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錯過這一項技術,你的品種將要落伍了

近年來,基因編輯技術開始在種業圈內嶄露頭角。無論是企業還是科研單位,都能夠感受到這一技術正在全方位影響育種領域。

當基因編輯真正走出學術圈,成為育種必不可少的一項技術的時刻,你準備好了嗎?

6月30日,由合肥戩穀生物科技有限公司(下稱戩穀生物)主辦、安徽省種子協會、安徽省農科院水稻基因編輯重點實驗室、安徽省生物育種產業技術創新戰略聯盟協辦的第一屆作物基因編輯技術與產業化研討會,在安徽省合肥市順利召開。

會議現場

來自復旦大學、電子科技大學、中國農科院、中國農業大學、華中農業大學、華南農業大學、安徽省農科院、山東省農科院、安徽農業大學、國家知識產權局專利局湖北中心、安徽省種子管理站、戩穀生物等近20名專家學者,以及中種集團、陶氏杜邦、隆平高科、荃銀高科、華大基因、豐樂種業、上海天谷生物、安徽未來種業等40餘家企業的百餘名代表,就作物基因編輯技術的發展、產業化前景、法律法規監管、知識產權保護等進行深入交流與研討。基因編輯技術成為圈內熱詞。

基因編輯是什麼?

基因編輯,對大部分人來說這是個熟悉而又陌生的技術。在其應用越來越普遍的今天,其神秘面紗也逐漸被揭開。

基因組編輯技術是指對基因組進行定點修飾的一項技術,能夠實現對特定DNA片段的敲除、插入、替換。在育種領域,能夠高效地實現種質創新和精準育種,具有以下三大優勢:

高效、定嚮導入單基因性狀

多主效基因快速聚合

人工設計創造遺傳變異且穩定遺傳

簡單來說,這項技術能夠在基因層面對作物進行精準改良以及種質資源的創新。

值得強調的是,基因編輯技術與轉基因技術有著明顯的區別。其中,不含轉基因成分是該項技術的最大特點。轉基因技術需要轉入外來的基因,而基因編輯技術是作物自身基因的修飾和優化,因此與自然變異的效果一致。此外,編輯所需要用到的載體可以完全分離,遺傳效果非常穩定。

基因編輯將成育種下一代核心技術

傳統的遺傳育種是一個耗時、耗力且耗財的過程,然而新型基因組編輯工具的研發為遺傳育種的定向選擇提供了高效的方法。

安徽省種子協會會長、荃銀高科董事長張琴表示:「相對於傳統育種手段,基因編輯技術在效率上優勢非常突出。」作為國內科技型種企的代表,張琴表現出積極擁抱基因編輯技術的態度,她坦言:「傳統育種手段已無法快速解決農業生產上面臨的多個實際問題。如近年來連續高溫現象導致玉米、水稻等多種作物減產,以及化肥、農藥施用過多、土壤退化帶來的生產和環境問題。」

戩穀生物執行董事兼總經理胡博士介紹:「如水稻近年來影響力非常大的9311S,需要育種家耗時數年才能夠育成,如果利用基因編輯技術,1年的時間就足夠了。」

成立不足半年的戩穀生物,現已成功地將華占、9311、嘉禾212等知名育種材料創製為戩佔S、戩9311S、戩嘉S等不育系。如果利用傳統育種手段,要完成這些育種目標,將耗費數倍以上的時間。

基因編輯在作物育種上的運用得到廣泛認可,安徽省農科院水稻所所長羅志祥研究員、安徽農業大學農學院副院長常成教授均認為,基因編輯技術在玉米、水稻、小麥上的種質資源創新、基因挖掘方面起到極大的作用。

隨著我國種業市場逐漸放開,國內種企很快就要面臨國際巨頭的直接競爭,傳統的育種手段無法讓本土種企保持較高競爭力。張琴舉例:「中興事件表明,我國行業必須擁有自己的核心技術。過去1~2個位點的改良已不適用目前的市場競爭,基因編輯就是我們接下來必須掌握並推廣的核心育種技術。」

應用範圍廣

基因編輯技術在歐美一些國家已經成熟應用,於2013年開始在國內作物育種領域興起,在水稻、玉米、小麥以及果蔬作物已有大量成功案例。安徽省種子管理站朱國邦主任介紹:「這項技術發展非常快,在各個領域應用廣泛。目前,我國在農作物基因編輯技術研究和利用上處於世界領先地位。」 安徽農科院魏鵬程研究員專題介紹了如何在水稻中建立高效的基因編輯技術系統及其利用。

安徽省農業科學院研究員魏鵬程

在大量成熟技術被開發出來後,基因編輯技術的產業化被提上議程。目前,在大量科研人員的努力下,該項技術在多個作物上取得進展。

基因編輯技術對提高水稻、玉米、小麥等糧食作物的產量和抗性將起到大作用。中國農業科學院水稻研究所王克劍研究員通過基因編輯技術,選擇南粳9108、浙粳22等5個栽培品種作為改良對象,使得粒長和主穗穗粒數顯著增加。此外,在提高綜合抗性、提升品質、氮肥高效利用、抗除草劑等方面都取得很好的效果。華南農業大學生命科學學院陳樂天教授將該技術應在解決水稻雜種不育領域。

中國農業科學院水稻研究所研究員王克劍

雜交水稻是我國農業的一大發明。栽培稻分秈、粳兩個亞種,目前雜交水稻技術以亞種內雜交稻應用最廣泛,技術最成熟。亞種間雜交水稻具有更大的雜種優勢,但存在結實率極低的難題。通過基因編輯技術,對解決亞種間雜交水稻結實率低有非常好的效果。

除了讓人們吃飽,基因編輯技術還可以讓人們吃得更好。中國人飲食結構,超過50%是口糧,還有30%是蔬果。中國農業大學食品學院朱鴻亮教授已利用基因編輯技術成功提升番茄的果實品質。

GABA是一種作用於大腦的物質,能夠引起大腦興奮。隨著年紀增長,老年人的GABA分泌量將減少,具體表現為精神狀態較差。朱鴻亮用基因編輯技術讓番茄果實的含量提高了4倍,極大提高了番茄的營養品質。

中國種子集團生命科學技術中心首席科學家馬崇烈博士表明:「基因編輯技術的應用會快速向經濟作物上擴展。」

中國種子集團生命科學技術中心首席科學家馬崇烈

除此之外,在玉米、小麥、棉花等多個作物,基因編輯技術已經取得多項令人矚目的成果。

新技術帶來的新機會

對於種業來說,基因編輯技術的出現,帶來的是新的行業機會。當前,中國種業總體呈出兼并重組的發展局面。

就在本次會議召開的同一天,中國化工與中化集團合併,誕生全球最大的化工集團,先正達和中種集團進入同一體系。活躍的兼并重組現象反映著優質資源正在不斷向行業頭部集中,巨頭們和中小型企業的差距正在進一步擴大。

在今年4月份的一次會議,農業農村部副部長余欣榮指出,「品種雜、同質化、地攤價的局面到了該收場的時候了。」

隨著政府監管加強、市場需求轉變、原創創新活躍,種業已不再是低速、低效的傳統產業。全國持證種企從最高峰近9000家,到如今僅剩不足4000家,超過一半的種企在8年的時間裡消失了。

數量的銳減只是表象,實質是種企科研能力博弈的結果。

競爭仍在持續,在傳統育種領域,巨頭種企已經建立起難以逾越的壁壘。但在基因編輯技術剛剛興起的今日,機會卻是相對公平。能否實現換道超車,搭上這一趟生物技術的高鐵,選擇權目前還在企業自己手上。基因編輯技術,或許能夠給當前中國種業格局帶來不一樣的面貌。

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記者丨劉法釗

編輯丨農財君

新時代 新種業

南方農村報丨農財寶典


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