碳水化合物作为自然界最丰富的物质之一，既是人类主要能量来源，也是生产食品、药品、材料和化学品的原料基础。当前碳水化合物生产仍高度依赖植物种植，开发不依赖生物资源的二氧化碳转化碳水化合物技术路线具重要意义与挑战性。中国科学院天津工业生物技术研究所研究团队在前期人工转化二氧化碳合成己糖研究工作基础上，设计构建了非天然蔗糖合成途径，与自然合成途径相比，反应步骤和ATP消耗显著降低。研究针对途径中的关键酶进行分子改造，催化效率提升70倍。围绕体外生物转化体系中的多酶适配性研究，科研人员开发循环扫描迭代进化方法，蔗糖合成转化率提高至86%，产物浓度达到14g/L。基于蔗糖合成路线，研究设计了自循环驱动的淀粉合成方法，无需添加引物即可实现生物转化甲醇合成直链淀粉，且具有较高的合成效率。该研究构建的生物转化系统与开发的电催化/化学催化固定二氧化碳系统相耦合，可实现转化二氧化碳合成多种复杂分子，应用于食品和医药领域。研究聚焦甲醇转化为结构多样的高碳碳水化合物，利用高效体外生物转化平台，为低碳分子生物转化合成长链糖类分子甚至化学品，提供了具有应用前景的解决方案。相关研究成果发表在《科学通报》（Science Bulletin）上。研究工作得到中国科学院战略性先导科技专项、国家自然科学基金等的支持。论文链接低碳化合物生物转化合成复杂糖分子