2026年4月13日，上海交通大学生命科学技术学院/张江高等研究院合成科学创新研究中心倪俊团队在《Nature Sustainability》在线发表了题为“Solar-driven biosynthesis of chemicals from phosphite-rich wastewater and carbon dioxide”的最新研究成果。该研究成功突破了光驱动生物合成中长期存在的细胞密度受限和易受杂菌污染两大技术瓶颈，解决了光合生产的经济性难题，为化学品的可持续生物制造提供了全新解决方案。

以二氧化碳为碳源的光驱动生物合成有望摆脱传统生物制造对糖类原料的依赖，从而缓解全球粮食安全压力并减少碳排放。然而，光遮蔽导致的电子供应不足，以及在大规模开放培养中极易崩溃的污染敏感性限制了其实际工业应用。为了应对上述挑战，研究团队创新性地提出并构建了一种太阳能-化学能混合驱动生物合成（SCHB）策略，将基于废水的无机磷回收过程无缝整合到光合微生物代谢路径中以用于化学品生产。

研究团队通过在工程蓝藻中引入亚磷酸盐氧化模块，使其能够利用废水中的亚磷酸盐作为电子供体，有效支持了细菌生长并重塑了胞内氧化还原状态。同时，这一体系还赋予了工程菌株在非无菌环境下的天然生长优势，实现了无抗生素的污染控制。基于高度模块化的SCHB平台，研究人员成功实现了覆盆子酮、靛蓝及其多种衍生物等高附加值天然产物及化学品的高效催化合成。进一步，研究人员系统评估了该体系的放大潜力，通过引入特异性耐盐模块以抵抗废水的高盐度胁迫，成功在500升规模的真实工业废水中实现了SCHB体系的免灭菌放大培养。该过程不仅实现了目标化学品的规模化生产，还同步完成了废水中营养物质的回收与水质净化。生命周期评估（LCA）和技术经济分析（TEA）结果表明，采用该路线的覆盆子酮产品具有可观的经济与环境效益潜力。研究精心设计了具有良好通用性和可拓展性的生物合成策略，将工业废水转化为驱动催化反应的强大动力，为迈向循环经济的下一代绿色生物制造开辟了新的道路。

上海交通大学生命科学技术学院、微生物代谢国家重点实验室、张江高等研究院合成科学创新研究中心倪俊副教授为论文通讯作者，上海交通大学博士生郑皓天为该论文第一作者，上海交通大学为第一单位。该工作得到科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金、上海市市级科技重大专项、“永新”青年学者项目的支持。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41893-026-01819-6