文 / 環境資訊中心記者 鍾依靜報導 2025年09月22日
McG植株與野生植株對比。圖片來源：中研院提供
中央研究院於16日舉行記者會，由院長廖俊智帶領的研究團隊，歷時20年打造出全球首例「雙固碳系統」的新型植物固碳機制，這不僅是自然界未曾演化出的「合成二碳（C2）」植物，並發現效果遠比預期好。實驗結果顯示，植物固碳效率提升達50％，生長量增加2至3倍，油脂產量也增加。此成果可為未來永續航空燃料及其他化學品提供潛在原料來源。該研究於今年9月刊登於國際期刊《科學》（Science）。
呂冠箴博士進行轉殖植物的實驗研究。圖片來源：中研院提供
首創植物固碳技術，阿拉伯芥生長量增2-3倍
中研院院長廖俊智指出，植物透過光合作用吸收大量碳，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，植物在合成脂質過程中也會排碳。固碳效率降低，在「三碳（C3）植物」中尤為明顯，而自然界中約85%植物屬於此類。
自然界演化出「四碳（C4）植物」（如玉米、甘蔗）與「CAM 植物」（如仙人掌、鳳梨）來突破限制。此次中研院團隊則創造出全新機制，將三碳植物轉化為「合成二碳植物」，結果顯示固碳效率提升50%，生長速度明顯加快，並能大量產出油脂，整體產量增加2至3倍，成果遠超預期。
為突破光呼吸與合成脂質的排碳瓶頸，研究團隊設計人工固碳「McG 循環」，並先在細菌與光合菌中測試成功。隨後將其導入植物，以阿拉伯芥進行實驗，與既有的「卡爾文循環」協同運作，建構出嶄新的「雙固碳系統」，成為自然界未曾演化出的新型固碳系統。
農生中心助研究員呂冠箴，負責幾乎所有實驗的執行及數據分析。攝影：鍾依靜。
廖俊智強調，此項研究成果是基礎科學的重大突破，但要邁向實際應用，尚有多項難題待克服，包括性狀的穩定性、對環境的影響、如何以基因編輯取代基因轉殖技術，以及如何將此成功經驗複製到經濟作物上等，無法立即解決全球碳排放與糧食安全的挑戰。
維持性狀穩定性是一大挑戰
農生中心助理研究員呂冠箴接受《環境資訊中心》採訪時表示，光是控制阿拉伯芥的六種基因，並確保性狀穩定，就是一項艱鉅挑戰。她指出，經過基因轉殖技術的植株，性狀可能在後代中消失，因此穩定性格外重要。
若後續研發順利，葉片與種子中的油脂未來或可成為永續航空燃油，甚至其他化學品的潛在原料來源，而增量的種子將有助於解決糧食問題。
以阿拉伯芥進行實驗。圖片來源：中研院提供
McG植株與野生植株對比。圖片來源：中研院提供
中研院研究團隊。攝影：鍾依靜。
參考資料
- Dual-cycle CO2 fixation enhances growth and lipid synthesis in Arabidopsis thaliana DOI: 10.1126/science.adp3528
【參考資料】
https://e-info.org.tw/node/242172
