同时对卡尔文循环中其他步骤的设计优化，例如FBPase和SBPase酶的编辑和酶复合体的研究 (图2)，以及对光呼吸反应的设计，例如旁路通路的取代设计 (图3)，也是目前主要的研究方向。随着人工智能 (AI) 以及和合成生物学的发展，使得全新设计的碳同化路径有望取代原有的RuBisCO固碳方式，进行更高效的光合，提高作物生长发育。
图2. 卡尔文循环改造设计对光合作用的提高
图3. 旁路通路设计提高固碳效率
对于当前研究仍面对的问题与挑战，作者也提出了一些见解。可以发挥AI和进化系统的优势重新设计RuBisCO来实现突破，将C4植物的碳代谢途径优化设计到C3植物中，设计卡尔文循环中复合体内的底物通道来实现通量的增加，以及引入新型的人工固碳循环来提高固碳效率。对于光合作用方面的提升，可以通过探索AI助力的新型固碳途径设计，发挥代谢途径中酶复合体代谢区室 (metabolon) 的作用，以及优化植物库源分配模式来实现。
中国科学院遗传与发育生物学研究所博士后秦可臻和硕士生叶星延为论文的第一作者，张有君研究员和马克斯普朗克分子植物生理研究所Alisdair. R. Fernie教授为论文通讯作者，马克斯普朗克陆地微生物研究所罗珊珊博士后也参与了该工作。该研究得到了中国科学院先导项目的资助支持。
Qin, K., Ye, X., Luo, S., Fernie, A. R., and Zhang, Y. (2025). Engineering carbon assimilation in plants. J. Integr. Plant Biol. https://doi.org/10.1111/jipb.13825
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