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高效固氮生物學基礎與農(nóng)業(yè)應用重大科研任務由中國農(nóng)業(yè)科學院的生物技術研究所聯(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)新團隊共同承擔。
該團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、表觀遺傳學、合成生物學和根際微生物組學等前沿學科的基礎上，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，為高效固氮體系應用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，促進我國農(nóng)業(yè)高質量綠色發(fā)展提供重要理論指導和技術支撐。
項目的3~5年近期目標（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氮肥25%；10年中期目標（生物固氮2.0版）是擴大根瘤菌宿主范圍，構建非豆科作物結瘤固氮的新體系，在確保產(chǎn)量的同時減少化學氮肥用量50%；15年遠期目標（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氮肥。
不合理的氮肥施用帶來嚴重的土壤退化、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氮肥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應用意義重大，是當前國際合成生物學研究的前沿，也是一個世界性的農(nóng)業(yè)科技難題。
