不合理的氮肥施用带来了严重的土壤退化、环境污染和食品安全等问题，已成为我国保障粮食安全和生态安全、实现可持续发展的重大障碍。根际固氮能够给作物提供生长所需的氮素。利用生物固氮部分替代或完全替代化学氮肥是现代农业发展的新方向。生物固氮研究和农业应用已有上百年的历史，但由于天然固氮体系存在受环境影响较大，田间应用效果不稳定等诸多缺陷，迄今为止无法在农业生产中广泛应用。合成生物学是本世纪初兴起并被誉为可能改变世界的十大高技术之一，在农业中应用潜力巨大，合成生物学能为生物固氮等世界性农业难题的解决提供革命性的解决方案。根据技术成熟度和产业发展需求，固氮与抗逆合成生物学研究的近中期目标（5-10年）是大幅度提高非豆科粮食作物根际联合内生固氮效率和抗逆特性，部分替代化肥。中远期目标（10-20年以上）是实现非豆科作物结瘤固氮，大幅度减少化学氮肥用量。远期目标（20年以上）是设计人工高效固氮装置并转入非豆科作物中，实现其自主固氮。
该项目面向国家农业重大需求，探索农业合成生物学的基础生物学问题，以固氮菌、宿主作物和根际环境为研究整体，提出构建一个“新型、高效、智能”非豆科作物根际人工固氮体系的新思路，同时针对天然固氮体系缺陷，设计一个全新的“高效固氮路线和确保高效固氮的抗逆路线”组合、“内生固氮与泌铵固氮、智能抗逆与广谱抗虫”结合的底盘改造策略。总体目标是构建一个新型高效智能的玉米根际人工固氮体系，在逆境胁迫及田间试验条件下，大幅度增强根际联合固氮效率，为农业节肥增效提供重要的理论与技术支撑。
项目责任专家清华大学曹竹安教授、深圳大学陈思平教授、首都医科大学戴建平教授，项目专家组成员，项目参加单位中国科学院遗传与发育生物学研究所、中国科学院上海生命科学研究院、中国科学院天津工业生物技术研究所、四川大学、上海交通大学、北京大学、北京大北农科技集团股份有限公司的课题负责人及课题组骨干参加了会议。（通讯员 崔艳）
