近日,我国科研团队取得了重大突破,成功构建了一条从二氧化碳到淀粉的人工合成途径,这一创新技术将有望改变传统农业种植模式,为解决粮食危机和应对气候变化提供新的解决方案。
该团队通过光能-电能-化学能的能量转变,仅需11步反应就能在实验室中完成农作物几个月的淀粉合成过程。这一技术的出现,不仅将淀粉生产的周期大大缩短,而且还有望解决全球粮食危机问题。
人工合成淀粉的意义在于,它为实现淀粉生产从传统农业种植模式向工业车间生产模式的转变提供了可能。在国际上,这也是第一次成功实现在实验室中从二氧化碳合成了淀粉的整个过程。这一重大突破对生物合成和生物制造领域来说是一个里程碑,为农业生产与工业的生物制造开辟了新的途径。
该技术的突破点主要体现在以下几个方面:科研团队创新地提出将化学与生物催化相耦合的方案,从约7000个生化反应中筛选出只有11步主反应的固碳淀粉人工合成途径,将理论能量转化效率提升3.5倍,使得高效固定二氧化碳并合成淀粉成为可能。
1、生物酶催化剂是成功构建这条人工途径的核心关键。科研团队从动物、植物、微生物等31个不同物种来源中挖掘合适的生物酶催化剂,最终构建了一条只有11步反应的人工淀粉合成途径,与自然界淀粉合成需要的60多个步骤相比,显著降低了合成的复杂度。
2、研究团队还开发了模块组装优化与时空分离反应策略,解决了人工途径中底物竞争、产物抑制等问题,最终获得了淀粉合成速率和效率显著提升的人工途径。
人工合成淀粉技术的出现,不仅可以缩短生产周期、提高生产效率,而且还有望解决全球粮食危机问题。随着科技创新的不断进步和应用,我们有望在未来看到更多类似的人工合成技术应用于实际生产和生活中,为人类带来更多的福祉和进步。