以合成生物固氮替代化肥,「绿氮生物」获源码资本千万元种子轮融资|36氪首发

发表时间:2022-08-23 11:23作者:林广源、海若镜
| 林广源

编辑 | 海若镜

首发 | 36氪

36氪获悉,合成生物固氮企业「绿氮生物」近日完成了千万元的种子轮融资,由源码资本**投资,本轮融资用于高通量筛选实验室平台搭建、研发和管理团队组建。

绿氮生物成立于2022年6月,合成生物固氮技术创新与产业化应用,为农业生产提供生物氮素供应方案。创始人兼CEO马瑞强博士毕业于中国农业大学微生物专业、第十二届全国人大代表,国家“万人计划”领军人才;首席科学家林敏为中国农业科学院生物技术研究所研究员、国家杰出青年基金获得者、国家973计划项目首席科学家,在生物固氮基因组学和合成生物学研发上积累近30年。

近日,绿氮生物创始团队接受36氪采访,讲述了绿氮生物的技术、商业规划,以及对生物固氮领域的洞察。
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产品和技术

化学氮肥的过度施用会造成土壤酸化和水源污染,化学氮肥生产过程也会造成碳排放增加。生物固氮是指利用固氮微生物将空气中的氮气还原成氨的过程,可持续为农作物提供生长所需的氮素。目前,生物固氮的产业化集中在固氮菌剂的制备,也有对豆科植物接种根瘤菌的解决方案。

目前,绿氮生物有一款将固氮菌做成种衣剂和类根瘤固氮菌肥,以实现固氮菌、种子同时播种,适用于现代农业生产方式。目前,相关产品已获发明专利。

马瑞强表示,“绿氮最快能够推向市场的产品是固氮菌剂,种衣剂等新技术正在推进中。包括开发具有保持菌体活力、定向结合根表和施肥精准高效等性能的人工材料合成工艺,完善功能菌株组合剂型和种子包衣等生产工艺,建立智能传感器、模拟自然水份/温度变化装置和固氮活性原位测定等田间效益评价技术平台,创制适用于机械化播种、水肥一体化滴灌和无土栽培等固氮微生物产品。”

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生物固氮和化学氮肥的比较

绿氮生物从不同生态环境或极端环境如核爆中心区、戈壁滩、盐碱地、深海、黄河入海口、厂区污染源等中获得了一系列固氮微生物菌株,构成固氮菌株库。此外,还创建了系列人工驯化或基因工程改造菌株。林敏告诉36氪,“团队重点开发斯氏假单胞菌,芽孢类菌株等根际固氮微生物。在经过底盘改造后具有高固氮效率、抗逆性能和促植物生长能力。”此前,林敏团队揭示了固氮菌株中固氮基因岛来自进化历程中的水平转移。“产业化应用中,这类固氮菌是我们的主打产品。”

耐铵泌铵菌固氮能力的开发也是绿氮团队技术积累的一部分,相关成果获2021年科技部“全国颠覆性技术创新大赛”生物技术优胜奖。现阶段生物固氮只能部分替代化学氮肥,一般需与化学氮肥同时施用,而固氮微生物在化学氮肥的存在下其固氮效率受到抑制,因此采用耐铵泌铵技术有望解决这一瓶颈问题,“使得固氮菌在农田施用氮肥环境下仍能高效固氮,为作物生长提供所需的生物氮素,将大幅度提高化学氮肥替代能力”。

固氮菌的其他抗逆性能开发也是团队重点关注的方向。“通过引入极端微生物元件,团队增强了固氮菌的抗逆性能,如抗盐碱或耐除草剂能力。”此外,林敏强调,“绿氮生物要做到的效果不仅是固氮,还有解磷解钾,促进作物生长。”

林敏同时担任国家重点研发计划合成生物学重点专项专家组成员和农业农村部肥料登记评审委员专家,他向36氪表示,“目前国家正在推进合成生物技术在农业上的应用,同时农业微生物肥料将是其中一个重要的产业化突破口,目前正在加强菌种安全标准、产品标准、方法标准和技术规程等微生物肥料国家标准体系的建设。”

绿氮对自己的产品会进行多个指标的测定,包括菌数、固氮效率、解磷解钾能力、抗逆性能等。目前,绿氮生物团队也正在制定菌群活力和固氮效率的高通量测试方法。

“固氮活性的快速高效测定是目前研究的难点。传统的N15同位素测定方法比较麻烦,目前普遍采用的乙炔还原法相对简单,但还比较难做到高通量。”林敏表示,“后续通过构建自动化工作站,有望提高测定通量。高通量背景下,绿氮会强化AI能力,实现智能设计和自动优化。”
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市场与成本

马瑞强告诉36氪,“目前我国氮肥年用量近2200万吨,如果生物氮肥能够替代其中的20%,也就是减少将近500万吨化学氮肥的使用,按照1吨化学氮肥排放13.5吨二氧化碳,生物氮肥将能够减少近6000万吨的碳排放。”

根据国际肥料工业协会(IFA)数据,全球化学氮肥需求将维持每年1.2%的增速成长,2024年将增加到1.83亿吨。成本方面,马瑞强认为,“固氮的赛道有着700多亿的市场空间。随着替代率的提高,生物固氮的成本边际将越来越低,价格空间是越来越大的。如果生物固氮替代率能到20%,绿氮产品的每亩农田均价是低于化学氮肥的,其性价比将比化学氮肥高300%。”

在商业模式规划上,马瑞强告诉36氪,“绿氮生物的策略是2B和2C结合,积极与国内头部种子企业和复合肥企业合作,同时瞄准大农场和小规模种植户。”绿氮的发展逻辑是先有产品再搭平台,平台搭好后延长管线。除了固氮菌剂,绿氮生物设想还将推动解磷解钾、抗病虫害的产品研发。

目前绿氮生物正在组建管理和研发团队,马瑞强告诉36氪,现阶段重点招募CTO、COO及微生物资源创新、智造工艺、产品评估、自动化创新四大版块的技术序列人才。
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前沿技术洞察

当前,新一代高效生物固氮技术发展迅猛。多菌群固氮技术在揭示菌群相互作用机理的基础下对菌群网络进行设计,实现不同菌“分工合作”,提高菌剂整体的施用性能。“农业微生物组比肠道微生物组发展滞后,不同菌群之间的代谢补偿、适度的竞争和拮抗作用是发展人工组合菌剂的理论基础,绿氮生物也在布局相关的技术和工程人员,希望能够开发出实现固氮、解磷解钾、耐盐碱等功效动态平衡的组合菌剂”。

组合菌剂还需要加大智能发酵和剂型生产工艺创新,使主效固氮菌株与辅效功能菌株形成**配比,在生产应用中实现节肥稳产增效。

农作物自主固氮是学术界的研究热点,林敏介绍道,“植物自主固氮作为未来农业是非常振奋人心的,但要想实现农作物的自主固氮需要跨越诸多‘进化障碍’。”

植物自主固氮是指在植物中引入人工固氮基因系统,实现氮素的自还原并流向细胞中心代谢。需要跨越的“进化障碍”之一是固氮酶的高还原活性,导致其在有氧环境中难以维持活性,甚至不能正确表达。从物质和能量流动的角度来看,“尽管实现了植物自主固氮也可能会造成农作物减产,”因此,距离产业化还相当遥远。

36氪注意到,合成生物学驱动下的农业经济有了新的活力,当前是合成生物学助推农业发展的窗口期。聚焦植物健康、植物营养,利用合成生物学搭建技术平台,形成农业技术创新的企业值得关注。

投资人观点

源码资本向桐:农业是我们持续关注的投资领域,在近年以科技为支撑,走内涵式现代农业发展道路的背景下,农业领域正在经历很多创新驱动带来的供给侧变革的机会。生物固氮技术有机会改变过去传统化学氮肥利用率低,土壤板结,污染严重等问题,有机会用创新的技术,不仅能够减少化肥使用,提高作物效率,还大幅减少碳排放,符合农业可持续发展需求。源码资本看好绿氮生物团队在生物固氮领域的能力,希望一道助力农业科技发展和国家双碳战略落地。