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期刊简介

期刊简介 期刊简介

国际刊号：

ISSN 2097—6364（网络）

ISSN 2096—8280（印刷）

国内刊号：CN 10-1687/Q

主管：

中国石油和化学工业联合会

主办：

化学工业出版社有限公司

中国生物工程学会

国投生物科技投资有限公司

出版：化学工业出版社有限公司

编辑：《合成生物学》编辑部

指导委员会主任：赵国屏

指导委员会副主任：张先恩

主编：元英进

执行主编：李春；刘陈立

国内邮发代号：80-627

国外发行代号：C9460

广告发布登记号：京东市监广登字20170106号

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Volume 7 期 3，2026 2026年第7卷第3期
本期电子书 封面故事

  • 序

    费强, 周雍进, 李寅, 谭天伟

    DOI：10.12211/2096-8280.2026-049
      
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    更新时间：2026-07-03

  • 观点

    李寅

    DOI：10.12211/2096-8280.2026-014
    摘要：一碳生物技术正经历从“发现自然”到“重构自然”的范式跃迁，其战略价值正在被重新定义——它不再是生物制造的远期选项，而是重塑碳基工业的底层逻辑、实现碳中和目标的重要路径。中国拥有全球最丰富的一碳生物技术应用场景和最迫切的产业需求，但“根技术”依赖仍是最大短板。本文提出，中国应超越“局部突破”的传统思维，转向创新范式、产业生态、人才生态与话语体系的“系统重构”，以战略定力抓住全球绿色工业革命的历史机遇，在碳基未来新格局中占据主动。  
    关键词：一碳生物技术;范式跃迁;系统重构;碳中和;工业根基   
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    更新时间：2026-07-03

  • 特约评述

    李健, 陈云, 刘海艳, 谭在高

    DOI：10.12211/2096-8280.2025-077
    摘要：一碳化合物（C1，包括CO2、CO、甲烷、甲醇及甲酸等）作为重要的含碳资源，凭借其来源广泛、经济及可再生特性，已成为生物制造领域的新型战略原料。近年来，合成生物学与代谢工程技术的突破性进展显著推动了C1化合物的生物转化路径创新，为碳中和目标下的绿色生物制造开辟了新范式。本文聚焦天然C1利用微生物的代谢网络优化、非天然C1利用途径的开发以及人工合成甲基营养菌的理性设计，系统比较评估了不同微生物底盘在C1生物转化中的应用潜力及关键C1同化途径的代谢特征，并综述了2022—2025年间该领域的前沿策略与技术成果。进一步对比分析了甲基营养菌的应用领域，探讨了各类宿主在产物合成中的适配性，探讨了当前存在的生物固碳效率低、人工固碳途径在体内难以高效运行、毒性中间体限制甲醇同化、人工甲基营养菌生长缓慢等难题。在此基础上，进一步讨论了实验室进化、酶工程、人工途径设计等多种手段协同提升C1利用效率的潜力。最后，展望了人工智能在C1生物制造领域发展中的重要驱动作用，主要包括其在基因编辑、底盘细胞优化、酶工程与蛋白质设计以及DBTL循环加速等方面的应用潜力，以期为C1驱动的可持续生物经济体系构建提供理论支撑。  
    关键词：一碳化合物;甲基营养型;合成生物学;代谢工程;绿色生物制造   
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    更新时间：2026-07-03

    李逸鑫, 董蓉, 解一诺, 王远鹏, 曹名锋

    DOI：10.12211/2096-8280.2025-078
    摘要：微生物电合成（microbial electrosynthesis， MES）是一项具有广阔前景的技术，主要依赖微生物通过阴极提供的电子将二氧化碳转化为增值化学品。然而，目前对MES的机制分析以及不同底物的一碳转化利用尚存在一定的局限性。因此，研究不同类型的MES装置，并根据其特性提供适宜的底物一碳生物转化路径至关重要。此外，各类MES装置及其基本原理也会影响纳米材料的选择与其强化机制。本文通过对不同MES装置及其核心基本原理的分析，探讨了不同生物一碳转化路径的优缺点，同时研究了纳米材料在MES过程中的强化机制，以期提高MES的效率，因为纳米颗粒在电子转移中对功能基因的表达起着重要作用。尽管MES目前仍处于初步开发阶段，其法拉第效率、底物转化路径及产物合成效率相对较低，但依然是未来最具潜力的二氧化碳转化技术，对推动低碳未来的可持续生物技术战略具有重要意义。  
    关键词：微生物电合成;CO2固定;电子传递;纳米生物技术;生物合成   
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    更新时间：2026-07-03

    韩林, 郭禹曼, 李燕, 曹珩珩, 李嘉婧, 杨明浩, 汪萌萌, 李晋萍, 吕永琴

    DOI：10.12211/2096-8280.2025-070
    摘要：随着全球气候变化问题的日益加剧，开发高效、可持续的CO2转化技术已成为国际研究的前沿课题。特别是将CO2升级转化为具有高附加值的长链碳氢化合物（C3及以上）不仅有助于缓解温室效应，还为实现碳中和和构建循环经济体系提供了新路径。在众多技术路线中，电催化与生物催化因其温和的反应条件、良好的可控性和可模块化集成特性，展现出广阔的发展前景。然而，两者在独立应用中分别存在产物选择性差、固碳效率低或系统稳定性不足等瓶颈问题。近年来，电催化与微生物催化的协同耦合策略逐渐成为研究热点。该策略利用电能为微生物固碳过程提供能量和还原力，或通过电催化将CO2还原为C1/C2中间产物（如CO、甲酸、乙酸等），进一步作为碳源被特定微生物利用，通过代谢途径高选择性合成丁醇、己酸、烯烃等多碳产物，实现对CO2的深度转化和资源化利用。根据电化学系统与生物系统在时间、空间及能量耦合方式的不同，该类系统可划分为电-菌原位耦合系统与电-菌异位耦合系统两大类。本文系统梳理了当前电-微生物细胞协同固碳转化合成化学品领域的研究进展，重点分析了不同耦合模式在产物分布调控、电子传递机制、界面构建策略及系统稳定性等方面的技术关键与科学挑战。进一步结合合成生物学、材料科学与反应工程的交叉融合趋势，提出了未来该领域在精准调控、高通量筛选与系统集成等方向的发展前景。本综述为推动电-微生物协同固碳转化技术的深入研究与实际应用提供了重要参考与理论支撑。  
    关键词：电催化;微生物;耦合系统;CO2固定;微生物电合成;胞外电子传递   
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    更新时间：2026-07-03

    狄泽燕, 周铄, 杨铭方, 刘昕, 陈瑶

    DOI：10.12211/2096-8280.2025-003
    摘要：一碳化合物（CO₂、甲烷、甲醇等）的生物转化是实现绿色生物制造的重要途径，但其效率受限于气相底物捕获困难、生物催化剂稳定性不足及辅因子再生成本高、操作复杂等问题。功能框架材料［金属有机框架（MOF）、共价有机框架（COF）和氢键有机框架（HOF）等］凭借其高比表面积、可调孔道结构和多功能特性，为解决上述挑战提供了新思路。本文系统综述了功能框架材料在一碳生物转化中的最新研究进展：①作为酶固定化载体，显著提升催化稳定性与效率；②构建级联催化体系；③开发框架材料基人工酶；④协同微生物催化。然而，功能框架材料在一碳生物转化中应用面临固定化酶种类受限及传质阻力、天然微生物和酶效率低、规模化成本高及工业化适配性亟待突破等挑战。未来需重点优化定向固定化策略以减少传质限制；利用合成生物学改造微生物和酶；开发低成本、可大量制备的框架材料，突破规模化生产与工业适配性瓶颈，并评估全生命周期环境影响。功能框架材料与生物催化的深度融合将为一碳资源的高值化利用提供变革性技术支撑。  
    关键词：一碳转化;生物催化;金属有机框架;共价有机框架;氢键有机框架   
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    更新时间：2026-07-03
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