生物煉制

紅豆杉（圖片來源于中國農業科學院深圳農業基因組研究所網站）

紫杉醇的生物合成途徑獲突破

中國農業科學院深圳農業基因組研究所（嶺南現代農業科學與技術廣東省實驗室深圳分中心）閆建斌團隊聯合北京大學、清華大學等國內外6家單位開展技術攻關，在國際上率先實現紫杉醇的生物合成，有望解決“明星抗癌藥”紫杉醇供應不足的問題。相關成果發表于《科學》（Science）。在自然界中，存在一類天然產物藥物，可被廣泛應用于癌癥治療、預防心血管疾病等，紫杉醇就是其中一種。天然紫杉醇來源稀缺且單一，僅能從珍稀瀕危裸子植物紅豆杉中提取，但紅豆杉極為稀少，且生長速度緩慢。研究發現紫杉醇生物合成途徑中的兩個缺失的關鍵酶，闡明關鍵結構分子紫杉烷氧雜環丁烷的形成機制，打通了紫杉醇生物合成途徑。

葡萄糖二酸體外生物合成

中國科學院天津工業生物技術研究所張以恒團隊利用體外生物轉化顯著提高了葡萄糖二酸的產量。相關成果發表于《有機工藝研究與開發》（Organic Process Research ＆ Development）。葡萄糖二酸是葡萄糖的一種二元羧酸衍生物，是重要的平臺化合物，被廣泛用于醫藥、化工等領域，目前主要以葡萄糖為底物通過硝酸氧化法化學合成，傳統微生物發酵法沒有實現工業化生產。研究團隊在體外合成生物學技術生產肌醇產業化成功的前期基礎上，開發了一種高效從淀粉合成葡萄糖二酸的新方法，稱為“一鍋三步轉化”。通過多維優化策略，研究證實體外生物轉化合成方法具備了生產高得率與高滴度葡萄糖二酸的潛力。

調控結瘤共生固氮的核心因子

中國科學院遺傳與發育生物學研究所馮健研究組系統總結了植物特異的轉錄因子在調控植物結瘤固氮過程中的關鍵作用。相關成果發表于《植物科學前沿》（Frontiers in Plant Science）。氮素是植物生長發育不可或缺的重要營養元素。豆目、殼斗目、葫蘆目和薔薇目的部分植物除了能通過根系從土壤中吸收氮素外，還能與土壤中的固氮微生物（例如，根瘤菌或弗蘭克氏菌）共生固氮，將空氣中的氮氣轉化為氨，滿足植物對氮素的需求。植物特異的轉錄因子蛋白功能的發揮伴隨著根瘤發育的全過程，通過控制特異關鍵基因的表達調節根瘤菌侵染、根瘤器官發生、固氮過程及根瘤數目決定等多個發育過程。

碳碳鍵斷裂的木質素精煉廠

東南大學能源與環境學院肖睿教授、駱治成教授團隊在木質素基可再生零碳燃料研究方面取得進展。相關成果發表于《自然·化學工程》（Nature Chemical Engineering）。生物質煉制有望在未來替代傳統石化煉制。相較于纖維素，木質素結構更加復雜，由碳氧和碳碳鍵無序連接而成，當前研究側重于容易斷裂的碳氧鍵，由于剩余的碳碳鍵鍵能高且惰性強，目標環烷烴產物收率較低。研究團隊設計了一個雙功能金屬-分子篩催化反應體系，實現了碳碳鍵的預活化和選擇性斷裂，成功突破了單體收率的極限。技術經濟性分析顯示，這個過程在制備汽油和航油中的環烷烴和芳烴組分上具有競爭力，而全生命周期分析則表明其有潛力制備零碳燃料。