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到2050年,植物科学将如何养活100亿人?

作者:罗建军 2019-12-16 09:21

在控制温室气体排放和摆脱对石油等化石燃料的依赖方面,没有什么灵丹妙药。同样,要想在2050年之前养活预计将增长到100亿的人口,也需要大量的解决方案,从生产实验室种植的食品和大豆到减少食品浪费和改善牲畜健康。该战略的一个关键部分也围绕着植物科学——找到提高农业产量的方法,同时使我们的作物适应科学家预测的极端变化。

 

一场失败的革命

20世纪所谓的“绿色革命”应用了一系列新技术和传统技术——包括作物育种、化肥和机械——以大幅提高农业产量,促进人口增长。但是现在游戏结束了。事实证明,许多合成肥料对长期的土壤(或人类)健康不是很好。事实上,科学家们预测,在地球表层土壤完全燃烧殆尽之前,我们还有大约60年的时间。虽然室内耕作可能有助于减轻一些负担,但让地球变成一个巨大的沙盘,把我们的头伸进沙里可能不是最好的策略。

 

植物科学革命概述

我们遇到过很多农业技术公司,他们在植物科学领域工作,设计出更好的农作物,不需要化学药品和其他垃圾。其中包括,总部位于圣地亚哥的Cibus公司,它使用一种专利的基因编辑技术来培育非转基因种子,这些种子具有良好的特性,比如更强的抗病性。(该公司原本计划在今年早些时候上市,但据报道上个月取消了上市计划。)另一家致力于类似非转基因植物育种技术的公司是位于以色列的Kaiima,该公司表示,它可以使农作物产量增加约10%。第三家公司Calyxt (CLXT)在2017年进行了IPO,以继续开发名为TALEN的基因编辑技术,该技术试图提高不同作物的质量和产量。马萨诸塞州坎布里奇一家名为Inari Agriculture的初创公司使用各种基因编辑工具来开发适合当地生长条件的种子。

 

提高产量的另一种方法是增强与植物共生的微生物。这是Pivot Bio和Indigo Ag背后的战略,后者可能是地球上最大的农业科技初创公司。AgBiome已经开发了一个基因测序平台来识别适合不同工作的最佳微生物,最近商业化了一种基于微生物的杀菌剂。而Inocucor技术则使用微生物促进植物生长。或者我们可以让这些机器来做所有的思考,比如Benson Hill Biosystems,它现在已经为自己的人工智能平台筹集了近1亿美元,该平台可以识别作物的理想基因特征。

 

下面,我们将为您带来一批致力于类似解决方案的新兴植物科学公司。它们中的大多数是从Finistere Ventures去年发布的市场地图中挑选出来的,根据AgFunder News的报道,我们还从2018年开始增加了几家投资最多的农业科技初创公司。

 

1
操纵微生物--JOYN BIO

总部位于波士顿的Joyn Bio成立于2017年,是制药巨头拜耳和合成生物学初创公司银杏生物工程(Ginkgo Bioworks)的合资企业。银杏生物工程运营着一些被称为铸造厂的高科技实验室,在那里,它可以自动设计和开发从口味到食品的各种微生物。该公司最近创建了另一家名为Motif的公司,开发能够生产骆驼奶等外来蛋白质的微生物。Joyn Bio的第一个任务——由合作伙伴和第三方提供的1亿美元资金支持,这是一个大任务:设计土壤微生物,帮助作物“固定”自身的氮。氮是植物生长所必需的,有些作物,如大豆,可以从土壤中的细菌中获得所需的氮。但对玉米、小麦和大米等主要农作物来说,情况并非如此,因为它们的土壤微生物群显然是脆弱的,所以农民使用化肥,导致温室气体排放和污染,比如藻类大量繁殖。


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新型微生物发酵工艺设计的自动化生物反应器。来源:JOYN BIO


Joyn Bio的大脑想要调整这些主要作物的土壤微生物群落,这样它们也可以为植物提供氮。Joyn Bio估计它的微生物可以减少35%的肥料使用。

 

2
生物害虫防治--Bioline AgroSciences 

不仅仅是微生物细菌可以帮助生产更可持续的农作物。虫子本身也可以用来控制害虫,而通常情况下,害虫治理需要在植物上喷洒有毒农药。一家名为Bioline AgroSciences的英国公司去年获得了约5550万美元的融资。该公司自1979年成立以来,一直有被收购和出售的历史,包括与诺华(Novartis)和先正达(Syngenta)的合作,后来成为一家名为InVivo的法国农业公司的子公司。它生产一系列的产品,基本上包括释放一群掠食性昆虫来吞噬一群讨厌的昆虫。我们最喜欢的产品之一包括三具不同的蚜虫“木乃伊”,它们从冬眠中出来,“在运输中准备行动”。下面是一些准备战斗的虫子:


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常见的昆虫类型。来源:Bioline


该公司最近成立了一家合资企业,将其产品推广到西班牙。

 

3
微生物肥料--Sound

总部位于旧金山地区的Sound Agriculture(原名Asilomar Bio)成立于2012年,已经筹集了1530万美元的资金,目标是开发一系列产品,提高作物产量和营养价值。它的第一个产品叫做“Source”,是一种喷洒在植物本身而不是土壤上的肥料。然后激活有益微生物来释放现有的氮和磷,而不需要传统的化肥。

 

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Sound Agriculture的第一种产品是直接喷洒在植物上,为土壤中的微生物提供养分。来源:Sound Agriculture

 

该公司表示,使用Source的土地平均每英亩增加9.6蒲式耳的玉米产量。

 

4
基因编辑作物--Pairwise Plants

Pairwise Plants成立于2018年,是一家由总部位于北卡罗来纳州罗利的前私营农业巨头孟山都(现为拜耳所有)创办的本土初创公司。2018年3月,该公司获得了2500万美元的A轮融资,但孟山都还承诺提供1亿美元用于知识产权开发,所以我们称总融资为1.25亿美元。这家公司是由Editas Medicine (EDIT)背后的许多同样的基因编辑专家创立的,所以它当然有能力完成一些技巧,比如使用CRISPR基因编辑技术使草莓尝起来更甜,保质期更长。

 

5
找到问题的“根源”--Rootility

成立于2006年,Rootility是一家来自初创国家以色列的初创公司。它已经筹集了4000万美元的资金,2018年5月的C轮融资为1000万美元。从名字上你可能会猜到,该公司专注于增强植物的根,以提高产量和增加对变化的气候条件的耐受性。据AgFunder新闻报道,它使用老式的育种技术,结合“复杂的模拟”,以规模和速度筛选作物。

 

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Rootility声称它可以通过改进作物的根系来显著提高产量。来源:Rootility


在加州中央谷进行的番茄试点项目中,Rootility每英亩能够生产80到100吨番茄,而目前的最高产量是每英亩只能生产50吨。

 

6
果子生长促进--Phytelligence

2012年由华盛顿州立大学创立的Phytelligence已经筹集了2000万美元。该公司已经开发了一种用于多种水果和坚果(包括苹果、樱桃和桃子)的微繁殖技术,利用AgFunder News所说的“一种非土壤的、营养丰富的生长介质”,这种技术可以使根茎生长速度提高5倍。“植物遗传也证明其根茎100%真实的品质和病毒免疫。该公司一直在推广一种新的苹果产品——“宇宙苹果”,《纽约时报》称它将是未来的苹果。

 

然而,该公司也经历了自己的成长阵痛,因为它卷入了一起与华盛顿州立大学有关“宇宙苹果”的诉讼,而且最近还经历了一次重大的领导层改组。我们猜想他们必须处理掉一些“坏苹果”。

 

结论

新一代的植物科学初创公司正在努力在不使用转基因生物或化学物质的情况下提高作物产量和食品质量。最新的技术利用了更清洁的基因编辑技术,如CRISPR来开发理想的性状,AI来自动设计和开发新的植物微生物,以及重塑传统的农业过程,如植物育种和害虫管理。去年,AgriFood科技初创公司筹集了近170亿美元的资金,随着各公司竞相创建一个更可持续的农业体系,没有理由认为资金会大幅减少。孟山都和拜耳等农业巨头已经表现出愿意在自身专长之外投资于植物科学。与此同时,Indigo Ag仍是该领域最具吸引力的公司之一,其估值至少为30亿美元,是全球最大的农业科技初创公司。正如Beyond Burger最近的IPO所表明的那样,这个世界迫切需要投资,而这些投资也会给这个星球带来回报。


参考资料:https://www.nanalyze.com/2019/06/plant-sciences/

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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