Leu, Wei-Ming
呂維茗 副教授
Email: wmleu@nchu.edu.tw
地址:中興大學食品暨生物科技大樓7F
Office phone: (04) 2284-0328 ext.767
Lab phone: (04) 2284-0328 ext.768
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主要教授課程
•上學期:
高等生化（博士班）
分子發育生物學（碩士班）
生物技術（其中之"植物生物技術"部份，英語授課）
生技導論 (大學部)
植物生物技術 (大學部)
•下學期:
生物技術特論（博士班）
植物基因體學（研究所）
生物技術（其中之”植物生物技術”部份）
分子生物學技術（大學部及研究所）
生技導論 (大學部)
農業概論 (大學部，通識課程)
•暑期:
分子生物學技術（研究所）
高等生化（博士班）
分子發育生物學（碩士班）
生物技術（其中之"植物生物技術"部份，英語授課）
生技導論 (大學部)
植物生物技術 (大學部)
•下學期:
生物技術特論（博士班）
植物基因體學（研究所）
生物技術（其中之”植物生物技術”部份）
分子生物學技術（大學部及研究所）
生技導論 (大學部)
農業概論 (大學部，通識課程)
•暑期:
分子生物學技術（研究所）
學經歷
•B.S., National Taiwan University, Dept. of Horticulture, 1980~1984
•M.S., National Yang-Ming Medical College, Inst. of Biochemistry, 1986~1987
•Ph.D., National Yang-Ming Medical College, Inst. of Biochemistry, 1987~1991
•Post-doctoral Fellow, The Rockefeller University, Lab. of Plant Mol. Biol., 1991~1995
•Associate Professor, National Chung-Hsing University, 1995~ present
•M.S., National Yang-Ming Medical College, Inst. of Biochemistry, 1986~1987
•Ph.D., National Yang-Ming Medical College, Inst. of Biochemistry, 1987~1991
•Post-doctoral Fellow, The Rockefeller University, Lab. of Plant Mol. Biol., 1991~1995
•Associate Professor, National Chung-Hsing University, 1995~ present
研究專長
植物分子生物，植物分子遺傳，生物技術
研究主題
我實驗室的植物主角有二，一個屬於模式植物，是有大量研究報告與糧食作物光環的禾本科”水稻”，另一個則是極為冷門，幾乎沒有分子生物學或生化研究的食蟲植物”彩虹草”，兩者能夠使用的研究工具有何不同?是捷運與三輪車的反差嗎? 兩者適合探索的主題有何差異?是應用性與純理論的對比嗎?好奇的同學可以看一看。
研究主題簡介
主題一、 搶糧大作戰-水稻抗褐飛蝨基因選殖與抗性機制探索
人類的三大主要糧食- 小麥、玉米與水稻均屬於禾本科單子葉植物，其中水稻由於基因組最小且單純，故早被完整解序，透過網路查詢即可得知水稻中每個基因在染色體上的位置、序列、與生化特性，但在水稻生活史中，各基因相對應的功能仍待研究證實。目前探討基因功能的主要策略有兩種，其一: 發現植株外表特殊性狀後，回頭尋找該性狀是由哪個或哪群基因的突變所導致，稱為forward genetics；其二: 針對感興趣的基因進行突變，建立轉殖植物觀察是否產生特殊性狀，稱為reverse genetics。我們實驗室採用forward genetics 的策略，預計從抗性水稻中找尋相對應的抗性基因並去探討該基因所引發的抗性機制。
褐飛蝨 (brown planthopper, BPH) 是亞州稻作的最主要害蟲，藉由口器刺吸水稻韌皮部汁液，進而造成稻作萎凋。雖然利用化學藥劑可以快速降低蟲害，但卻會造成環境汙染遺毒，目前各國致力於以育種方式，培育具褐飛蝨抗性的水稻，作為環境友善的防治方式。然而，近年東南亞已出現新的褐飛蝨抗性小種，使得早年由育種引入台灣栽培稻種的的Bph1或bph2等抗性基因均已失效，一旦這些新型褐飛蝨隨氣旋遷入台灣，二期稻作即遭遇嚴重農損，水稻產業暴露在高風險的危機下，因此，台灣栽培稻極需新穎且廣效的褐飛蝨抗性品系。
目前，各國的農業研究團隊經由初步的遺傳圖譜分析，已知水稻至少有34個褐飛蝨的抗性基因座，分散在各個野生稻或秈型水稻中，台灣多未擁有，且此些品系也不適合台灣直接商業生產使用。可貴的是，霧峰農試所經由遠源雜交與長期回交育種，已經將野生稻的一個BPH抗性基因座導入台灣的良質水稻品系中，證實此基因座之遺傳效力與褐飛蝨的生物抗性效果均極佳，初步的遺傳圖譜分析顯示此基因座與世界上已知的褐飛蝨抗性基因座均不相同，是霧峰農試所所擁有的獨特資源，非常具有探究與應用的價值。
有了農試所寶貴的抗性水稻材料，我們利用次世代定序策略，快速獲知水稻大量的轉錄體資訊，經由生物資訊的分析工具，探索歸納抗性水稻在被褐飛蝨取食後，它基因的表現模式與感性水稻有何異同。在全面總動員的抗蟲模式中，抗性水稻從中央到地方是如何動員的，有特定賀爾蒙的訊息傳導路徑嗎?有固定的胞器或是分泌系統的運作嗎? 抑或有專一的物質生成或分解反應嗎?
另一方面，我們分析褐飛蝨的種種”行為”，包括它是否選擇宿主、是否順利取食、本身生長發育的速度等，用以推測抗性水稻是具有化學性特殊氣味或是物理構造的銅牆鐵壁，使褐飛蝨過門不入嗎?還是可以在褐飛蝨取食後火速分泌物質堵塞篩管，阻止褐飛蝨繼續喝到稻汁?甚至是分泌蛋白水解酶抑制劑或其它毒素，使褐飛蝨的消化吸收不良甚至致死?配合基因轉錄體的分析，我們可以全面勾勒了解抗性水稻何以能夠”抵抗”褐飛蝨?
當然，我們也正進行抗性基因的詳細染色體定位分析，追尋抗性的最終本尊，亦即選殖抗性基因，並分析其活性，證實它的生物功能。上述種種，從生物資訊探索、蟲蟲的觀察計數、到分子標誌的遺傳分析等，我們就是想知道，自然界水稻是如何抗蟲的，下次你看到青翠的水稻田，享受綠意盎然的美景之外，也許你也會在意他們如何身強體健，百蟲不侵的開花結穗。
在實驗中你會學到與用到的基礎知識和技能-
分子生物學 (RT-PCR分析，質體構築，基因組DNA抽取，分子標誌分析)
遺傳學與基因體學 (基因體資料庫之搜查與判讀)
植物學 (組織解剖，染色分析)
昆蟲行為分析
主題二、低調卻又令人驚豔的捕食者-食蟲植物的應用性開發
森羅萬象的自然界中，並不是所有的植物都扮演著生產者的角色。
食蟲植物，顧名思義是一群會捕捉生物獲得養分的植物，大多生長在缺乏養分的環境中，為了滿足生存上的需求各自採取了不同的捕食策略。有利用螢光吸引昆蟲使其滑入瓶狀陷阱的豬籠草，有分泌黏液讓路過的昆蟲無法自拔的毛氈苔，和會以不到一秒的速度夾住獵物的捕蠅草等，種類之多不勝枚舉，然而，他們有著一個共同的特色，就是會分泌水解酵素，或是在共生菌的幫助下消化分解捕捉到的獵物。
彩虹草(Byblis)是一個美麗的植物，夢幻的葉尖上滿布如淚滴般的露珠點點，匍匐於沼澤的姿態就像是哭倒在河邊的希臘神話女神 Byblis，因而得名。看著它在陽光下的晶瑩又朦朧的姿態，小蟲被黏在上面掙扎，你是否會產生許多的好奇?看來水汪汪的露珠，摸起來黏答答的，是什麼樣的多醣體可以如此牽黏? 犧牲後的昆蟲，又是如何被分解利用?
於是，我們想做一些庸俗的事情，包括切下彩虹草，用顯微鏡分析它的構造，看看它特化的腺毛細胞長什麼樣子?分泌系統何以如此發達?想辦法吸取它的黏液，測定其中是否有蛋白質、幾丁質、核酸、醣類、或是磷酸的水解酵素?蛋白的組成與序列又是如何?磨碎它的細胞，抽取RNA與DNA，以便選殖外泌蛋白的對應基因與基因啟動子，用來建構質體系統。同時，也測試彩虹草是否能夠被農桿菌或基因槍改造染色體? 是否願意被組織培養繁殖與細胞分化再生? 一步步的，我們想建構彩虹草變成一個外泌蛋白的生產工廠，希望它不再只為自己忙碌，可以幫忙人類製造一些有用的蛋白質，或是特殊功能的醣類。
也許彩虹草會變得不美麗了，但也許呢，反而可以更多采多姿，包括在露珠中產出彩色的螢光蛋白，變得更為夢幻。
在實驗中你會學到與用到的基礎知識和技能-
分子生物學 (DNA、RNA抽取與分析，未知序列之基因選殖，質體構築)
生物化學 (蛋白純化，酵素活性分析，蛋白序列分析，基因資料搜查)
細胞學 (解剖顯微鏡、螢光顯微鏡、共軛聚焦顯微鏡分析)
植物組織培養 (農桿菌轉殖，植物組織培養與再生)
人類的三大主要糧食- 小麥、玉米與水稻均屬於禾本科單子葉植物，其中水稻由於基因組最小且單純，故早被完整解序，透過網路查詢即可得知水稻中每個基因在染色體上的位置、序列、與生化特性，但在水稻生活史中，各基因相對應的功能仍待研究證實。目前探討基因功能的主要策略有兩種，其一: 發現植株外表特殊性狀後，回頭尋找該性狀是由哪個或哪群基因的突變所導致，稱為forward genetics；其二: 針對感興趣的基因進行突變，建立轉殖植物觀察是否產生特殊性狀，稱為reverse genetics。我們實驗室採用forward genetics 的策略，預計從抗性水稻中找尋相對應的抗性基因並去探討該基因所引發的抗性機制。
褐飛蝨 (brown planthopper, BPH) 是亞州稻作的最主要害蟲，藉由口器刺吸水稻韌皮部汁液，進而造成稻作萎凋。雖然利用化學藥劑可以快速降低蟲害，但卻會造成環境汙染遺毒，目前各國致力於以育種方式，培育具褐飛蝨抗性的水稻，作為環境友善的防治方式。然而，近年東南亞已出現新的褐飛蝨抗性小種，使得早年由育種引入台灣栽培稻種的的Bph1或bph2等抗性基因均已失效，一旦這些新型褐飛蝨隨氣旋遷入台灣，二期稻作即遭遇嚴重農損，水稻產業暴露在高風險的危機下，因此，台灣栽培稻極需新穎且廣效的褐飛蝨抗性品系。
目前，各國的農業研究團隊經由初步的遺傳圖譜分析，已知水稻至少有34個褐飛蝨的抗性基因座，分散在各個野生稻或秈型水稻中，台灣多未擁有，且此些品系也不適合台灣直接商業生產使用。可貴的是，霧峰農試所經由遠源雜交與長期回交育種，已經將野生稻的一個BPH抗性基因座導入台灣的良質水稻品系中，證實此基因座之遺傳效力與褐飛蝨的生物抗性效果均極佳，初步的遺傳圖譜分析顯示此基因座與世界上已知的褐飛蝨抗性基因座均不相同，是霧峰農試所所擁有的獨特資源，非常具有探究與應用的價值。
有了農試所寶貴的抗性水稻材料，我們利用次世代定序策略，快速獲知水稻大量的轉錄體資訊，經由生物資訊的分析工具，探索歸納抗性水稻在被褐飛蝨取食後，它基因的表現模式與感性水稻有何異同。在全面總動員的抗蟲模式中，抗性水稻從中央到地方是如何動員的，有特定賀爾蒙的訊息傳導路徑嗎?有固定的胞器或是分泌系統的運作嗎? 抑或有專一的物質生成或分解反應嗎?
另一方面，我們分析褐飛蝨的種種”行為”，包括它是否選擇宿主、是否順利取食、本身生長發育的速度等，用以推測抗性水稻是具有化學性特殊氣味或是物理構造的銅牆鐵壁，使褐飛蝨過門不入嗎?還是可以在褐飛蝨取食後火速分泌物質堵塞篩管，阻止褐飛蝨繼續喝到稻汁?甚至是分泌蛋白水解酶抑制劑或其它毒素，使褐飛蝨的消化吸收不良甚至致死?配合基因轉錄體的分析，我們可以全面勾勒了解抗性水稻何以能夠”抵抗”褐飛蝨?
當然，我們也正進行抗性基因的詳細染色體定位分析，追尋抗性的最終本尊，亦即選殖抗性基因，並分析其活性，證實它的生物功能。上述種種，從生物資訊探索、蟲蟲的觀察計數、到分子標誌的遺傳分析等，我們就是想知道，自然界水稻是如何抗蟲的，下次你看到青翠的水稻田，享受綠意盎然的美景之外，也許你也會在意他們如何身強體健，百蟲不侵的開花結穗。
在實驗中你會學到與用到的基礎知識和技能-
分子生物學 (RT-PCR分析，質體構築，基因組DNA抽取，分子標誌分析)
遺傳學與基因體學 (基因體資料庫之搜查與判讀)
植物學 (組織解剖，染色分析)
昆蟲行為分析
主題二、低調卻又令人驚豔的捕食者-食蟲植物的應用性開發
森羅萬象的自然界中，並不是所有的植物都扮演著生產者的角色。
食蟲植物，顧名思義是一群會捕捉生物獲得養分的植物，大多生長在缺乏養分的環境中，為了滿足生存上的需求各自採取了不同的捕食策略。有利用螢光吸引昆蟲使其滑入瓶狀陷阱的豬籠草，有分泌黏液讓路過的昆蟲無法自拔的毛氈苔，和會以不到一秒的速度夾住獵物的捕蠅草等，種類之多不勝枚舉，然而，他們有著一個共同的特色，就是會分泌水解酵素，或是在共生菌的幫助下消化分解捕捉到的獵物。
彩虹草(Byblis)是一個美麗的植物，夢幻的葉尖上滿布如淚滴般的露珠點點，匍匐於沼澤的姿態就像是哭倒在河邊的希臘神話女神 Byblis，因而得名。看著它在陽光下的晶瑩又朦朧的姿態，小蟲被黏在上面掙扎，你是否會產生許多的好奇?看來水汪汪的露珠，摸起來黏答答的，是什麼樣的多醣體可以如此牽黏? 犧牲後的昆蟲，又是如何被分解利用?
於是，我們想做一些庸俗的事情，包括切下彩虹草，用顯微鏡分析它的構造，看看它特化的腺毛細胞長什麼樣子?分泌系統何以如此發達?想辦法吸取它的黏液，測定其中是否有蛋白質、幾丁質、核酸、醣類、或是磷酸的水解酵素?蛋白的組成與序列又是如何?磨碎它的細胞，抽取RNA與DNA，以便選殖外泌蛋白的對應基因與基因啟動子，用來建構質體系統。同時，也測試彩虹草是否能夠被農桿菌或基因槍改造染色體? 是否願意被組織培養繁殖與細胞分化再生? 一步步的，我們想建構彩虹草變成一個外泌蛋白的生產工廠，希望它不再只為自己忙碌，可以幫忙人類製造一些有用的蛋白質，或是特殊功能的醣類。
也許彩虹草會變得不美麗了，但也許呢，反而可以更多采多姿，包括在露珠中產出彩色的螢光蛋白，變得更為夢幻。
在實驗中你會學到與用到的基礎知識和技能-
分子生物學 (DNA、RNA抽取與分析，未知序列之基因選殖，質體構築)
生物化學 (蛋白純化，酵素活性分析，蛋白序列分析，基因資料搜查)
細胞學 (解剖顯微鏡、螢光顯微鏡、共軛聚焦顯微鏡分析)
植物組織培養 (農桿菌轉殖，植物組織培養與再生)
期刊論文
- Wang CW, Chen WC, Lin LJ, Lee CT, Tseng TH and Leu WM* (2011) OIP30, a RuvB-like DNA Helicase 2, is a Potential Substrate for the Pollen-Predominant OsCPK25/26 in Rice. Plant & Cell Physiology 52(9): 1641–1656. (SCI)
- Chang YY, Chu YW, Chen CW, Leu WM, Hsu HF and Yang CH (2011) Characterization of Oncidium ‘Gower Ramsey’ Transcriptomes using 454 GS-FLX Pyrosequencing and Their Application to the Identification of Genes Associated with Flowering Time Plant & Cell Physiology 52(9): 1532–1545. (SCI)
- Shiue SJ, Chien IL, Chan NL, Leu WM and Hu NT (2007) Mutation of a key residue in the type II secretion system ATPase uncouples ATP hydrolysis from protein translocation. Molecular Microbiology 65(2): 401–412. (SCI)
- Shiue SJ, Chien IL, Chan NL, Leu WM and Hu NT (2007) Mutation of a key residue in the type II secretion system ATPase uncouples ATP hydrolysis from protein translocation. Molecular Microbiology 65(2), 401–412. (SCI)
- Shiue SJ, Kao KM, Leu WM, Chen LY, Chan NL and Hu NT (2006) XpsE oligomerization triggered by ATP binding, not hydrolysis, leads to its association with XpsL. The EMBO J. 25 (7): 1426-1435. (SCI)
- Lee MS, Chen LY, Leu WM, Shiau RJ and Hu NT (2005) Associations of the major pseudopilin XpsG with XpsN (GspC) and secretin XpsD of Xanthomonas campestris pv. campestris type II secretion apparatus revealed by crosslinking analysis. J. Biol. Chem. 280(6):4585-91. (SCI)
- Lee HM, Chen JR, Lee HL, Leu WM, Chen LY and Hu NT. (2004) Functional dissection of the XpsN (GspC) protein of the Xanthomonas campestris pv. campestris type II secretion machinery. J. Bacteriol. 186(10):2946-55. (SCI)
- Tsai RT, Leu WM, Chen LY and Hu NT (2002) A reversibly dissociable ternary complex formed by XpsL, XpsM and XpsN of the Xanthomonas campestris pv. campestris type II secretion apparatus. Biochem J. 367:865-871. (SCI)
- Yang JY, Chung MC, Tu CY and Leu WM (2002) OSTF1: A HD-GL2 Family Homeobox Gene Is Developmentally Regulated During Early Embryogenesis in Rice. Plant Cell Physiology, 43(6):628-638. (SCI)
- Hu NT, Leu WM, Lee MS, Chen A, Cheng SC, Song YL and Chen LY (2002) XpsG, the major pseudopilin in Xanthomonas campestris pv. campestris, forms pilus-like structure between cytoplasmic and outermembrane. Biochem. J. 365:205-211. (SCI)
- Lee HM, Tyan SW, Leu WM, Chen LY, Chen DC and Hu NT (2001) Involvement of the XpsN protein in formation of the XpsL-XpsM complex in Xanthomonas campestris pv. campestris type II secretion apparatus. J. Bacteriology 183(2): 528-535. (SCI)
- Lee HM, Wang KC, Liu YL, Yew HY, Chen LY, Leu WM, Chen DC and Hu NT (2000) Association of the cytoplasmic membrane protein XpsN with the outer membrane protein XpsD in the type II protein secretion apparatus of Xanthomonas campestris pv. campestris. J. Bacteriology 182(6):1549-1557. (SCI)
- Leu WM, Cao XL, Wilson TJ, Snustad DP and Chua NH (1995) Phytochrome A and Phytochrome B mediate the hypocotyl-specific downregulation of TUB1 by light in Arabidopsis thaliana. Plant Cell 7, 2187-2196. (SCI)
- Shevell DE, Leu WM, Gillmor CS, Xia G, Feldmann KA and Chua NH (1994) EMB30 is essential for normal cell division, cell expansion, and cell adhesion in Arabidopsis and encodes a protein that has similarity to Sec7. Cell 77:1051-1062. (SCI)
- Chen LY, Chen MY, Leu WM, Tsai TY and Lee YHW (1993) Mutational study of Streptomyces tyrosinase trans-activator MelC1. MelC1 is likely a chaperone for apotyrosinase. J. Biol. Chem. 268(25):18710-6. (SCI)
- Leu WM, Chen LY, Liaw LL and Lee YHW (1992) Secretion of the Streptomyces tyrosinase is mediated through its trans-activator protein, MelC1. J. Biol. Chem. 267(28): 20108-13. (SCI)
- Chen LY, Leu WM, Wang KT, and Lee YHW (1992) Copper transfer and activation of the Streptomyces apotyrosinase are mediated through a complex formation between apotyrosinase and its trans-activator MelC1. J. Biol.Chem. 267(28):20100-7. (SCI)
- Tseng HC, Lin CK, Hsu BJ, Leu WM, Lee YHW, Chiou S. J., Hu N.-T. and Chen C. W. (1990) The melanin operon of Streptomyces antibioticus: expression and use as a marker in gram-negative bacteria. Gene 86(1): 128-8. (SCI)
- Leu WM, Wu SY, Lin JJ, Lo SJ and Lee YHW (1989) Analysis of the promoter region of the melanin locus from Streptomyces antibioticus. Gene 84: 267-277. (SCI)
