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利用森林遺傳資源於永續經濟生產之研究

  • 公告日期:115-03-24
  • 計畫主持人:陳怡蒨
  • 執行單位:育林組
類別
114年度 自辦科技計畫
關鍵詞
次世代定序;植物促生微生物;無人載具;造林地影像;誘導劑;光質;毛狀根
計畫摘要

一、結合無人機影像調查應用於造林生長的估算校正之研究(彭炳勳)

森林蓄積量估算一直是林業遙感領域的重要議題之一。本計畫利用無人機影像探索造林樹種蓄積量的空間分佈,研究如何利用無人機影像準確測量樹高、樹冠面積、樹冠體積和蓄積量。研究過程中,對地面測量數據和無人機影像的誤差進行了分析計算,提出了儲存量的估算方法和誤差改進方法。二、運用轉錄體學分析探討不同因子對青脆枝主要活性成分蓄積之影響(陳怡蒨)

本研究規劃透過不同的誘導劑處理,了解不同誘導因子對於青脆枝生長及主要活性成分含量之影響,進而篩選出適合用於提高主要活性成分產量的誘導劑及施用條件。研究過程中亦將透過轉錄體學及生物資訊分析,觀察不同誘導因子處理對於青脆枝主要活性成分生合成相關的基因表現變化,並嘗試從中篩選出具有應用潛力的基因或轉錄因子以便進一步研究與應用。三、經濟林木根圈微生物探勘與應用之研究(林冠穎)

本研究規劃透過探勘林木根圈植物促生微生物,提高苗木對乾旱、鹽分等逆境的適應性,以改善育苗作業,降低造林管理成本。研究將對不同種源及生育地的林木進行根圈樣品採集,進行微生物群落組成的次世代定序,並對分離菌株進行植物促生特性試驗,包括溶磷、溶鋅、IAA生成、氨生成、鐵載體生成等,並進行接種效應試驗,觀察對苗木在逆境環境下的生長影響。最後將對具有應用潛力的菌株進行培養條件最佳化,嘗試提升應用範疇和經濟效益。研究預期為未來育苗實務提供可行的微生物改善方案,同時促進林木生長。

執行成果摘要

     一、結合無人機影像調查應用於造林生長的估算校正之研究本研究於雲林縣四湖鄉海岸劣化林新植造林地及嘉義縣奮起湖地區經濟林木造林地進行調查,利用無人機拍攝並比較三種影像重疊度(70%、80%、90%)對立木位置、樹高及樹冠直徑量測之準確度影響。研究結果顯示,在立木位置標示方面,新植造林地地面視野清晰,三種影像重疊度皆能有效獲取樹冠顏色與邊緣範圍,均可準確進行立木位置標示及株數計算;在樹高量測方面,提高影像重疊度有助於縮小測量誤差,當重疊度為70%、80%及90%時,均方根誤差(RMSE)分別為0.43 m、0.29 m及0.21 m,惟對於樹高介於0.7至1.5 m之新植幼木,誤差佔比仍然偏高,特別是當樹高低於1 m、枝葉稀疏或周圍雜草茂盛時,影像密匹配演算法難以提取足夠特徵點,導致樹梢點雲缺失與樹高低估;在樹冠直徑量測方面,三種重疊度之RMSE分別為0.36 m、0.32 m及0.29 m,差異並不顯著,雖然事前除草有助於辨識樹冠邊緣,但土壤、岩石與枯枝等背景顏色相近物體仍會干擾判斷,整體而言,當樹冠越小或枝葉越稀疏,樹冠直徑越容易發生被低估的情形。二、運用轉錄體學分析探討不同因子對青脆枝主要活性成分蓄積之影響

本研究規劃透過不同的誘導劑處理,了解不同誘導因子對於青脆枝生長及主要活性成分含量之影響。今年度以2種光強度搭配6種光質組合白光 (White)、紅光(9R)、藍光(9B)、8R1B (紅 光:藍光=8:1)、3R3B3IR (紅光:藍光:紅外光=3:3:3)以及黑暗(對照組)處理青脆枝毛狀根,探討不同光照處理對青脆枝生長及喜樹鹼(CPT)蓄積量的影響。除此之外,利用定量反轉錄聚合酶連鎖反應(quantitative reverse transcription PCR, qRT-PCR) 檢測了不同光照處理下不同光照處理下5個CPT生合成相關基因( G10H , G8H , DXR , SLS以及 STR )的表現量變化。試驗結果顯示,光照會使毛狀根轉成綠色,但是對於其生長指數(growth index)沒有顯著影響。CPT含量分析及qRT-PCR結果顯示,光照處理會顯著降低毛狀根的CPT含量,部分受測的CPT生合成相關基因表現量會顯著降低。三、經濟林木根圈微生物探勘與應用之研究

本研究之目標為自泡桐及相思樹等重要經濟林木中,篩選具備植物促生能力 (plant growth-promoting, PGP) 及提升逆境耐受性之根圈微生物,以期應用於苗木培育,從而增強幼苗活力並提升其對氣候變遷所致逆 境 (如乾旱與高鹽環境) 之適應性。本計畫於本年度已達成原訂工作項目,總計完成12株相思樹及泡桐個體之根部與根圈土壤樣本採集。在微生物學分析方面,共分離及培養99株相思樹根瘤及根部內生菌,並成功鑑定其中43株穩定菌株,繼而執行多重功能性測試。功能性篩選結果明確顯示,不同菌株於固氮能力、吲哚乙酸 (IAA) 生成、溶磷效能、高鹽環境下胞外多醣 (EPS) 產量,以及ACC脫胺酶活性等關鍵指標上存在顯著差異。經鑑定為Novosphingobium sp. (YEM_C-3) 之菌株,被評估為具備最傑出之綜合潛力。鑒於複合接種策略可能產生之協同增效作用,本計畫選擇具有逆境耐受提升、固氮能力及激素合成等潛力的YEM_C-3、Bradyrhizobium centrosematis (YEM_A-1)以及Novosphingobium sp. (YEM_B-9)等3菌株,作為下一階段接種試驗之主要候選材料。