总融资超6亿元,微生物固氮创新公司Pivot Bio深度解析

作者:张云倩 2020-01-31 08:09

氮肥,是指以氮(N)为主要成分,具有N标明量,施于土壤可提供植物氮素营养的单元肥料。氮肥是世界化肥生产和使用量最大的肥料品种,适宜的氮肥用量对于提高作物产量、改善农产品质量有重要作用。

 

化学氮肥生产的主要原料是合成氨(生成合成氨的哈伯法装置于1909年建成,并在德国首先实现工业化,成为氮肥工业的基础),20世纪四五十年代,硫酸铵是最主要的氮肥品种;60年代,增加了硝酸铵;70年代以来,尿素成为主导的氮肥品种。

 

世界上一半的食物供应都依赖各种各样化学氮肥。缺乏氮肥,作物会出现植株矮小细弱;叶呈黄绿、黄橙等非正常绿色,基部叶片逐渐干燥枯萎的情况;此外,作物的根系分枝将减少;禾谷类作物的分蘖显著减少,甚至不分蘖,幼穗分化差,分枝少,穗形小,作物显著早衰并早熟,产量降低的情况。因此,在日常农业实践中,氮肥可以说是必不可少的。

 

但大量使用氮肥对环境造成了严重影响:污染海洋、升高全球气温、破坏土壤微生物天然产氮素能力······如今,农民正寻找新方法,一方面为作物提供必需的氮肥,而另一方面考虑到环境问题,希望采用更稳定和可持续发展的方式,进行农业实践。

 

氮肥的未来会是什么样子?Pivot Bio的首席执行官兼联合创始人Karsten Temme给出了这样的答案:“近50年来,农业行业一直在努力开发自给营养的谷物,例如玉米、小麦和大米。Pivot Bio首次实现了这一目标。”现在,地球需要一种清洁的合成氮肥的替代品,而Pivot Bio拥有解决方案。

 

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图片来源:Pivot Bio官网

 

核心创始团队来自加州大学伯克利分校,有多年专业研究沉淀


Pivot Bio成立于2010年,总部在美国加利福尼亚州伯克利市,由Karsten Temme和Alvin Tamsir联合创办,目前CEO为Karsten Temme。Pivot Bio意识到当前氮肥使用方式不可持续,正致力于解决最棘手的问题——如何进行作物固氮?通过生物学研究、机器学习和计算建模的方法,Pivot Bio公司技术唤醒了微生物的天然能力,让微生物可以从空气中转化氮元素满足作物日常氮需求。

 

创始人兼CEO Karsten Temme毕业于加州大学伯克利分校,在那里获得了生物工程博士学位。加州大学伯克利分校是世界最顶尖公立大学之一,也是世界上最重要的研究教学中心之一,包括农学在内的诸多领域均位列世界前十。

 

Karsten Temme曾在Chris Voigt的实验室从事固氮工作。50年来,该实验室致力于从微生物学和遗传学角度研究固氮问题,成绩斐然。2010年Karsten Temme拿到了他的博士学位以后就投身商界。Temme说:“我一听说合成生物学的潜力,它可以像计算机一样为微生物和DNA编程,我就知道自己想要用活的微生物作为“积木”来制造新产品。”

 

公司的另一位创始人,Alvin Tamsir在加州大学伯克利分校获得了分子和细胞生物学学士学位,随后又在加州大学旧金山分校获得了生物学博士学位。作为Pivot Bio科学团队的联合创始人和领导者,他将公司的研究团队从两名科学家扩大到50多名科学家。Alvin Tamsir对分子生物学和工程原理有着深刻的理解。在上学期间,阿尔文首次将前沿工程原理应用到生物学中,探索如何在微生物水平上放大自然发生的过程。也就是在这段时间里,Alvin Tamsir与Karsten Temme建立了深厚友谊,完成学业后,共同创办了Pivot Bio。

 

9年来,Pivot Bio一直深耕于氮肥领域,在2019 Fast Company(致力于商业、创新和设计的交汇处的著名媒体品牌)评选的年度创新公司中,Pivot Bio凭借自身强大的实力,在众多公司中脱颖而出,成为年度最具创新力的公司之一,在食品类别中排名第八位。

 

重新“唤醒”固氮微生物,加强共生关系

 

Karsten Temme:“玉米、小麦和大米,这三种作物消耗了全球一半的氮。”固氮微生物不仅可以提高环境效益,也可以提高经济效益,花在肥料上的钱越少,农民在作物成熟期的收益就越大。


Pivot Bio是第一家在商业领域采用微生物固氮的公司,利用生物工程技术,实现微生物产氮,提高作物收益。首先,Pivot Bio需要确定自然微生物群落中哪些部分有固定氮的能力,并且与特定作物产生很强的共生关系。如今,由于大量使用化肥,微生物无法产生大量的氮。所有这些外源氮都会引起微生物基因的负反馈,从而使它们的固氮基因“沉默”。


Pivot Bio所做的下一步就是重新唤醒这些基因,让它们在与作物共生的过程中积极参与固定氮的过程。 


Pivot Bio微生物固氮三步曲

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图片来源:Pivot Bio官网


Pivot Bio把这项技术进行了商业化,设计成一个成熟的产品,具有稳定性且易于使用。他们的第一代微生物固氮产品是针对玉米作物的Pivot Bio PROVEN™,现在美国大部分地区的农民都可以使用该公司产品。农民播种的同时将产品喷洒到土壤里,种子一发芽,微生物就会附着在玉米根的表皮上,与玉米共生。


微生物从玉米的分泌液中吸收营养,反过来在整个生长周期中每天为玉米输送氮素,最终形成一个连续的供氮循环。这个微生物供氮循环既减少了作物对氮素的需求,提高作物的产量,也不会出现常见氮肥的养分降解,淋溶或径流排出等问题。Pivot Bio估计,如果将Pivot Bio PROVEN™产品用于35%的玉米田,将减少近20000公吨的一氧化氮排放,相当于减少150万辆汽车的行驶。Temme补充说,这可以防止多达50万吨硝酸盐渗入水道。


“我们实际上想做的是重新唤醒微生物一直以来的功能,”Karsten Temme说。“使用这种Pivot Bio PROVEN™产品的有利于提高农场的生产力,因为每种植物都能获得最佳的氮素含量。” 因为微生物附着在根部,所以没有浪费。微生物保持原状,不会冲走或蒸发,从而消除了合成肥料的不利副作用。”


Pivot Bio优化了微生物为玉米作物生产氮的自然能力。在多年的研究中,与对照组生长情况相比,使用了Pivot Bio PROVEN™产品的玉米作物长势喜人,产量也有所提高。


作物长势对比图

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图片来源:Pivot Bio官网

 

Karsten Temme表示说,从2011年公司成立以来,启动过程的前七年非常紧张,他的全部精力都在完善Pivot Bio面向美国玉米市场的首个商业产品。如今,Pivot Bio拥有近百人的团队,其中包括位于Pivot Bio位于加利福尼亚州伯克利的团队,总部以及来自爱荷华州、密苏里州、内布拉斯加州、科罗拉多州和俄亥俄州的远程员工。Karsten Temme希望可以进行更长期的研究,将主打产品Pivot Bio PROVEN™升级,推出第二代,并在全美出售,扩大市场份额。Karsten Temme还希望有朝一日能够完全消除对合成氮肥的需求。当然,这一愿景还要等待几年接受时间的检验。


Pivot Bio 主要竞争公司有8家,包括AgBiome(致力于开发基于微生物群落的生物和性状的产品,以保护农作物)。Agrinos(致力于生物肥、生物激素和农作物增产剂的制造和分销)。Bio Consortia(开发微生物群落、种子处理和土壤添加剂产品,以提高农业产量)等知名企业。


全美化肥行业模巨大,达到了2120亿美元,但是,化肥行业发展缓慢,甚至出现停滞状态,作为开发固氮微生物的领导品牌,Pivot Bio正致力于为这一行业带来革命性技术,推动整个行业发展。


目前Pivot Bio已与拜耳集团旗下的孟山都公司达成合作协议,改良的根瘤菌微生物。此外,Pivot Bio公司除了推出名为Pivot Bio PROVEN™的玉米固氮产品外,还在开发小麦和大米微生物固氮产品。

  

累计融资超6亿元,市场前景巨大

 

投融资方面,Pivot Bio屡获投资机构青睐。公司共融资4轮,融资金额达8670万美元(约合6亿人民币)。Pivot Bio获得了9家投资机构的支持,主要投资企业共有3家, 分别为(Data Collective DCVC、Monsanto Growth Ventures (MGV)、Breakthrough Energy Ventures)。

 

2018年12月,Pivot Bio获得了最新一轮B轮融资,融资金额达7000万美元(约合4.9亿人民币),该轮投资主要来自Breakthrough Energy。

 

Breakthrough Energy Ventures是一家由比尔·盖茨(Gates)、杰夫·贝佐斯(Jeff Bezos)和理查德·布兰森(Richard Branson)等其他知名的亿万富翁发起的基金。该基金关注各领域的创新实践,拥有超过10亿美元的资本,用于资助科学突破,解决能源问题。BEV不仅资金技术雄厚还拥有一批专家团队,应对能源创新行业的独特挑战。

 

Pivot Bio计划利用这笔投资,探索加拿大和巴西等新市场,并为种子处理应用提供研究资金,而不仅仅是添加玉米用于小麦和水稻等农作物的微生物固氮产品。

 

Pivot Bio融资情况

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图片来源:35斗根据Crunchbase 整理

 

联合国预测,在接下来的几十年中,到2050年,世界人口将达到97亿。要在30年内为这一不断增长的人口生产足够的粮食,就需要农业研究和生产领域的重大转变。

 

在人口增长、气候变化、保护生物多样性和自然资源以及维持或提高农民的盈利能力的背景下,了解整个植物群落和微生物的运作模式,对于确保未来几十年的可持续全球粮食安全至关重要。在这一方面,Pivot Bio 公司在努力做出尝试,希望开发满足当前需求的解决方案,而又不损害未来的资源,致力于为全球共同的难题和挑战呈上自己的答卷。

 

参考文献:

https://www.pivotbio.com/

https://plantae.org/interviews-with-synthetic-biologists-karsten-temme/

https://blog.pivotbio.com/press-releases/pivot-bio-joins-the-international-phytobiomes-alliance

https://www.crunchbase.com/organization/pivot-bio#section-funding-rounds

注:文中如果涉及35斗记者采访的数据,均由受访者提供并确认。

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