何銘洋 Ming-Yang Ho

從藍綠菌光合作用的多樣性研究走向淨零碳排

光合作用是地球上生物賴以生存的能量來源，而藍綠菌是最早行光合作用產生氧氣的物種，在30億年間繁衍至今累積了許多的變異和多樣性，讓我們可以一窺光合作用的演化歷程，也為增加光合作用效率減少碳排放的目標奠定基礎。

我的研究主要聚焦於兩種特殊的藍綠菌，一種會用遠紅光行光合作用，另一種保留了演化早期特徵。除了利用可見光之外，有些特殊的藍綠菌演化出利用吸收遠紅光行光合作用的方法。然而，在環境中鑑別這些藍綠菌十分耗時。為了解決這個問題，我們光合作用實驗室利用高通量次世代定序技術，建置更能有效偵測它們的方法，稱為「Far-Red Cyanobacteria Identification」(FRCI)，其原理為藉由原核生物間較保守的16S核糖體基因序列，區分利用遠紅光的藍綠菌和其他藍綠菌。FRCI較過去的方法有更高的靈敏度和解析度，有助了解環境中這些特殊藍綠菌的分布，以及該如何增加它們的數量和活性來固定環境中的二氧化碳。

藻膽蛋白體為存在於藍綠菌的巨大捕光天線蛋白體，能吸收光能並將能量傳遞到光系統二進行光合作用。我的實驗室從一株缺少葉綠囊膜的新種藍綠菌中發現新的球拍形藻膽蛋白體結構，不僅具備藻膽蛋白體演化初期的孑遺性質，也特化出兩個新的連接蛋白，組裝成特殊的七柱狀形的核心和兩條藻藍蛋白長鏈，看起來就像兩個交錯的球拍，因此將這個新結構命名為「球拍形藻膽蛋白體」。這獨特的藻膽蛋白體是演化中缺失的關鍵，能幫助釐清光合作用在演化過程中如何改變和適應，並找出增進光合作用效率的方式。