（通讯员 周颐）2023年6月21日下午，应我校生命科学技术学院、湖北洪山实验室和农业微生物资源发掘与利用全国重点实验室的邀请，北京大学生命科学学院的王忆平教授及北京大学现代农学院的杨建国研究员做客华中农业大学第172、173期“微生物学前沿论坛”，在第一综合楼A102会议室围绕固氮主题带来了“联合固氮合成生物学研究进展”和“固氮酶系统向真核细胞的转移”两场学术报告。
王忆平教授系统地分享了生物固氮的重要性，指出与自然界其它植物的生长环境相比，现代化的农作物收割方式（根、茎、叶全部去除）直接导致了耕地氮素的缺乏，而氮素化肥的施加尽管满足了当年农作物的需求，但目前各种作物的氮肥利用率基本都在50%以下，多数仅能维持在35%左右。因此，施放到土壤中的氮肥，绝大多数并未发挥作用，还会加剧土壤和水体污染。王教授比较了“微生物-植物”联合固氮与共生固氮这两种策略各自的优缺点，详细分析了底盘微生物与植物间的适配性和固氮效率的关系。
进一步，王教授与大家探讨了通过合成生物学技术利用联合固氮菌开展固氮的可行性和相关研究进展，指出人工高效生物固氮技术的建立，将打破生物固氮反应遵循的自然法则，克服生物固氮体系的天然缺陷，突破传统固氮技术田间应用效率低下、应用效果不稳定等产业瓶颈问题。创建人工高效生物固氮体系并实现节肥增产增效的田间示范应用，能为现代农业生产提供一种节能低碳、生态友好的生物供氮途径，将完全颠覆过度依赖化学氮肥的传统农业生产方式。
接下来，杨建国教授分享了利用合成生物学方法构建自主固氮农作物的策略。考虑到原核微生物中的固氮酶系统极其复杂，需要一系列（十几甚至几十个）基因参与调控及其协调表达才能实现其功能的现状，他确立了“最小化”、“最简化”、“模块化”、“标准化”的设计原则，并分别从1）从固氮酶系统内部出发，通过剔除冗余基因；2）从底盘宿主出发，通过同源蛋白功能替代，减少携带基因；3）借鉴植物病毒多聚蛋白策略，减少表达单元的研究方案进行了将固氮酶系统从原核向真核底盘进行转移的多方面尝试。进而实现了“最简铁铁固氮酶系统”的创建，“细胞器中电子传递链模块替代”，“多聚蛋白型固氮酶系统”的创建等。
在提问环节，两位教授同与会师生展开了互动交流，针对固氮酶系统向真核细胞的转移的瓶颈及相关突破策略进行了全面的讨论，气氛活跃，师生们都获益匪浅。
【报告人简介】王忆平,北京大学生命科学学院二级教授,博士生导师，国家杰出青年基金获得者。长期从事生物固蚕领域的研究工作,曾作为首席科学家承担并完成两届国家973计划生物固氮项目,第十四届国际固氮大会主席,作为指导及领队教师率北大团队在2007年获国际合成生物学大赛（iGEM）唯一大奖,曾担任北京大学生命科学学院副院长;现任国家重点研发计划“合成生物学专项"生物固氮项目首席、国际固氮指导委员会委员、国际刊物《微生物学研究》及《当代微生物学观点》编委会成员、中国《微生物学报》编委会成员。
【报告人简介】杨建国,北京大学现代农学院研究员、博士生导师、博雅青年学者。现任北京微生物学会理事,中国生物工程学会青年工作委员会委员。主要研究利用合成生物学手段对固氮酶系统进行工程化改造,以实现固氮酶系统从原核生物转移到真核生物乃至主要农作物,从而实现农作物的自主固氮,减少或消除化学氮肥的使用,实现农业的绿色和可持续发展，2014年以来发表4篇PNAS。
（审核人：吴淑可）
