淀粉人工合成记 人工合成淀粉专家点评( 三 )


如果说,在此之前农业种植是生产淀粉的唯一途径,人们只能依靠春耕夏耘、秋收冬藏的方式获得粮食淀粉;如果说上亿年传承下来的耕种方式,并没有改变“四海无闲田,农夫犹饿死”的现状 , 全球仍有超过1亿人处于严重饥饿状态,粮食安全仍是未来重大挑战之一 。
那么,天津工业生物所首次实现了淀粉分子的全人工合成的科学成果,将为农业生产带来重大变革 。
日本神户大学副校长兼教授、日本理化研究所可持续资源科学中心副主任近藤昭彦感慨,“不依赖光合作用,从二氧化碳到淀粉的合成无疑是我们长期追求的梦想 。我们可以利用合成的淀粉生产各种各样的材料和食物 。”
在实验室里,从二氧化碳转化为淀粉的合成速率,是玉米在自然情况下合成与积累淀粉的速率的8.5倍,人工光合作用的能力得到了进一步扩展 , “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,为二氧化碳原料合成复杂分子开辟了新的技术路线 。” 蔡韬说 。
他告诉采访人员,可以大胆设想,当“二氧化碳制淀粉”技术被工业化运用后 , 未来淀粉的生产将通过类似“啤酒发酵”的模式,有可能在车间实现按需定制生产,变革传统农业种植获取的生产方式 。而当二氧化碳制淀粉的生产工业车间 , 一旦具有经济可行性,将有可能会节约90%以上的耕地和淡水资源 。
“以二氧化碳为原料人工合成淀粉,是利用合成生物学解决当今社会若干重大挑战的惊人案例 。”瑞典查尔姆斯理工大学教授、美国工程院院士、中国工程院外籍院士延斯·尼尔森称赞 , 这次重大突破将会为日后更多相关研究铺平道路,这些研究的整合和应用将有助于解决未来面临的重大挑战 。
“顶天”——有电就有粮
“立地”——人工合成淀粉将改写上亿年来人类依赖农耕获得淀粉的历史;“顶天”——二氧化碳制淀粉将缓解地球温室气体的负担 。
曾经,农田是“碳源” 。化肥、农药、农膜等农业物料的生产中会排放大量的二氧化碳;耕田农耕农业机械的运用及农业灌溉将耗费化石燃料,源源不断地向大气中排放二氧化碳 。
在理论上,如果1个3吨发酵罐与1公顷土地淀粉产量相当,就等同于减少排放500吨碳 。如今 , 我国正在打一场生态“硬仗”,要在2030年前碳排放达到峰值,2060年前实现“碳中和” 。
蔡韬提到,如果能利用可再生能源产生的电能,将二氧化碳分子转化为甲醇、甲酸等 , 不仅可将可再生能源以化学能的形式转化和存储,还能降低大气中二氧化碳的浓度 , 缓解全球气候变暖、海洋酸化等问题,是一种能同时实现碳循环利用和可再生能源存储的有效途径 。
科研团队作了一个大胆的设想:未来,可以进一步优化种植业结构,减少资源高消耗、化学品投入大的农作物种植,由单一农产品供给功能向增加碳汇、保护生态环境的功能转变 。
“利用可再生资源产生的电能 , 实现了从温室气体二氧化碳再利用到粮食核心成分淀粉合成的跨越式发展 。”蔡韬说 。
【淀粉人工合成记 人工合成淀粉专家点评】“有电就有粮”,就这样走进现实 。
中国科学院院士、中国科学院分子植物科学卓越创新中心研究员赵国屏感慨,这一原创性成果,是扩展并提升人工光合作用能力前沿研究领域的重大突破,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 。同时 , 也展现了合成生物学工程科学研究策略的巨大潜能,为针对重大应用目标实现中的瓶颈科技问题开展基础研究的战略导向,提供了成功的范例 。

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