寻找创新解决方案，合成生物学在农业资源环境中有哪些应用？

合成生物是一个交叉学科的研究领域，它综合利用遗传学、生物学、环境科学、计算机科学和化学工程来改变微生物的结构和功能。

作为一个新兴技术，合成生物学在医学、化学、农业、能源和环境等领域产生了宝贵的创新成果。

气候变化带来的环境问题正在推动多个行业寻找创新解决方案，如，减少化学和塑料污染、节约水资源、从大气中回收CO2、控制入侵物种以及防止生物多样性丧失。

• 当威士忌在铜蒸馏器中发酵时，产生的酒糟会被铜离子污染。爱丁堡大学的合成生物学家正在将这些铜离子转化为具有生物医学用途的铜纳米颗粒，析出铜离子的酒糟可以制成堆肥或用作动物饲料。
• 我国研究人员数月前公布了一项突破性进展，研发出一种由天然DNA和生物质衍生的离聚物制成可持续生物塑料，称为 DNA 塑料，更可持续、更节能且没有任何毒性作用，原材料可从植物、动物和微生物多种生物体中提取。[1]
• 追踪废水中致病线索可以帮助预测和预防疾病爆发，我国和英国的科学家正在联合研究基于合成生物学的低成本、易于使用和可现场部署的便携式生物传感器，以监测水环境中的各种病原体和毒素。[2]

尽管许多合成生物解决方案尚未商业化，但DNA合成、纳米级筛选、基因组工程、体外转录应用、持续和无细胞进化格式、机器学习和人工智能都有望赋能合成生物学，也因此，多个报告预测该行业未来将出现重大增长。

行业研究机构StrategyR最新报告指出，合成生物行业在分析期间的年复合增长率28.1%，预计到2026年市场规模将达到288亿美元，世界第二大经济体的中国，在分析期间的年复合增长率为32.4%，预计到2026年将达到29亿美元。

商业孵化器公司The Mills Fabrica估计，到2025年，合成生物行业将以每年24%的速度增长。

2009-2020年合成生物学的年融资额

合成生物创投媒体SynBioBeta报告称，合成生物行业在2020年融资总额是78亿美元，在2021年第一、二季度分别达到47亿美元和42亿美元。

创投媒体Visual capitalist撰稿人预计，到2026年，合成生物市场的全球收入预计将达到345亿美元，复合年增长率为21.9%。

一直是绿色科技长期投资者的光速中国上个月完成了总额高达9.2亿美元的募资，将重点关注那些能够为世界带来积极影响的创新产品和服务的初创公司，合成生物学是其聚焦领域之一。

基于合成生物学的公司满足投资者对“ESG投资”要求。[ESG具体含义包括环境（Environmental）、社会责任（Social）与公司治理（Governance）三个维度。）]

食品保鲜剂初创公司Apeel是植物性水果保鲜涂层材料和技术的开发者，通过提取水果和蔬菜的皮、果皮和种子的物质生产保鲜涂剂，用于易腐农产品从农场到厨房的保鲜，最大限度地减少食物浪费。

角鲨烷是一种保湿成分，用于一些护肤品中，如抗衰老霜、唇彩和防晒霜，据占全球角鲨烷市场份额最大的Amyris公司称，他们正在从甘蔗中提取碳元素，通过合成生物学开发生物基角鲨烷。

尼日利亚初创公司FrontierSS的核心产品是一种可食用的壳聚糖防腐剂，它是从虾壳中提取，可延长水果、肉类和鱼类等易腐烂食品的保质期，该公司选择这种以前丢弃的副产品来帮助解决当地蓬勃发展的虾业产生的废物。

在农田中，合成生物学的使用也在迅速扩大。

化肥施用会导致温室气体排放和水体富营养化，Pivot Bio创造一种替代化学氮肥的微生物氮肥，可帮助作物将空气中的氮吸收到土壤中，替代传统氮肥，减少对化肥的需求，使农民能够降低耕作成本，而且不会雨水冲刷，形成水污染。

Benson Hill结合数据科学、植物科学和食品科学的 CropOS 技术平台，利用植物的天然遗传多样性来开发和商业化更具价值的植物种子。

英国的Custo Mem使用合成生物学来制造一种颗粒材料，可以吸附农药、药物和废水中的微小化学污染物。

而Green Light正在开发一种杀虫剂，可以使用RNA基因靶标害虫，不会伤害其它昆虫。

合成生物学在飞速发展的同时也存在争议，因为其潜力和风险尚未完全了解。也因此，合成生物学被国际专家确定为具有全球影响的新兴环境问题，并成为联合国环境署发布《前沿报告》中的五个主题之一。

在我国，合成生物学主要在生物医药领域蓬勃发展，在农业资源环境中，从实验室技术到实际应用还在探索中，因此，环境应用中的投资比生物医学低几个数量级。

随着应对环境影响的需求在未来十年变得更加紧迫，相信合成生物学在保护全球生物多样性和应对气候变化影响方面将发挥更大作用。

参考资料：

https://pitchbook.com

https://synbiobeta.com

https://www.dnv.com/to2030/technology/restoring-ecosystems-through-synthetic-biology.html Restoring ecosystemsthrough synthetic biology

[1]Jinpeng HanJinpeng Han,Yanfei Guo,Hang Wang,Kunyu Zhang,and Dayong Yang.Sustainable Bioplastic Made from Biomass DNA and Ionomers.J.Am.Chem.Soc.2021,143,46,19486–19497

[2]Behide Saltepe,Lei Wang,Baojun Wang. Synthetic biology enables field-deployable biosensors for water contaminants. TrAC Trends in AnalyticalChemistry.DEC

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