為地球找解方 中研院「雙固碳系統」登《科學》期刊

植物光合作用所吸收的碳，佔地表吸碳量的絕大部份，然而植物固碳的效率仍有很大的改善空間，如何更有效率地「固碳」，是當前國際科學界關切的課題。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%，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。

廖俊智院長在成果發表會上表示，植物光合作用所吸收的碳是人為碳排放量的10到20倍，但光合作用進行的同時，也會釋放二氧化碳，稱為「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10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，成為自然界未曾演化出的新型固碳系統。

廖俊智院長指出，這次中研院團隊將三碳植物轉成「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，或可為未來永續航空燃油甚至其他化學品提供可能料源。這項成果為基礎科學的重大突破，但也強調，目前尚無法立即解決全球碳排放與糧食安全的問題，要能實際應用仍有多項研究問題須解決，像是性狀穩定性、對環境的影響，以及如何以基因編輯取代基因轉殖技術、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，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。

中研院表示，這項研究成果於今(2025)年9月發表於國際頂尖期刊《科學》(Science)，是廖俊智院長團隊繼2013年建構「非氧化性醣解」(Non-oxidative glycolysis)後，再度突破生物界限制，開創基礎代謝反應途徑。