建立鑑定藍綠菌的新方法顯示以遠紅光行光合作用的藍綠菌也存在臺大校園中

2023年9月，由臺灣大學(xué)生命科學(xué)系副教授何銘洋團隊和中山大學(xué)學(xué)士後醫(yī)學(xué)系助理教授劉勃佑合作發(fā)表一種了解生物資訊的新方法，可用於鑑定環(huán)境中會以遠紅光行光合作用的藍綠菌。這個新方法運用高通量次世代定序技術(shù)，較過去的方法有更高的靈敏度和解析度，有助了解環(huán)境中這些特殊藍綠菌的分布、與其他細菌的相對比例，和它們的多樣性。此研究成果已刊登於國際期刊 Molecular Ecology Resources。

藍綠菌是一種能行光合作用的細菌，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，例如生合成葉綠素d或f。這些藍綠菌稱之為「遠紅光藍綠菌」。傳統(tǒng)鑑別遠紅光藍綠菌的方法包含光譜與色素分析；然而，這些方法無法成功找出環(huán)境中葉綠素d或f含量較低的樣本。另外，雖然可以透過純化分離菌種，個別鑑別環(huán)境中的遠紅光藍綠菌，但此方法十分耗時。為了解決這個問題，研究團隊利用高通量次世代定序技術(shù)，建置更能有效偵測遠紅光藍綠菌的方法，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，辨別遠紅光藍綠菌和其他藍綠菌。

為了驗證FRCI的功能，在臺大校園內(nèi)採集17個草皮、苔蘚等樣本，分別在可見光與遠紅光下培養(yǎng)並以傳統(tǒng)方法和FRCI進行分析。研究結(jié)果顯示臺大校園很多地方都有遠紅光藍綠菌，新方法雖然和傳統(tǒng)方法一樣可以正確檢測出樣本中遠紅光藍綠菌的含量增加，但相較於傳統(tǒng)方法，F(xiàn)RCI具有兩大好處：一、高靈敏度：可以偵測到樣本中相對含量較低的遠紅光藍綠菌。二、高解析度：可以顯示樣本中遠紅光藍綠菌的種類、比例，以及和其他細菌的相對數(shù)量關(guān)係。同時，研究團隊將FRCI運用在已發(fā)表的定序資料，陸續(xù)在世界各地的土壤、沙漠、溫泉與潮間帶中偵測到遠紅光藍綠菌。

何銘洋副教授團隊感謝臺大、國科會愛因斯坦計畫（新秀學(xué)者計畫），和教育部玉山青年學(xué)者計畫支持完成研究。

Molecular Ecology Resources文章連結(jié)：Use of 16S rRNA gene sequences to identify cyanobacteria that can grow in far‐red light.