科技日报记者 马爱平
记者获悉，日前，中国农业科学院生物技术研究所微生物智能设计与合成科研团队“人工高效生物固氮技术及农业示范应用”项目参加科技部举办的“全国颠覆性技术创新大赛”，通过初赛并入围领域赛，经过2轮激烈角逐，获得生物技术优胜奖并晋级总决赛。
此次颠覆性技术创新大赛由科技部主办，分初赛、领域赛和总决赛，重点聚焦人工智能、未来网络与通信、生物技术、新材料、绿色技术、高端装备制造以及交叉学科等可能产生重大颠覆性突破的技术领域。
生物固氮是最古老的生命现象，有35亿年进化历史。相比工业合成氨通常需要200-500个大气压、500℃高温和催化剂作用等苛刻条件，生物固氮能在常温常压下，通过固氮酶将空气中的氮气还原为铵。因此，生物固氮又被称之为“空气面包术”。利用生物固氮替代化学氮肥，实现节肥增产增效，在农业生产中具有巨大应用潜力，同时也是一个世界性农业科技难题。
人工高效生物固氮技术及农业示范应用
生物固氮领域存在许多科学未解之谜，如为什么自然界中只有某些原核微生物具有固氮能力，为什么根瘤菌只能在豆科植物上形成固氮根瘤，为什么植物在25亿年漫长进化过程中形成了叶绿体却没有形成固氮体等。此外，生物固氮在长期进化中遵循“铵抑制、氧失活和固氮产物不能分泌胞外”等自然法则，而作物根际固氮体系存在“根际环境因素影响大、田间固氮效率低”等天然缺陷，严重制约其大规模田间生产应用。
人工高效根际固氮体系创制及田间示范应用的技术路线
“人工高效生物固氮技术及农业示范应用”项目针对广泛存在于非豆科作物根际的联合固氮体系天然缺陷，传统固氮技术应用效果不稳定等技术瓶颈问题，采用合成生物学模块化概念和系统设计理论，力图克服“固氮酶铵抑制、氧失活及固氮产物不能分泌胞外”等生物固氮自然法则，开发具有可降解性、保水性、根表亲和性和供氧供碳功能等生物活力的人工合成材料，创制适用于机械化播种、水肥一体化滴灌或无土化栽培等生产方式的类根瘤固氮肥或固氮包膜种子等新型固氮产品，为替代传统农业依赖化学氮肥的生产方式，增强我国农业核心竞争力，确保农业高质量绿色发展，提供颠覆性技术支撑。
（中国农业科学院生物技术研究所供图）
