高效固氮生物學(xué)基礎(chǔ)與農(nóng)業(yè)應(yīng)用重大科研任務(wù)由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院的生物技術(shù)研究所聯(lián)合深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所、農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所和蔬菜花卉研究所5個創(chuàng)新團(tuán)隊共同承擔(dān)。

 

　　該團(tuán)隊將針對天然生物固氮體系的能力缺陷和我國固氮微生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸問題，在建立和完善功能基因組學(xué)、表觀遺傳學(xué)、合成生物學(xué)和根際微生物組學(xué)等前沿學(xué)科的基礎(chǔ)上，揭示固氮基因模塊和線路的適配機制與系統(tǒng)優(yōu)化機制，創(chuàng)制新一代高效固氮微生物產(chǎn)品，為高效固氮體系應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，促進(jìn)我國農(nóng)業(yè)高質(zhì)量綠色發(fā)展提供重要理論指導(dǎo)和技術(shù)支撐。

 

　　項目的3~5年近期目標(biāo)（生物固氮1.0版）是克服天然固氮體系缺陷，創(chuàng)制新一代高效根際固氮微生物產(chǎn)品，在田間示范條件下替代化學(xué)氮肥25%；10年中期目標(biāo)（生物固氮2.0版）是擴(kuò)大根瘤菌宿主范圍，構(gòu)建非豆科作物結(jié)瘤固氮的新體系，在確保產(chǎn)量的同時減少化學(xué)氮肥用量50%；15年遠(yuǎn)期目標(biāo)（生物固氮3.0版）是探索作物自主固氮的新途徑，在確保產(chǎn)量的同時大幅減少甚至完全替代化學(xué)氮肥。

 

　　不合理的氮肥施用帶來嚴(yán)重的土壤退化、環(huán)境污染和食品安全等問題，已成為我國保障糧食安全和生態(tài)安全的重大障礙。利用生物固氮部分或完全替代化學(xué)氮肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用意義重大，是當(dāng)前國際合成生物學(xué)研究的前沿，也是一個世界性的農(nóng)業(yè)科技難題。