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24小時的生理時鐘，稱為「晝夜節律
- 植物和動物一樣，有一個24小時的生理時鐘，稱為「晝夜節律」 (circadian rhythm)。 這種生物定時器賦予植物一種與生俱來的測量時間的能力；舉例來說，在日出之前，他們就知道太陽要出來了，並相應地調整自己。 保持這種能力提供了一個重要的競爭優勢，且於開花、香味排放和葉的運動是至關重要的。
pansci.asia/archives/56156
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生理時鐘(circadian clock 或biological clock)隨地球自轉的日夜週期,在生物體內調控生理途徑,並使其呈現約24 小時的晝夜節律(circadian rhythms)。 生物有各種機制來感受環境變化並以其為時間指標(time giver),光週期就是最好的時間指標之一。 以植物而言,在種子萌芽後,子葉出土受光照,便開始活化生理時鐘運行。 生理時鐘實際為一群表現環環相扣的基因網絡,網絡中各基因的節律隨光週期調整,將生理途徑設定在最適合的時間進行,使無法即時運動的植物能對環境的週期變化預作準備,例如在每日破曉前提早將葉面轉向東方等待日出,提高光合作用效率。 光合作用的起源. 植物能量來自於光合作用的產物碳水化合物,因此以光作為日夜週期的訊息因子,顯得理所當然。
近代從觀察豌豆開始，植物生理時鐘的分子機制開始明朗：三個光合作用基因，包含光捕捉葉綠素 a/b 結合蛋白 (Light-harvesting chlorophyll a/b binding protein)，其 mRNA 表現量會隨著晝夜週期循環 [2] ，隨後同樣的現象也被發現於小麥。 更多的研究也顯示，植物的生理時鐘和動物、真菌的生理時鐘基於類似同樣的調控邏輯，都是由多種路徑構成的互鎖回饋循環 (interlocked feedback loops)，唯其中分子組成有所不同 [3] 。 本文將簡單介紹目前科學家們如何理解植物晝夜節律振盪器 (oscillator) 的機制。 【多重互鎖的轉錄回饋循環】
過去研究指出，植物的生理時鐘會藉由逆境調節基因（abiotic stress-responsive gene）的表現，協助植物應對非生物壓力，進而影響其生長與存活 [1]。 更有相關研究顯示，植物因應非生物壓力的機制與生理時鐘和離層素（abscidic acid，ABA）之間的相互調節息息相關。 生理時鐘會調節 ABA 的濃度，而不同環境下的 ABA 濃度變化會逆向回饋給生理時鐘，讓生理時鐘得以調整節律週期（circadian rhythm） [2]。 植物生理時鐘的節律週期是由許多轉錄因子共同參與，這些轉錄因子蛋白會形成三個負回饋循環彼此互相調控，促使這些轉錄因子的表現具節律變化。
2017年10月12日 · 當時他的結論是：生理時鐘可以經由學習而來。但因為其他人發現，不論之前將植物暴露在怎樣的光-暗長度循環下，只要回到連續光照的狀況，菜豆很快就會回到一天24小時的生理時鐘。於是他最後下了結論：生理時鐘應該是內生性的、更可能與基因有關。
生物時鐘調控植物生理的現象和機制已逐漸應用於在農業上，例如：調控開花時間、增加作物產量、增進抗逆境的反應,或是增加農藥施用的效率等。 然而，仍有許多植物生理時鐘調控的生理途徑尚未被發掘，而且大部分生物時鐘調控植物生理途徑的機制仍未被完全了解。 本實驗室以蛋白質泛素化及蛋白質降解的調節機制，著重在以下的研究主軸去了解生物時鐘及其調控植物生理的機制，並實際應用於農業上: 1. 了解植物如何以規律的光照和溫度變化去維持及調整植物的生物時鐘. 2. 研究生理時鐘如何調控季節性的植物生長及開花調控. 3. 探究植物生理時鐘如何調節高溫和乾旱的逆境反應 (abiotic stress) 歡迎對生物時鐘或是植物非生物性逆境反應的有興趣的大學部及碩博士班學生和博士後研究員加入本實驗室!! 加入本實驗室.
2021年7月6日 · 一窺日本智慧農業當前施行成果. 精準農業結合人工智慧可降低農業化學足跡. 日夜光照的變化導致了生物體內晝夜節律時鐘 (生理時鐘)的演變，從而調節了大多數植物的生理表現，如光合作用、新陳代謝、開花、水分利用及逆境反應等過程。 晝夜節律系統對作物的普遍影響顯示，未來的糧食生產可藉由改變植物的晝夜節律，設計特定基因表達的適當時機以及在一天中最有效的時間進行農業處理而更有效的利用資源。
199 Views. 生理時鐘是指生物體以 24 小時為一循環的週期在生理、心理與行為上的改變。 由於生物體需要依照外在環境的刺激及行為，如日照、溫度與進食，發展相對應的生理反應與功能，進而調節生物體的恆定。 然而現代人生活值班、熬夜造成的不規律作息連帶影響生理時鐘運作及功能，甚至產生疾病。 近年醫學研究也發現，慢性疾病如糖尿病、肥胖、憂鬱症、躁鬱症、與睡眠失調與生理時鐘失衡相關 (圖一) [1]。 1971 年，科學家首次在一種基因突變的果蠅上發現調節節律的基因－ period (per) [2]；然而，如何透過改善生理時鐘來治療疾病仍尚待探討。 因此，在去年三月主題中，我們介紹了生理時鐘相關蛋白如何在分子層級被調控，以及生理時鐘在動植物生理恆定中扮演的角色。
