植物二氧化碳代谢途径改造研究进展

作     者：史梦琳 周琳 王庆 赵磊 SHI Menglin;ZHOU Lin;WANG Qing;ZHAO Lei

作者机构：中国科学院天津工业生物技术研究所天津300308 中国科学院系统微生物工程重点实验室天津300308 国家合成生物技术创新中心天津300308 

出 版 物：《合成生物学》 (Synthetic Biology Journal)

年 卷 期：2022年第3卷第5期

页      面：985-1005页

学科分类：09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 

基　　金：天津市合成生物技术创新能力提升行动项目(TSBICIP-CXRC-027,TSBICIP-IJCP-001) 中国科技部科技合作计划项目(KY202001017)。 

主　　题：植物 CO_(2)代谢 改造 合成生物学 碳中和 

摘      要：降碳减排是我国可持续发展过程中的一项重大战略决策。为如期实现“碳达峰、碳中和宏伟目标,我国需在提高生态碳汇能力上取得突破。植物光合作用有利于增加地球碳汇,而光呼吸和呼吸作用过程则释放CO_(2)。自然状态下,上述CO_(2)代谢过程能量利用率低、人工改造并提高植物CO_(2)固定的难度较大。因此,在植物体内重构新的人工代谢途径,有望大幅提高植物CO_(2)固定能力,是解决人类社会发展瓶颈的有效途径之一。本文分别介绍了植物光合作用、光呼吸和呼吸作用中与CO_(2)固定、释放相关途径,并指出可用于改造的潜在靶点;重点综述了植物体内已构建的人工固碳途径及其代谢原理,系统分析评价了不同途径的CO_(2)固定能力和限制因素;最后,对人工设计及合成植物CO_(2)代谢通路、基于零碳排放的新型物质生产等关键问题进行了探讨,并对植物CO_(2)代谢途径的改造发展趋势进行了展望。