近日，中国科学院天津工业生物技术研究所在淀粉合成方面取得重大突破，在世界上首次实现了二氧化碳从头合成淀粉。相关工作于9月24日发表在国际学术期刊《科学》上。
中国科学院天津工业生物技术研究所副研究员蔡涛。
这一次，我们的研究团队提出了化学和生物耦合催化合成淀粉的新思路，开创了一条从无到有，仅用11步反应就能由二氧化碳合成淀粉的人工新途径。也是世界上第一次在实验室实现二氧化碳完全人工合成淀粉。目前，农作物需要几个月的淀粉合成过程，在实验室只需要几个小时就可以完成。
淀粉不仅是粮食中最重要的成分，也是重要的工业原料。目前，淀粉主要由玉米等作物通过自然光合作用和固定二氧化碳产生。淀粉的合成和积累涉及60多个生化反应和复杂的生理调节，理论能量转换效率仅为2%左右。
中国科学院天津工业生物技术研究所所长马延河。
一般来说，相对于天然合成路线，淀粉的人工合成路线只使用光能，可以转化为电能，实际上最终是氢能。反应步骤从约60个自然步骤缩短到11个步骤，能量转化效率从2%提高到7%，碳转化率大大提高。这样既可以利用高浓度的二氧化碳为原料，也可以利用高密度的能源，比如氢能进行供能。方法更短，效率更高。
农作物通常需要很长时间才能生长，这需要使用大量的土地、淡水等资源，以及化肥、农药等农业生产资料。粮食危机和气候变化是人类面临的重大挑战，粮食淀粉的可持续供应和二氧化碳的转化利用是当今世界科技创新的战略方向。独立于植物光合作用，设计一个人工生物系统来固定二氧化碳合成淀粉将是一项影响世界的重大颠覆性技术。
中国科学院天津工业生物技术研究所所长马延河。
如果合成淀粉的路线能够在经济可行性上与农业种植相抗衡，将对我们的粮食安全、二氧化碳的利用以及我们的“双碳”目标起到非常重要的支撑作用。虽然还处于实验室阶段，未来还会有更多的科学挑战，但一旦产业实现，可以节约90%以上的耕地和90%以上的淡水资源，这对我国的可持续发展，包括全人类的温饱保障都将起到非常重要的作用。
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