2015 Nature Biotechnology：Agricultural probiotics enter spotlight

2015 Nature Biotechnology：农业益生菌进入聚光灯

在一连串的公告中，几家公司宣布他们在开发不用基因操纵而改变农业植物表现微生物产品方面的利益重叠。去年11月，马萨诸塞州剑桥市的旗舰Venture Labs发布了同样来自剑桥的Symbiota消息称，在首轮融资750万美元的支持下，正在为玉米、大豆、小麦和棉花等作物开发候选产品。今年一月，圣路易斯孟山都公司和哥本哈根诺维信公司（Nat）合作成立了BioAg联盟(Nat. Biotechnol. 32, 211, 2014)，报道了在玉米和大豆上应用微生物菌株的整年田间试验后，有望提高产量。

Agbiotech公司正以许多医学研究人员追求人类微生物的热情拥抱植物微生物。伊利诺伊州莱蒙市阿贡国家实验室和芝加哥大学的杰克吉尔伯特（Jack Gilbert）在阐述所面临的问题时说：“这是一个当前的热门话题，大量的私人和公共资金被投入其中，主要是由于对农作物疾病、气候变化和日益增长的人口对产量需求的担忧。” 阐明植物育种者面临的问题，研究者和公司正通过各种途径解决这些问题（方框1）。吉尔伯特还管理着地球微生物组项目，这是一项正在进行的描述微生物多样性的工作。

诺维信公司的科林·布莱茨基（Colin Bletsky）说：“这些技术有很大潜力……帮助农民用较少的投入生产更多的作物。”他补充说：“对于微生物的性能来说，在更为恶劣的环境下表现突出，在有利的生长条件下这类效益是非常有希望的。”

一些初创公司，包括大约六家专注于农业和观赏植物的美国公司，以及加拿大、西班牙和新西兰的其他公司，正在寻求利用农业和观赏植物的微生物组进行商业用途。Symbiota的新执行主席罗伯特·贝伦德斯（Robert Berendes）曾在先正达任职，他说，公司的目标是通过与植物共生而不是基因操纵来发展“作物性能的一个阶段性变化”。其他目标类似的公司还包括加州戴维斯的生物菌群公司（BioConsortia），该公司去年筹集了1500万美元；北卡罗来纳州的AgBiome of Research Triangle Park，该公司去年底从格林斯博罗（Greensboro）附近的先正达公司（Syngenta）、孟山都（Monsanto）和诺维信（Novozymes）筹集了1750万美元；以及西雅图的适应性共生技术公司（Adaptive Symbiotic Technologies）。而这一领域的另一个潜在竞争对手，加利福尼亚州拉霍拉市的阿格拉迪斯（Agradis of La Jolla），在2013年初被孟山都吞并。美国以外的类似努力包括在新西兰帕内尔的BioDiscovery，该公司与BioConsortia联合；在西班牙格拉纳达的Mycovitro；以及在加拿大魁北克蒙特利尔的Onocucor。

尽管一些公司追求多种作物，而另一些公司只关注少数作物，但它们的战略有相当大的重叠。大多数人正在寻找潜在的有益微生物，它们有时与植物的根系和周围的土壤相联系，有时与叶表面或内部组织相联系，从而发挥有用的作用。一旦确定，这些微生物将被作为“益生菌”加以利用，主要以混合物而不是一种微生物使用；它们的应用方式将导致对肥料的增强反应、对干旱或盐分等条件的耐受性、对病原体传播疾病的抵抗力，或以其他方式提高产量。在某些情况下，微生物将被用来处理成熟的植物及种子。

吉尔伯特说，许多为植物开发益生菌的努力“显示了巨大的希望”，但“只有在极少数情况下，进行了关键实验，证明关键生物制剂的应用对作物本身有特定的影响。”他预计有人会在未来两年内声称使用植物益生菌取得成功，但他说，“广泛生产益生菌来解决疾病可能还有很长的路要走，估计需要10到15年的时间。”

Box 1 Stored germplasm consortium to improve crops
框1改良作物的储存种质联盟

一个自称为“寻求多样性”（DivSeek）的国际团体今年1月发起了一项旨在“释放作物多样性”的努力，从储存在基因库中的约700万个作物品种和野生亲缘物种样本中提取基因信息。总体目标是加速发展“气候适宜、高产、营养丰富的作物”，旨在“弥合基因库管理者、植物育种者和更有针对性的上游生物研究者之间的信息需求差距”

作为在San Diego正式启动的一部分，DivSeek召集了69个创始组织，包括全球作物多样性信托基金、CCGIAR联盟、国际粮食和农业植物遗传资源条约和全球植物理事会，所有这些组织在全球农业领域都具有有价值的证书。他们已经在2014年初起草白皮书，概述DivSeek的近期活动及其长期目标。

DivSeek的发言人、伦敦全球作物多样性信托基金的Paul Gough说：“今年的首要任务是在开展试点项目和案例研究之前确定首先需要做什么”。早期的任务包括在建立一个信息平台之前，开发“一个由国际商定的标准、协议、工具、资源和最佳做法组成的系统”，提供对基因库中保存的作物种质和“数字基因组”的数据访问。