能量转化效率提升 3.5 倍，突破了自然光合固碳系统利用太阳能的局限。为了设计超越自然能力的固碳淀粉合成途径，研究人员提出了将化学与生物催化相融合的方案，从约 7000 个生化反应中构建形成只有 11 步主反应的固碳淀粉人工合成途径，将理论能量转化效率提升 3.5 倍，使高效固定二氧化碳、高效合成淀粉成为可能。
从 60 多步到 11 步，突破自然界淀粉合成的复杂调控障碍。在计算设计的人工途径中，生物酶催化剂是成功构建这条途径的核心关键。科研团队从动物、植物、微生物等 31 个不同物种来源，挖掘合适的生物酶催化剂，构建了一条只有 11 步反应的人工淀粉合成途径，与自然界淀粉合成需要的 60 多个步骤相比，显著降低了合成的复杂度。
突破了天然淀粉合成时空效率不高的限制。由于缺少自然途径上亿年的进化过程，人工途径中来源于不同物种的生物酶催化剂间存在难以适配的问题。针对这个问题，研究团队开发了模块组装优化与时空分离反应策略，解决了人工途径中底物竞争产物抑制等问题，最终获得了淀粉合成速率和效率显著提升的人工途径。
