大豆依靠根瘤菌自给氮肥，可水稻、玉米等禾本科粮食作物，无法形成根瘤。但科学家发现，水稻根系表面寄居着一类联合固氮菌，它们同样具备固氮能力，有希望成为水稻的天然肥料来源。

  但天然的联合固氮菌有致命短板，它和水稻之间共生关系松散，固氮效果极不稳定。土壤里只要残留少量氮肥，固氮酶就会被抑制，细菌直接“罢工”，失去固氮本领。这也是天然固氮菌很难直接在大田推广的关键阻碍。

  科研人员借助合成生物学，给固氮菌开展三层人工改造。首先设计耐氨功能模块，让细菌即便处在高氮土壤环境，依旧维持较高固氮活性；其次改造菌株，让固氮产生的铵主动分泌到细胞外，供给水稻吸收；同时改良水稻植株，提升水稻吸收铵的能力。把改造后的工程菌与改良水稻搭配，搭建高效联合固氮体系。

  经过基因重编程之后，原本容易“摆烂”的固氮菌，被改造成水稻根部稳定运行的微型“固氮工厂”。这项技术有望在田间实现节肥增产，降低氮肥投入。

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科学审核

燕永亮

中国农业科学院生物技术研究所研究员

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宋雅娟 肖春芳

编　导

肖春芳

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霍宇晗（实习）

联合出品

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中国农业生物技术学会

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