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技术 · 农业食品系统 / 农业投入品与生物防治

用于土壤的合成微生物联合体

面向精准农业的工程化多物种微生物群落。

风险: 中 植物保护肥料与植物营养 US · CN · EU 核实于 2026-06-28 · 6 来源 (0 独立来源)

1 · 带来什么

用于土壤的合成微生物联合体是工程化的多物种微生物群落——植物根际 促生菌（PGPR）、菌根真菌和固氮菌——旨在定植根际并执行靶向功能： 生物固氮、溶磷、抑制病原菌以及非生物胁迫耐受。目标是部分以可自我 增殖的活体投入物替代合成肥料与化学农药。其构建依托合成生物学 （通路重构）、微生物组工程（群落协同设计）和工业发酵（放大）， 在美国由EPA按微生物农药防治与生物刺激素声称进行监管。本投影中的 六家机构涵盖工程固氮（Joyn Bio）、微生物组激活（Sound Agriculture）、 大型生物制剂供应商（Novonesis）、生防与生物刺激素（Koppert）、 精准生物制品（AgBiome）以及学术性合成土壤微生物组研究（ISSCAS）。

用于土壤的合成微生物联合体的主要方向：

  1. 工程固氮： 经改造的微生物为谷物固定大气氮，降低合成肥料需求。
  2. 微生物组激活与PGPR联合体： 根际群落工程，提升养分吸收与根系发育。
  3. 生防联合体： 抑制病原的微生物群落，提供生物病害防治。
  4. 耐胁迫的合成土壤群落： 面向边际土壤非生物胁迫（高温、盐渍、干旱）的工程化联合体。

行业价值链#

[发现] ──> [群落设计] ──> [发酵] ──> [制剂]
                                │
                        （根际定植）
                                │
                                ▼
[功效与登记] <─── [田间施用] <─────┘

价值链层级#

层级描述关键输入/输出
菌株发现分离并对微生物进行基因组筛选输入： 土壤与培养样品。输出： 候选菌株。
联合体设计工程化并协同优化多菌株群落输入： 候选菌株、合成生物工具。输出： 联合体设计。
发酵放大在生物反应器中生产生物量输入： 培养基、生物反应器。输出： 浓缩生物量。
制剂稳定为种衣剂、颗粒或液剂输入： 载体、稳定剂。输出： 商品剂型。
田间施用播种时进行土壤或种子接种输入： 剂型、种子。输出： 定植的根际。
功效与登记田间试验与登记资料支持输入： 试验数据。输出： 登记资料。

该行业的跨领域技术：

  • synthetic-biology： 用于菌株工程的基因组编辑与重构通路（如固氮酶）。
  • microbiome-engineering： 根际群落设计与多组学 profiling。
  • fermentation： 微生物联合体的可放大生物量生产。

2 · 替代什么 4 · 按行业匹配

D1E3以植物生物刺激素（海藻提取物、蛋白水解物、腐植酸和黄腐酸）替代为应对胁迫而额外施用的矿物氮和合成植物生长调节剂
替代: 为帮助作物渡过干旱、高温或移栽胁迫而“保险性”追施的矿物氮和叶面 NPK；以提高抗逆性（而非防倒伏）为目的的部分合成植物生长调节剂用量（如矮壮素、多效唑）
AGROCHEM
D1E2以回收磷（从生物污水处理和消化液中回收的鸟粪石等磷酸盐）替代含镉磷矿制成的肥料
替代: 部分以开采磷矿制成的磷酸二铵/磷酸一铵/过磷酸钙；污水厂用铁盐和铝盐化学除磷（使磷无法回到农业）
AGROCHEM
D1E–以固氮和活化养分的微生物（固氮螺菌、固氮菌、工程化根际固氮菌）用于玉米、小麦和水稻，替代部分尿素用量
替代: 非豆科谷物施用的部分（通常10–25%）矿物氮（尿素、尿素硝铵溶液、硝酸铵）
AGROCHEM
D1E–以沼渣、堆肥、蚯蚓粪和虫粪制成的有机肥和有机-无机复混肥替代部分矿物 NPK
替代: 大田和园艺作物施用的部分矿物 NPK（尿素、磷酸二铵/磷酸一铵、钾肥）；在有机质低的土壤上只施矿物肥
AGROCHEM

3 · 如何实施 6 步

  1. 1
    菌株分离菌株与细胞系
    从土壤和根际分离候选微生物，并按目标作物和胁迫条件进行筛选。
    谁能完成这一步 自动匹配
    IPL Biologicals 印度
    ✓ ISO 9001 9,238.79 MT 工业规模
    “Research capabilities: Identifies potent microbial strains from soil, infected insects, plants, and composts; validates and registers products with the Central Insecticide Board of …”
    Absolute 印度
    工业规模
    “PHARMA: Biology-led APIs and peptides to improve scalability and accessibility of therapeutics, leveraging strain engineering, gene editing, and precision fermentation.”
    Esco Aster 新加坡
    ✓ ISO 9001 5,000 L 工业规模
    “Platform and capabilities: end-to-end support from discovery to market approvals, with services spanning cell line creation, GMP/MO handling, CMC/PD/AD, MSAT …”
    String Bio 印度
    工业规模
    “Platform built on synthetic biology, chemistry, process engineering, and fermentation to create high-performance, scalable products.”
  2. 2
    基因组筛选
    基因组挖掘与多组学鉴定携带固氮、溶磷或抗病原等有用通路的菌株。
  3. 3
    联合体组装
    将互补菌株协同设计为稳定群落，平衡代谢、信号传导和定植性状。
  4. 4
    发酵发酵与培养
    在生物反应器中规模化生产生物量，控制每个菌株或共培养的生长条件。
    谁能完成这一步 自动匹配
    Spiber 日本
    ✓ ISO 9001 工业规模
    “By harnessing the power of precision fermentation, Spiber engineers proteins at the molecular level, resulting in versatile materials that can be tailored to specific needs.”
    IPL Biologicals 印度
    ✓ ISO 9001 9,238.79 MT 工业规模
    “Manufacturing: Single plant in Haridwar, Uttarakhand, equipped with bioreactors, aseptic …”
    Absolute 印度
    工业规模
    “Uses precision fermentation and proprietary gene-editing tools to deliver diabetes-friendly nutrition for 600 million+ people.”
  5. 5
    制剂与田间施用现场应用与服务配方与复配
    将联合体稳定为种衣剂、颗粒或液剂，并在播种时施用以建立根际群落。
  6. 6
    登记注册与认证
    将功效、生物安全和田间试验证据汇编为EPA及客户登记资料，用于商业发布。
    俄罗斯/欧亚经济联盟注册： PEST — 俄罗斯农业部（Minselkhoz）

4 · 谁来交付

匹配的供应商 (自动匹配)

Novonesis丹麦生产商运营中
Koppert荷兰服务 / 咨询运营中
Sound Agriculture美国未分类运营中
IPL Biologicals印度生产商运营中
Pivot Bio美国研究机构运营中

已列供应商

Novonesis · Sound Agriculture

服务与供货目录 2 · 付费服务

上游发酵与细胞培养 · 合同生产（CMO/CDMO/委托加工）

领先企业与机构（摘自简报）

公司 / 机构国家关键产品 / 平台技术特点Status 2026
Joyn Bio🇺🇸 美国Joyn-N-FixCRISPR优化、重构固氮酶commercial
Sound Agriculture🇺🇸 美国SourcePGPR联合体、微生物组激活commercial
Novonesis🇩🇰 丹麦BioYield, biosolutions协同多菌株平台commercial
Koppert🇳🇱 荷兰Panoramix内生菌根 + PGPR联合体commercial
AgBiome🇺🇸 美国Howler精准微生物基因组学commercial
ISSCAS🇨🇳 中国CAS-SynSoil耐高温联合体operating

5 · 法规与市场准入

进入俄罗斯/欧亚经济联盟: AGROCHEM · 俄罗斯农业部（Minselkhoz）
约1–2年，含登记试验
仅供参考，非法律意见——请针对您的产品确认流程。 (2026-10-06)
美国

美国在EPA微生物农药防治与生物刺激素框架下引领商业化工程微生物 农业，并拥有深厚的农业生物科技创投集群。

工程固氮、微生物组激活、精准生物制品#

  • Joyn Bio： Ginkgo Bioworks / Leaps by Bayer 合资企业，利用重构的固氮酶通路为谷物开发工程固氮微生物（Joyn-N-Fix）。
  • Sound Agriculture： 微生物组激活剂与PGPR联合体产品（Source），释放土壤养分有效性，以企业级方案模式提供。
  • AgBiome： 精准生物制品，包括Howler生物杀菌剂和植物健康组合物，建立在专有的微生物基因组学平台之上。
欧盟

欧盟拥有两家全球生物制剂领导者，并以Farm-to-Fork减肥目标拉动对 活体土壤投入物的需求。

生物制剂龙头、菌根生物刺激素、Farm-to-Fork#

  • Novonesis（丹麦）： Novozymes与Chr. Hansen合并后的实体，供应BioYield生物制剂和精准植物健康方案，在美国通过Rovensa Next分销。
  • Koppert Biological Systems（荷兰）： Panoramix微生物种衣与土壤处理剂，将内生菌根与PGPR结合。
  • 欧盟Farm-to-Fork与可持续农业目标： 肥料和农药减量目标推动微生物联合体投入物的采用。
中国

中国的重心在学术性合成土壤微生物组研究，以及绿色、低肥料农业的 国家政策推动。

合成土壤微生物组、耐胁迫联合体、绿色农业#

  • 中国科学院南京土壤研究所（ISSCAS）： 工程化土壤微生物组与合成联合体研究，包括耐高温菌株（CAS-SynSoil）。
  • 国家绿色农业政策： 以化学肥料减量和土壤健康恢复为目标的公共计划。
  • 中科院相关田间试验： 在谷物和退化土壤上试点的合成联合体接种。

6 · 资金：招标与资助

资助以创新生物技术恢复土壤健康、提高农业竞争力和韧性
European Commission · 欧盟
2027年4月8日
174 天
资助以数字创新提高缺水缺养分环境下农业的韧性
European Commission · 欧盟
2027年9月23日
342 天
资助优化非洲可持续气候智能农业的水-养分-能源关联（FNSSA）
European Commission · 欧盟
2027年4月8日
174 天
资助农业与食品研究计划竞争性资助：基础与应用科学项目
National Institute of Food and Agriculture · 美国
2026年12月31日
76 天
资助农业与食品研究计划竞争性资助：教育与劳动力发展
National Institute of Food and Agriculture · 美国
2026年12月31日
76 天

7 · 技术栈与创新

该技术栈结合了基因组信息驱动的菌株发现、联合体协同优化以及工业 发酵/制剂。

  1. 菌株发现与基因组挖掘：
    • 分离PGPR、固氮菌和菌根，并通过基因组筛选寻找有用通路（Joyn Bio的重构固氮酶）。
    • 对根际功能进行多组学profiling，以筛选互补菌株。
  2. 联合体协同优化：
    • 设计稳定的多物种群落（Koppert Panoramix内生菌根 + PGPR；Novonesis协同生物制剂）。
    • 平衡竞争与协同，使联合体在接种后能可靠定植。
  3. 发酵与制剂：
    • 在生物反应器中放大微生物生物量，并稳定为种衣剂、颗粒或液剂（Novonesis、Sound Agriculture）。
    • 货架期和种子上存活率是主要的制剂瓶颈。

来源 6 · 0 独立来源 · 6 生产商网站

生产商自有网站 6

  1. Joyn bio 生产商 核实于 2026-06-23 · 未保存链接
  2. Sound agriculture 生产商 核实于 2026-05-26 · 未保存链接
  3. Novonesis 生产商 核实于 2026-06-12 · 未保存链接
  4. Koppert biological systems 生产商 核实于 2026-05-26 · 未保存链接
  5. Agbiome 生产商 核实于 2026-05-26 · 未保存链接
  6. Isscas 生产商 核实于 2026-06-28 · 未保存链接