核心技术突破 - 中国科学院天津工业生物技术研究所首次构建体外转化系统，实现"CO₂→甲醇→蔗糖"合成路径[1][5] - 新技术绕过植物光合作用，直接从空气中获取原料制糖，转化效率达86%，产率5.7 g/L[5][7] - 能量消耗显著低于自然路径，仅需2 ATP/蔗糖，而植物自然合成需要37 ATP/蔗糖[6] 技术原理与流程 - 构建ivBT平台将C1-C3低碳小分子转化为高阶碳水化合物（蔗糖、淀粉、纤维低聚糖）[10] - 第一步采用现有电化学还原技术将CO₂固定为甲醇[13][14] - 第二步通过工程改造关键酶（催化效率提高3-71倍）实现甲醇到蔗糖的转化[15] - 具体路径：甲醇→甲醛→DHA→果糖→蔗糖[17][18][19] - 进一步通过amylosucrase催化蔗糖聚合生成直链/支链淀粉，产量达4.3 g/L[21][22] 应用前景 - 可能改变传统农业模式，实现主粮作物车间制造[25][26] - 可同时生产蔗糖、淀粉、蛋白质等多种物质[27] - 为深空探索提供食物解决方案[9] - 节约耕地和淡水资源，减轻农业压力[31] - 提供新型二氧化碳消纳渠道[31] 研究背景 - 团队长期致力于农业工业化研究，去年已在Science发表二氧化碳合成淀粉成果[30] - 目标模拟植物数亿年进化形成的合成系统[29] - 技术可延伸至纤维低聚糖等传统需植物降解产物的直接合成[32]