2025年04月28日
第A19版:现代农业

生物育种产业发展由量变转入质变

  ▶  本报记者  于大勇

  在近日举行的2025种子大会暨南繁硅谷论坛上,中国农业大学教授、国家玉米改良中心主任赖锦盛表示,当前生物育种产业发展将由量变转入质变,种业集中度在大规模并购重组下将进一步提升、生物技术和常规育种将同步并融合发展、新一代转基因和基因编辑产品将陆续出现、合成生物技术等重大新产品也将出现并实现产业化。

  建立中国自主的

  基因编辑技术体系

  1996年,中国的玉米单产与美国相差141公斤/亩,2022年,这一数据扩大至306公斤/亩。

  “生物育种技术应用推广的差距,是导致这一问题出现的关键原因之一。”赖锦盛说。

  为加快生物育种发展,2008年,我国启动实施转基因重大专项,2009年植酸酶玉米、抗虫水稻获得安全证书。自2019年开始,我国生物育种发展再次提速,2021-2025年,中央一号文件连续5年提及生物育种。

  “演进轨迹清晰可见。”赖锦盛介绍说,2021年,加快实施农业生物育种重大科技项目,尊重科学、严格监管,有序推进生物育种产业化应用;2022年,启动农业生物育种重大项目;2023年,全面实施生物育种重大项目,加快玉米大豆生物育种产业化步伐,有序扩大试点范围,规范种植管理;2024年,推动生物育种产业化扩面提速;2025年,继续推进生物育种产业化。

  “基因编辑技术改变很小,作用很大。”赖锦盛表示,从定义看,基因编辑能够对基因组编码区或调控(DNA)序列进行近似“随心所欲”的靶向精准敲除、插入或替换等“类似文字编辑”的细微修改,实现农业生物品种快速大幅度改良。

  从环节看,基因编辑技术主要包括3个主要环节:底盘靶向工具,即可导航的剪刀;衍生技术,即底盘剪刀衍生出的不同“编辑”花式;产品创制,包括培育重大品种。

  据了解,此前我国缺乏自主知识产权的核心底盘工具,基因编辑底盘工具一度成为我国农业被“卡脖子”的难题。

  赖锦盛团队研发的Cas12i、Cas12j是全新的基因编辑底盘工具,独立于当前公开的Cas9、Cas12a等底盘核心工具,在主要农业动植物中具有基因编辑活性,优化编辑效率达到了国际先进水平。

  作为具有自主知识产权的基因编辑底盘工具,Cas12i、Cas12j已先后获得中国及中国香港地区、新加坡、日本、澳大利亚等国家与地区发明专利授权,并已向美国等14个国家或地区提交专利申请。

  赖锦盛介绍说,这两项基因编辑技术在育种中前景广阔,已技术许可转让给中国山东舜丰生物、美国农业基因编辑头部企业INARI公司。以此开发出的基因编辑产品高油酸大豆,获得我国基因编辑领域的第一张安全证书。

  从核心底盘到自主底盘核酸酶、衍生技术、递送系统和应用,已初步建立中国自主、农业特色的基因编辑技术体系。

  “无中生有”“由点到面”

  培育重大突破性品种

  据介绍,当前生物育种技术多种多样。其中,利用全基因组选择、单倍体育种技术,无需知道控制性状的基因便可产出育种新品系。而转基因和基因组编辑技术则需知道控制性状的基因,方能产出转化体新种质。

  展望农业基因编辑技术发展,赖锦盛认为将呈现五大趋势。一是底盘技术多样化;二是衍生技术更加丰富精准,单碱基编辑几乎任意替换;三是递送系统不断完善,基因型(受体)限制不断减弱;四是高效的大片段插入或大片段替换系统(5-10kb);五是重大产品不断迭代。

  在赖锦盛看来,转基因、基因组编辑、合成生物育种、人工智能设计育种、新型智能核不育制种技术等都是种业领域的新质生产力。

  其中,转基因技术是利用单一或少数类型基因改良特定农艺性状(抗虫、耐除草剂),基因编辑技术则是通过对农作物内源基因进行精准修改,快速创制优良新种质,两者均属于操纵单个或少数基因,改良单个或少数性状。

  相较之下,农业合成生物育种是多种生物育种技术的集合,具有两个显著特点:一是“无中生有”,设计自然界不存在的新蛋白、新途径,二是“由点到面”,对农作物进行系统层面的工程化改造。

  合成生物育种的合成元件如调控序列、基因、蛋白质;合成途径如调控途径、代谢途径;合成模块如代谢模块、修饰模块。

  赖锦盛表示,推进农业合成生物育种技术与转基因、基因编辑技术融合,用不同功能的多个基因组成全新的代谢或功能途径,赋予农作物全新性状,是一种工程化方式,从系统层面对作物进行从头设计与改造,培育突破性新作物新品种。

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