http://www.physorg.com/news121366757.html
February 04, 2008
華盛頓大學與 Arizona 州立大學的研究者將一種罕見細菌的基因組定序。這種細菌藉由製造一種罕見類型的葉綠素，稱為葉綠素 d（chlorophyll d），獲得光能。葉綠素 d 吸收「紅色邊緣」的近紅外線，這是一種長波長的光，肉眼無法看見。
這麼做的話，世上幾乎沒有其他植物或細菌可與藍綠菌（cyanobacterium，譯註：與藍綠藻不同）Acaryochloris marina（海濱藍藻菌）匹敵。結果，其基因組大部分都是為了藍綠菌，包含 830 萬個鹼基對，而且相當複雜。這個基因組是世上 55 種已定序之藍綠菌品種中規模最大的一種，而它也是第一個包含葉綠素 d 且被定序的生物。
Robert Blankenship. Ph.D.，華盛頓大學 Lucille P. Markey 藝術與科學特聘教授，同時也是此計畫的主要研究者表示，Acaryochloris marina 的每一個基因現在都已被定序而且都有註釋，立即的目標是發現能導致葉綠素 d 化學結構發生改變的酵素，讓它不同於原先的葉綠素 a 與 b，而也形成大約 9 種其他類型的葉綠素。
"被某種生物所合成的葉綠素相當複雜，總共涉及 17 種不同的階段，" Blankenship 解釋。"在靠近此過程末端的某些地方，有種酵素將乙烯基（vinyl group）變成甲醯基（formyl group）以製造葉綠素 d。這種化學形態的轉變在其他葉綠素分子中都未曾見過。"
Blankenship 表示，他與他同事有某些他們將測試的候選基因。他們希望將這些基因插入只製造葉綠素 a 的生物中。如果此生物學會以其中一種基因合成葉綠素 d，葉綠素 d 的合成之謎將能被解開，而真正刺激的才要開始。
Blankenship 及其同事在 2/4 線上版的 PNAS 發表了一篇論文。這項研究由 NSF 所贊助，同時也涉及來自於澳洲、日本的共同研究者。三位華盛頓大學的大學生，以及畢業生亦參與此計畫，此外還有其他研究人員。
透過植物或其他以葉綠素 d 基因改造過之生物獲得太陽能，將使它們變成能夠產生與儲存太陽能的太陽能工廠。細想，一個 7 呎高的玉米作物，經遺傳改造後，讓葉綠素 d 的基因能夠在其莖部十分基底的地方表現。當這株植物的其餘部份合成葉綠素 a，吸收短波長光線，而基部則吸收位在 710 奈米，「紅色邊緣」的光線。能源能夠儲存在基部而不用與植物其他部份競爭光合作用，其餘部份都只製造葉綠素 a。此外，基改過的玉米利用葉綠素 d 基因能夠變成超級作物，因為它增強了從太陽中獲得能量的能力。
這種模式與 Acaryochloris marina 如何在南太平洋「營運」類似，尤其是澳洲的大堡礁（Great Barrier Reef）。就在 11 年前被發現，這種藍綠菌與一種海綿般的海生動物，大家稱它做海鞘（sea squirt），有著共棲關係。
Acaryochloris marina 生活在海鞘之下，那是種生活在海面下，附著在岩石上生活的海生動物。藍綠菌吸收透過其夥伴海鞘的組織，「紅色邊緣」的光線。
Blankenship 說，此基因組是 "fat and happy。在那底下的 Acaryochloris marina 利用沒有他人能用的紅外光。此生物未曾見過有十分強大的天擇壓力使它們得像其他細菌那樣 lean and mean。它是某種甜蜜點（sweet spot）。所生活的環境讓它有如此巨幅的基因組擴展。"
Blankenship 表示，一旦導致最後一個階段化學變化的基因被發現，而且成功地插入其他植物或生物的話，那至少可增加生物所能使用的光線達 5%。
"我們現在有這種獨特生物的遺傳資訊，那製造了其他生物所沒有的色素，" Blankenship 說。"我們無論如何都不知道所有的基因在做什麼。不過我們正開始進行分析。當我們發現葉綠素 d 酵素，接著研究將它轉植到其他生物體內，我們將研究以擴展潛在有用之光合作用輻射的範圍。"
※ 看來大家還不打算放棄生質能源。
＊ Niche adaptation and genome expansion in the chlorophyll d-producing cyanobacterium Acaryochloris marina
http://www.pnas.org/cgi/content/abstract/0709772105v1
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Lawrence Page, Pushpa Ramakrishna, Soichirou Satoh,
W. Matthew Sattley, Yuichiro Shimada, Heather L. Taylor,
Tatsuya Tomo, Tohru Tsuchiya, Zi T. Wang, Jason Raymond,
Mamoru Mimuro, Robert E. Blankenship, and Jeffrey W. Touchman,
Proc. Natl. Acad. Sci. USA, February 5, 2008
doi: 10.1073/pnas.0709772105
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