《產業》中研院首創雙固碳系統 登國際期刊

中央研究院廖俊智院長領導的研究團隊，結合中研院生物化學研究所、農業生物科技研究中心、植物暨微生物學研究所的跨領域專業，近期以合成生物學方式設計人工固碳系統，並首度創造自然界未曾有的「二碳」(C2)植物，使固碳效率提升達50%，首次使用人工設計，改變光合作用，超越自然演化。廖院長在週二的成果發表會上表示，植物光合作用所吸收的碳是人爲碳排放量的10-20倍。但光合作用進行的同時，也會釋放二氧化碳，稱爲「光呼吸作用」。此外，在植物合成油脂類化合物時，又會排出二氧化碳。此兩機制導致固碳效率降低。早在十多年前於美國從事研究時，便關注如何因應此兩大挑戰。

爲突破此兩項瓶頸，研究團隊精心設計人工固碳「McG循環」，並陸續在細菌、光合菌中試驗成功。團隊再進一步將McG循環應用於植物中，以阿拉伯芥進行實驗，與既有的「卡爾文循環」協同運作，構建出嶄新的「雙固碳系統」。成果超乎預期，成爲自然界未曾演化出的新型固碳系統。

廖院長表示，自然界演化出兩種機制來減輕一般「三碳」(C3)植物光呼吸作用的負面效應。一種是將三碳植物演化成「四碳」(C4)植物，如玉米、甘蔗、狼尾草等，另一種是所謂CAM植物，如仙人掌、鳳梨、蘭花、火龍果等。此次中研院團隊創造出第三種機制，將三碳植物轉成「二碳」(C2)植物，並發現效果遠比預期好。不但固碳效率大幅提升、生長速度更快，且生產大量油脂，生長量增加2至3倍。若後續研發成功，或可爲未來永續航空燃油甚至其他化學品提供可能料源。

此項成果爲基礎科學的重大突破，但廖院長強調，目前尚無法立即解決全球碳排放與糧食安全的問題，欲實際應用仍有多項研究問題須解決，如性狀穩定性，對環境的影響，如何以基因編輯取代基因轉殖技術，及如何在經濟作物中複製此成功經驗等。

共同作者植微所吳素幸特聘研究員表示，此研究顯示合成生物學可以提供嶄新的視角，以研究植物生長調控的機制。另一共同作者農生中心葉國楨主任表示，已整合院內專家，持續投入此方向的研究，期待能將此概念導入經濟作物，如稻米、蕃茄、蘭花等。