【2021/11/02 ScienceDaily】
隨著全球人口的持續增長，世界面臨的主要挑戰之一是如何提供滿足社會需求的可持續能源。生質能源作物作為一種可再生能源受到越來越多的關注，但其生產力尚未完全實現。
光合作用是植物將陽光轉化為能量的自然過程。植物的光合作用主要為C3 和 C4兩種類型。這兩種類型之間的區別在於，C4型採用碳濃縮機制(carbon concentration mechanism，CCM)，增加圍繞在酵素 Rubisco周圍的碳氧基(CO-)的濃度。由於這種 CCM機制，C4型植物往往具有更高的水和氮利用效率。雖然已知在光照波動期間光合作用的效率會降低，但與 C3型植物相比，C4型植物是否實際效率降低較多仍屬未知。
最近發表在 GCB Bioenergy 的一項研究中，伊利諾伊大學的研究團隊評估了光波變動期間生質能源草的光合作用的效率局限性。C3和C4型植物對光源變動的反應，田間作物面對的光強度變化的限制因素是肇因於葉子重疊、風或雲層的陰影以及全天持續改變的陽光入射角度等等。
該團隊執行一項名為ROGUE（Renewable Oil Generated with Ultra-productive Energycane）的計畫，該計畫得到生物與環境研究辦公室和美國能源部的支持。設計兩種美國產量最高的作物—能源甘蔗和芒草(energycane and Miscanthus)以創造豐富且可持續的生質油的供應，以應用於生產生質柴油、生質噴氣燃料、和生質產品。
該項目的研究人員藉由檢查其葉片氣體交換來評估12 種不同的 C3 和 C4 生質能源草物種在穩態光照與波動光照條件下的光合性能，C3和C4型分別各有６種。調查結果顯示，在波動的光線下，C4型品種比C3型品種吸收更多的碳，這兩種類型吸收的碳比在穩態測量的預期少約16%。另一項研究，探討提高光合效率 (RIPE, Realizing Increased Photosynthetic Efficiency)，也證實 ROGUE的研究結果中『C4 型對波動光的反應存在很多可變性和自然多樣性，這提供了證據表明因應波動光的光合作用效率可以提高生質能源草C4型的生產力。』
雖然在不斷變化的光照條件與 C3型 和 C4型品種的主題進行的相關研究並不多，但本研究發現的變異可用於未來的植物育種計劃。研究人員樂觀地認為未來可針對生質能源草種以及其他作物的某些特性來提高產量並減少對化石燃料的依賴。ROGUE項目的最終目標是設計這些生質能源草來累積高濃度能量分子的燃料。
《產業發展中心 產業分析組 金悅祖摘譯》