據中國農業科學院發布“基礎研究提升作物種業科技競爭力”信息，“十三五”期間，在國家科技計劃項目長期布局和支持下，我國科學家在作物種業基礎研究領域取得了重大進展，突破了一系列重要科學問題和關鍵技術。其中，合成生物學推動高光效和生物固氮等重大科學問題研究，提出新的解決路徑，驅動從“0”到“1”的源頭創新。

中國農科院生物技術研究所所長李新海研究員表示，通過提高光合效率來增加產量潛力，將開啟第三次綠色革命。“十三五”期間，在作物高光效的生物學基礎研究方面，我國科學家對比碳3、碳4植物葉片結構，揭示碳4解剖學結構和生化途徑進化的遺傳調控網絡，模擬碳4植物高光效回路的特點，設計并優化了6條新的光合作用通路，創制了一批具有類碳4結構、光合效率提升的水稻材料。

他介紹，在人工固氮體系研究方面，我國科學家完成了首個根際聯合固氮菌的全基因組分析，鑒定了參與固氮調控的新型非編碼RNA;首次解析了光依賴型類固氮酶的三維晶體結構，重構了根際聯合固氮基因表達調控通路和碳代謝抑制調控網絡;創建了耐銨泌銨功能模塊與人工抗逆高效固氮體系，建立了根際微生物互作、智能傳感與氣候變化模擬等裝置結合的田間評價技術平臺。相關成果近日發表在《自然(Nature)》《美國科學院院刊(PNAS)》等權威學術期刊上。利用生物固氮部分或完全替代化學氮肥，可為實施藏糧于地戰略，保障糧食安全和生態安全提供關鍵技術支撐。

中國農科院方面透露，“十四五”期間，將聚焦作物生物育種面臨的重大理論瓶頸問題，重點突破作物高光效和生物固氮的生物學基礎研究，重點開展作物重要性狀形成與環境適應性機理研究，闡明作物雜種優勢形成的生物學基礎，系統研究作物優異種質形成與演化規律，推進作物設計育種技術基礎創新。