本报记者 张晓丽

编者的话

生物制造是未来物质生产重要形式，将会带来重构传统制造业的生产模式、替代传统天然产物的获取方式、颠覆传统农业的种植养殖模式等一系列重大变革。5月22日，省委理论学习中心组召开专题学习会，围绕“合成生物引领生物制造发展”开展专题学习。中国工程院院士、南京师范大学校长黄和围绕生物制造的发展现状、技术前沿和未来趋势作专题辅导报告，并对辽宁发展生物制造提出意见建议。

合成生物学究竟是什么？它破解了哪些过去难以逾越的难题？辽宁在这一新赛道上拥有哪些独特优势，又该如何抢抓历史机遇？

围绕这些话题，本报记者对话黄和。

合成生物学让“贵族原料”成本大幅下降

记者：黄院士，很多人对“合成生物学”这个词还比较陌生。您能不能通俗地给我们讲讲，它到底是什么？跟咱们以前听说的生物工程、发酵技术有啥不一样？

黄和：我尽量说得简单点。

你就想象一下，我们把微生物当成一个个小小的“细胞工厂”，我们可以像电脑编程一样，去设计、改造这些微生物，让它们按照我们的需求，高效、稳定、绿色地生产出我们想要的东西，比如化学品、食品原料、药品中间体，还有营养保健品。

当然，它跟传统的生物工程、发酵有本质的区别。过去那些，更像是“小修小补”——把现有的菌种改一改、优化一下，靠经验、靠一遍遍试。周期长、效率低，还不太可控。合成生物学呢，是从基因层面就重新设计，目标很清晰，路径很明确，效率高、成本低。可以说，它是整个生物制造领域最底层的核心技术。

记者：您此次在省委理论学习中心组作的报告主题是“合成生物引领生物制造发展”。合成生物学的研究目前处于什么阶段？在传统制造业领域有哪些典型应用？

黄和：现在全球的合成生物学，已经走过了基础研究的萌芽期，进入了技术集中突破、产业规模落地的关键爆发阶段。它不再是实验室里的“黑科技”，而是真正上了生产线、进了市场，成了国民经济主战场的硬核力量。

在传统制造业里，它的应用几乎是全覆盖的。比如化工领域，可以替代高污染、高能耗、高碳排放的石油化工路线，绿色生产可降解塑料的原料；食品领域，做辅酶Q10、甜味剂、色素；医药领域，简化原料药的生产流程；农业领域，做生物肥料、生物农药、生物饲料。一句话，凡是需要“制造”的地方，合成生物学都有可能把它重新做一遍。

记者：听起来很牛啊！您能不能举几个咱们老百姓日常生活中能碰到的例子？

黄和：当然可以，其实合成生物学早就走进咱们生活了，只是大家没意识到。

比如说，老百姓喝的那些无糖饮料，里面很多用的赤藓糖醇，就是合成生物学的产物。赤藓糖醇的甜度是蔗糖的60%至70%，热值低，人体耐受性和安全性高。以前赤藓糖醇贵得很，一吨要7万块钱，比白糖贵多了，根本没法普及。后来用合成生物学技术改造微生物，用发酵法生产，售价降到了1吨2万块钱。这才有了现在满大街的无糖茶、无糖汽水。

再比如酸味剂。大家知道柠檬酸吧？我们国家生产柠檬酸已经几十年了，产能过剩，企业赚不到钱。而苹果酸是一种更健康的酸味剂，我们团队把生产柠檬酸的黑曲霉给改造了，让它去生产苹果酸，发酵产量接近200克/升，成本不到2万元/吨。现在我们跟国投集团合作，建了一个年产万吨级的苹果酸项目。2024年年底，首批苹果酸产品已经销往美国。

还有“燕窝酸”。天然燕窝自古就被奉为滋补圣品，但传统燕窝消费有困局：以次充好、真假难辨，而且烹制流程烦琐，很多消费者被“劝退”。燕窝酸是天然燕窝中的主要活性成分。用合成生物学技术可以通过枯草芽孢杆菌进行途径重构和发酵优化，生产出的燕窝酸每千克只要3000元，而天然提取的燕窝酸每千克要100万元。合成生物学技术让普通人也消费得起这种“黄金营养素”。

此外，我们日常护肤品里的麦角硫因、透明质酸，保健品中的辅酶Q10，很多都是合成生物学技术的产物。过去这些都是价格昂贵的“贵族原料”，在技术突破后，成本大幅下降，真正走进寻常百姓家。

合成生物学筑牢更强大绿色自主的根基

记者：合成生物学作为一门新兴的交叉学科，是国际科研的热点，也成为培育新质生产力的重要发力点。它会从哪些方面支撑培育新质生产力？

黄和：合成生物学给中国经济社会带来的是一种全方位、深层次、可持续的变革。第一，它靠“硬核技术”打破“卡脖子”困局。从基因编辑到菌种设计，从底层技术到产业应用，合成生物学把关键核心技术攥在自己手里，不再受制于人。第二，它用“绿色制造”重构生产方式。用生物发酵代替传统化工，能耗、水耗、碳排放都大幅下降，让高污染产业也能“变绿”，真正实现发展与减碳两不误。第三，它帮我们打造“自主产业链”，抢占全球高地。无论是核心菌种、数据平台，还是智能装备、工程能力，都要自己建、自己控，不再依赖外部，在全球竞争中掌握主动权。第四，它像“催化剂”一样催生新产业、新业态。生物、工程、信息、AI深度融合，带来的是跨界创新的无限可能，一个全新的产业生态正在形成。

一句话，合成生物学，正在为中国未来的发展“种下”一个更强大、更绿色、更自主的根基。

记者：山东济宁有一家企业跟您团队合作，把DHA（二十二碳六烯酸）藻油项目落地了，让国产DHA从“受制于人”变成“远销海外”。类似这种“从0到1”的突破，您团队里还有哪些例子？

黄和：我们前面讲了不少合成生物学在日常生活中的应用，那些应用都是团队“从0到1”的自主突破。我再讲一个关于赤霉素研发的案例。

赤霉素被誉为作物生长的“生物芯片”，对玉米、水稻等粮油作物以及葡萄、柑橘等高附加值经济作物的产量提升和品质改善作用显著。

然而，过去很长一段时间，国内赤霉素产业面临三大“拦路虎”：一是生产菌株发酵效价低，成本居高不下；二是产品纯度不足，杂质多，应用效果不稳定；三是传统工艺能耗高、污染重，限制了绿色农业发展。针对这些痛点，我们团队从源头入手，利用基因编辑技术对赤霉素生产菌株进行了系统的代谢通路重构与合成路径优化，相当于在微生物细胞里“重装”了一条高效的生产流水线，显著提升了产品纯度与生产效率。

这些成果打通了从技术研发到产业应用的闭环，推动相关领域从传统化学调控向绿色生物制造转型，以技术创新带动产业升级，为实体经济高质量发展和粮食安全保障提供了有力支撑。

辽宁具备合成生物学发展的先发条件

记者：从全国来看，各省市在合成生物学这块的发展格局怎么样？哪些地方起步早、基础好？

黄和：目前全国已经形成了差异化定位、协同化发展、集群化推进的良好格局。我曾提出一个判断：“北有天津、南有深圳，中有常州”。

天津靠高校和科研院所集聚，在基础研究、底层技术上走在前列；深圳靠开放的创新生态和活跃的资本市场，在前沿探索、成果转化、国际化方面优势明显；常州则靠扎实的制造业基础、高效的政府服务和完善的中试配套，在“研发—中试—量产”全链条产业化上成了标杆，短短几年集聚了60多个项目，产业规模突破百亿。

除此之外，上海、江苏、浙江、山东这些省份，发展势头也非常猛。整体上就是多点突破、全面开花。

记者：那辽宁在合成生物学和生物制造方面，有什么独特的优势和机会？

黄和：辽宁的优势确实非常明显，可以说是兼具了资源禀赋、开放通道和产业底蕴的多重先发条件。

第一，生物质与微生物资源极为丰富。辽宁是粮食与农业大省，能为生物制造提供稳定、低成本的生物质原料和碳源；同时，辽宁跨度大、生态类型多样，蕴藏着大量特色的极端环境微生物资源，这是一个天然的菌种宝库，为合成生物学底层创新提供了独特素材。

第二，区位与开放通道优势突出。辽宁毗邻生物制造强国日本，便于开展技术合作、成果转化与国际交流；同时，大连等地拥有港航、物流与冷链协同优势，可面向广阔的东北亚市场，支撑高附加值生物基产品的出口。这一“引进来、走出去”的双向通道，是很多内陆省份不具备的。

第三，老工业基地的产业底蕴扎实。辽宁在化工、装备制造、生物医药等领域基础雄厚，配套体系完善，这些恰恰是生物制造从实验室到规模化放大的关键工程支撑。换句话说，辽宁既有“造得出”的工艺能力，也有“造得大”的装备底气。

第四，转型升级需求迫切，政府主动布局。辽宁正处在产业绿色转型的关键期，对生物制造这类新赛道需求强烈。地方政府已经明确方向，沈阳生物化工产业园等平台正在加快建设，起步态势良好。可以说，辽宁已经具备了打造东北亚合成生物学创新高地的完整条件，未来大有可为。

辽宁发展合成生物学要注重系统施策

记者：您在构建产学研结合方面经验很丰富。对辽宁加快合成生物学成果转化落地，有什么具体建议吗？

黄和：结合我们在常州的实践经验，合成生物学要真正落地，关键要在成果转化“最后一公里”上下功夫。对辽宁，我有四点具体建议。

第一，加快建设专业化的中试平台。概念验证、中试放大、工艺优化这些环节要布局好，让实验室的技术能顺利跨过“死亡谷”，走向工业化。

第二，构建自己的特色菌种资源库。深度挖掘本地的微生物资源，从源头避开国外的专利壁垒，把产业主动权握在自己手里。

第三，推动生物制造跟本地传统产业深度融合。用合成生物学去改造升级化工、医药、农业这些产业，以新带老，协同转型。

第四，打造一流的创新生态。出台精准务实的人才政策、产业政策、金融政策，吸引顶尖团队、优质项目、社会资本集聚，构建产学研用深度协同的创新体系。让全国的优质合成生物学项目愿意来、留得住、能做大。

记者：那辽宁目前还有哪些短板和瓶颈？人才、技术、资金这些方面怎么突破？

黄和：我觉得最突出的问题是高端复合型人才紧缺，生物、AI、工程这些交叉融合的顶尖团队还不够。另外成果转化链条也不够完善，中试、工艺放大、产业化配套还需要加强。

要突破这些，关键是系统施策。人才上，引育并举。一方面引进顶尖创新团队，一方面依托本地高校设立交叉学科专业，完善激励机制，把人留住。技术上，聚焦特殊微生物资源挖掘、“AI+合成生物学”、基因编辑工具这些核心方向，集中力量攻关“卡脖子”技术。资金上，推动政府引导基金跟社会资本联动，重点支持中试放大和产业化项目。机制上，优化政务服务、简化审批流程、强化要素保障，全面提升科技成果转化效率。

AI带来研究范式革命

记者：您多次提到人工智能正在深刻改变合成生物学的研究范式。AI到底带来了哪些实实在在的改变？

黄和：我给你讲个真事儿，你就明白了。

2004年，我们把裂殖壶菌确定为研究对象时，它还是个“萌芽”——能产DHA，但产量低得可怜，离工业化遥遥无期。我们像农民侍弄庄稼一样，一茬一茬筛选，一年一年优化。差不多用了20年，才把它改造成年产值可观的新资源食品。

到了2025年，我们要开发高产EPA（二十碳五烯酸）的菌株。如果还用老办法，从代谢工程到发酵优化，没有七八年下不来。但这次我们换了个思路：把过去积累的数据喂给AI，让它自己去“琢磨”关键基因是哪些。然后根据模型的预测，我们挑了两个最强的去验证。结果呢，EPA含量大幅提升，只用了6个月。

从“七八年”到“6个月”，这就是AI带来的改变。

现在AI已经贯穿合成生物学的全链路。比如在靶点挖掘和元件设计上，AI能快速筛选功能基因，告别盲目试错；在菌株通路构建上，AI精准预测代谢流向，大大缩短设计周期；在发酵优化上，AI智能调控工艺，实现从实验室到工业的无缝衔接；在实验效率上，AI联动自动化平台，完成高通量筛选，替代大量重复性人工。

AI正在把合成生物学从“经验试错”推向“数据驱动”的智能化科研新模式。这不仅是效率的提升，更是研究范式的革命。