視頻：中國首次實現(xiàn)二氧化碳到淀粉的從頭合成：未來或?qū)⒐?jié)約九成耕地和淡水資源 來源：中國新聞網(wǎng)
中新網(wǎng)北京9月24日電 (記者 孫自法)“使淀粉生產(chǎn)的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)種植模式，向工業(yè)車間生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變成為可能”“將為未來通過工業(yè)生物制造生產(chǎn)淀粉這種全球性重要物質(zhì)提供新的技術(shù)路線”“是人類第一次實現(xiàn)了非光合作用的淀粉合成”“將對下一代生物制造和農(nóng)業(yè)發(fā)展產(chǎn)生巨大影響”“將有助于解決我們未來面臨的重大挑戰(zhàn)”……
中國科學(xué)家在實驗室國際上首次實現(xiàn)二氧化碳到淀粉的從頭合成這一重大顛覆性、原創(chuàng)性突破成果論文，24日在國際著名學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》上線發(fā)表，也引發(fā)中外同行專家聚焦與熱議。
中科院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所科研人員在實驗室展示人工合成淀粉樣品�！≈锌圃嚎萍紨z影聯(lián)盟 供圖
中國科學(xué)院院士、中科院副院長周琪表示，二氧化碳的轉(zhuǎn)化利用與糧食淀粉工業(yè)合成，是應(yīng)對全球挑戰(zhàn)的重大科技問題之一。中科院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所創(chuàng)新科研組織模式與合作研究團(tuán)隊進(jìn)行聯(lián)合攻關(guān)，按照工程化原理，利用生物計算技術(shù)，設(shè)計構(gòu)建出非自然的二氧化碳固定還原與淀粉合成新路徑，在實驗室國際上首次實現(xiàn)從二氧化碳到淀粉的從頭全合成，使淀粉生產(chǎn)的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)種植模式，向工業(yè)車間生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變成為可能。
美國科學(xué)促進(jìn)會/《科學(xué)》雜志新聞部執(zhí)行主任梅根·菲蘭認(rèn)為，最新成果論文討論了一種全新的人工合成淀粉(常見的植物碳水化合物)的方法。這個合成過程涉及二氧化碳和氫氣的使用，該研究成果將為未來通過工業(yè)生物制造生產(chǎn)淀粉這種全球性重要物質(zhì)提供新的技術(shù)路線。
中國工程院院士、南京工業(yè)大學(xué)原校長歐陽平凱說，中科院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所所長馬延和團(tuán)隊完成從二氧化碳合成淀粉的重大科學(xué)工程的工作，從二氧化碳到甲醇，然后甲醇進(jìn)一步合成到淀粉，這是人類第一次實現(xiàn)非光合作用的淀粉合成，對中國、對世界解決二氧化碳生成淀粉這個人類基本的食品和原料的問題以及“碳中和”工作，都有很重要的意義。
“這是一項具有‘頂天立地’重大意義的科研成果�！敝锌圃涸菏俊⒅锌圃悍肿又参锟茖W(xué)卓越創(chuàng)新中心研究員趙國屏指出，馬延和團(tuán)隊設(shè)計構(gòu)建了一種新型的淀粉人工合成途徑，這一原創(chuàng)性成果是擴(kuò)展并提升人工光合作用能力前沿研究領(lǐng)域的重大突破，使淀粉生產(chǎn)的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)種植模式向工業(yè)車間生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變成為可能。同時，也展現(xiàn)合成生物學(xué)工程科學(xué)研究策略的巨大潛能，為針對重大應(yīng)用目標(biāo)實現(xiàn)中的瓶頸科技問題開展基礎(chǔ)研究的戰(zhàn)略導(dǎo)向，提供了成功的范例。
中科院院士、中科院分子植物科學(xué)卓越中心研究員陳曉亞稱，二氧化碳固定是地球上生命賴以生存的基礎(chǔ)。馬延和團(tuán)隊將無機(jī)催化與酶催化相結(jié)合，創(chuàng)造性地在體外系統(tǒng)中固定二氧化碳合成淀粉，這是一項了不起的突破，對于植物科學(xué)和農(nóng)業(yè)科學(xué)研究也很有啟發(fā)。
中國工程院院士、江南大學(xué)原校長陳堅說，這項研究成果是通過化學(xué)與生物的方法相結(jié)合，主要采用蛋白質(zhì)工程和合成生物學(xué)等一系列新技術(shù)，從二氧化碳直接合成淀粉，完全顛覆了傳統(tǒng)的淀粉生產(chǎn)方式。馬延和團(tuán)隊這個工作是典型的從“0到1”的原創(chuàng)性成果，不僅對未來農(nóng)業(yè)生產(chǎn)特別是糧食生產(chǎn)具有革命性影響，而且對全球生物制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展也有里程碑意義。
“以二氧化碳為原料人工合成淀粉是利用合成生物學(xué)解決當(dāng)今社會面臨的若干重大挑戰(zhàn)的驚人案例。”美國工程院院士、瑞典查爾姆斯理工大學(xué)教授延斯·尼爾森表示，馬延和教授及其團(tuán)隊利用不同種類的酶組成的重組酶系統(tǒng)，將二氧化碳化學(xué)催化產(chǎn)生的甲醇成功轉(zhuǎn)化為淀粉，這是一個現(xiàn)代催化化學(xué)與合成生物學(xué)相結(jié)合的精彩案例，“這次重大突破將會為日后更多相關(guān)研究鋪平道路，這些研究的整合和應(yīng)用將有助于解決我們未來面臨的重大挑戰(zhàn)”。
韓國國家科學(xué)與工程院院士、韓國科學(xué)技術(shù)院副院長李相燁認(rèn)為，馬延和教授領(lǐng)導(dǎo)研究團(tuán)隊通過整合化學(xué)催化與生物合成，實現(xiàn)將二氧化碳催化為甲醇，并通過多酶生物合成將甲醇轉(zhuǎn)化為淀粉�！斑@是一項非常了不起的工作”，彰顯合成生物學(xué)在生物合成途徑及酶的設(shè)計方面的巨大力量，也顯示出將化學(xué)和生物相結(jié)合的方法對于生物基化學(xué)品和材料生產(chǎn)的重要性。
日本神戶大學(xué)副校長兼教授、日本理化研究所可持續(xù)資源科學(xué)中心副主任近藤昭彥教授說，馬延和教授及其團(tuán)隊在二氧化碳轉(zhuǎn)化合成淀粉方面取得重大突破的這項研究成果非同凡響，“不依賴光合作用從二氧化碳到淀粉的合成無疑是我們長期追求的夢想，我們可以利用合成的淀粉生產(chǎn)各種各樣的材料和食品，因此，這項研究成果將對下一代生物制造和農(nóng)業(yè)發(fā)展產(chǎn)生巨大影響”。
“眾所周知，將二氧化碳固定并轉(zhuǎn)化為有用的有機(jī)化學(xué)品是一項重大的國際挑戰(zhàn)�！钡聡茖W(xué)院院士、歐洲科學(xué)院院士、德國馬普煤炭研究所名譽教授曼弗雷德˙雷茲稱，馬延和教授及其合作者將該領(lǐng)域的研究向前推進(jìn)了一大步，同時將中科院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所推向國際頂尖水平，他對后續(xù)進(jìn)一步的創(chuàng)新研究充滿希望并滿懷樂觀。
周琪還提醒說，中國科學(xué)家最新實現(xiàn)二氧化碳到淀粉的從頭合成的研究成果尚處于實驗室階段，離實際應(yīng)用還有相當(dāng)長的距離，后續(xù)還需要盡快實現(xiàn)從“0到1”的概念突破到“1到10”和“10到100”的轉(zhuǎn)換，最終真正成為解決人類發(fā)展面臨重大問題和需求的有效手段和工具。
他表示，中科院將集成相關(guān)科技力量，持續(xù)支持該項研究深入推進(jìn)。同時，希望中科院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所團(tuán)隊繼續(xù)聚焦目標(biāo)任務(wù)，對標(biāo)國家戰(zhàn)略需求，進(jìn)一步加強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，積極探索、深入研究，瞄準(zhǔn)技術(shù)發(fā)展方向，固化該領(lǐng)域的優(yōu)勢地位，加強(qiáng)知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)、成本和競爭力分析，加快推進(jìn)后續(xù)工作。(完)
