替代氮肥：生物固氮有了蹊径图

 
 
替代氮肥：生物固氮有了蹊径图  
 

生物固氮在农业出产中应用潜力庞大      生物技能所供图

我国事世界上最大的氮肥出产和利用国，化肥太过利用已成为我国保障粮食安详和生态安详的重大障碍。氮肥增产空间越来越小，传统农业难觉得继，寻求新的替代氮肥的技能途径已刻不容缓。

克日，中国农业科学院启动高效固氮连系攻关重大科研任务，力求建设高效人工固氮产物，为我国农业高质量绿色成长提供前沿理论与技能支撑。

一个世界性农业科技困难

生物固氮可以或许为作物提供发展所需的氮素。依靠固氮菌，氮操作率可到达100%，全球生物固氮量可达每年2亿吨，高出家产氮肥出产总量，在农业出产中应用潜力庞大。

然而，“操作生物固氮替代化学氮肥是一个世界性的农业科技困难。”该任务首席科学家、中国农科院生物技能研究所研究员林敏说。

生物固氮研究有上百年的汗青，迄今为止未能在农业出产中遍及应用。这是因为，首先，固氮体系出格是表达调控系统很是巨大。环绕生物固氮，另有许多科学未解之谜，包罗，为什么自然界中只有原核微生物有固氮本领，为什么自然界中只有豆科作物能形成固氮根瘤，为什么植物祖先进化出叶绿体却没有形成“固氮体”。

其次，两种根际固氮体系——豆科作物结瘤固氮和非豆科根际连系固氮体系，自己存在天然缺陷，其受情况影响较大，田间应用结果不不变。

林敏指出，合成生物学的呈现为生物固氮等世界性农业困难的办理提供了革命性的技能途径。合成生物学回收工程科学理念，对生物体及其调控网络、代谢途径或天然产品举办设计、改革和重构，人工合玉成新的生物工程体系。它具有强大的合成与组装本领、计较与设计本领，尺度化的元件与模块设计，以及优化的线路与底盘设计。

“回收合成生物技能平台，能使得极其巨大的固氮系统模块化，集成作物固氮与抗逆线路从而补充固氮体系的天然缺陷，在田间应用中实现高效不变的节肥增产方针。”林敏说。

在“973”打算项目标支持下，我国固氮合成生物学研究已经取得了重大的希望。“可是离我们的方针尚有相当的间隔。所以，可以或许通过启动一个重要的项目实施前瞻性的机关，长短常重要的、很有远见的。”项目咨询专家组组长、中国科学院生物物理研究所研究员张先恩说。

生物固氮财富成长面对着机会和挑战。林敏先容，生物固氮相关市场国际竞争加剧，全球生物固氮市场被老牌跨国公司把持。但连年来，新兴科技公司异军突起，环绕制约农业微生物财富成长的要害瓶颈技能，如微生物种衣技能等开展研发事情并取得创新打破，成为全球风险投资的热点。

三步走实现要害技能打破

为此，该任务将聚焦生物固氮国际科技前沿，同时针对我国在基本理论和技能方面存在的瓶颈问题开展要害焦点技能研发。

林敏先容，总体思路是，在重大理论方面，聚焦连系固氮、结瘤固氮和自主固氮等当前国际固氮合成生物学的三大热点规模，增强生物组学、表观遗传学和合成生物学等前沿学科交错融合，力图取得“从0到1”的基本理论打破。

在要害技能方面，增强上中下游连系攻关和技能集成创新，打破殽杂菌株高密度发酵、固氮菌微胶囊、种子包衣等“卡脖子” 要害技能瓶颈。

在出产应用方面，力图研制新一代生物固氮产物，开展田间示范应用，为农业微生物财富和绿色农业成长提供重要技能支撑。