1. 一、農桿菌-植物交互作用機制
   本實驗室的研究興趣主要是在探討農桿菌與植物間其互相作用之分子機制。 農桿菌是植物腫瘤病的病原菌，其可感染許多雙子葉植物 （圖一）。農桿菌會經由T纖毛 (T-pilus)聯合第四型的分泌系統 (Type IV secretion system) 將T-DNA插入植物細胞核之基因組 ，而將植物細胞轉型為腫瘤。這種跨"界"(kingdom)的DNA移轉，使農桿菌成為研究植物分子生物最炙手可熱的轉基因工具。

圖一、美國加州大學戴維斯分校的榆樹癌腫病（胡哲明先生拍攝）

隨著農桿菌基因組定序的完成，其分子的研究進入了一個全新的領域。已知植物被農桿菌感染時發出一系列訊號，究竟農桿菌如何針對植物發出的訊號加以回應進而成功感染植物？為此，我們使用二維電泳來分離農桿菌受植物釋放之酚類化合物如acetosyringone（AS）而誘導表現之蛋白質，利用質譜儀分析，我們找到許多已知受AS誘導表現之致病蛋白(Virulence protein)，包括有VirB4、 VirB8、VirB9、VirB10、 VirB11、VirE2、VirH1、VirK和Tzs。同時新發現了兩個受AS誘導表現的蛋白質：一是位於Ti質體的未知功能蛋白質Y4mC；另一個則是位於染色體上的小熱休克蛋白HspL（圖二）。除此之外，由於細菌可能藉由釋出多種潛在的分泌蛋白與植物細胞作用，甚至將分泌蛋白運送至植物細胞內，以達到其感染宿主的目的，因此我們也利用蛋白質體學的方法鑑定出十幾個會分泌到細菌體外的蛋白質。目前我們正致力研究其中幾個蛋白質於農桿菌致病過程中所扮演的角色，將有助於我們進一步來了解農桿菌與植物的交互作用，所獲得的資訊可應用來提高植物基因轉殖的效率。

圖二、農桿菌受 Acetosyringone (AS) 誘導的蛋白質二維圖譜

1. 
   二、水稻抗病與防禦機制之功能基因體/蛋白質體研究
2. 另一個實驗室正在從事的計畫，則是有關水稻在分子層次的抗病防禦機制，首要的目標是篩選出具抗病價值的基因與啟動子，並找出可能參予在水稻抗病過程訊息調控路徑的分子。
   
   目前所知道的許多抗病防禦機制都是經由雙子葉植物，如阿拉伯芥與菸草的研究獲得，然而在單子葉植物還存在著許多未知的領域。水稻是亞洲國家重要的農藝作物，隨著其基因組解碼之後，儼然成為最重要的單子葉模式植物之ㄧ。我們利用蛋白質體與DNA微矩陣序列分析。針對台灣水稻優良品系台農67號處理化學藥物誘導水稻產生抗病性，成功鑑定出多個已知的抗性相關基因與功能未知的基因及蛋白質（圖三）。從研究結果顯示，水稻抗病的路徑可能包含了mitogen activated protein kinase (MAPK) 磷酸化、calcium-dependent protein kinases (CDPK) 訊息、脂質訊號、phytoalexin、lignin合成...等一系列的過程。實驗室正試圖以基因轉殖的方式，取這些篩選所得之抗病相關基因在水稻內操作過度表現與RNA靜默，以釐清其於水稻抗病過程中所扮演的角色與功能。

圖三、利用二維電泳技術標記受到撲殺熱（Probenazole）調控及表現量高的水稻幼苗蛋白質譜

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相關資料

• Lai, E. M. and Kado, C. I. (1998). Processed VirB2 is the major subunit of the promiscuous pilus of Agrobacterium tumefaciens. J. Bacteriol. 180: 2711-2717.
  
  
• Eisenbrandt, R., Kalkum, M., Lai, E. M., Lurz, R., Kado, C. I., Lanka, E. (1999). Conjugative pili of IncP plasmids and the Ti plasmid T pilus are composed of cyclic subunits. J. Biol. Chem. 274: 22548-22555.
  
  
• Lai, E. M., Chesnokova, O, Banta, L., and Kado, C. I. (2000). Genetic and environmental factors affecting T-pilin export and T-pilus biogenesis in relation to flagellation of Agrobacterium tumefaciens. J. Bacteriol. 182: 3705-3716.
  
  
• Lai, E. M. and Kado, C. I. (2000). The T-pilus of Agrobacterium tumefaciens.
  Trends in Microbiol. 8: 361-369.
  
  
• Lai. E. M. and Kado. C. I. (2002). The Agrobacterium tumefaciens T-pilus Composed of cyclic T-pilin is highly resilient to extreme environments. FEMS Microbiol. Letters 210: 111-114.
  
  
• Lai, E. M., Eisenbrandt, R., Kalkum, M., Lanka. E., and Kado, C. I. (2002). Biogenesis of T-pili in Agrobacterium tumefaciens requires precise VirB2 propilin cleavage and cyclization. J. Bacteriol. 184: 327-330.
  
  
• Lai, E. M., Phadke, N. D., Kachman, M. T., Giorno, R., Vazquez, S., Vazquez, J. A., Maddock, J. R., and Driks, A. (2003). Proteomic analysis of the spore coats of Bacillus subtilis and Bacillus anthracis. J. Bacteriol. 185: 1443-1454.
  
  
• Lai, E. M., Nair, U., Phadke, N. D., and Maddock, J. R. (2004) Proteomic screening and identification of differentially distributed membrane proteins in Escherichia coli. Mol. Microbiol. 52: 1029-1044.
  
  
• Lai, E. M., Shih, H. W., Wen, S. R., Cheng, M. W., Hwang, H. H., and Chiu, S. H. (2006). Proteomic analysis of Agrobacterium tumefaciens response to the vir gene inducer acetosyringone. Proteomics 6: 4130-4136.
  
  
• Lin, Y. Z., Chen, H. Y., Chang, S. P., Kao, R., Chang, S. J., and Lai, E. M. (2007). Proteomic analysis of rice defense response induced by probenazole. Phytochemistry (in press)