開發「雙固碳」系統 植物能吸更多碳、長更好

中研院研發出全球首個「二碳」植物，讓作物吸碳效率與生長量增加，盼未來應用在強化減碳、糧食與燃料等面向。圖爲實驗所用的阿拉伯芥。（Wikimedia Commons）

透過基因強化植物固碳效率，有望成爲全球暖化新解方！由中研院院長廖俊智帶領的研究團隊，16日宣佈以合成生物學方式設計人工固碳系統，首創自然界未曾有的「二碳」（C2）植物，使固碳效率提升達50%，生長速度與油脂合成量更突破極限。廖俊智表示，雖無法馬上解決全球碳排問題，但未來盼有更多應用。

全球首創新型固碳

廖俊智16日在成果發表會上表示，植物光合作用所吸收的碳是人爲碳排放量的10到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，也會排出二氧化碳，此兩機制導致植物的固碳效率降低。爲突破這兩項瓶頸，研究團隊設計出人工固碳的「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。

吸碳還能增產量

「植物不僅固碳效率大幅提升，生長速度與生長量也大增！」廖俊智笑說，自然界演化出兩種機制來減輕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的燃料來源。

共同作者之一、農生中心主任葉國楨則說，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。

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