据中国农业科学院发布“基础研究提升作物种业科技竞争力”信息，“十三五”期间，在国家科技计划项目长期布局和支持下，我国科学家在作物种业基础研究领域取得了重大进展，突破了一系列重要科学问题和关键技术。其中，合成生物学推动高光效和生物固氮等重大科学问题研究，提出新的解决路径，驱动从“0”到“1”的源头创新。
中国农科院生物技术研究所所长李新海研究员表示，通过提高光合效率来增加产量潜力，将开启第三次绿色革命。“十三五”期间，在作物高光效的生物学基础研究方面，我国科学家对比碳3、碳4植物叶片结构，揭示碳4解剖学结构和生化途径进化的遗传调控网络，模拟碳4植物高光效回路的特点，设计并优化了6条新的光合作用通路，创制了一批具有类碳4结构、光合效率提升的水稻材料。
他介绍，在人工固氮体系研究方面，我国科学家完成了首个根际联合固氮菌的全基因组分析，鉴定了参与固氮调控的新型非编码RNA；首次解析了光依赖型类固氮酶的三维晶体结构，重构了根际联合固氮基因表达调控通路和碳代谢抑制调控网络；创建了耐铵泌铵功能模块与人工抗逆高效固氮体系，建立了根际微生物互作、智能传感与气候变化模拟等装置结合的田间评价技术平台。相关成果近日发表在《自然（Nature）》《美国科学院院刊（PNAS）》等权威学术期刊上。利用生物固氮部分或完全替代化学氮肥，可为实施藏粮于地战略，保障粮食安全和生态安全提供关键技术支撑。
中国农科院方面透露，“十四五”期间，将聚焦作物生物育种面临的重大理论瓶颈问题，重点突破作物高光效和生物固氮的生物学基础研究，重点开展作物重要性状形成与环境适应性机理研究，阐明作物杂种优势形成的生物学基础，系统研究作物优异种质形成与演化规律，推进作物设计育种技术基础创新。
