非典型光合作用電致變色訊號反應

本研究探討溫泉紅藻活體可偵測的吸光訊號〔即電致變色（electrochromic shift, ECS）訊號〕的特性。光合作用量測中，大家最熟知的訊號來自於葉綠素螢光的變化，但有一些光合作用分析儀器如PhotosynQ，也具備量測ECS訊號的配置。利用ECS訊號，可以估計類囊體膜電位的即時變化，並藉此衍生出很多有用的分析參數，如光系統I、II數量比，ATP合成酶活性等等。目前研究所發現的ECS訊號量與電位變化，大部分呈現線性（linear）關係。另外在少數生物如矽藻，則額外發現ECS訊號量為電位變化的二次方（quadratic）關係，在這些生物中，線性與二次方反應的ECS訊號可被區分開來，作為類囊體膜電位的估量。

紅藻的ECS訊號鑑別，是在一九六○至七○年代陸續完成，曾有研究假定溫泉紅藻的ECS訊號與電位變化為線性反應。本論文提出的新發現，是溫泉紅藻的ECS訊號既具有線性反應，也具有「二次方」反應；與前人研究不同的發現在於，這個「二次方」反應的訊號，在膜電位差大於約80 mV的情況下，此訊號量與膜電位變化呈現線性關係。關於這種非典型訊號反應，其背後原理有待討論。另外，對於此紅藻ECS訊號特性的發現，有助於往後光合作用調控等相關研究。相關著作資訊，請參閱：

Guan-Lin Wu, Shin-Ying Tzeng, Benjamin Bailleul, Julien Sellés, You-Yuan Zhang, Han-Yi Fu (2025). Atypical absorption response to the trans-thylakoid electric field in the acidothermophilic red algae Cyanidioschyzon merolae and Galdieria partita. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Bioenergetics 1866(2): 149544. https://doi.org/10.1016/j.bbabio.2025.149544 

抗壞血酸與抗壞血酸過氧化酶於溫泉紅藻高光適應扮演重要角色

陽明山國家公園存有兩種溫泉紅藻，其中Galdieria partita主要出現在低光的自然環境，在實驗室的異營環境中，可耐受高光環境生長；另外Cyanidiococcus yangmingshanensis則可出現在低光與高光的自然環境。為了探究這些溫泉紅藻如何適應高光環境，我們藉由轉錄體學、酵素活性分析等技術，發現抗壞血酸（ascorbic acid）的生合成與累積為兩種溫泉紅藻高光環境下重要的保護機制。另外，我們也在C. yangmingshanensis中，證實抗壞血酸過氧化酶（ascorbate peroxidase）在高光適應下扮演重要角色。相關著作資訊，請參閱：

Han-Yi Fu, Ming-Wei Wang (2023).  Ascorbate peroxidase plays an important role in photoacclimation in the extremophilic red alga Cyanidiococcus yangmingshanensis. Frontiers in Plant Science 14: 1176985. https://doi.org/10.3389/fpls.2023.1176985

Han-Yi Fu, Shao-Lun Liu, Yin-Ru Chiang (2020). Biosynthesis of ascorbic acid as a glucose-induced photoprotective process in the extremophilic red alga Galdieria partita. Frontiers in Microbiology 10: 3005. https://doi.org/10.3389/fmicb.2019.03005

鑑別溫泉紅藻的多種非光化學淬滅過程

非光化學淬滅（NPQ）為光合作用保護的前哨站，紅藻有獨特的NPQ生成過程，只要單一的強光脈衝，就可以造成很強的NPQ，其背後的機制僅有少數研究，仍有討論空間。我們使用實驗室自行組裝的螢光光譜儀，以外源的螢光分子作為內標物，搭配不同光處理下的樣品進行快速液態氮冷凍與螢光分析，鑑別出溫泉紅藻四種不同的NPQ過程。相關著作資訊，請參閱：

Yu-Hao Chiang, Yu-Jia Huang, Han-Yi Fu (2022). Identification of multiple nonphotochemical quenching processes in the extremophilic red alga Cyanidioschyzon merolae. Photosynthesis Research 154: 125-141. https://doi.org/10.1007/s11120-022-00963-2 

溫泉紅藻新屬發表

Galdieria maxima為Gadieria屬中細胞最大的一種溫泉紅藻（直徑6–16.5 μm），並具有異營生長的能力。然而，自陽明山國家公園所分離、由rbcL基因序列辨識出為G. maxima的藻株，細胞很小（直徑1.2–3.8 μm）且無法行異營生長。為此我們進行了基因體定序與組裝，並利用基因體、形態與生理等特徵進行綜合分析，提出此種藻株應為新屬新種：Cyanidiococcus yangmingshanensis。 此外，我們也指出於GenBank所存放學名為「Galdieria maxima」的rbcL基因序列是來自辨識錯誤的藻株。相關著作資訊，請參閱：

Shao-Lun Liu, Yin-Ru Chiang, Hwan Su Yoon, Han-Yi Fu (2020). Comparative genome analysis reveals Cyanidiococcus gen. nov., a new extremophilic red algal genus sister to Cyanidioschyzon (Cyanidioschyzonaceae, Rhodophyta). Journal of Phycology 56: 1428-1442. https://doi.org/10.1111/jpy.13056