国际重大颠覆性突破

 

继上世纪60年代在世界上首次完成人工合成结晶牛胰岛素之后，中国科学家又在人工合成淀粉方面取得重大颠覆性、原创性突破——国际上首次在实验室实现二氧化碳到淀粉的从头合成。这一重大科研成果被《人民日报》、《新华日报》等争相报道。

 

 

 

六年艰辛终攻关！

 

中国科学院天津工业生物技术研究所马延和研究员带领团队，持续6年科研攻关，在实验室中首次实现从二氧化碳到淀粉分子的全合成。核磁共振等检测发现，人工合成淀粉分子与天然淀粉分子的结构组成一致。实验室初步测试显示，人工合成淀粉的效率约为传统农业生产淀粉的8.5倍。相关研究成果以“Cell-free chemoenzymatic starch synthesis from carbon dioxide”为题在著名国际期刊《科学》上发表。
 

 

 

研究人员先是通过计算路径设计出以甲酸或甲醇为中间体的两条淀粉合成路径，通过一系列反应和热力学原理等，确立了以甲醇为中间体的更高效的人造淀粉合成代谢路径1.0版（ASAP 1.0）；

 

随后，研究团队通过使用（fls-M3、fbp-AGR和agp-M3）三种工程酶来优化这条反应路径，最终构建了人造淀粉合成代谢路径2.0版（ASAP 2.0）。与ASAP 1.0相比，ASAP 2.0的淀粉生产率提高了7.6倍。

 

 

 

13C同位素标记实验：

人工淀粉合成代谢途径动态分析

 

研究人员通过13C同位素标记实验，运用LC-MS分析检测ASAP 1.0（A）和ASAP 2.0（B）的关键中间体和产品（U-13-磷酸二羟丙酮和D-甘油醛3-磷酸；U-13C-D-果糖-1,6-二磷酸；U-13C-D-果糖-6-磷酸和D-葡萄糖-6-磷酸；U-13C-二磷酸腺苷葡萄糖；U-13C-葡萄糖）在10小时内的动态。结果显示人造淀粉合成代谢路径2.0版更为高效。
 

 

中国科学家在淀粉人工合成方面取得的重大颠覆性成果，不仅对未来的农业生产、特别是粮食生产具有革命性的影响，而且对全球生物制造产业的发展具有里程碑式的意义。