9月24日，《科學》刊發中國科學院天津工業生物技術研究所（以下簡稱天津工業生物所）在澱粉人工合成方面取得的重大突破性進展。該研究在國際上首次實現了二氧化碳到澱粉的從頭合成。
澱粉是糧食最主要的成分，也是重要的工業原料。中國科學院副院長、中國科學院院士周琪表示，當今世界正面臨全球氣候變化、糧食安全、能源資源短缺、生態環境污染等一系列重大挑戰，科技創新已成為重塑世界格局、創造人類美好未來的關鍵因素。二氧化碳轉化利用與糧食澱粉工業合成，正是應對挑戰的重大科技問題之一。
論文通訊作者，天津工業生物所所長、研究員馬延和介紹，天津工業生物所從頭設計了11步主反應的非自然二氧化碳固定與澱粉合成新途徑，在實驗室中首次實現了從二氧化碳到澱粉分子的全合成。研究團隊採用了一種類似“搭積木”的方式，聯合大連化學物理研究所，利用化學催化劑將高濃度二氧化碳在高密度氫能作用下還原成碳一化合物，然後通過設計構建碳一聚合新酶，依據化學聚糖反應原理將碳一化合物聚合成碳三化合物，最後通過生物途徑優化，將碳三化合物又聚合成碳六化合物，再進一步合成直鏈和支鏈澱粉。這一人工途徑的澱粉合成速率是玉米澱粉合成速率的8.5倍，向實現設計自然、超越自然的目標邁進了一大步，為創建新功能的生物系統提供了新的科學基礎。
論文第一作者、天津工業生物所副研究員蔡韜介紹，如果未來該系統過程成本能夠降低到與農業種植相比具有經濟可行性，將會節約90%以上的耕地和淡水資源，避免農藥、化肥等對環境的負面影響，提高人類糧食安全水準，促進碳中和的生物經濟發展，推動形成可持續的生物基社會。
國內外領域專家評價認為，該成果是“典型的0到1原創性突破”，“擴展並提升人工光合作用能力前沿研究領域的重大突破，是一項具有‘頂天立地’重大意義的科研成果”；“不僅對未來的農業生産特別是糧食生産具有革命性的影響，而且對全球生物製造産業的發展具有里程碑式的意義”；“將給下一代生物製造和農業生産帶來變革性影響”。
該研究工作獲得了中國科學院重點部署項目、天津市合成生物技術創新能力提升行動等項目前瞻性的資助和支援，是國家合成生物技術創新中心的重點研究方向。
