不合理的氮肥施用帶來了嚴重的土壤退化、環境污染和食品安全等問題，已成為我國保障糧食安全和生態安全、實現可持續發展的重大障礙。根際固氮能夠給作物提供生長所需的氮素。利用生物固氮部分替代或完全替代化學氮肥是現代農業發展的新方向。生物固氮研究和農業應用已有上百年的歷史，但由于天然固氮體系存在受環境影響較大，田間應用效果不穩定等諸多缺陷，迄今為止無法在農業生產中廣泛應用。合成生物學是本世紀初興起并被譽為可能改變世界的十大高技術之一，在農業中應用潛力巨大，合成生物學能為生物固氮等世界性農業難題的解決提供革命性的解決方案。根據技術成熟度和產業發展需求，固氮與抗逆合成生物學研究的近中期目標（5-10年）是大幅度提高非豆科糧食作物根際聯合內生固氮效率和抗逆特性，部分替代化肥。中遠期目標（10-20年以上）是實現非豆科作物結瘤固氮，大幅度減少化學氮肥用量。遠期目標（20年以上）是設計人工高效固氮裝置并轉入非豆科作物中，實現其自主固氮。
該項目面向國家農業重大需求，探索農業合成生物學的基礎生物學問題，以固氮菌、宿主作物和根際環境為研究整體，提出構建一個“新型、高效、智能”非豆科作物根際人工固氮體系的新思路，同時針對天然固氮體系缺陷，設計一個全新的“高效固氮路線和確保高效固氮的抗逆路線”組合、“內生固氮與泌銨固氮、智能抗逆與廣譜抗蟲”結合的底盤改造策略。總體目標是構建一個新型高效智能的玉米根際人工固氮體系，在逆境脅迫及田間試驗條件下，大幅度增強根際聯合固氮效率，為農業節肥增效提供重要的理論與技術支撐。
項目責任專家清華大學曹竹安教授、深圳大學陳思平教授、首都醫科大學戴建平教授，項目專家組成員，項目參加單位中國科學院遺傳與發育生物學研究所、中國科學院上海生命科學研究院、中國科學院天津工業生物技術研究所、四川大學、上海交通大學、北京大學、北京大北農科技集團股份有限公司的課題負責人及課題組骨干參加了會議。（通訊員 崔艷）
