"合成生物学有两个死亡谷。"
这是余义发在第七届生物农药、生物刺激素及生物肥料国际高峰论坛（BioEx 2026）上的开场判断。作为南宁汉和生物科技副总经理、深圳汉和生命科学总经理、农业部农用微生物重点实验室主任，他在农业合成生物学领域深耕多年，对这条赛道的进展与挑战有着切身的观察。
合成生物学近年来受到广泛关注，被视为推动农业投入品变革的重要方向。与此同时，这一行业也进入了一个更加注重落地与实效的阶段——行业叙事正在从宏观愿景转向具体的工程能力与商业路径。合成生物学的相关报道量已从峰值阶段逐步回落，行业各方对"如何真正跨越从技术到市场的鸿沟"这一问题的思考，比以往任何时候都更加深入。
第七届生物农药、生物刺激素及生物肥料国际高峰论坛（BioEx 2026）汇聚来自行业内的三个代表性视角：Ginkgo Bioworks微生物与数字科学部门主管Ryan McCann带来全球生物制剂产业升级的框架；蓝晶微生物合伙人、首席科学家饶驰通博士分享从PHA材料跨界农业生物刺激素的实践路径；余义发则以汉和生物的产品体系与产业化经验，呈现合成生物学在中国农业场景下跨越"两个死亡谷"的具体答案。
为什么农业需要合成生物学？
农业投入品的结构性困境
Ryan McCann在演讲开场时描绘了一幅清晰的全球农业压力图：到2050年，全球粮食需求仍在增长，但主粮产量增速已进入平台期；土地因城镇化与土壤退化而持续减少；农药抗性日益增长，传统化学制剂面临"创新墙"——需要更高剂量或更复杂的施用方式，才能达到十年前的防控效果；监管环境持续收紧，化学品登记周期拉长，成本上升。
从国内实践视角看，余义发同样指出了传统制造路径的结构性矛盾：化学合成带来环境污染、试剂残留和生理活性偏低，同分异构体的活性差异（如芸苔素内酯）使质控难度极高；植物提取、海藻提取等天然路径则受制于生长周期长、受气候影响品质不稳定——同一品种小麦，不同农场、不同采收时期，内源激素、蛋白质与小肽含量均存在差异，规模化标准化生产因此难以实现。
合成生物学：建物致用的新路径
余义发给出一个简洁的定义：合成生物学是"建物致用"——从科学到技术，到产品，到商品，再到推广应用，形成价值。这与此前生命科学领域"建物致知"的研究范式有着本质的不同：前者追求理解，后者追求产出。
合成生物学的技术轨迹印证这一转变：从2000年代早期的病毒合成探索，到用酿酒酵母合成青蒿酸、替代从黄花蒿中提取的传统工艺；从单个100立方发酵罐相当于5万亩工业大麻产出大麻二酚的技术突破，到2020年二氧化碳直接合成淀粉的全球性里程碑——合成生物学为农业投入品提供了一条节能、减排、可再生、且目标化合物高度稳定的制造路径。
饶驰通从生物制造的底层逻辑出发进一步指出：合成生物学以糖类、油脂等简单易得的生物质为碳源，以人工开发的微生物为细胞工厂，能够绿色高效地生产近乎无限多样性的生物分子——相比只能制造有限分子种类的石油基化学原料，这是一次根本性的制造范式转换。
生物制剂2.0：从安全到高效的跨越
Ryan McCann指出，第一代生物制剂（1.0）虽然对施用者和环境更为安全，但功效不稳定、田间表现参差、使用成本偏高，始终未能系统性地替代化学品。真正的突破口在于"生物制剂2.0"——在功效、成本和便利性上与合成化学品全面抗衡。而合成生物学，正是实现这一跨越的核心技术引擎：通过对微生物基因与代谢路径的精准设计，不仅可以创造自然界中难以获取的新分子，还可以大幅提升已有产品的生产效率。
死亡谷之一：从实验室到工厂
三位演讲者均不约而同地强调同一个挑战：在实验室中验证的菌株和工艺，在放大到工业化生产时，往往面临成功率极低的中试瓶颈。这不是科学问题，而是工程问题。饶驰通明确指出：发酵工程不等于合成生物学——后者需要在工业级条件下建立"设计-构建-测试-学习"（DBTL）的完整闭环，并持续迭代。
Ginkgo Bioworks：从全球菌株库到端到端平台能力
Ginkgo Bioworks为跨越这道谷，构建端到端的农业生物制剂创新平台，覆盖菌株工程、系统生物学、作物科学与发酵工艺四大能力模块。其底层资产之一，是从全球农业区历经数十年积累的35万株以上菌株库，涵盖约25万个不同基因组——既是高通量筛选的起点，也构成差异化的知识产权护城河。
在菌株工程层面，Ginkgo Bioworks部署了超高通量筛选平台EncapS，单次可筛选10⁵个突变体，配合自动化设施与高通量表型分析，形成从环境采集到配方交付的完整链条。Ryan McCann以三个具体案例展示了这套体系的实际产出：
案例一：霜霉病防控。高通量筛选确定关键基因特征，对数百个基因变体系统测试，多轮工程改造后，工程菌株的病害防控效果可与化学品相媲美，正面验证了生物制剂2.0的可行性。
案例二：活性成分扩增。在纳升级反应器中分析超过2.2万个突变菌株，筛选250株进一步验证。主要活性成分产量提升4倍，次级活性成分提升3倍，排名前5的菌株均提升1.5倍以上，其中菌株5的刺激活性成分提升近9倍——仅需一轮筛选，效果稳定持续两个月。
案例三：降本工程。经过14个月的自动化迭代，目标小分子效价较原始野生菌株提升15倍，最终产品成本低于对标化学品——这是生物制剂进入主流市场的关键门槛。
蓝晶微生物：数字化驱动的菌株与工艺迭代
蓝晶微生物的应对路径，是在国内率先建立工业级DBTL闭环。其"黑灯实验室"通过高度自动化的设备联动，将每月菌株研发通量从100株提升至3000株，测试样本从300个提升至超过1万个，整体通量提升30倍。统计数据显示，同时运行80个候选菌株，在6个月内获得符合目标功能菌株的概率达到95%，而过去这一过程通常需要3年以上。
在工艺开发侧，蓝晶建立了覆盖0.5升到200升全尺度的生物反应器阵列，集成气体质谱、拉曼光谱等先进传感器，可同时监测20多个关键发酵参数。CyberFarm数字化发酵云系统将工艺研发数据的有效利用率从传统的5%提升至30%，并持续用于发酵AI模型的训练与迭代，使产品开发周期相较行业平均缩短约70%。
蓝晶微生物从PHA可降解材料切入农业生物刺激素，验证合成生物学平台能力的迁移性：相同的技术基础设施，可以服务于截然不同的终端市场。
汉和生物：工信部四星级中试平台的工程实践
汉和生物在中试放大领域的积累，体现在一项具体认定上：工信部生物制造中试能力建设平台四星级——全国仅7家企业获此评定。余义发以5-ALA（5-氨基乙酰丙酸）为例，介绍了这套工程化思维的实际运作：每隔一小时取样检测，进行补料调控、转速调控与容量调控，并在车间内配置液相色谱仪，实现批次级别的实时质量管控。
这套精细管控体系带来了可量化的结果：最终稳定产出达到50克/升（同行约25克/升），发酵成功率提升至90%（粗放管控时约60%），综合成本降至竞争对手的三分之一。5-ALA的市场价格曾高达每吨800万元，日本后来将实验室水平做到每升10克；汉和在2023年8月已在10立方发酵罐中实现每升60克的工业化突破。余义发将这一思路概括为"用质量要市场，向成本要利润"。
死亡谷之二：从工厂到田间
产品做出来了，成本降下来了——但如何让产品真正到达农民手中并产生可衡量的效益？这是第二道死亡谷：商业化推广应用的死亡谷。产品推向市场，需要经过作物适应性验证、推广渠道建设、农技人员培训乃至政策衔接等一系列环节，每一个环节都可能成为断点。
GABA：国家农技推广体系的系统验证
2025年5月，美国WILEY出版社发布综述，系统证实GABA在抗高温、抗低温、抗强光、抗重金属、抗盐胁迫等方面的多重功效，以及其作为离子转运调节剂、提高肥料利用率的独特机制——它并非简单地促进某种营养元素的吸收，而是使作物能够更智能地按需调配关键营养元素的摄取。
商业化推广的关键节点，是与全国农技推广中心的系统性合作。原计划的8个试验点，因产品表现突出，主动扩展至近20个点，覆盖小麦、水稻、玉米等主要作物，增产幅度介于5%至20%之间，超过70%的试验点增产超过10%。兴安盟的玉米包衣试验，处理组产量从约850公斤/亩提升至982公斤，增产超过20%。
GABA同时获得工信部生物制造标志性产品认定，并拿下"神农中华农业科技奖"一等奖，是目前同时获得食品生产许可证、新食品原料、食品添加剂及食品香精全套食品级资质的合成生物学农业产品。
T6P：蓝晶微生物的"植物胰岛素"商业化路径
蓝晶微生物在第二道死亡谷上的核心布局，是海藻糖-6-磷酸（T6P）。T6P是植物体内广泛存在的糖代谢信号分子，被称为"植物胰岛素"，其核心作用是调节蔗糖代谢、促进光合产物向果实和籽粒分配，并参与种子发育和非生物胁迫响应。多项国际顶刊研究证实，连续四年在阿根廷和墨西哥大田喷施T6P，小麦平均增产10%，且增产效果在不同降雨年份表现稳定。
T6P此前从未实现商业化应用——传统合成方法转化率不足10%，成本高达每克150至1000元。蓝晶通过合成生物学全新设计合成路径，使用广泛易得的原料，实现超过90%的转化率，成本降低三个数量级，历史上首次完成T6P的工业级量产。目前T6P已在全国10多个省份、20多种作物上完成大田验证：在河南小麦灌浆期飞防喷施（每亩仅0.5克），增产14.6%；在甜菜和葡萄上显著提升含糖量和果实品质。
行业现状与产业化路径的思考
余义发在演讲中对合成生物学行业的整体进展做出了客观评估：目前行业发展的速度，尚未达到早期最乐观的预期，部分企业在从实验室走向商业化的过程中面临较大压力。他认为，这一现象的根源，正在于两个死亡谷尚未被系统性地跨越。
汉和生物的产品体系：多元并举的布局逻辑
汉和生物同时推进天然菌株筛选与合成生物学两条研发主线：前者每年组织约30人团队在极端环境采集样本（2025年科考地点为雅鲁藏布江）；后者持续开发高价值功能化合物，覆盖医药中间体、大健康原料与农业投入品三类方向。
当前产品体系已覆盖多个高价值赛道：GABA、5-ALA、β-氨基丁酸（植物疫苗/生物农药方向）、依克多因（抗盐胁迫，针对新疆等市场）、褐藻寡糖（2025年2月获批新食品原料，低分子量高活性）、蝙蝠蛾拟青霉菌粉（已积累约30吨订单）。多产品、多市场的结构，让汉和在单一产品的市场波动中保持整体稳健，2025年销售额超9亿元，净利润超6000万元。
蓝晶微生物的产品矩阵：平台化布局
蓝晶微生物围绕"要么成为第一，要么成为唯一"的产品逻辑，构建了多分子的生物刺激素矩阵。除T6P外，核心产品还包括：聚谷氨酸（PGA，行业领先成本效益比，可保水保肥改良土壤）、PHA多菌脂（新一代菌脂类增效剂，微米级靶向激活有益菌群）、虾青素（促进果实转色与含糖量提升），以及依克多因、GABA、茉莉酸等在研管线。
蓝晶还在中国农业大学与陈清教授团队联合建立教授工作站，推动生物刺激素分子作用机制的基础研究，并将研究成果直接导入产品开发体系。这种产学研的深度融合，是平台化布局的重要支撑。
两个死亡谷，定义下一轮的赢家
合成生物学在农业领域的未来，从来都不是概念的问题。青蒿素的故事二十年前就已开始，大麻二酚发酵的震撼也早已在行业内流传。真正决定企业命运的，是两道死亡谷的跨越能力：从实验室到工厂，需要工业级的菌株迭代与发酵工程精细管控；从工厂到田间，需要多作物、多区域的系统验证，差异化的市场变现路径，以及在推广渠道与监管体系中建立的信任积累。
这三条路径，在BioEx 2026的三位演讲者身上呈现出了各自清晰的答案：Ginkgo Bioworks以平台化的端到端能力服务全球合作伙伴；蓝晶微生物以数字驱动的研发体系加速本土产业化；汉和生物以全链条的工程积累与推广体系，验证了合成生物学在中国农业场景下的商业可行性。
行业的下一个阶段，属于那些把死亡谷变成护城河的人。
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