合成生物学在农业领域的应用涉及哪些方向？

合成生物学在农业领域的应用主要涉及作 物增产、虫害防治、动物饲料及作物改良等方向。

作物驯化和育种。研究人员利用CRISPR/Cas工具， 成功在植物中实现在兆碱基范围内以受控方式（如倒 位和易位）的可遗传染色体重排，应用到作物育种 和改良。Apeel Sciences公司开发的植物基涂层可 以延长番茄和苹果等易腐食品的保质期。Agrivida公 司开发的首款产品酵素植酸酶Grain可以提高饲料的 消化率，减少动物体内的营养抑制剂。GreenLight Biosciences公司开发高性能的RNA农作物，使其 精确靶向免疫于特定害虫且不会伤害有益昆虫或在土 壤、水中残留。

光合作用与固氮作用。作为微生物肥料的固氮微生 物，是合成生物学目前在农业中较为关注的应用场 景。Pivot Bio公司开发了第一种基于γ-变形杆菌 （KV137）的玉米生物肥料—该细菌作用于玉米根 部，让微生物可以从空气中转化氮元素满足作物日常 氮需求。拜耳作物科学与Ginkgo Bioworks联手成立 子公司Joyn Bio，专注于工程固氮微生物，能够让种 植者减少30-40%的肥料投入。国内的绿氮生物也在 发力可持续生物氮肥。此外，合成生物学在环境修复 中的应用潜力较大。合成微生物群落通过重塑土壤微 生物群落结构，为利用微生物修复土壤、提高微生物 存活率提供了解决方案，这是未来的一个应用方向。

农药生物制造。目前一些新兴的合成生物学公司，利 用细菌、酵母等生物体进行原料的加工和合成，致力 于开发天然农药。这种绿色生产技术可以改变农药等 农用化学品的生产方式，还可以减少工业过程中对于 能源和资源的消耗，并减少空气、水和土壤的污染和 生产成本。如Oxitec公司研发基因改造昆虫控制疾病 或作物害虫的传播。AgriMetis公司开发天然产物衍 生的化合物来保护作物免受杂草、真菌病和害虫的侵 害。实现生物制造农药的绿色生产，还有着很大的发 展空间。