Chem. Rev.2026, 126, 2, 895–1109
https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.4c00687
关键要点:
核心挑战:传统植物育种和基因改造方法速度慢、效率低,且通常只能单性状导入、性状组合具有不确定性,难以满足粮食安全和生物经济发展的需求。
范式转变:合成生物学正通过新基因组构建工具、计算机辅助设计(CAD)和人工智能(AI)改变这一现状,旨在创造能够响应环境变化的"智能植物"。
系统视角:基因工程正从改造单一植物转向将植物与其相关微生物(真菌、细菌等)视为一个整体系统(微生物组)进行设计和优化。
微生物工程:合成生物学扩展了可改造微生物的范围,能设计功能更复杂的微生物群落,并控制其在环境中的释放,以增强植物抗逆、提供养分。
未来工具:新一代CAD工具将能够管理涉及多个植物基因组(核、叶绿体、线粒体)以及成千上万个相关微生物基因组的复杂工程。
应用前景:这些技术将推动下一次农业革命,并将植物工程的应用领域拓展至制造业、基础设施、环境感知和修复。