植物合成生物学领航未来生命科学—— 第四届峡山会议综合报道

5月的峡山湖畔绿意葱茏、月季盛放,处处生机盎然。8日—10日,以“植物合成生物学”为主题的第四届峡山会议,在北京大学现代农业研究院、潍坊现代农业山东省实验室圆满举行。国内植物合成生物学领域权威专家、青年学者、产业界代表及研究院/省实验室科研人员120余人齐聚一堂,围绕植物合成生物学前沿科学问题、关键技术创新与产业化发展路径展开深度研讨与高效交流。

本次峡山会议邀请了深圳理工大学杨贞标教授,中国农业科学院深圳农业基因组研究所戴俊彪研究员,北京大学/北京大学现代农业研究院焦雨铃教授担任大会执行主席。

开幕式致辞

开幕式上,杨贞标教授代表大会组委会致辞。他指出,本届会议以“植物合成生物学”为主题,旨在直面全球农业面临的资源约束、环境压力与粮食安全多重挑战,依托合成生物学突破传统育种局限,为现代农业发展提供关键核心技术支撑。当前植物合成生物学正从理念走向实践,但在元件标准化、多基因协同调控、高效转化体系等方面仍面临诸多基础科学与工程化瓶颈。面向未来,植物合成生物学承载三大重要愿景:一是创制高产、优质、多抗的智能作物,保障粮食安全、助力农业绿色转型;二是构建高效植物细胞工厂,规模化生产高值化合物、生物能源与新型材料;三是为农业碳中和与可持续发展提供颠覆性技术方案,实现从 “改良自然” 到 “设计未来” 的跨越。他期待各位专家充分交流、碰撞思想、凝聚共识、深化合作。

主办方代表、北京大学现代农业研究院院长邓兴旺院士致辞,对各位专家学者莅临参会表示热烈欢迎,并详细介绍了北京大学现代农业研究院与潍坊现代农业山东省实验室的建设布局、科研进展与平台优势。他表示,研究院与省实验室始终聚焦农业科技前沿,致力于打造世界一流的现代农业科研与成果转化高地,期待以本届峡山会议为纽带,加强与全国科研团队的交流与协作,共同推动植物合成生物学创新突破,为国家粮食安全与农业高质量发展贡献力量。第四届峡山会议的主题是“植物合成生物”,大会共邀请了15位知名专家作报告,按照大会报告顺序,报告专家与报告题目如下:陈晓亚 (中国科学院植物生理生态研究所) 植物萜类合成途径的改编与性状重塑(Rewriting terpenoid biosynthesis for better nutrition); 戴俊彪 (中国农业科学院深圳农业基因组研究所) 基因组的工程化设计改造;端木德强(华中农业大学)微藻叶绿体合成生物学:从基因表达到基因组合成;郭立 (北京大学现代农业研究院) 辣椒T2T基因组与辣椒素合成生物学研究;张数一(清华大学)功能元件与网络可预测设计;杨贞标(深圳理工大学)Toward constructing a programmable plant cell factory for natural products; 廖志华(西南大学)药用托品烷生物碱合成生物学研究; 宋士健(中国农业科学院烟草研究所)植物源重组蛋白疫苗的生物合成及优势解析; 黄安诚(南方科技大学)基于植物底盘的活性天然产物发现与生物制造; 黄寿光(深圳理工大学)植物离子信号的光控重编程(Rewiring ion signalling in plants with light);焦雨铃(北京大学/北京大学现代农业研究院)苔藓基因组合成(SynMoss)的技术探索;苏汉东(华中农业大学) Centromere:from plant chromosome biology to genome design and synthesis; 王宝俊(浙江大学)植物环境合成基因线路设计与应用;武志强(中国农业科学院深圳农业基因组研究所)植物细胞器基因组变异和编辑;熊延(福建农林大学)生命系统信号转导网络构建的底层逻辑:复杂性、兼并性和特异性。

第四届峡山会议特邀报告专家

杨贞标教授、焦⾬铃教授、王宝俊教授、戴俊彪研究员、张数⼀副教授、郭⽴研究员主持了大会的报告环节。

大会报告环节主持人

植物天然产物生物合成的进展:植物天然产物的绿色生物制造是植物合成生物学最关注的研究方向之一,包括天然产物代谢途径的解析、改造和异源生物合成。围绕植物天然产物结构复杂性,合成通路的解析和适配底盘生物的改造和利用等关键技术难题,会议上各位专家介绍了团队最新研究进展。中国科学院植物生理生态研究所陈晓亚院士分享了植物萜类合成途径的改编与性状重塑的研究,包括改造药用植物萜类化合物以及植物辅酶Q的生物合成途径,实现作物营养强化; 深圳理工大学的杨贞标教授介绍改造植物细胞工厂提升毛状体细胞种合成天然产物的最新进展; 北京大学现代农业研究院的郭立研究员介绍了团队在辣椒T2T基因组破译,多组学数据驱动的辣椒素生物合成途径解析以及异源合成的最新进展;西南大学的廖志华教授分享了药用托品烷生物碱合成途径解析,进化以及合成方面的研究进展; 南方科技大学黄安诚教授介绍了他们在创制高产异黄酮植物底盘,实现大豆素等异黄酮植保素的绿色生物全合成的研究进展; 中国农业科学院烟草研究所宋士健介绍了团队在烟草中实现植物源重组蛋白疫苗的生物合成及优势解析的工作。针对植物生物合成通路的底盘适配性,异源底盘的选择和优化,以及研究成果从实验室走向产业化等问题,专家们进行了激烈的讨论,交流了经验。

植物合成基因组学和细胞器基因组编辑的进展:合成基因组(基因组的从头设计和合成)一直是合成生物学最具颠覆性和挑战性的研究领域。尽管微生物合成基因组已取得重要进展,植物合成基因组难度极大,目前仍处在探索阶段,但我国科学家已经开始解决这一最具挑战性的科学难题。中国农业科学院深圳农业基因组研究所戴俊彪研究员在会议上系统介绍了团队在合成基因组学方面的突破性进展,提出基因组的工程化设计改造的思路并展望未来重要方向;北京大学焦雨铃教授介绍了苔藓基因组合成(SynMoss)项目的最新进展,对实现苔藓乃至种子植物染色体和基因组合成的关键技术进行了探索和讨论;着丝粒合成和改造是实现合成基因组的重要元素。华中农业大学苏汉东教授分享了植物着丝粒序列的进化分析,以及利用CRISPR基因编辑技术实现小麦着丝粒编辑和基因组设计,创制了新型染色体核型的小麦种质材料。细胞器(线粒体和质体)基因组是真核生物基因组的关键组分,细胞器基因组的改造与合成是合成基因组学的。中国农业科学院深圳农业基因组研究所武志强研究员系统介绍了团队植物细胞器基因组的组装、变异、核基因组整合和编辑方面的研究进展;华中农业大学端木德强教授围绕微藻叶绿体,开展基因表达和基因组合成等方面的合成生物学研究。这些突破性进展表明植物合成基因组学领域的快速发展,标志着我国科学家在该领域的领先地位。

植物基因线路的设计与重编程的进展:植物基因线路的设计与重编程,是合成生物学在植物领域的核心前沿方向。对植物信号通路、基因线路进行理性设计与重编程,不仅意味着我们能够深入理解植物如何运转,更意味着可以按照人类需求重新编写植物的“生命程序”。会议上,清华大学药学院张数一副教授介绍了团队在功能元件与网络可预测设计方面的方法开发,以及在植物合成生物学领域的探索;浙江大学王宝俊教授介绍了实验室在植物环境合成基因线路设计与应用,探索合成生物使能技术、基因线路设计研究及其在生物传感、固氮与植物育种等领域的应用;深圳理工大学黄寿光副教授介绍了团队在植物离子信号的光控重编程的工作,探索光遗传技术在植物合成生物学方面的底盘构建和应用;福建农林大学熊延教授介绍了植物TOR信号转导通路的最近进展,探讨了生命系统信号转导网络构建的底层逻辑的三个特征:复杂性、兼并性和特异性。这些进展为加速植物细胞内设计与合成新的基因线路从而改进作物产量和抗逆性状提供了合成生物学思路和可行性方案。“峡山会议” 以Gordon Research Conferences与香山科学会议为标杆,致力于打造具有广泛国际影响力的高端学术交流平台。本届会议为每场报告均设置了专属研讨时段,实行20分钟报告+15分钟交流互动的议程安排,有效提升了研讨质量。会议现场交流氛围浓厚、思想碰撞充分,与会代表踊跃提问、积极建言,围绕合成生物学基础研究、技术创新、成果转化及政策规范等关键议题展开深度交流与充分探讨。

问题讨论现场代表们踊跃发言

除紧凑高效的学术议程外,会议设置的茶歇也成为思想交流的温馨驿站。与会代表们在咖啡醇香弥漫的氛围中自由交谈、畅所欲言,围绕报告内容、研究方向、合作契机深入交流,在轻松互动中增进了解、凝聚共识,让学术探讨延伸到会场之外,为后续跨界协作埋下伏笔。

会议茶歇与交流

5月9日学术报告后,与会嘉宾集体参观了研究院冷冻电镜平台、单细胞组学与单分子分析平台、质谱检测平台、智能玻璃温室与人工气候室等科研设施,近距离感受北京大学现代农业研究院的尖端科研装备与农业创新成果。

研究院参观

部分专家代表前往阳光曼波热带雨林生态科普馆开展科普研学,体验生态与科研融合之美。会议间隙,嘉宾们漫步研究院园区,欣赏环湖绿道、坝上草原、湖光山色相映成趣的峡山美景,在轻松氛围中深化交流、增进情谊。

在峡山会议的闭幕环节,举办了主题为“合成生物学与未来生命科学”的圆桌论坛。论坛采取台上台下互动的形式,围绕该领域的未来前沿展开了深入探讨。在基础研究层面,专家们聚焦于合成生物学如何破解前沿科学难题,议题涵盖元件库拓展、复杂体系下的合成生物学突破涌现现象解析难题。此外,针对最小基因组构建、AI驱动的研究范式及生命科学对自然科学的引领作用也进行了热烈交流。在产业应用与政策层面,讨论涉及合成生物学在服务人类健康领域的潜力、表皮毛作为生物反应器的前景、法规建设对产业的护航作用,以及相关学会对学科发展的促进机制。专家们特别指出,亟需打通基础研究与生物制造企业的合作路径,将合成生物学技术融入生物制造,推动合成生物学的工程化发展。与会专家一致呼吁,作为一门新兴学科,合成生物学亟需突破传统还原论的局限,通过全行业的同心协力,共同构建新的理论与技术范式。同时,应加强与政策制定者的沟通,简化产品审定程序,并通过科普提升生物制造产品的公众影响力。

“合成生物学与未来生命科学”“主题讨论会

大会执行主席戴俊彪研究员代表组委会作会议总结。他表示,本届会议是一场深度融合的学术盛会,围绕植物代谢、基因组设计、叶绿体利用、光合作用优化、植物细胞工厂等方向展开充分交流,凝聚了领域核心共识,为我国合成生物学发展绘制清晰蓝图,充分展现峡山会议高端、前沿、开放的学术定位,期待与各位专家同仁携手聚力,共同推动植物合成生物学不断向前发展。

戴俊彪研究员在闭幕式上作大会总结

闭幕式上,主办方代表、北京大学现代农业研究院副院长张兴平研究员作闭幕式发言。他表示,会议自
2023年创办以来,始终坚持分享最新成果、充分研讨交流、推动深度合作的理念,本届会议不仅传承了这一风格,更将其提升至新高度。希望各个学科领域的专家能够与研究院/省实验室开展合作,共同为农业基础研究持续突破、应用转化加速落地贡献力量。

张兴平副院长闭幕式致辞

最后,衷心感谢承办方潍坊北千科技服务有限公司以及大会秘书处全体工作人员为本次会议精心统筹会务组织与接待保障,会议全程服务细致周全、热情贴心,为大会圆满举办提供了坚实支撑。

执笔:郭立 焦雨铃 徐云碧 张凯 

审阅:张兴平

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