来自 养生 2021-09-24 10:31 的文章

中国科学家突破二氧化碳合成淀粉技术

9月24日电以二氧化碳为原料,不依靠植物的光合作用,直接合成淀粉——这一幕看似科幻,实际发生在实验室。我国科学家首次实现了二氧化碳从头合成淀粉,相关成果由国际知名学术期刊《科学》于北京时间24日在线发表。
 
淀粉是谷物中最重要的成分,通常由作物通过自然光合作用固定二氧化碳而产生。自然界中淀粉的合成和积累涉及60多个生化反应和复杂的生理调节。合成淀粉是科学技术领域的一个重要课题。此前,许多国家的科学家积极探索,但并未取得实质性突破。
 
中国科学院天津工业生物技术研究所研究员马延河带领团队,以类似“积木”的方式,从无到有,分11步设计构建了非自然碳汇和淀粉合成途径,从而在实验室首次实现了从二氧化碳到淀粉分子的全合成。核磁共振表明,合成淀粉分子的结构和组成与天然淀粉分子一致。
 
初步实验室试验表明,合成淀粉的效率约为传统农业生产淀粉的8.5倍。在能源供应充足的情况下,按照目前的技术参数,理论上1立方米大小的生物反应器每年的淀粉产量相当于我国5亩玉米田每年的淀粉产量。
 
马延河介绍,这项研究设计并组装了一条自然界不存在的合成代谢途径,使其工作效率远高于自然生物过程,跨越了数亿年自然途径的演化。这一突破为淀粉的车间生产打开了一扇窗,为二氧化碳合成复杂分子开辟了新的技术路线。
 
对于这一成果,德国科学院院士曼弗雷德·德雷兹、美国工程院院士延斯·尼尔森等国际知名专家都给予了高度评价,认为这一重大突破推动了这一领域的研究。
 
中国科学院副院长周琦表示,目前成果还处于实验室阶段,距离实际应用还有很长的路要走。后续要尽快实现从“0到1”的概念向“1到10”的过渡。
 
据了解,经科技部批准,天津工业生物研究所正在牵头建设国家合成生物技术创新中心。研究团队的下一步目标是,一方面继续攻克淀粉合成人工生物系统的设计和调控等底层科学难题,另一方面将成果推向产业化应用,使合成淀粉未来的经济可行性接近农业种植。