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【植微講座】Oxygenic Photosynthesis in Far-red Light(國立臺灣大學 生命科學系 何銘洋助理教授)

2021-03-22 10:35:00

2021年3月11日植微講座,很榮幸邀請臺大生科系何銘洋老師蒞臨演講。何老師於美國賓州州立大學取得博士學位,之後於密西根州立大學擔任博士後研究員。何老師在博士班期間即發表文章於頂尖期刊Science上,研究成果非常傑出。

何老師的主要研究領域為藍綠菌的光合作用機制,藍綠菌是唯一可以行光合作用的細菌,由於缺乏葉綠體,其行光合作用的方式也與植物不盡相同。藍綠菌的光合作用是在「葉綠囊膜」上進行,其特殊的構造Phycobilisome藻膽蛋白可以捕捉綠光及黃光,利用一般葉綠素無法利用的波長。更特別的是有些藍綠菌可以利用遠紅光來進行光合作用,早期研究發現葉綠素d和葉綠素e可以是吸收遠紅光的色素,何老師的研究進一步發現可以吸收遠紅光的葉綠素f的合成基因-chlorophyll f synthase,其構造中間跟光合系統II非常相似,因此可以透過氧化葉綠素a來產生葉綠素f,進而在遠紅光的環境下進行光合作用。另外,在這些特殊的藍綠菌中具有一個特殊的基因簇「far-red light photoacclimation (FaRLiP)」可以進行遠紅光轉換的調控,在轉換過程中,藍綠菌會產生葉綠素d和葉綠素f,並且重新組裝光合系統I、II及藻膽蛋白體。

目前已經找到約50個FaRLiP基因簇,許多研究者利用這些基因簇作為分子標誌,來尋找具有FaRLiP生存在什麼環境,結果發現除了在水體中較少,其他幾乎世界各個角落都有可以利用遠紅光的藍綠菌存在,尤其以植蔭覆蓋下的環境最多。

何老師回臺大任教後,也利用FaRLiP分子標示在臺大校園發現5種藻類和2種藍綠菌可以在遠紅光下生存,目前正在進行近一步的研究。另外,老師也想利用遠紅光驅動的FRL promotor來調控蛋白表現,進行合成生物學的應用,目前已經在藍綠菌上進行實驗,若實驗成功,未來我們可能有機會利用遠紅光來啟動/關閉蛋白的表現,具有極大的應用潛力。何老師的研究不但在基礎科學上扎穩腳步,也進一步將研究成果進行應用,期待老師未來可以帶給我們更多有趣的發現。