中国合成科学2035发展战略

总序/i
前言/vii
摘要/xi
Abstract/xvii
第一章 总论/1
第一节 合成科学的核心内涵与意义/1
第二节 合成科学的发展历程与趋势/2
第三节 我国合成科学的关键科学问题与发展方向/6
一、关键科学问题/6
二、发展方向/7
第四节 合成科学领域发展的相关政策建议/8
第二章 仿生反应/10
第一节 科学意义与战略价值/10
第二节 现状及其形成/11
仿生离子型反应/13
二、仿生自由基反应/20
三、仿生协同反应/26
四、仿生杂原子转移反应/32
五、仿生光化学反应/37
第三节 关键科学问题、关键技术问题与发展方向/42
第四节 相关政策建议/43
本章参考文献/44
第三章 仿生催化/54
第一节 科学意义与战略价值/54
第二节 现状及其形成/55
一、催化中心的模拟/57
二、蛋白质骨架的模拟/113
三、小结/117
第三节 关键科学问题与发展方向/118
一、关键科学问题/118
二、重要发展方向/119
第四节 相关政策建议/120
本章参考文献/120
第四章 仿生天然产物合成/153
第一节 科学意义与战略价值/153
一、推动具有药用价值天然产物的高效合成/154
二、揭示生物活性天然产物的生物合成途径/155
三、促进天然产物的分子功能探索与利用/155
第二节 现状及其形成/156
一、仿生合成百年掠影/156
二、仿生合成中的碳正离子化学/157
三、仿生合成中的自由基化学/158
四、仿生合成中的成环策略/158
五、我国的仿生合成研究现状/159
六、仿生策略发展的新阶段/161
七、仿生合成面临的挑战/163
第三节 关键科学问题与发展方向/164
一、关键科学问题/164
二、优先发展领域或重要研究方向/165
第四节 相关政策建议/165
本章参考文献/167
第五章 对酶进行人工改造的定向进化/171
第一节 科学意义与战略价值/171
一、生物催化技术的国内外发展趋势/171
二、非天然酶的设计与应用的战略意义/173
第二节 现状及其形成/173
一、非天然酶的发展历史回溯/174
二、非天然酶的研究现状/175
三、非天然酶国内外发展评估/177
第三节 非天然酶的关键科学问题、关键技术问题与发展方向/179
一、非天然酶的关键科学问题与关键技术问题/179
二、非天然酶的发展方向/181
第四节 非天然酶的发展政策建议/182
本章参考文献/183
第六章 酶催化反应驱动的活性分子合成/188
第一节 科学意义与战略价值/188
第二节 现状及其形成/189
一、活性天然产物的化学——酶法合成/190
二、活性天然产物的异源——化学合成/203
三、酶催化反应驱动的小分子药物合成/206
第三节 关键科学问题、关键技术问题与发展方向/215
第四节 相关政策建议/217
本章参考文献/217
第七章 生物合成化学——新酶学机制与途径解析/222
第一节 科学意义与战略价值/222
第二节 现状及其形成/227
一、分子骨架的生物合成模式/227
二、合成修饰过程中的化学/240
第三节 关键科学问题、关键技术问题与发展方向/250
一、关键科学问题/250
二、关键技术问题/251
三、发展方向/252
第四节 相关政策建议/252
本章参考文献/253
第八章 组合生物合成/265
第一节 科学意义与战略价值/265
第二节 研究现状及其形成/266
基于生源假说的组合生物合成探索/267
二、基于基因水平开展组合生物合成/271
三、交叉融合的组合生物合成研究/275
四、新技术推动的组合生物合成快速发展/281
第三节 关键科学问题与发展方向/289
第四节 相关政策建议/291
本章参考文献/292
第九章 新产物、新机制导向的基因组挖掘/299
第一节 科学意义与战略价值/299
第二节 现状及其形成/301
一、基因数据的暴增为基因挖掘提供了数据基础/302
二、基因挖掘算法与大数据库的发展/303
三、菌种资源的丰富和共享使基因组挖掘更为便捷/307
第三节 关键科学问题与发展方向/308
一、基于负责核心骨架合成的基因挖掘/308
二、基于天然产物骨架修饰基因的基因组挖掘/317
三、功能基因导向的基因组挖掘/327
四、发展趋势及展望/334
第四节 相关政策建议/335
本章参考文献/337
第十章 异源生物合成/349
第一节 科学意义与战略价值/349
第二节 现状及其形成/352
一、天然产物、工业化学品等的异源生物合成/353
二、异源生物合成的基因编辑技术/365
三、异源生物合成的底盘细胞/368
第三节 关键科学问题、关键技术问题与发展方向/374
一、加深对天然产物生物合成途径和代谢调控网络的认识/374
二、 突破人工合成途径设计及构建，创建高效工业化学品异源合成微生物细胞工厂/374
三、 加强底盘细胞的适配优化和发展高效率、多位点、低成本的基因编辑技术/375
第四节 相关政策建议/376
本章参考文献/376
第十一章 生物合成研究的技术、方法与策略/387
第一节 科学意义与战略价值/387
第二节 生物合成研究的相关技术方法/389
一、化学与物理学相关技术方法/389
二、生物学相关技术方法/393
三、计算机与信息技术/400
四、与生物合成相关的其他学科技术/405
第三节 生物合成研究的不同发展阶段及其相应策略/406
一、生物合成研究的萌芽期（1800～1920 年）/406
二、生物合成实验的科学确立期（1921～1970 年）/409
三、生物合成的初步发展期（1971～2000 年）/411
四、生物合成的快速发展期（2001～2020 年）/412
第四节 天然产物生物合成研究经典案例分析/414
一、吗啡的生物合成研究/414
二、托品烷生物碱的生物合成研究/417
三、他汀类天然产物的生物合成研究/420
四、红霉素的生物合成研究/423
第五节 生物合成发展瓶颈与未来展望/427
一、主要瓶颈/427
二、未来展望/427
三、本领域中存在的重要问题和政策建议/427
本章参考文献/427
第十二章 生物降解与转化/442
第一节 科学意义与战略价值/442
一、科学意义/442
二、战略价值/442
第二节 现状及其形成/443
一、概述/443
二、生物降解与转化研究的发展脉络/444
三、生物降解与转化的研究主体及经典案例/447
第三节 关键科学问题、关键技术问题与发展方向/450
一、关键科学问题与技术问题/450
二、发展趋势/451
第四节 相关政策建议/454
本章参考文献/454
第十三章 DNA 信息存储与计算/457
第一节 科学意义与战略价值/457
第二节 现状及其形成/459
一、发展历程及现状/460
二、政策规划布局/465
三、主要研究机构与重点企业/467
第三节 关键科学问题、关键技术问题与发展方向/469
一、降低信息写入成本/469
二、提升数据读取速度/469
三、提升存储规模/470
四、加快与现有存储系统融合/470
第四节 相关政策建议/472
一、 加大政府支持和资助力度，强化相关技术领域研发及战略布局/472
二、促进多学科研究和公私协同合作，加速成果应用转化/473
三、监管数据安全与生物安全风险/474
本章参考文献/474
第十四章 糖的合成/477
第一节 科学意义与战略价值/477
第二节 现状及其形成/479
一、糖的化学法合成/480
二、糖的酶法合成/504
三、糖的自动化合成/506
四、糖的合成应用/507
第三节 关键科学问题、关键技术问题与发展方向/516
一、关键科学问题与关键技术问题/516
二、发展方向/516
第四节 相关政策建议/520
本章参考文献/521
第十五章 蛋白质的合成/545
第一节 科学意义与战略价值/545
第二节 现状及其形成/547
一、主要合成方法/547
二、主要应用领域/558
第三节 关键科学问题、关键技术问题与发展方向/564
一、关键科学问题与关键技术问题/564
二、发展方向/565
第四节 相关政策建议/569
一、蛋白质合成前沿领域发展的资助策略/569
二、配套措施/570
本章参考文献/571
第十六章 核酸的合成/583
第一节 科学意义与战略价值/583
第二节 现状及其形成/584
一、核酸的合成方法/584
二、功能核酸/591
三、人工基因组的合成/602
第三节 关键科学问题、关键技术问题与发展方向/608
一、当前的瓶颈问题/608
二、未来发展方向/609
第四节 相关政策建议/611
本章参考文献/612
关键词索引/620