生物炼制

红豆杉（图片来源于中国农业科学院深圳农业基因组研究所网站）

紫杉醇的生物合成途径获突破

中国农业科学院深圳农业基因组研究所（岭南现代农业科学与技术广东省实验室深圳分中心）闫建斌团队联合北京大学、清华大学等国内外6家单位开展技术攻关，在国际上率先实现紫杉醇的生物合成，有望解决“明星抗癌药”紫杉醇供应不足的问题。相关成果发表于《科学》（Science）。在自然界中，存在一类天然产物药物，可被广泛应用于癌症治疗、预防心血管疾病等，紫杉醇就是其中一种。天然紫杉醇来源稀缺且单一，仅能从珍稀濒危裸子植物红豆杉中提取，但红豆杉极为稀少，且生长速度缓慢。研究发现紫杉醇生物合成途径中的两个缺失的关键酶，阐明关键结构分子紫杉烷氧杂环丁烷的形成机制，打通了紫杉醇生物合成途径。

葡萄糖二酸体外生物合成

中国科学院天津工业生物技术研究所张以恒团队利用体外生物转化显著提高了葡萄糖二酸的产量。相关成果发表于《有机工艺研究与开发》（Organic Process Research ＆ Development）。葡萄糖二酸是葡萄糖的一种二元羧酸衍生物，是重要的平台化合物，被广泛用于医药、化工等领域，目前主要以葡萄糖为底物通过硝酸氧化法化学合成，传统微生物发酵法没有实现工业化生产。研究团队在体外合成生物学技术生产肌醇产业化成功的前期基础上，开发了一种高效从淀粉合成葡萄糖二酸的新方法，称为“一锅三步转化”。通过多维优化策略，研究证实体外生物转化合成方法具备了生产高得率与高滴度葡萄糖二酸的潜力。

调控结瘤共生固氮的核心因子

中国科学院遗传与发育生物学研究所冯健研究组系统总结了植物特异的转录因子在调控植物结瘤固氮过程中的关键作用。相关成果发表于《植物科学前沿》（Frontiers in Plant Science）。氮素是植物生长发育不可或缺的重要营养元素。豆目、壳斗目、葫芦目和蔷薇目的部分植物除了能通过根系从土壤中吸收氮素外，还能与土壤中的固氮微生物（例如，根瘤菌或弗兰克氏菌）共生固氮，将空气中的氮气转化为氨，满足植物对氮素的需求。植物特异的转录因子蛋白功能的发挥伴随着根瘤发育的全过程，通过控制特异关键基因的表达调节根瘤菌侵染、根瘤器官发生、固氮过程及根瘤数目决定等多个发育过程。

碳碳键断裂的木质素精炼厂

东南大学能源与环境学院肖睿教授、骆治成教授团队在木质素基可再生零碳燃料研究方面取得进展。相关成果发表于《自然·化学工程》（Nature Chemical Engineering）。生物质炼制有望在未来替代传统石化炼制。相较于纤维素，木质素结构更加复杂，由碳氧和碳碳键无序连接而成，当前研究侧重于容易断裂的碳氧键，由于剩余的碳碳键键能高且惰性强，目标环烷烃产物收率较低。研究团队设计了一个双功能金属-分子筛催化反应体系，实现了碳碳键的预活化和选择性断裂，成功突破了单体收率的极限。技术经济性分析显示，这个过程在制备汽油和航油中的环烷烃和芳烃组分上具有竞争力，而全生命周期分析则表明其有潜力制备零碳燃料。