植物与微生物合成生物学在农业、环境及未来应用中的研究

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。