《合成生物第一部分：农业合成生物技术的创新与应用》

ICS65.020.01

CCSB05

T

团体标准

T/TMAC×××—202X

合成生物第一部分：农业合成生物技术的创新与应用

SyntheticbiologypartI:innovationandapplicationof

agriculturalsyntheticbiologytechnology

（征求意见稿）

××××-××-××发布××××-××-××实施

中国技术市场协会发布

T/TMAC×××—202X

目次

前言................................................................................II

1范围.................................................................................1

2规范性引用文件.......................................................................1

3术语和定义...........................................................................1

4分类.................................................................................1

4.1按技术类型分类...................................................................1

4.2按应用领域分类...................................................................1

4.3按生态适应性分类.................................................................2

5基本要求.............................................................................2

5.1创新要求.........................................................................2

5.2产品性能要求.....................................................................2

5.3环境影响要求.....................................................................2

6应用规范.............................................................................3

6.1应用领域.........................................................................3

6.2评估管理.........................................................................3

I

T/TMACXXX—2024

合成生物第一部分：农业合成生物技术的创新与应用

1范围

本文件规定了农业合成生物技术的分类、基本要求、应用规范等内容。

本文件适用于农业合成生物技术的研究、开发和应用。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，

仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于

本文件。

GB15618土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）

GB/T27534.1畜禽遗传资源调查技术规范第1部分：总则

GB/T27534.9畜禽遗传资源调查技术规范第9部分：家禽

GB/T41728微生物肥料质量安全评价通用准则

GB/T42546农业废弃物资源化利用农产品加工废弃物再生利用

GB/T42550农业废弃物资源化利用农业生产资料包装废弃物处置和回收利用

NY/T1263农业环境损害事件损失评估技术准则

SN/T2667转基因微生物定性检测方法

3术语和定义

SN/T2667中界定的术语和定义适用于本文件。

4分类

4.1按技术类型分类

4.1.1基因编辑技术

应用CRISPR-Cas、TALEN、ZFN等工具，对植物、动物或微生物的基因组进行定向编辑，增强特定性

状如抗逆性或高产性。

4.1.2合成代谢途径设计

通过合成生物学方法优化关键代谢通路，如氮循环代谢的增强和碳固定效率的提升，用于开发高效

微生物肥料或能源作物。

4.1.3人工合成微生物构建

利用基因组合成或底盘细胞改造技术，开发用于土壤修复、病虫害防治和废弃物转化的功能微生物。

4.1.4生物传感器技术

构建基于合成生物学的生物传感器，用于实时监测土壤养分、病害爆发或环境污染物。

4.2按应用领域分类

4.2.1作物改良

开发抗逆性更强的农作物，如耐旱、耐盐碱的水稻、小麦和玉米品种。应用合成基因网络优化作物

品质，如提升营养成分或储藏性能。

4.2.2动物育种

1

T/TMACXXX—2024

利用合成生物学构建优化基因回路，改良家畜和水产动物的生长性能、抗病能力和环境适应性。

4.2.3微生物肥料与农药

开发通过基因回路调控的合成微生物肥料，提升氮固定效率和磷的利用率。构建合成生物杀虫微生

物菌群，用于绿色防控虫害。

4.2.4农业废弃物资源化利用

通过合成生物途径将农作物秸秆、畜禽粪便等废弃物转化为生物燃料、生物基材料或高附加值化学

品。

4.3按生态适应性分类

4.3.1开放环境应用技术

用于大田环境中的生物修复、土壤改良和病虫害防治，如功能微生物的释放与定殖技术。

4.3.2控制环境应用技术

用于设施农业（包括温室、植物工厂等）的定向优化技术，包括合成生物学改良的光合作用调控作

物和专用菌株。

4.3.3生物安全适应技术

面向复杂生态系统，开发基于合成生物学的基因自杀开关技术或限制扩散机制，确保合成生物体的

环境释放安全性。

5基本要求

5.1创新要求

5.1.1基因编辑技术创新

开发精准编辑工具，编辑效率达到90%以上，脱靶率低于1%。创新基因编辑策略，通过多基因位点

编辑实现性状叠加效果，满足复合性状需求，如抗病性和耐逆性同时提升。

5.1.2合成代谢途径创新

参照ISO20688的相关要求，构建高效合成代谢回路，目标代谢物产率提升30%以上，副产物减少20%。

在能源作物中导入人工碳固定途径，光能转化效率提升10%以上。

5.1.3微生物底盘细胞构建创新

优化底盘微生物的基因组，剔除冗余基因元件，稳定性达到50代以上无明显遗传漂移，实现模块化

基因元件插入和功能扩展，构建多用途底盘细胞，用于多种农业应用场景。

5.1.4环境安全技术创新

开发环境响应型合成生物体，基因功能激活应触发特定环境信号，如高盐、高温条件下启动。构建

基因自杀开关系统，释放后超过规定时间即终止功能。

5.2产品性能要求

5.2.1作物改良产品性能

改良作物的目标性状（包括抗旱性、耐盐性等）应通过大田试验验证，相较对照品种增产10%以上。

合成性状表达的稳定性应在连续3代试验中保持一致，变异率低于5%。

5.2.2动物育种产品性能

编辑或改造动物的目标性状（如增重、抗病）应在标准化饲养环境下提升15%以上的效能。基因稳

定性应满足两代以上遗传无漂移，确保性状可传递。

5.2.3微生物肥料与农药产品性能

微生物肥料的关键功能指标（如氮固定效率、磷溶解效率）应比常规产品提升20%，满足GB/T41728

的相关要求。合成微生物农药的靶向病虫害防控效率应达到85%以上，同时对非目标生物的副作用低于

5%。

5.2.4农业废弃物资源化利用产品性能

合成生物转化农业废弃物的资源化效率应达到70%以上，满足GB/T42546的相关要求。生成产品的

品质应符合GB/T42550的相关要求，生物燃料的热值应超过20MJ/kg。

5.3环境影响要求

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T/TMACXXX—2024

5.3.1生物安全评估

在田间释放前，应完成基因改造生物对土壤微生物群落和非目标物种的影响评估。

5.3.2环境持久性

改造生物体在环境中的残留时间应可控，最大降解周期不超过6个月，满足GB15618的相关要求。

5.3.3应急管控

合成生物技术产品的释放和应用应建立完备的应急预案，明确事故情况下的生物体回收或无害化处

理流程。

6应用规范

6.1应用领域

6.1.1作物改良

6.1.1.1基因编辑技术和合成代谢技术用于改良主要粮食作物（如水稻、小麦）和经济作物（如棉花、

油菜），提高抗逆性、病虫害抵抗能力和产量。

6.1.1.2应用精准基因编辑工具增强作物光合作用效率，提高作物光能转化率10%以上。

6.1.2动物育种

通过基因线路优化，提升畜禽（水产动物）的生长速度、抗病能力和繁殖率。猪、牛、鱼等高经济

价值品种，性能改良效果应超过行业平均水平15%以上，满足GB/T27534.1和GB/T27534.9的相关要求。

6.1.3微生物肥料与农药

开发的合成微生物肥料应用于主要农业生产区，显著改善土壤肥力，氮利用率提升20%以上。使用

功能微生物农药控制特定病虫害，靶标作用应明确，非目标生物影响低于5%，满足GB/T41728的相关要

求。

6.1.4农业废弃物资源化利用

利用合成生物构建的代谢途径，将农作物秸秆、畜禽粪便等废弃物转化为高值产品，如生物燃料、

生物基材料或肥料，资源化效率应达到70%以上。

6.1.5生态修复

在盐碱地、污染土壤等极端环境中应用合成生物技术，改良土壤生态系统，提升生物多样性和土壤

养分利用率。

6.2评估管理

6.2.1技术评估

6.2.1.1各类农业合成生物技术产品的研发应提交详细的技术评估报告，包括基因来源、合成工艺、性

能测试结果和潜在风险评估等。

6.2.1.2基因编辑作物应通过田间试验评价，试验范围不少于20公顷，按照SN/T2667的相关规定进行，

并连续监测3个生长周期，确保改良性状的稳定性。

6.2.2环境评估

6.2.2.1所有合成生物技术产品应完成环境安全性评估，覆盖非目标生物影响、生态系统平衡和长期环

境残留效应，符合GB15618和NY/T1263的相关规定。

6.2.2.2禁止未经审批的合成生物技术产品在开放环境中直接应用。

6.2.3生产和使用评估

6.2.3.1批量生产前，应在国家级认证实验室完成产品性能和稳定性测试，测试内容包括目标功能效能、

稳定性和批次间一致性等。

6.2.3.2产品上市前应进行生产过程追溯管理，确保从研发到应用的全流程数据完整透明。

6.2.4安全监管

6.2.4.1制定严格的生物安全管理计划，确保产品使用和推广全程受控，包括田间释放、生产加工及后

续处置环节的安全保障措施。

6.2.4.2对应用过程中出现的突发问题，如产品对生态环境的潜在负面影响，应建立快速应急响应机制，

包括生物体回收和无害化处理流程。

6.2.5备案与审查

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T/TMACXXX—2024

6.2.5.1所有农业合成生物技术产品应向农业农村部和生态环境部提交备案申请，审批通过后方可进行

生产和应用，满足SN/T2667的相关要求。

6.2.5.2应用规范化推进应接受定期审查，包括技术更新、环境影响监测和社会反馈数据的综合评价。

4

T/TMACXXX—2024

参考文献

[1]ISO20688Biotechnology—Nucleicacidsynthesis—Part2:Requirementsforthe

productionandqualitycontrolofsynthesizedgenefragments,genes,andgenomes生物技术

核酸合成第2部分：合成基因片段、基因和基因组的生产和质量控制要求

1

《合成生物第一部分：农业合成生物技术

的创新与应用》

（征求意见稿）

编制说明

一、工作简况

（一）任务来源

本文件由北京通标华信技术服务有限公司提出，经中国技术

市场协会标准化工作委员会批准，正式列入2024年团体标准制

修订计划，标准名称为《合成生物第一部分：农业合成生物技术

的创新与应用》。

（二）项目背景

随着全球人口不断增长和气候变化带来的挑战，农业面临着

日益严峻的压力。粮食生产、生态环境保护以及农业资源的高效

利用已成为全球关注的焦点。农业生产面临着诸如土地资源紧张、

耕地退化、水资源短缺、病虫害控制困难等问题，传统的农业技

术难以单独应对这些复杂的挑战。因此，创新性技术的应用，特

别是合成生物学技术，正在逐渐成为解决这些问题的关键。

合成生物学：推动农业创新的核心力量

合成生物学是一门通过工程化设计和构建全新生物体、基因

回路或代谢途径，以实现特定目标的前沿学科。它将生物学、工

程学、化学和信息科学等学科的理论与技术结合起来，突破了传

统生物学方法的局限，赋予了生命体新的功能和潜力。

在农业领域，合成生物学的应用为传统农业带来了颠覆性的

变革，尤其是在作物改良、动物育种、微生物肥料、农药开发及

1

农业废弃物资源化利用等方面，展现了巨大的潜力。通过精准的

基因编辑、代谢工程、合成基因回路等技术手段，合成生物学能

够提升农业生产效率、改善农产品质量、增强作物的抗逆性和抗

病性、提高资源的利用效率，甚至开发出能够应对极端环境的农

业品种。

全球农业面临的挑战

粮食安全问题：伴随人口的急剧增长，全球粮食需求持续

增加。根据联合国粮农组织（FAO）预测，到2050年，全球粮食

需求将增加约70%。然而，传统的农业方式已难以支撑这一增长，

尤其是在土地、淡水和能源资源的有限性面前。合成生物学技术

通过精准的作物改良和生产效率提升，为粮食安全提供了潜在解

决方案。

环境污染与生态修复：农业生产是生态系统污染的重要源

头之一，尤其是农药和化肥的过量使用，已对水土环境造成了严

重影响。此外，土地退化和生物多样性丧失也成为全球农业面临

的紧迫问题。合成生物技术能够通过开发生态友好的微生物肥料、

绿色农药、土壤修复技术等，帮助减少农业活动对环境的负面影

响。

资源高效利用：随着全球气候变化，农业生产面临诸如旱

灾、洪水等极端天气事件的频发，农业用水和土壤资源的匮乏问

题尤为突出。合成生物学可以帮助开发出耐旱、耐盐碱等抗逆性

强的作物，同时通过合成代谢途径优化作物对水分和营养的吸收，

提升资源利用效率。

农业废弃物管理：大量的农业废弃物，包括秸秆、畜禽粪

2

便和农业加工废弃物等，不仅占用了大量土地资源，还可能对环

境造成污染。合成生物学通过将这些废弃物转化为有价值的生物

燃料、肥料或其他高附加值产品，不仅能够减少污染，还能创造

新的经济增长点。

技术推动农业变革的方向

基因编辑与作物改良：利用CRISPR-Cas9等基因编辑技术，

能够在不引入外源基因的情况下精准修改作物基因，从而增强其

抗病性、抗逆性、提高营养成分和产量。这种技术的应用大大缩

短了作物改良周期，使得农业生产更为高效和可持续。

合成代谢途径优化：通过合成生物学优化代谢途径，可以提

升作物的碳固定效率，增强氮、磷等营养元素的利用率，减少对

化肥的依赖。同时，合成生物学还可以用来设计和改造微生物，

提升其在土壤修复、病虫害防治和农业废弃物转化等方面的应用

潜力。

微生物肥料与生物农药：合成微生物肥料和生物农药的研发，

能够在提高农业生产效率的同时减少对环境的污染。通过基因工

程手段，微生物的功能可以根据需求进行定制，从而实现对特定

病虫害的精准防控，且对非目标生物的影响降到最低。

环境安全与生物安全技术：在推动合成生物学技术应用的

同时，环境安全与生物安全成为不可忽视的问题。为确保合成生

物体在环境中的安全释放，相关的安全评估和监管措施正在逐步

完善。例如，通过开发基因自杀开关、限制扩散机制等技术，确

保改造生物不会对生态环境产生不可逆的负面影响。

（三）目的、意义

3

1.目的

1.1明确合成生物学在农业领域中的应用与发展方向

本标准旨在系统性地指导和规范合成生物学技术在农业中

的应用，明确技术路线和创新路径。通过标准化的实施，确保合

成生物学技术在农业中的推广和应用能够符合安全、环境友好和

可持续发展要求，促进农业生产效率、资源利用效率和环境保护

的提升。

1.2提高农业生产的精确性和可持续性

合成生物学通过基因编辑、代谢途径优化等手段，在精准作

物改良、微生物肥料和绿色农药开发等方面具有巨大的潜力。本

标准的目的是通过制定明确的技术要求和应用规范，推动农业技

术的创新，促进农业生产精确化管理和可持续发展，解决传统农

业技术中资源浪费、环境污染、农药过度依赖等问题。

1.3确保技术应用的安全性与合规性

合成生物学在农业中的应用涉及基因改造和生物安全等敏

感问题，因此，制定本标准的另一重要目的在于确保合成生物技

术的应用在各类农业生产环节中的安全性和合规性。标准将明确

相关的风险评估、环境影响评估及生物安全管理措施，确保技术

应用不会对环境、生态系统或人类健康造成潜在危害。

2.意义

2.1推动农业科技创新与技术进步

合成生物学的应用代表了农业科技的创新方向，它通过基因

编辑和合成代谢途径等技术手段，突破了传统农业技术的限制，

推动农业技术创新。本标准将引导合成生物学在作物改良、动物

4

育种、农业废弃物资源化利用等领域的技术应用，助力农业科技

向更加精准、高效、绿色的方向发展。

2.2促进全球农业可持续发展

随着全球人口的增长，传统农业面临着资源短缺、环境污染

等压力，急需转型升级。合成生物学技术为农业可持续发展提供

了重要解决方案。本标准通过规范农业合成生物技术的创新与应

用，不仅有助于提升农业资源的利用效率，减少对环境的负面影

响，还能有效提高粮食产量和农产品质量，为全球农业的可持续

发展做出贡献。

2.3增强农业生产的抗逆性与应对气候变化能力

气候变化引发的极端天气事件，如干旱、洪水等，正在给全

球农业生产带来前所未有的挑战。合成生物学技术能够帮助培育

耐旱、耐盐碱等抗逆性强的作物，并通过微生物肥料和生物农药

增强作物的生长环境适应性。本标准有助于加强农业生产体系的

气候适应性，提升农业抵御气候变化的能力，保证农业生产的稳

定性和粮食安全。

（四）起草单位及起草人名单

本文件起草单位：浙江惠嘉生物科技股份有限公司、常州新

米生物科技有限公司、四川省旺达生物饲料股份有限公司、北京

大北农生物技术有限公司、浙江农林大学、北京通标华信技术服

务有限公司等单位。

本文件主要起草人：杨彩梅、许洁婷、钱扬文、魏友伯、雷

凯、余大军、庞洁、闫留华、吴艳萍、乐志斌等。

（五）主要起草过程

5

1.文本调研

2024年8月启动了文本的调研工作，并与2024年9月完成

了相关资料的收集和分析工作。

2.标准立项

2024年9月向中国技术市场协会标准化委员会提出申请，

于2024年9月13日获得中国技术市场协会标准化工作委员会批

准立项。

3.形成标准草案

2024年11月6日，起草组对资料收集情况进行汇总处理，

确定了标准框架和主要内容。2024年12月24日，《合成生物

第一部分：农业合成生物技术的创新与应用》形成标准初稿。

二、确定标准主要内容的论据

（一）编制原则

本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：

标准化文件的结构和起草规则》以及《中国技术市场协会团体标

准工作程序》的规定起草。

（二）标准主要内容及适用范围

本文件规定了农业合成生物技术的分类、基本要求、应用规

范等内容。

本文件适用于农业合成生物技术的研究、开发和应用。

（三）确定标准主要内容的论据

3.1解决农业资源短缺和环境污染问题

传统农业生产方式依赖于大量的化肥、农药等外部输入，这

不仅导致了资源浪费，也引发了环境污染，特别是水源污染和土

6

壤退化。合成生物学技术通过优化作物的代谢路径、开发绿色农

药和微生物肥料，能够有效减少农业生产过程中的资源消耗和环

境负担。本标准的制定为农业行业提供了科学、系统的指导，帮

助行业规范性地实现资源的高效利用和环境保护。

3.2提升农业生产效率和作物抗性

农业生产的核心目标是提升粮食和农产品的产量及质量。然

而，作物在生长过程中常常面临病虫害、恶劣气候和土壤贫瘠等

多重威胁。合成生物学技术通过基因编辑、合成代谢途径优化等

手段，能够提升作物的抗病、抗逆性和生长效率，显著提高农业

产量。本标准为农业合成生物技术的推广和应用提供了技术依据，

推动农业产业链的高效运作和质量提升。

3.3确保合成生物技术应用的安全与规范性

合成生物学技术在农业中的应用涉及基因改造和生物安全

等敏感领域。未经严格规范和监管的应用可能导致基因流失、生

态失衡等潜在危害。因此，制定《合成生物第一部分：农业合成

生物技术的创新与应用》标准是确保技术安全性和规范化的必要

步骤。本标准通过明确技术要求、评估方法和风险管控措施，为

合成生物技术的安全应用提供了保障，推动合成生物学在农业中

的健康、可持续发展。

3.4支持农业政策和行业监管

随着合成生物技术在农业领域的不断发展，相关政策和监管

体系亟待完善。本标准的制定为政府部门、行业协会、科研机构

等提供了重要的参考依据，有助于政策的科学制定和监管体系的

构建。通过规范合成生物技术在农业中的应用，可以确保技术开

7

发和产业化进程中的合规性和公平性，推动农业产业的健康、稳

定发展。

三、主要试验[或验证]情况分析、技术经济论证、预期经济

效果

3.1主要试验[或验证]情况分析

在农业合成生物技术的研究与应用过程中，为了确保技术的

有效性、安全性和可操作性，必须进行一系列的试验和验证。以

下是主要试验情况的分析：

3.1.1基因编辑技术试验

基因编辑技术，尤其是CRISPR/Cas9技术，已经在多种作物

和动物中得到广泛应用。在试验阶段，针对不同农作物（如水稻、

小麦、玉米）进行了精准的基因编辑，用以改良其抗逆性、病虫

害抵抗能力以及提高产量。试验结果显示，在经过基因编辑的作

物中，抗旱、抗盐碱和抗病性等特性得到了显著提升，尤其是在

水稻和小麦中，耐旱性提高了20%以上。

3.1.2合成代谢途径优化试验

合成代谢途径优化技术主要用于提升农作物的营养成分和

光合效率。例如，通过优化大豆的代谢途径，试验表明可以显著

提高大豆的蛋白质含量和氮固定效率。类似的试验也在其他作物

中进行，以提高农作物的光能转化效率和营养成分，如通过合成

生物学手段提高番茄中的维生素C含量，增加其抗氧化能力。

3.1.3微生物肥料与生物农药验证试验

微生物肥料和生物农药是合成生物技术在农业中应用的重

要方向。通过构建合成微生物菌群，可以在田间试验中验证其对

8

氮固定效率、磷溶解效率以及病虫害防治效果。例如，在氮固定

实验中，通过使用改造过的微生物肥料，作物的氮利用率提升了

20%以上，且对环境的负面影响较低。在病虫害防控实验中，使

用合成微生物农药可以有效减少害虫数量，同时对非目标生物的

影响保持在5%以下。

3.1.4环境影响评估验证

环境影响评估是合成生物学技术应用中的一个关键步骤。通

过模拟不同环境条件下（如土壤、气候等），进行基因改造作物

的生物安全性验证，评估其对生态系统、土壤微生物群落以及非

目标物种的潜在影响。验证结果表明，基因改造作物在环境中的

残留时间可控，并且能够在规定时间内分解，最大降解周期不超

过6个月，符合环境安全要求。

3.1.5长期田间试验与监测

为确保技术在长期农业生产中的稳定性和效果，需要进行多

季的田间试验与监测。试验内容包括作物的产量、品质、抗病虫

害能力、营养成分等方面的数据收集，并持续监测基因改造作物

的生长状况、遗传稳定性以及生态影响。例如，在三年期的田间

试验中，改良水稻的抗旱性能得到验证，改良后的水稻在旱情严

重的环境中相比传统品种提高了15%的产量。

3.2技术经济论证

技术经济论证是评估农业合成生物技术商业化应用可行性

的重要步骤。通过对比分析成本、效益、风险等因素，确保该技

术在农业中的推广应用具备良好的经济效益和技术可行性。

3.2.1成本分析

9

农业合成生物技术的应用涉及多个环节，包括基因编辑、代

谢途径优化、微生物肥料和生物农药的开发等。初期的技术研发

成本较高，主要体现在基因编辑设备、实验材料、科研人员的投

入以及长期试验所需的资金。然而，随着技术的成熟和生产规模

的扩大，单项技术的生产成本会逐步降低。例如，基因编辑技术

在小规模试验中的成本较高，但随着生产规模的扩大，基因编辑

工具和技术的成本降低幅度可达到30%以上。

3.2.2效益分析

技术经济论证的核心之一是效益分析，尤其是对农业生产效

率和资源利用效率的提升效果进行评估。例如，采用合成微生物

肥料可以在减少化肥使用的同时，提高氮和磷的利用率，这不仅

减少了化肥的购买成本，还降低了环境污染的风险。通过试验验

证，合成微生物肥料的氮固定效率提升了20%以上，极大地提高

了作物的生长速度和产量。生物农药的应用同样可以有效降低农

药使用量，减少对环境的污染，提升农产品的质量，进而提升农

民的收入。

3.2.3风险评估与管控

在进行技术经济论证时，必须对技术应用中的潜在风险进行

评估与管控。农业合成生物技术的风险主要体现在技术的安全性、

环境影响以及伦理问题上。例如，基因改造作物的释放可能对非

目标生物