文 | 林廣源
編輯 | 海若鏡
36氪獲悉，合成生物固氮企業「綠氮生物」近日完成了千萬元的種子輪融資，由源碼資本獨家投資，本輪融資用於高通量篩選實驗室平台搭建、研發和管理團隊組建。
綠氮生物成立於2022年6月，合成生物固氮技術創新與產業化應用，為農業生產提供生物氮素供應方案。創始人兼CEO馬瑞強博士畢業於中國農業大學微生物專業、第十二屆全國人大代表，國家“萬人計劃”領軍人才；首席科學家林敏為中國農業科學院生物技術研究所研究員、國家傑出青年基金獲得者、國家973計劃項目首席科學家，在生物固氮基因組學和合成生物學研發上積累近30年。
近日，綠氮生物創始團隊接受36氪採訪，講述了綠氮生物的技術、商業規劃，以及對生物固氮領域的洞察。
產品和技術化學氮肥的過度施用會造成土壤酸化和水源污染，化學氮肥生產過程也會造成碳排放增加。生物固氮是指利用固氮微生物將空氣中的氮氣還原成氨的過程，可持續為農作物提供生長所需的氮素。目前，生物固氮的產業化集中在固氮菌劑的製備，也有對豆科植物接種根瘤菌的解決方案。
目前，綠氮生物有一款將固氮菌做成種衣劑和類根瘤固氮菌肥，以實現固氮菌、種子同時播種，適用於現代農業生產方式。目前，相關產品已獲發明專利。
馬瑞強表示，“綠氮最快能夠推向市場的產品是固氮菌劑，種衣劑等新技術正在推進中。包括開發具有保持菌體活力、定向結合根表和施肥精準高效等性能的人工材料合成工藝，完善功能菌株組合劑型和種子包衣等生產工藝，建立智能傳感器、模擬自然水份/温度變化裝置和固氮活性原位測定等田間效益評價技術平台，創制適用於機械化播種、水肥一體化滴灌和無土栽培等固氮微生物產品。”
生物固氮和化學氮肥的比較
綠氮生物從不同生態環境或極端環境如核爆中心區、戈壁灘、鹽鹼地、深海、黃河入海口、廠區污染源等中獲得了一系列固氮微生物菌株，構成固氮菌株庫。此外，還創建了系列人工馴化或基因工程改造菌株。林敏告訴36氪，“團隊重點開發斯氏假單胞菌，芽孢類菌株等根際固氮微生物。在經過底盤改造後具有高固氮效率、抗逆性能和促植物生長能力。”此前，林敏團隊揭示了固氮菌株中固氮基因島來自進化歷程中的水平轉移。“產業化應用中，這類固氮菌是我們的主打產品。”
耐銨泌銨菌固氮能力的開發也是綠氮團隊技術積累的一部分，相關成果獲2021年科技部“全國顛覆性技術創新大賽”生物技術優勝獎。現階段生物固氮只能部分替代化學氮肥，一般需與化學氮肥同時施用，而固氮微生物在化學氮肥的存在下其固氮效率受到抑制，因此採用耐銨泌銨技術有望解決這一瓶頸問題，“使得固氮菌在農田施用氮肥環境下仍能高效固氮，為作物生長提供所需的生物氮素，將大幅度提高化學氮肥替代能力”。
固氮菌的其他抗逆性能開發也是團隊重點關注的方向。“通過引入極端微生物元件，團隊增強了固氮菌的抗逆性能，如抗鹽鹼或耐除草劑能力。”此外，林敏強調，“綠氮生物要做到的效果不僅是固氮，還有解磷解鉀，促進作物生長。”
林敏同時擔任國家重點研發計劃合成生物學重點專項專家組成員和農業農村部肥料登記評審委員專家，他向36氪表示，“目前國家正在推進合成生物技術在農業上的應用，同時農業微生物肥料將是其中一個重要的產業化突破口，目前正在加強菌種安全標準、產品標準、方法標準和技術規程等微生物肥料國家標準體系的建設。”
綠氮對自己的產品會進行多個指標的測定，包括菌數、固氮效率、解磷解鉀能力、抗逆性能等。目前，綠氮生物團隊也正在制定菌羣活力和固氮效率的高通量測試方法。
“固氮活性的快速高效測定是目前研究的難點。傳統的N15同位素測定方法比較麻煩，目前普遍採用的乙炔還原法相對簡單，但還比較難做到高通量。”林敏表示，“後續通過構建自動化工作站，有望提高測定通量。高通量背景下，綠氮會強化AI能力，實現智能設計和自動優化。”
市場與成本馬瑞強告訴36氪，“目前我國氮肥年用量近2200萬噸，如果生物氮肥能夠替代其中的20%，也就是減少將近500萬噸化學氮肥的使用，按照1噸化學氮肥排放13.5噸二氧化碳，生物氮肥將能夠減少近6000萬噸的碳排放。”
根據國際肥料工業協會（IFA）數據，全球化學氮肥需求將維持每年1.2%的增速成長，2024年將增加到1.83億噸。成本方面，馬瑞強認為，“固氮的賽道有着700多億的市場空間。隨着替代率的提高，生物固氮的成本邊際將越來越低，價格空間是越來越大的。如果生物固氮替代率能到20%，綠氮產品的每畝農田均價是低於化學氮肥的，其性價比將比化學氮肥高300%。”
在商業模式規劃上，馬瑞強告訴36氪，“綠氮生物的策略是2B和2C結合，積極與國內頭部種子企業和複合肥企業合作，同時瞄準大農場和小規模種植户。”綠氮的發展邏輯是先有產品再搭平台，平台搭好後延長管線。除了固氮菌劑，綠氮生物設想還將推動解磷解鉀、抗病蟲害的產品研發。
目前綠氮生物正在組建管理和研發團隊，馬瑞強告訴36氪，現階段重點招募CTO、COO及微生物資源創新、智造工藝、產品評估、自動化創新四大版塊的技術序列人才。
前沿技術洞察當前，新一代高效生物固氮技術發展迅猛。多菌羣固氮技術在揭示菌羣相互作用機理的基礎下對菌羣網絡進行設計，實現不同菌“分工合作”，提高菌劑整體的施用性能。“農業微生物組比腸道微生物組發展滯後，不同菌羣之間的代謝補償、適度的競爭和拮抗作用是發展人工組合菌劑的理論基礎，綠氮生物也在佈局相關的技術和工程人員，希望能夠開發出實現固氮、解磷解鉀、耐鹽鹼等功效動態平衡的組合菌劑”。
組合菌劑還需要加大智能發酵和劑型生產工藝創新，使主效固氮菌株與輔效功能菌株形成最佳配比，在生產應用中實現節肥穩產增效。
農作物自主固氮是學術界的研究熱點，林敏介紹道，“植物自主固氮作為未來農業是非常振奮人心的，但要想實現農作物的自主固氮需要跨越諸多‘進化障礙’。”
植物自主固氮是指在植物中引入人工固氮基因系統，實現氮素的自還原並流向細胞中心代謝。需要跨越的“進化障礙”之一是固氮酶的高還原活性，導致其在有氧環境中難以維持活性，甚至不能正確表達。從物質和能量流動的角度來看，“儘管實現了植物自主固氮也可能會造成農作物減產，”因此，距離產業化還相當遙遠。
36氪注意到，合成生物學驅動下的農業經濟有了新的活力，當前是合成生物學助推農業發展的窗口期。聚焦植物健康、植物營養，利用合成生物學搭建技術平台，形成農業技術創新的企業值得關注。
投資人觀點源碼資本向桐：農業是我們持續關注的投資領域，在近年以科技為支撐，走內涵式現代農業發展道路的背景下，農業領域正在經歷很多創新驅動帶來的供給側變革的機會。生物固氮技術有機會改變過去傳統化學氮肥利用率低，土壤板結，污染嚴重等問題，有機會用創新的技術，不僅能夠減少化肥使用，提高作物效率，還大幅減少碳排放，符合農業可持續發展需求。源碼資本看好綠氮生物團隊在生物固氮領域的能力，希望一道助力農業科技發展和國家雙碳戰略落地。