植物的光合作用，也许是地球上最重要的化学反应。它可以利用太阳的光照将二氧化碳等无机物合成有机物，让地球充满生

 

植物的光合作用，也许是地球上最重要的化学反应它可以利用太阳的光照将二氧化碳等无机物合成有机物，让地球充满生机如何不依赖植物光合作用，设计人工系统固定二氧化碳合成淀粉，将是影响世界的重大颠覆性技术

9月23日，马延和在新闻发布会上向媒体介绍研究成果新华社记者 金立旺 摄近日，这一科学难题被我国科学家率先突破，在实验室实现了国际上首次二氧化碳到淀粉的从头合成该成果于北京时间9月24日在线发表于国际学术期刊《科学》。

当日出版的《人民日报》也以《我国科学家在合成生物学领域取得重大突破，系国际上首次——实验室里“种”淀粉》为题介绍了这一成果此前，中科院于9月23日就此召开新闻发布会，对成果及其进展进行解读从空气到淀粉，仅用11步

淀粉不仅是粮食的最主要成分，同时也是重要的工业原料作为一种高分子碳水化合物，它的合成与积累过程事实上相当复杂，涉及60余步代谢反应以及精妙的生理调控为了实现淀粉的人工合成，中科院研究团队通过从头设计反应链，仅用11步，在实验室中首次实现了从二氧化碳到淀粉分子的全合成。

科研团队乔婧科研助理、蔡韬副研究员、马延和研究员、朱蕾蕾研究员、孙红兵科研助理（从左至右）在中国科学院天津工业生物技术研究所实验室合影（9月16日摄）新华社记者 金立旺 摄论文通讯作者、天津工业生物技术研究所所长马延和介绍，团队采用了一种类似“搭积木”的方式，联合中国科学院大连化学物理研究所，利用化学催化剂将高浓度二氧化碳在高密度氢能作用下还原成分子中只含有一个碳原子的化合物（简称“碳一化合物”），然后通过设计构建碳一聚合新酶，依据化学聚糖反应原理将碳一化合物聚合成碳三化合物，最后通过生物途径优化，将碳三化合物又聚合成碳六化合物，再进一步合成直链和支链淀粉。

淀粉合成速率高于自然植物在谈到这项技术未来可能的应用方向时，马延和表示，这一成果使淀粉生产的传统农业种植模式，向工业车间生产模式转变成为可能，并为二氧化碳原料合成复杂分子开辟了新的技术路线。

在中国科学院天津工业生物技术研究所实验室，科研人员展示人工合成淀粉样品（9月16日摄）新华社记者 金立旺 摄“这一人工途径的淀粉合成速率是玉米淀粉合成速率的8.5倍”马延和介绍说，自然界植物合成淀粉的速率其实是相当慢的，这一人工系统的构建，为创建新功能的生物系统提供了新的科学基础。

按照目前技术参数，在能量供给充足的情况下，理论上1立方米大小的生物反应器年产淀粉量相当于5亩土地玉米种植的淀粉年平均产量经过进一步优化，未来的效率还将进一步提升据悉，该成果目前尚处于实验室阶段，离实际应用还有相当长的距离，后续还需要尽快实现从“0到1”的概念突破到“1到10”和“10到100”的转换，最终真正成为解决人类发展面临重大问题和需求的有效手段和工具。

专家预计，如果未来该系统过程成本能够降低至与农业种植相比具有经济可行性，将可能节约90%以上的耕地和淡水资源，同时减少农药、化肥等对环境的负面影响，提高人类粮食安全水平，促进碳中和的生物经济发展来源/新华社、农工党中央宣传部。

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