生物能源是重要的可再生能源，也是地球上唯一的可再生碳資源。煤、石油等化石能源已經(jīng)支撐人類社會(huì)發(fā)展幾百年，終將枯竭。生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化在可持續(xù)能源供給、碳中和、非化石能源依賴的物質(zhì)轉(zhuǎn)化工業(yè)中發(fā)揮獨(dú)特作用。然而，生物質(zhì)與化石原料的化學(xué)組成差異較大，對(duì)生物轉(zhuǎn)化技術(shù)有較高的要求，但目前大多數(shù)技術(shù)尚不成熟，亟待突破。

合成生物學(xué)融匯生命科學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)、信息科學(xué)、材料科學(xué)和工程科學(xué)，發(fā)展出從基因組合成到基因網(wǎng)絡(luò)編輯，從基因線路、底盤細(xì)胞到細(xì)胞工廠，從生物大分子工程到蛋白質(zhì)從頭設(shè)計(jì)，從遺傳密碼子拓展到雜合生物系統(tǒng)等一系列使能技術(shù)和嶄新概念，賦予生物轉(zhuǎn)化技術(shù)強(qiáng)大的新生動(dòng)力。

張先恩

深圳理工大學(xué)合成生物學(xué)院院長(zhǎng)，講席教授

中國(guó)科學(xué)院生物物理研究所研究員

2024 年5 月

合成生物學(xué)是21 世紀(jì)初新興的生物學(xué)研究領(lǐng)域，是在闡明并模擬生物合成基本規(guī)律的基礎(chǔ)上，人工設(shè)計(jì)并構(gòu)建新的、具有特定生理功能的生物系統(tǒng)，從而建立藥物、功能材料和能源替代品等生物制造新途徑。合成生物學(xué)研究在生物能源研發(fā)方面具有重要的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的發(fā)展空間，在生物質(zhì)原料的生產(chǎn)與轉(zhuǎn)化、生物催化劑和細(xì)胞工廠的設(shè)計(jì)與構(gòu)建等方面已得到廣泛應(yīng)用，進(jìn)而有助于解決生物能源的關(guān)鍵研發(fā)問題（Liu et al.，2021）。

01

原料供應(yīng)

植物和藻類等光合生物通過光合作用固定二氧化碳合成生物質(zhì)。生物質(zhì)通過生物/化學(xué)催化與轉(zhuǎn)化生成可供微生物利用的糖原料，再進(jìn)一步通過微生物細(xì)胞工廠的轉(zhuǎn)化生成生物燃料產(chǎn)品。自然界中還存在能夠直接利用一碳化合物（二氧化碳、一氧化碳、甲醇等）合成生物能源產(chǎn)品的微生物（Jiang et al.，2021）。通過合成生物學(xué)技術(shù)改造能源生物，可以顯著提高從二氧化碳到生物質(zhì)、從生物質(zhì)到糖，以及從糖到生物能源產(chǎn)品等各個(gè)環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)化效率。

▲ 生物能源產(chǎn)品合成路線

木質(zhì)纖維素是自然界中最為豐富的生物質(zhì)資源，由植物通過光合作用固定儲(chǔ)存于植物細(xì)胞壁，主要有機(jī)成分為纖維素、半纖維素和木質(zhì)素。隨著合成生物學(xué)的不斷發(fā)展，適用于能源植物性狀改良的合成生物學(xué)工具與策略也得到廣泛應(yīng)用。能源植物功能基因鑒定、合成生物學(xué)元件開發(fā)、遺傳轉(zhuǎn)化和篩選體系構(gòu)建、基因組編輯技術(shù)都取得了長(zhǎng)足進(jìn)展。當(dāng)前，纖維素和半纖維素的轉(zhuǎn)化利用技術(shù)相對(duì)成熟，而木質(zhì)素因具有分子量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜和交聯(lián)程度高等特點(diǎn)，較難利用。植物細(xì)胞壁多糖轉(zhuǎn)化效率與細(xì)胞壁中木質(zhì)素的含量、組成等關(guān)系密切（Studer et al.，2011）。通過合成生物學(xué)策略調(diào)控木質(zhì)素合成相關(guān)基因的表達(dá)，能夠有效地改變木質(zhì)素的總量與組分，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)酶解糖化效率的提升。

木質(zhì)纖維素的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和組成形成了天然拮抗降解作用的屏障（Himmel et al.，2007），木質(zhì)纖維素的高效、低成本酶解糖化成為秸稈產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的瓶頸問題（Demain et al.，2005）。目前，用于木質(zhì)纖維素糖化的酶系主要有兩類：一是來源于真菌的游離酶體系，目前主流的木質(zhì)纖維素生物轉(zhuǎn)化技術(shù)——同步糖化發(fā)酵（simultaneous saccharification and fermentation，SSF）就是一種采用游離酶制劑的工藝；二是來源于厭氧梭菌的纖維小體體系，該體系包括整合生物加工（ consolidated bioprocessing ， CBP ） 技術(shù)和整合生物糖化（ consolidated bio-saccharification，CBS）技術(shù)（Zhang et al.，2017），均采用梭菌及其纖維小體作為生物催化劑實(shí)現(xiàn)木質(zhì)纖維素的高效轉(zhuǎn)化。

目前，CBP 工藝的產(chǎn)品種類仍局限于以纖維素乙醇為主，還不具備市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。近年來，基于合成生物學(xué)策略對(duì)梭菌底盤及酶系開展了以產(chǎn)品為導(dǎo)向的定向改造，成功開拓了CBP 產(chǎn)品種類。對(duì)于CBS 技術(shù)來說，其核心在于創(chuàng)制更為高效的生物催化劑，實(shí)現(xiàn)木質(zhì)纖維素到可發(fā)酵糖的快速轉(zhuǎn)化，而這很大程度上依賴于針對(duì)纖維小體復(fù)雜體系的合成生物學(xué)定向改良。

糖類物質(zhì)是微藻細(xì)胞中重要的碳水化合物存在形式。微藻能夠利用太陽能固定二氧化碳，合成單糖（葡萄糖和果糖等）、二糖（蔗糖和海藻糖等）及多糖（糖原、β-葡聚糖等）（Song et al.，2016b；Qiao et al.，2020）。與高等植物相比，微藻生長(zhǎng)速度快、體積小、生命周期短，因此更適合工業(yè)化、立體化的培養(yǎng)模式，這也意味著其具有更高的太陽能和土地資源利用效率。同時(shí)，微藻的遺傳操作便捷性也超過植物。隨著合成生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，可以更精準(zhǔn)地進(jìn)行天然代謝途徑的改造或異源代謝途徑的引入，實(shí)現(xiàn)對(duì)微藻胞內(nèi)碳流、能量流的重定向，促進(jìn)各種糖類物質(zhì)的高效合成。藍(lán)藻作為原核微藻，生長(zhǎng)速度更快、細(xì)胞結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，近年來其相應(yīng)的合成生物技術(shù)體系的發(fā)展也更為成熟，無論是對(duì)藍(lán)藻光驅(qū)固碳產(chǎn)糖機(jī)制的認(rèn)識(shí)、條件優(yōu)化還是人工設(shè)計(jì)改造，都取得了長(zhǎng)足的發(fā)展。微藻光驅(qū)固碳產(chǎn)糖為生物煉制的糖原料供應(yīng)提供了一條全新的技術(shù)路線。

02

原料—產(chǎn)品轉(zhuǎn)化

酵母可以利用不同來源的糖原料合成乙醇。釀酒酵母由于具有一般公認(rèn)安全（generally recognized as safe，GRAS）、遺傳背景清晰、遺傳操作成熟及較好的環(huán)境脅迫耐受性等優(yōu)點(diǎn)，已成為重要的乙醇細(xì)胞工廠（Favaro et al.，2019）。由于無法直接分解淀粉，釀酒酵母乙醇生產(chǎn)通常需要采用先糖化后發(fā)酵的方式。以木質(zhì)纖維素作為原料，釀酒酵母只能夠利用水解液中葡萄糖，無法利用木糖。而且，工業(yè)發(fā)酵過程中，釀酒酵母需要面對(duì)高溫、高滲透壓和高乙醇濃度等多種環(huán)境因素的脅迫。利用合成生物學(xué)方法，結(jié)合功能基因組的研究對(duì)釀酒酵母細(xì)胞工廠的功能進(jìn)行優(yōu)化，可以提高目標(biāo)代謝物的合成效率，擴(kuò)展其代謝能力，保證細(xì)胞在工業(yè)生產(chǎn)的脅迫環(huán)境條件下具有較好的活性。

迄今為止，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)多種酵母可以同時(shí)代謝五碳糖和六碳糖合成乙醇（Azhar et al.，2017），其中樹干畢赤酵母（Pichia stipitis）、熱帶假絲酵母（Candida tropicalis）、馬克斯克魯維酵母（Kluyveromyces marxianus）、布魯塞爾德克酵母（Dekkera bruxellensis）等酵母菌具有天然的木糖等五碳糖代謝能力，可以合成乙醇，但產(chǎn)量、得率均達(dá)不到乙醇工業(yè)生產(chǎn)要求。通過基因組重排和微生物混合培養(yǎng)，采用合成生物學(xué)策略引入外源元件/途徑、構(gòu)建遺傳元件隨機(jī)突變文庫并進(jìn)行篩選，顯著改善了非傳統(tǒng)酵母同時(shí)利用五碳糖和六碳糖生產(chǎn)乙醇的能力。

梭菌（Clostridium）能夠利用不同形式的糖原料發(fā)酵生產(chǎn)丁醇。雖然現(xiàn)有的產(chǎn)丁醇梭菌發(fā)酵技術(shù)在成本上與石油化工技術(shù)相比仍處于劣勢(shì)（主要原因包括原料價(jià)格高、丁醇產(chǎn)量低、產(chǎn)物的提取成本較高），但基于未來大力發(fā)展可再生能源產(chǎn)業(yè)的需求，生物法制備丁醇的技術(shù)路線依然受到廣泛關(guān)注。受益于近年來合成生物學(xué)的發(fā)展，一些新的理論、方法、技術(shù)已被應(yīng)用于提升生物丁醇核心技術(shù)——產(chǎn)丁醇梭菌的遺傳改良，并取得顯著進(jìn)展。

產(chǎn)丁醇梭菌作為一類代表性的厭氧細(xì)菌，受限于分子工具的匱乏和低效，其分子水平的基礎(chǔ)與應(yīng)用研究一度進(jìn)展緩慢。但近年來分子生物學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展為產(chǎn)丁醇梭菌的合成生物學(xué)研究創(chuàng)造了有利條件，相關(guān)研究也進(jìn)入了“快車道”。眾多遺傳操作工具（包括基因和堿基編輯工具）已經(jīng)被開發(fā)出來，這為梭菌丁醇代謝工程奠定了良好的基礎(chǔ)。丁醇合成途徑的增強(qiáng)及競(jìng)爭(zhēng)途徑的弱化或者刪除，提升了丁醇的比例和產(chǎn)量；同時(shí)，一些經(jīng)過代謝工程改造的非典型梭菌被用于丁醇發(fā)酵，實(shí)現(xiàn)了丁醇與丙酮生產(chǎn)的解耦；另外，遺傳操作工具還為梭菌的丁醇耐受性、抗逆性能優(yōu)化以及底物利用優(yōu)化提供了便利，極大地提高了丁醇生產(chǎn)效率。

隨著合成生物學(xué)的發(fā)展，利用糖類原料的新型能源微生物底盤和新型生物能源產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。系統(tǒng)地研究模式底盤細(xì)胞，同時(shí)挖掘更多具有不同優(yōu)良特性的新型微生物底盤細(xì)胞，進(jìn)而合理設(shè)計(jì)、優(yōu)化代謝途徑與底盤細(xì)胞，可以拓展生物能源產(chǎn)品，提高產(chǎn)品產(chǎn)量。基于系統(tǒng)生物學(xué)可以加深對(duì)底盤細(xì)胞代謝網(wǎng)絡(luò)、調(diào)控機(jī)制等方面的理解，結(jié)合合成生物學(xué)“設(shè)計(jì)—構(gòu)建—測(cè)試—學(xué)習(xí)（design-build-test-learn，DBTL）”策略，對(duì)能源微生物底盤細(xì)胞進(jìn)行多維度的理性或半理性改造，構(gòu)建高效的能源微生物細(xì)胞工廠，驅(qū)動(dòng)從“造物致知”向“造物致用”發(fā)展，有望實(shí)現(xiàn)能源產(chǎn)品的多元化及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展（Liu et al.，2021；Zhang et al.，2021）。

03

一碳資源利用

包括二氧化碳、一氧化碳、甲醇在內(nèi)的一碳化合物是生物制造行業(yè)的理想原料，因具有來源廣泛、制備容易、價(jià)格低廉的特點(diǎn)而受到廣泛關(guān)注。合成生物學(xué)的發(fā)展有力地促進(jìn)了利用一碳化合物的微生物細(xì)胞工廠的構(gòu)建（Jiang et al.，2021）。

合成氣是一種主要成分包含一氧化碳、二氧化碳和氫氣的混合氣體。其來源非常廣泛，包括化石燃料的不完全燃燒、植物生物質(zhì)或生活廢物的氣化，以及煉鋼等工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)。利用合成氣的梭菌（又稱食氣梭菌）是產(chǎn)乙酸細(xì)菌中的重要類群，尤其是永達(dá)爾梭菌（Clostridium ljungdahlii）、自產(chǎn)醇梭菌（Clostridium autoethanogenum）等菌株是目前合成氣發(fā)酵中研究較多的。乙酸和乙醇是大部分食氣梭菌的主要發(fā)酵產(chǎn)物，另有一些食氣梭菌還可在含一碳?xì)怏w的生長(zhǎng)條件下合成乳酸、丁醇、2,3-丁二醇等高值化合物，具有良好的工業(yè)應(yīng)用前景。

天然的食氣梭菌吸收、固定和轉(zhuǎn)化一碳?xì)怏w速率較慢，能量代謝效率低。長(zhǎng)久以來，基因組信息和遺傳學(xué)工具的缺乏，阻礙了食氣梭菌生產(chǎn)平臺(tái)的發(fā)展。近年來，隨著測(cè)序技術(shù)的進(jìn)步及各種遺傳學(xué)工具的迅速發(fā)展，食氣梭菌的合成生物學(xué)平臺(tái)與技術(shù)也得到迅速發(fā)展。合成生物學(xué)元件的篩選和遺傳轉(zhuǎn)化方法的優(yōu)化為食氣梭菌代謝工程改造奠定了良好的基礎(chǔ)。同源重組、基因編輯和大片段基因簇染色體整合表達(dá)等新技術(shù)的應(yīng)用為食氣梭菌代謝途徑優(yōu)化和高效細(xì)胞工廠的構(gòu)建提供了重要的遺傳操作工具。

朗澤科技（Lanza Tech）與首鋼集團(tuán)合作，采用先進(jìn)的氣體生物發(fā)酵技術(shù)，將鋼鐵、冶金、煉化等行業(yè)的工業(yè)尾氣通過發(fā)酵技術(shù)直接轉(zhuǎn)化為燃料乙醇、天然氣和蛋白飼料等高附加值產(chǎn)品，同時(shí)將無機(jī)碳一步轉(zhuǎn)化為有機(jī)碳，實(shí)現(xiàn)碳固定及碳減排。北京首鋼朗澤新能源科技有限公司（簡(jiǎn)稱“首鋼朗澤”）于2018 年在首鋼京唐公司建成投產(chǎn)了全球首套鋼鐵工業(yè)尾氣生物發(fā)酵法制燃料乙醇項(xiàng)目，每年可生產(chǎn)燃料乙醇約4.5 萬t、蛋白飼料約7650t，壓縮天然氣約330 萬m3。依托該工業(yè)化項(xiàng)目的成功示范，首鋼朗澤與位于寧夏、貴州的國(guó)內(nèi)多家鋼鐵、鐵合金、煉化等行業(yè)知名企業(yè)達(dá)成戰(zhàn)略合作協(xié)議，開展工業(yè)尾氣發(fā)酵法制燃料乙醇的推廣應(yīng)用。

微藻作為光合生物，可利用太陽能高效固定二氧化碳，轉(zhuǎn)化為生物燃料。微藻可分為原核微藻和真核微藻，目前僅有少數(shù)微藻實(shí)現(xiàn)了規(guī)模化養(yǎng)殖（Hamed，2016）。微藻培養(yǎng)過程中對(duì)光照的需求較高，難以實(shí)現(xiàn)高密度培養(yǎng)，這導(dǎo)致規(guī)模化培養(yǎng)過程中微藻的生物質(zhì)產(chǎn)量偏低（Fasaei et al.，2018）。雖然基于缺氮誘導(dǎo)等培養(yǎng)優(yōu)化或者固碳關(guān)鍵酶過表達(dá)等基因工程操作可提高生物能源的產(chǎn)量，但是目前僅能在少數(shù)模式體系中實(shí)現(xiàn)特定產(chǎn)品的高效定向累積（Xin et al.，2017）。受微藻細(xì)胞壁生化組成等因素的影響，由微藻生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為能源產(chǎn)品的生物煉制工藝相對(duì)復(fù)雜、成本高昂（Ward et al.，2014）。

合成生物學(xué)的快速發(fā)展為微藻生物能源產(chǎn)業(yè)帶來了新的機(jī)遇。合成生物學(xué)研究的不同維度涉及多種顛覆性理論、技術(shù)和方法。聚焦微藻生物能源生產(chǎn)，這些顛覆性的成果在藻種選育、固碳和光合效率提升、全新固碳途徑構(gòu)建、微藻混養(yǎng)模式開發(fā)、細(xì)胞工廠與培養(yǎng)工藝適配、能源產(chǎn)品提取和微藻綜合利用的協(xié)調(diào)性等領(lǐng)域已得到廣泛的應(yīng)用（Luan and Lu，2018b）。

甲醇具有來源廣泛、易儲(chǔ)存運(yùn)輸、價(jià)格相對(duì)低廉等優(yōu)勢(shì)，被視為極具潛力的生物制造原料。自然界中存在著一類甲基營(yíng)養(yǎng)型微生物，天然可以利用甲醇等一碳化合物為底物進(jìn)行生長(zhǎng)及代謝，主要分為甲醇細(xì)菌和甲醇酵母兩類。天然甲基營(yíng)養(yǎng)型微生物能夠高效利用甲醇進(jìn)行細(xì)胞生長(zhǎng)與產(chǎn)物合成，但其甲醇利用途徑存在碳損失與能量消耗等問題。與模式微生物相比，甲基營(yíng)養(yǎng)型微生物遺傳操作工具匱乏，難以實(shí)現(xiàn)下游產(chǎn)物合成途徑的快速搭建和代謝途徑重構(gòu)。因此，利用遺傳背景相對(duì)清晰的模式微生物，如大腸桿菌、谷氨酸棒桿菌及釀酒酵母等，通過重構(gòu)甲醇代謝途徑，實(shí)現(xiàn)甲醇進(jìn)入初級(jí)代謝并合成目標(biāo)產(chǎn)物，是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。然而，人工甲基營(yíng)養(yǎng)型微生物普遍面臨異源甲醇代謝途徑與宿主內(nèi)源代謝途徑不匹配、甲醇利用效率低及菌株生長(zhǎng)緩慢等問題（Wang et al.，2020）。

以天然甲基營(yíng)養(yǎng)型微生物和模式微生物進(jìn)行甲醇生物轉(zhuǎn)化是兩種不同的合成生物學(xué)研究策略，其中，天然甲基營(yíng)養(yǎng)型微生物為人工甲醇利用微生物提供了上游甲醇同化途徑元件，而人工甲基營(yíng)養(yǎng)型微生物為天然甲基營(yíng)養(yǎng)型微生物提供了下游產(chǎn)物合成途徑元件及改造策略。近年來，隨著CRISPR/Cas 技術(shù)[成簇規(guī)律間隔短回文重復(fù)（clustered regularly interspaced short palindromic repeat，CRISPR）/CRISPR 相關(guān)蛋白（CRISPR-associated protein，Cas）]的不斷發(fā)展，在甲基營(yíng)養(yǎng)型微生物，特別是甲醇酵母中開發(fā)了相對(duì)完善的基因編輯工具，極大地提高了其基因編輯效率。而實(shí)驗(yàn)室適應(yīng)性進(jìn)化結(jié)合反向代謝工程則在促進(jìn)甲醇利用與增加底物和產(chǎn)物耐受等方面發(fā)揮重要作用。

綜上所述，合成生物學(xué)在利用細(xì)胞工廠轉(zhuǎn)化不同來源的可再生原料生成各種生物能源產(chǎn)品的過程中發(fā)揮了重要作用。目前，從最簡(jiǎn)單的、不含有碳原子的氫氣到含有不同碳原子數(shù)、結(jié)構(gòu)和性能各異的生物燃料分子，都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了合成生物制造。合成生物學(xué)的快速發(fā)展將為生物能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供進(jìn)一步的策略與技術(shù)支撐。

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以合成生物學(xué)這一新興學(xué)科為基礎(chǔ)的合成生物技術(shù)是現(xiàn)代生物技術(shù)發(fā)展的集大成者，在新型生物質(zhì)種質(zhì)資源的創(chuàng)制、生物質(zhì)資源的高效生物轉(zhuǎn)化，以及生物能源與材料化學(xué)品的開發(fā)等方面發(fā)揮重要作用。《能源合成生物學(xué)》一書系統(tǒng)總結(jié)了如何通過合成生物學(xué)技術(shù)改造能源生物，以顯著提高從二氧化碳到生物質(zhì)、從生物質(zhì)到糖，以及從糖到乙醇、丁醇、萜烯、脂肪烴等生物燃料產(chǎn)品和一碳資源直接轉(zhuǎn)化為生物燃料產(chǎn)品等各個(gè)環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)化效率，并對(duì)能源合成生物學(xué)未來的發(fā)展方向和機(jī)遇挑戰(zhàn)進(jìn)行了展望。該書不僅展示了合成生物學(xué)與合成生物技術(shù)在能源領(lǐng)域重要的學(xué)科和技術(shù)支撐作用，同時(shí)我也相信它一定會(huì)成為相關(guān)領(lǐng)域的科研和工程技術(shù)人員及科技管理部門重要的參考用書。

劉中民

中國(guó)工程院院士

中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所所長(zhǎng)

2024 年2 月

本文摘編自《能源合成生物學(xué)》（呂雪峰主編. 北京 : 科學(xué)出版社 ; 濟(jì)南 : 山東科學(xué)技術(shù)出版社, 2024. 6）一書“第1 章 概 述”“序一”“序二”，有刪減修改，標(biāo)題為編者所加。

能源合成生物學(xué)

呂雪峰主編

ISBN 978-7-03-078739-2

生物能源在增加能源與資源供給、改善生態(tài)環(huán)境、支撐碳中和目標(biāo)實(shí)現(xiàn)等方面有著其他可再生能源不可替代的顯著優(yōu)勢(shì)。合成生物學(xué)在生物能源研發(fā)方面具有重要的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的發(fā)展空間，有利于解決生物能源的關(guān)鍵研發(fā)問題。本書結(jié)合編者在能源合成生物學(xué)領(lǐng)域的研究工作，圍繞合成生物學(xué)使能技術(shù)與改造策略、生物催化劑和細(xì)胞工廠的性能優(yōu)化，系統(tǒng)總結(jié)了如何通過合成生物學(xué)技術(shù)改造能源生物底盤，以顯著提高從二氧化碳到生物質(zhì)、從生物質(zhì)到糖，以及從糖到乙醇、丁醇、萜烯、脂肪烴等生物燃料產(chǎn)品和一碳資源直接轉(zhuǎn)化為生物燃料產(chǎn)品等各個(gè)環(huán)節(jié)的轉(zhuǎn)化效率，并對(duì)能源合成生物學(xué)未來的發(fā)展方向與挑戰(zhàn)進(jìn)行了展望。

本書可供合成生物學(xué)、生物能源、微生物學(xué)和植物學(xué)相關(guān)領(lǐng)域的科研人員、工程技術(shù)人員和高等院校師生參考，以期共同推動(dòng)能源合成生物學(xué)的蓬勃發(fā)展。

基因組合成生物學(xué)

沈玥，付憲主編

ISBN 978-7-03-078657-9

本書對(duì)合成基因組學(xué)的核心內(nèi)容進(jìn)行了系統(tǒng)性介紹，既涉及相關(guān)的原理和技術(shù)，亦包括里程碑式科學(xué)事件和前沿應(yīng)用展望。具體而言，本書序?yàn)閲?guó)內(nèi)外該研究領(lǐng)域的知名學(xué)者George Church 教授和楊煥明院士對(duì)該領(lǐng)域的概述和展望；第1 章圍繞合成基因組所涉及的四大類設(shè)計(jì)原則（區(qū)分、重構(gòu)、精簡(jiǎn)與賦能）進(jìn)行深入介紹；第2 章深入闡述如何從頭人工合成基因組，以及該過程涉及的關(guān)鍵技術(shù)；第3 章全面分享在病毒、原核生物及真核生物基因組人工合成方面取得的重大科研成果；第4 章展望領(lǐng)域未來的應(yīng)用場(chǎng)景并探討發(fā)展帶來的倫理安全問題。

本書可供合成生物學(xué)的基因組學(xué)技術(shù)與應(yīng)用領(lǐng)域的高年級(jí)本科生、研究生和科研人員參考使用，對(duì)于合成生物學(xué)產(chǎn)業(yè)的從業(yè)人士也有參考意義。

新一代食品生物技術(shù)

劉龍，陳堅(jiān)，呂雪芹主編

本書主要從食品微生物資源、食品組學(xué)、酶工程、發(fā)酵工程、代謝工程、合成生物學(xué)等方面系統(tǒng)介紹了新一代食品生物技術(shù)。在此基礎(chǔ)上，闡述了食品生物技術(shù)在未來食品中的應(yīng)用。其中，第1 章簡(jiǎn)述了食品生物技術(shù)的概念、主要內(nèi)容及其在食品工業(yè)中的應(yīng)用；第2 章介紹了食品微生物資源挖掘與高通量選育技術(shù)；第3～7 章詳述了食品組學(xué)、酶工程、發(fā)酵工程、代謝工程，以及合成生物學(xué)等系列生物技術(shù)與食品科學(xué)的交織融合與應(yīng)用；第8 章闡述了未來食品的概念與內(nèi)涵，并介紹了食品生物技術(shù)在功能蛋白、功能糖、植物基食品等未來食品生產(chǎn)中的應(yīng)用。

本書詳細(xì)介紹了新一代食品生物技術(shù)及其應(yīng)用，可供食品工程、生物工程、發(fā)酵工程以及合成生物學(xué)等領(lǐng)域的研究人員參考，也可以作為研究生教學(xué)參考用書。

（本文編輯：劉四旦）