23日，在中國科學(xué)院召開的新聞發(fā)布會(huì)上，記者獲悉，經(jīng)過多年攻關(guān)攻關(guān)，我國在淀粉合成方面取得重大突破，從二氧化碳到淀粉的全合成在世界上首次實(shí)現(xiàn)由二氧化碳合成淀粉被國際學(xué)術(shù)界認(rèn)為是影響世界的一項(xiàng)重大顛覆性技術(shù)這一成果今天發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》上

在玉米等作物中，自然光合作用的淀粉合成和積累涉及60多個(gè)生化反應(yīng)和復(fù)雜的生理調(diào)節(jié)，理論能量轉(zhuǎn)換效率約為2%中國科學(xué)院天津工業(yè)生物研究所研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)過多年攻關(guān)攻關(guān)，聯(lián)合大連化學(xué)物理研究所，采用類似搭積木的方式，通過耦合化學(xué)催化和生物催化模塊系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了光能—電能—化學(xué)能的能量轉(zhuǎn)化模式，僅用11步就成功構(gòu)建了一條從二氧化碳到淀粉合成的人工途徑

中國科學(xué)院天津工業(yè)生物研究所副研究員蔡濤，我們的研究團(tuán)隊(duì)提出了化學(xué)與生物耦合催化合成淀粉的新思路目前，在實(shí)驗(yàn)室里只需幾個(gè)小時(shí)就能完成作物的淀粉合成過程，這需要幾個(gè)月的時(shí)間

科研團(tuán)隊(duì)在淀粉人工合成方面的最新突破，不僅步驟更少，而且能量轉(zhuǎn)換效率和合成速度更高太陽能轉(zhuǎn)化淀粉的理論能量轉(zhuǎn)換效率是玉米的3.5倍，淀粉合成速率是玉米的8.5倍在能源供應(yīng)充足的情況下，按照目前的技術(shù)參數(shù)，理論上1立方米大小的生物反應(yīng)器中淀粉的年產(chǎn)量相當(dāng)于我國5畝地種植玉米的平均年產(chǎn)量

中國科學(xué)院天津工業(yè)生物研究所所長馬琰和:還處于實(shí)驗(yàn)室階段，未來還需要更多的科學(xué)挑戰(zhàn)，但產(chǎn)業(yè)一旦實(shí)現(xiàn)，將對(duì)我們的糧食安全，二氧化碳的利用和我們的雙碳目標(biāo)起到非常重要的支撐作用。

103010雜志:國際學(xué)術(shù)出版合作總監(jiān)褚小英這是合成淀粉領(lǐng)域的重大突破，也是世界上第一次將二氧化碳合成淀粉的全過程這一過程是生物合成和生物制造領(lǐng)域的重大里程碑突破，進(jìn)而實(shí)際上為下一步農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和工業(yè)生物制造提供了新的途徑，具有重大的推廣意義

實(shí)現(xiàn)合成淀粉的三大核心突破。

淀粉是糧食中最重要的成分，也是重要的工業(yè)原料二氧化碳合成淀粉的顛覆性技術(shù)是如何實(shí)現(xiàn)的突破的核心在哪里

1:

能量轉(zhuǎn)換效率提高了3.5倍，突破了自然光固碳系統(tǒng)中太陽能利用的限制。

為了設(shè)計(jì)一種超越自然能力的固碳淀粉合成途徑，研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出了化學(xué)與生物催化耦合的方案，從約7000個(gè)生化反應(yīng)中構(gòu)建了一種僅11個(gè)主要步驟的人工合成固碳淀粉的途徑，將理論能量轉(zhuǎn)化效率提高了3.5倍，使高效固定二氧化碳和合成淀粉成為可能。

2:

突破自然界淀粉合成的復(fù)雜調(diào)控壁壘，從60多步到11步。

梁店:

突破天然淀粉合成時(shí)空效率低的局限。

合成淀粉:的產(chǎn)業(yè)化面臨諸多挑戰(zhàn)。

根據(jù)二氧化碳合成淀粉的參數(shù)，1立方米生物反應(yīng)器每年的淀粉產(chǎn)量可相當(dāng)于5畝玉米淀粉產(chǎn)量那么合成淀粉和天然淀粉有什么異同呢淀粉生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化面臨哪些挑戰(zhàn)一起聽聽專家的解讀

目前，中國科學(xué)院天津工業(yè)生物研究所所長馬琰和:生產(chǎn)的淀粉主要是直鏈淀粉當(dāng)然，現(xiàn)在我們也可以加入一種分支酶，使其變成支鏈淀粉

中國科學(xué)院工業(yè)生物研究所副研究員蔡濤:最重要的是我們通過了我們科學(xué)的金標(biāo)準(zhǔn)，那就是核磁共振檢查我們將我們合成的直鏈和支鏈與自然界中的進(jìn)行了對(duì)比，得到了相同的核磁檢查結(jié)果，可以說我們合成的淀粉其實(shí)和天然淀粉沒有什么不同

據(jù)研究團(tuán)隊(duì)介紹，雖然合成淀粉的路徑已經(jīng)打通，但目前實(shí)驗(yàn)室只生產(chǎn)了少量的淀粉樣品，要實(shí)現(xiàn)合成淀粉的產(chǎn)業(yè)化還有很多挑戰(zhàn)。

如果馬琰和中國科學(xué)院天津工業(yè)生物研究所所長:實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，我們的意思是用合成生物學(xué)的思想重新設(shè)計(jì)生物體甚至它們的功能，然后使它們能夠突破自然生物體的限制，就可以大大縮短它們的生產(chǎn)周期，降低它們的成本。

中國科學(xué)院副院長，院士周琦:這項(xiàng)工作符合中國科學(xué)院的基礎(chǔ)研究領(lǐng)域，以社會(huì)的重大需求和人類面臨的重大問題為出發(fā)點(diǎn)，跨學(xué)科，多學(xué)科融合，將是未來科技創(chuàng)新的模式和途徑。