我国淀粉人工合成取得重大突破详细解读

23日，在中国科学院召开的新闻发布会上，记者获悉，经过多年攻关攻关，我国在淀粉合成方面取得重大突破，从二氧化碳到淀粉的全合成在世界上首次实现由二氧化碳合成淀粉被国际学术界认为是影响世界的一项重大颠覆性技术这一成果今天发表在国际学术期刊《科学》上

在玉米等作物中，自然光合作用的淀粉合成和积累涉及60多个生化反应和复杂的生理调节，理论能量转换效率约为2%中国科学院天津工业生物研究所研究团队经过多年攻关攻关，联合大连化学物理研究所，采用类似搭积木的方式，通过耦合化学催化和生物催化模块系统，实现了光能—电能—化学能的能量转化模式，仅用11步就成功构建了一条从二氧化碳到淀粉合成的人工途径

中国科学院天津工业生物研究所副研究员蔡涛，我们的研究团队提出了化学与生物耦合催化合成淀粉的新思路目前，在实验室里只需几个小时就能完成作物的淀粉合成过程，这需要几个月的时间

科研团队在淀粉人工合成方面的最新突破，不仅步骤更少，而且能量转换效率和合成速度更高太阳能转化淀粉的理论能量转换效率是玉米的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中淀粉的年产量相当于我国5亩地种植玉米的平均年产量

中国科学院天津工业生物研究所所长马琰和:还处于实验室阶段，未来还需要更多的科学挑战，但产业一旦实现，将对我们的粮食安全，二氧化碳的利用和我们的双碳目标起到非常重要的支撑作用。

103010杂志:国际学术出版合作总监褚小英这是合成淀粉领域的重大突破，也是世界上第一次将二氧化碳合成淀粉的全过程这一过程是生物合成和生物制造领域的重大里程碑突破，进而实际上为下一步农业生产和工业生物制造提供了新的途径，具有重大的推广意义

实现合成淀粉的三大核心突破。

淀粉是粮食中最重要的成分，也是重要的工业原料二氧化碳合成淀粉的颠覆性技术是如何实现的突破的核心在哪里

1:

能量转换效率提高了3.5倍，突破了自然光固碳系统中太阳能利用的限制。

为了设计一种超越自然能力的固碳淀粉合成途径，研究团队创新性地提出了化学与生物催化耦合的方案，从约7000个生化反应中构建了一种仅11个主要步骤的人工合成固碳淀粉的途径，将理论能量转化效率提高了3.5倍，使高效固定二氧化碳和合成淀粉成为可能。

2:

突破自然界淀粉合成的复杂调控壁垒，从60多步到11步。

梁店:

突破天然淀粉合成时空效率低的局限。

合成淀粉:的产业化面临诸多挑战。

根据二氧化碳合成淀粉的参数，1立方米生物反应器每年的淀粉产量可相当于5亩玉米淀粉产量那么合成淀粉和天然淀粉有什么异同呢淀粉生产产业化面临哪些挑战一起听听专家的解读

目前，中国科学院天津工业生物研究所所长马琰和:生产的淀粉主要是直链淀粉当然，现在我们也可以加入一种分支酶，使其变成支链淀粉

中国科学院工业生物研究所副研究员蔡涛:最重要的是我们通过了我们科学的金标准，那就是核磁共振检查我们将我们合成的直链和支链与自然界中的进行了对比，得到了相同的核磁检查结果，可以说我们合成的淀粉其实和天然淀粉没有什么不同

据研究团队介绍，虽然合成淀粉的路径已经打通，但目前实验室只生产了少量的淀粉样品，要实现合成淀粉的产业化还有很多挑战。

如果马琰和中国科学院天津工业生物研究所所长:实现产业化，我们的意思是用合成生物学的思想重新设计生物体甚至它们的功能，然后使它们能够突破自然生物体的限制，就可以大大缩短它们的生产周期，降低它们的成本。

中国科学院副院长，院士周琦:这项工作符合中国科学院的基础研究领域，以社会的重大需求和人类面临的重大问题为出发点，跨学科，多学科融合，将是未来科技创新的模式和途径。