視頻：中國(guó)首次實(shí)現(xiàn)二氧化碳到淀粉的從頭合成：未來(lái)或?qū)⒐?jié)約九成耕地和淡水資源 來(lái)源：中國(guó)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(lái)通過(guò)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(shí)現(xiàn)了非光合作用的淀粉合成”“將對(duì)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(lái)面臨的重大挑戰(zhàn)”……
中國(guó)科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室國(guó)際上首次實(shí)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(guó)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(shí)驗(yàn)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(guó)科學(xué)院院士、中科院副院長(zhǎng)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(duì)全球挑戰(zhàn)的重大科技問(wèn)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(duì)進(jìn)行聯(lián)合攻關(guān)，按照工程化原理，利用生物計(jì)算技術(shù)，設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)室國(guó)際上首次實(shí)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(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì)/《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(jiàn)的植物碳水化合物)的方法。這個(gè)合成過(guò)程涉及二氧化碳和氫氣的使用，該研究成果將為未來(lái)通過(guò)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(guó)工程院院士、南京工業(yè)大學(xué)原校長(zhǎng)歐陽(yáng)平凱說(shuō)，中科院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所所長(zhǎng)馬延和團(tuán)隊(duì)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(shí)現(xiàn)非光合作用的淀粉合成，對(duì)中國(guó)、對(duì)世界解決二氧化碳生成淀粉這個(gè)人類基本的食品和原料的問(wèn)題以及“碳中和”工作，都有很重要的意義。
“這是一項(xiàng)具有‘頂天立地’重大意義的科研成果。”中科院院士、中科院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心研究員趙國(guó)屏指出，馬延和團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)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(shí)，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(duì)重大應(yīng)用目標(biāo)實(shí)現(xiàn)中的瓶頸科技問(wèn)題開(kāi)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(duì)將無(wú)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(xiàng)了不起的突破，對(duì)于植物科學(xué)和農(nóng)業(yè)科學(xué)研究也很有啟發(fā)。
中國(guó)工程院院士、江南大學(xué)原校長(zhǎng)陳堅(jiān)說(shuō)，這項(xiàng)研究成果是通過(guò)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(duì)這個(gè)工作是典型的從“0到1”的原創(chuàng)性成果，不僅對(duì)未來(lái)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(duì)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(huì)面臨的若干重大挑戰(zhàn)的驚人案例�！泵绹�(guó)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(duì)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(gè)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(huì)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(lái)面臨的重大挑戰(zhàn)”。
韓國(guó)國(guó)家科學(xué)與工程院院士、韓國(guó)科學(xué)技術(shù)院副院長(zhǎng)李相燁認(rèn)為，馬延和教授領(lǐng)導(dǎo)研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)整合化學(xué)催化與生物合成，實(shí)現(xiàn)將二氧化碳催化為甲醇，并通過(guò)多酶生物合成將甲醇轉(zhuǎn)化為淀粉�！斑@是一項(xiàng)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(jì)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(duì)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(zhǎng)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(shuō)，馬延和教授及其團(tuán)隊(duì)在二氧化碳轉(zhuǎn)化合成淀粉方面取得重大突破的這項(xiàng)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(wú)疑是我們長(zhǎng)期追求的夢(mèng)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(xiàng)研究成果將對(duì)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(xiàng)重大的國(guó)際挑戰(zhàn)。”德國(guó)科學(xué)院院士、歐洲科學(xué)院院士、德國(guó)馬普煤炭研究所名譽(yù)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(shí)將中科院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所推向國(guó)際頂尖水平，他對(duì)后續(xù)進(jìn)一步的創(chuàng)新研究充滿希望并滿懷樂(lè)觀。
周琪還提醒說(shuō)，中國(guó)科學(xué)家最新實(shí)現(xiàn)二氧化碳到淀粉的從頭合成的研究成果尚處于實(shí)驗(yàn)室階段，離實(shí)際應(yīng)用還有相當(dāng)長(zhǎng)的距離，后續(xù)還需要盡快實(shí)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(wèn)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(xiàng)研究深入推進(jìn)。同時(shí)，希望中科院天津工業(yè)生物技術(shù)研究所團(tuán)隊(duì)繼續(xù)聚焦目標(biāo)任務(wù)，對(duì)標(biāo)國(guó)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(shì)地位，加強(qiáng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)、成本和競(jìng)爭(zhēng)力分析，加快推進(jìn)后續(xù)工作。(完)
