中研院創造「二碳植物」固碳效率增5成 研究登頂尖《科學》期刊
記者許敏溶／台北報導
如何讓植物更有效率地「固碳」並提高生長量，是當前國際科學界關切課題。中央研究院長廖俊智院長領導研究團隊，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，固碳效率提升達50%，生長速度與油脂合成量更突破極限，為未來減碳、增進能源與糧食安全開啓新方向。
廖俊智領導中研院團隊，結合生物化學研究所、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，今（16日）宣布首次使用人工設計，改變光合作用，超越自然演化。研究成果9月發表於國際頂尖期刊《科學》（Science），這是廖俊智團隊繼2013年建構「非氧化性醣解」後，再度突破生物界限制，開創基礎代謝反應途徑。
廖俊智表示，植物光合作用所吸收的碳，是人為碳排放量的10至20倍。但光合作用進行同時也會釋放二氧化碳，稱為「光呼吸作用」。而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。
為突破上述兩項瓶頸，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「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，成為自然界未曾演化出的新型固碳系統。
廖俊智強調，目前尚無法立即解決全球碳排放與糧食安全問題，要實際應用仍有多項研究問題須解決，例如穩定性、對環境影響，如何以基因編輯取代基因轉殖技術，以及如何在經濟作物中複製此成功經驗等。
這次研究的共同作者植微所特聘研究員吳素幸表示，這項研究顯示合成生物學可以提供嶄新視角，研究植物生長調控的機制。另一共同作者、農生中心主任葉國楨指出，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。