勵並帶領學生參加國內及國際性研討會,擴大學生學習的視野並激發研究動機與動力。

 

2.

研究方面

 

本所未來的研究發展著重在植物生物技術與解決人類營養問題等方面的基礎與應用研究,除了藉由傳統的生化科技研究方法外,將積極建立核酸微陣列 (DNA, RNA microarray)、蛋白質體學 (proteomics)、生物資訊學 (bioinformatics) 等功能性基因體 (functional genomics) 研究所需技術以應用於各項研究主題上。目前,人類及數種主要模型系統動物 (果蠅與小鼠),植物 (水稻與阿拉伯芥) 及微生物 (酵母與大腸菌) 之基因體已陸續完成定序。然而,其中已被確認功能之基因只佔相當小的部分。如何由此龐大之基因序列資料庫中,快速辨認各基因之功能,實為當前生命科學領域最重大的挑戰。現今所發展出來的核酸微陣列及蛋白質體學方法,提供基因解密之快速方法,應用此等工具,可以很快的找到相關研究的目標基因或蛋白質。這些方法將會對本所之各項研究主題,例如,植物醣類代謝機制、植物老化機制、致病因子探討、藥物作用機制、人體營養生理代謝等研究領域產生重大影響並促進研究成果的獲得。因此,這些相關研究技術的建立與應用,為本所未來最重要的發展重點。未來將結合本所在生物化學、食品與營養三方面的師資與研究人力,組成上、中、下游的研究團隊,致力於下列主題的研究:

 

 

2-A 植物生物化學之基礎研究與植物生物技術之應用發展 

 

 

以植物為材料的生物化學研究,是本所獨具特色之發展重點之一。雖然世界各國在此領域所投入的研究人力與經費不若人體或動物的研究,然而由植物在生物圈所扮演的生產角色,人類對其之完全依存性等角度觀之,植物生物化學是一門相當重要且極具潛力的學門。植物生物化學主要在探討植物生命的分子機制,尤其是以植物所特有的生物化學現象為主要研究重點,是一門基礎科學。然而隨著研究結果的累積,整合植物生理學、細胞學、遺傳學、分子生物學等各個學門的知識,匯入基因操作技術,並導入基因解碼後,所謂『後基因體時代』探討功能性基因體之各種創新研究技術,如蛋白質體學、結構生物學 (structural biology) 等,對植物的生命現象與程序有更深入的瞭解後,植物生物化學也成為一門新興的應用科學,用來解決人類的糧食問題、環境問題、生產工業原料與藥物等等。本所在這方面的研究並重基礎與應用,著重在提高作物的產量、利用價值與營養價值及解決環境問題等主題:

 

 

1) 植物醣類代謝與老化機制之研究

 

原農業化學系所之生物化學研究單位,研究本土性植物醣類構造與利用,及植物酵素之性質與利用等,已有六十餘年之歷史,在此基礎下,目前對於植物中醣類代謝相關酵素之性質、生理功能及基因表現調控之研究,已有很好的研究成果。由於植物中,醣類不只是重要的能量來源及建構組織的成份,同時也是具有調節作用的分子,影響植物的生長發育。醣類代謝直接關係到作物的產能,而主食作物的產量是人類營養的基本問題,因此,未來仍持續以此為研究重點之一。除此外,快速老化之生理現象常在作物 (例如竹筍) 採收後發生,影響其貯存及利用價值,因此,對於老化機制的瞭解極為重要,未來我們亦將以『植物採收後老化相關功能性基因探討』為重點主題。

 

 

2) 轉殖作物的發展、利用與應用於食品之安全性評估

 

利用對於醣類代謝及老化機制及相關酵素基因表現調控機制的瞭解,將可利用基因操作技術提高作物的產量,或改造作物的醣類組成份,更可利用轉殖技術改善植物性食品中各類營養素和多種功效成分之含量與生體可用效率 (bio-availability),整體提昇植物素材之營養保健價值與加工利用性。針對基因改造食物之安全性評估與檢驗技術,本所可集合生物化學、食品與營養方面的師資,以研究團隊進行全面性的研發,以確證產品兼顧營養、功效與安全性。

 

 

3) 以植物進行環境復育的生物技術開發

 

隨著科技的發展,人類對於環境的破壞愈益嚴重。重金屬污染是眾多環境問題中對人體傷害較劇之問題之一。農作物種植在受污染的水源區或土地上,即無法食用,對農業生產造成嚴重問題。然而,植物本身對於重金屬自有一套隔離與解毒的機制,利用這項特性,將生長繁衍快速的芒草、布袋蓮等非食用性或非經濟性植物之野生株或強化重金屬吸收隔離機制之基因轉殖株,應用在重金屬污染水源與土地的復育上,是個有效快速的方法。對於此等以生物技術進行環境復育的基礎與應用性研究,亦為本所研究方向之一。

 

 

2-B 人體營養學的基礎生化與應用研究 

 

 

應用生物化學於人體營養學為本所發展之重要特色。本所營養學之發展兼顧基礎與應用,以人體營養學 (human nutrition) 為主要範疇。發展各種實驗模式,包括:體外模式 (in vitro) 與體內模式 (in vivo),前者包括如:試管化學模式、分子與細胞模式;後者包括如:正常或特殊疾病動物模式、基因轉殖鼠甚至人體實驗等,應用細胞、分子、基因與蛋白質技術以探討並解決人體營養學的各種問題,並配合生技產業研發。重點如下:

 

 

1) 飲食型態、營養素、食物成份及其衍生物之生理健康效應、調節作用及機制研究和應用

 

目前,以複合性碳水化合物為主要能源被認為是最有利於慢性疾病防治之飲食型態,而脂質為慢性病的危險因子。植物性食物為複合性碳水化合物之主要來源,加上植物性食物所特有的微量保健成份,如 抗氧化成分與影響免疫系統的多醣類等,植物性食物在現代人健康飲食上具有主導地位。探討飲食型態、營養素、食物成份及其衍生物之生理健康效應、調節作用及機制研究和應用,為本所營養研究發展之重大目標。例如,影響免疫功能與調節效應、影響其他慢性疾病相關之生理代謝調節機制等。脂質為慢性病的危險因子,脂肪酸組成複雜,兼具代謝與調節的功能,其代謝產物與化學修飾衍生物具有訊息傳遞與調控基因表現之作用。建立動物和細胞模式,運用分子生物學方法,用以鑑定作用成分之結構與反應機制為乃十分重要之基本課題。利用已知之分子機制,可進一步設計篩選具有保健功能食物成份之模式。在本所教師過去所累積之研究基礎上,未來將更進一步,結合植物生化與功效鑑定模式應用於改造植物之油脂和多醣組成,利用本省獨特的植物系統生產新式保健食品原料,並評估其安全性與功能性,為本所營養科學組之重要發展目標。

 

 

2) 礦物質營養素代謝利用與調節之分子生化研究

 

針對與慢性病有關之元素如鈣、鎂、鐵、鋅、銅、硒、鉻等之吸收、儲存、代謝利用、排除、生理調節等機制進行細胞與分子層次之探討,相關蛋白質之鑑定純化、結構與功能分析,並進而利用轉殖技術,比較動植物對重金屬的處理機制和相關成分,以厚植基礎知識,進而發揮環保或醫療應用。

 

 

3) 營養評估檢驗科技與相關試劑之研究開發

 

有鑒於營養狀況評估與疾病無直接關聯,有別於醫療檢驗,但是與生活品質和預防保健密切相關。因應消費者之保健需求,利用生物技術,開發偵測營養狀況或保健功效指標 (biomarker) 之免疫與分子檢驗試劑,以供營養調查、保健診斷、產品功效指標之檢測,並發展本國營養生化技術,以為我國保健食品產業研發及技術提昇與進步之後盾。

 

 

4) 國民膳食營養品質之提昇

 

配合國家執行膳食調查與營養評估等調查研究,發掘國人獨特之體質遺傳、疾病與飲食型態之關聯,並應用本所專業知識經驗以解決相關問題,配合研發相關產品與技術,以提昇並維護國民營養保健之水準為目的。

   
 

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Last updated: 2009/03/28