淀粉|六年磨一剑生产淀粉终于可以不只靠植物( 二 ) 合成|我们|人工合成|二氧化碳

蔡韬：植物合成淀粉的机制非常复杂，但从化学本质上来看，还是还原、缩合、重排、聚合的过程。
我们从重新设计自然代谢途径开始，首先解决了途径计算设计中普遍存在的不适配难题，跨越了从虚拟到现实的鸿沟，将自然淀粉复杂的合成过程简约至只有11步主要反应；
其次，突破了不同来源、不同遗传背景的生物酶之间难以匹配的瓶颈，跨越了自然缓慢进化的鸿沟，超越了生物代谢途径亿万年的进化效果，淀粉合成速率是玉米的8.5倍；
最后，从二氧化碳到淀粉的人工合成克服了化学和生物协同催化的障碍，实现利用高密度的电氢能合成淀粉分子，跨越了生化反应能量传递的鸿沟，理论能量转化效率是玉米的3.5倍。
科技日报采访人员：在项目研究过程中，请问您遇到的最大难题是什么？当时有没有想过放弃？
蔡韬：在研究过程中，我们遇到的最大的难题就是如何让不同来源的酶元件按照设计的路径在一起有效工作，我们为此测试了不同来源的酶元件，设计、改造了多个酶基因，做了上百种不同的组合测试。
特别是在构建淀粉人工合成途径1.0时，我们用了近三年的时间才实现碳一化合物到淀粉的人工合成，在这之前，从来没有研究证明设计人工途径合成淀粉是可行的，在成功之前，我们最常问自己的问题就是这条路真的可行吗？
当1.0版本构建成功后，我们非常有信心人工合成淀粉是可行的。然而，在项目进行了两年半的时候，我们曾经怀疑过这条设计的路线，但从来没有想过放弃人工合成淀粉的工作。
弘扬科学家精神创新科研管理模式
科技日报采访人员：在项目实施过程中，为了使科研人员甘坐冷板凳、潜心科技攻关，请问研究所在科技管理模式上进行了哪些创新？
马延和：淀粉的车间制造是我们提出以生物技术推动农业工业化的一个标志。 6年前项目开始设计时，谁也没有把握，我们也做好了长期奋斗的准备，中国科学院、天津市的项目支持给了我们预研的机会，可是在人才竞争、大家要成长的环境下，组织团队潜心研究、不问前程确实很难。
研究所积极探索科研管理模式创新，成立了项目制的总体研究部，项目组实行预算制，资源由研究所保障，不必申请竞争性经费，拥有科技问题分解与组织的权力，自主协同各个学科研究组的力量。对项目组的考核，简单、客观、宽松，不计较论文产出，不计较一时胜败，团队成员的绩效薪酬一般高于同等科技人员。
特别是，我们一直在弘扬科学家精神，培养家国情怀，所领导带头做淡泊名利、无私奉献的表率，将官兵一致同甘苦、革命理想高于天的长征精神明确为研究所的文化，逐渐凝聚了一批有家国情怀、勇于创新、甘于坐冷板凳的优秀青年科学家宁心静气、以十年磨一剑的精神潜心攻关。
科技日报采访人员：这项研究工作被认为是基础研究领域从0到1的原创性突破，请问在您看来，这项研究将产生怎样的影响？有什么意义？
马延和：这项研究不是自由探索的基础研究，而是需求导向、问题导向、目标导向的基础研究，开展多学科交叉研究，是生命科学研究的新范式。此次研究设计、组装出一种自然界不存在的淀粉合成代谢途径，并使其工作效率大幅高于自然生物过程，解决了生物功能从虚拟到现实、人工途径生物进化、生化反应能量传递等科学难题，体现了学习自然、模仿自然、超越自然的理念，具有重要的科学意义和应用价值。

淀粉|六年磨一剑 生产淀粉终于可以不只靠植物( 二 )

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