我國擁有世界最大的發酵產業，生產了全球大部分的氨基酸、有機酸、抗生素和維他命等。近年來，我國的發酵產業也延伸到工業產品，包括能源、化工產品以及材料等。

　　由于發酵產業對能源、糧食和水的消耗巨大，該產業未來的發展方向應該向著原料到產品的高轉化率、節能及節水的方向發展。對不同的產品，也應該設立不同的節能減排目標。

　　對于我國發酵產業的定位，除了應繼續鞏固發酵產品最大生產國地位之外，更應該向高端方向發展，實現部分代替石油，生產大宗材料、能源、化工產品等。

　　盡管，這個過程可能是漫長甚至是充滿風險的。

　　合成生物學助力

　　我國發展發酵產業應該擴展到利用農業生物質，如纖維素、非糧淀粉、非糧脂肪酸等為原料，生產材料、能源、化工產品等，逐漸減少對石油的依賴。

　　要想發展生物發酵這一戰略性新興產業，就不得不在技術上作好儲備。

　　目前，我國的發酵產業在硬件方面已經達到很高的水平，因此，解決節能減排的工作重點應該放在菌種的改良上。

　　合成生物學提出的方法，則是對現有生產菌種根本性的改造，包括代謝通路的重構、基因組的改造和全細胞的改造。

　　總的來說，發展發酵產業的目的就是要構建一個逐漸可以與化工過程相競爭的工業生物產業。

　　提高菌種效率是關鍵

　　如上所述，發酵產業需解決的關鍵科學問題是菌種的效率等。例如如何使微生物細胞更快地生長、如何實現跨種屬染色體在一個細胞內共存、如何解除微生物總體調控等。(詳見圖表)

　　可以說，上述菌種的改造工作，事實上也是合成生物學正在研究的題目。其中，復合功能微生物的構建是重要方向。希望因此獲得一個能快速生長、能進行多種基因整合、抗染菌、允許多個染色體在細胞中共存，從而獲得多種性能，能生產多種產品的微生物制造平臺菌株。

　　現階段，菌種改造的工作更為急迫。近期和中期菌種改造研究的重要應用領域包括改造控制生長速度的微生物基因組，使微生物細胞更快地生長;限制細胞群體效應，使發酵能達到更高的密度等。

　　菌種改造研究的應用領域主要包括：

　　改造控制生長速度的微生物基因組，使微生物細胞更快地生長，利用快速生長的微生物菌株生產大宗化工產品，提高生物過程相對于化工過程的競爭性。

　　限制細胞群體效應，使發酵能達到更高的密度，提高生物產品單位時間和單位體積的生產效率。

　　實現跨種屬染色體在一個細胞共存，使細胞具有多種功能(特別是利用纖維素快速生長獲得目標產物)。

　　開發(發明)一種普適的構建最小基因組微生物底盤的技術，在此基礎上整合獲得功能性代謝路徑，用于可控制造各種生物化工產品;

　　大片段基因的獲得和在染色體里的整合和表達技術的開發，解決復雜化合物的微生物發酵生產問題。

　　獲得能使多個染色體在一個細胞中共存的機制，實現復合功能微生物的構建，特別是利用纖維素快速生長獲得目標產物的復合功能微生物菌株。

　　實現低成本染色體的化學合成，可以低成本地合成優化的生物或化學產物合成途徑來進行表達生產。

　　解除微生物總體調控的機制，最大程度地獲得目標產物，如材料和能源等。

　　開發制動刪除內顯子的DNA刪除技術，獲得新的、快速生長的真核微生物。

　　總之，提高菌種的效率是提高我國發酵產業的關鍵。

　　開拓先進發酵工藝技術

　　此外，發酵工業具有高耗能、高耗水和不連續、易染菌的缺點，也導致發酵產業成本的增加，減少了其競爭性。

　　未來發酵產業應該向著無高溫滅菌、低耗水和連續發酵方向發展，以最終達到節能減排的目的。

　　最近，我國在嗜鹽發酵生產生物塑料聚羥基脂肪酸酯(PHA)方面，已經實現了至少兩周的開放發酵，使PHA 成為有競爭性產業的步伐又向前邁進了一步。

　　未來，可以利用海水為介質、發掘嗜鹽菌在高 pH值、高溫和高鹽濃度條件下的特點，建立一個能進行無高溫滅菌、低耗水(利用海水)和連續發酵的、有競爭性的發酵產業。