“大技術(shù)”時代，中國種業(yè)如何發(fā)力更新大國排序？
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“占有了核心技術(shù)，就占有了種業(yè)高地”“現(xiàn)在我們要把基因剪刀用得更鋒利！”“未來，要加強多基因疊加、多性狀復(fù)合的新產(chǎn)品研發(fā)。”
“轉(zhuǎn)基因技術(shù)、基因編輯技術(shù)一定不會是植物育種創(chuàng)新技術(shù)的終點，未來一定會有更多更好更新的技術(shù)出現(xiàn)。”“我國現(xiàn)有的安全證書對轉(zhuǎn)基因產(chǎn)業(yè)化有效，但解決不了基因編輯產(chǎn)業(yè)化的問題。”
不久前舉行的2022中國種子大會暨南繁硅谷論壇13場分論壇之一——種業(yè)技術(shù)創(chuàng)新論壇，聚集行業(yè)智慧，聚焦前沿技術(shù)。15位院士、專家為我們帶來一場關(guān)于生物育種的盛宴。
種業(yè)技術(shù)創(chuàng)新論壇現(xiàn)場。
技術(shù)更迭
推動種業(yè)跨越發(fā)展的強大驅(qū)動力
全球種業(yè)發(fā)展進入空前密集創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)變革時期，作物育種正迎來以轉(zhuǎn)基因技術(shù)、基因編輯技術(shù)、智能設(shè)計技術(shù)為主的精準(zhǔn)化、高效化的“大技術(shù)”時代。
新技術(shù)產(chǎn)品迭代升級。中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)所所長、國家現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系玉米首席科學(xué)家李新海指出，目前，基因工程技術(shù)加速融合、生物育種產(chǎn)品升級迭代、基因編輯產(chǎn)品陸續(xù)推出…國內(nèi)外種業(yè)科技發(fā)展形勢持續(xù)向好，我國在各方面也陸續(xù)有所突破。
中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)所所長、國家現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系玉米首席科學(xué)家李新海。
多年實踐證明，基因編輯技術(shù)可以精確、快速地生成作物改良所需的基因突變，培育出高產(chǎn)、營養(yǎng)、抗逆的作物。
美國科學(xué)院院士朱健康介紹，近些年，他和他的團隊通過基因編輯技術(shù)，培育出了“高產(chǎn)水稻”、“香味玉米”、“超高維生素C生菜”、“高油酸油菜”、“高花青素含量的番茄”、“抗褐化馬鈴薯”等一系列有競爭力的新品種。
美國科學(xué)院院士朱健康。
“靠傳統(tǒng)育種趕上國外種業(yè)的技術(shù)水平需要很多年，但新的基因編輯技術(shù)可以讓我們更快做到。”朱健康介紹，我國擁有龐大的基因編輯技術(shù)研發(fā)群體，且國家對生物育種技術(shù)高度重視，現(xiàn)在我們要把基因剪刀用得更鋒利。他指出，同時編輯多個基因和多個性狀疊加是基因編輯的一大趨勢。提高編輯精準(zhǔn)率和效率的同時，爭取用有中國自主知識產(chǎn)權(quán)的編輯工具。
李新海對此表示認(rèn)同，并指出，接下來，攻克關(guān)鍵核心技術(shù)制約的同時，應(yīng)該加強育種價值的新基因挖掘，加強多基因疊加、多性狀復(fù)合的新產(chǎn)品研發(fā)，加強營養(yǎng)功能型、環(huán)境友好、高附加值等新產(chǎn)品的研發(fā)。
中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授謝道昕。
“逆境脅迫下作物種子變小，產(chǎn)量降低。”中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授謝道昕通過反復(fù)研究，揭示了茉莉素和獨角金內(nèi)酯在調(diào)控植物抗性和生長發(fā)育過程中發(fā)揮著作用。原來，干旱等逆境激活茉莉素合成，茉莉素能在應(yīng)對逆境的同時調(diào)控種子的大小，而獨腳金內(nèi)酯調(diào)控植物分枝，對缺素響應(yīng)十分重要。
中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所研究員普莉介紹，表觀遺傳學(xué)研究和設(shè)計育種是培育高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)品種的新路徑和方法。她們已經(jīng)構(gòu)建了水稻表觀遺傳智能數(shù)據(jù)庫、作物全生育期表型組智能預(yù)測模型，在農(nóng)業(yè)生物大數(shù)據(jù)和智能設(shè)計模型的基礎(chǔ)上，能對農(nóng)作物目標(biāo)表型進行更精準(zhǔn)的設(shè)計。
中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所研究員普莉。
華為技術(shù)有限公司智慧農(nóng)業(yè)首席專家王德謙。
AI助力兩大難題破解，加速靶向育種質(zhì)量。華為技術(shù)有限公司智慧農(nóng)業(yè)首席專家王德謙表示，華為智能育種圍繞兩個方面，分別是田間表型數(shù)據(jù)的智能提取分析和表型、環(huán)境、基因互作模型在內(nèi)的變異基因的選擇，從“室外”到“室內(nèi)”提升育種表型鑒定和實驗效率。
上海師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院教授楊仲南。
光溫敏不育系廣泛應(yīng)用于水稻雜交制種。上海師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院教授楊仲南指出，光溫敏不育系的核心問題是能不能夠形成花粉。據(jù)此，楊仲南從擬南芥中汲取經(jīng)驗，應(yīng)用到水稻中來。目前，他們創(chuàng)制的水稻光溫敏不育系不帶有任何轉(zhuǎn)基因，可以直接用于水稻雜交育種。系列不育性穩(wěn)定的不育系，能最大程度保證雜交制種的安全。
與此同時，海南波蓮科技有限公司也在為水稻不育系的穩(wěn)定性戮力奮斗。
海南波蓮科技有限公司首席科學(xué)家吳永忠介紹，智能化育制種技術(shù)（GAT技術(shù)）能夠有效解決水稻三系和兩系不育系不育性的穩(wěn)定性、純性的問題，把傳統(tǒng)育種、分子育種和智能生產(chǎn)設(shè)備相融合，智能化生產(chǎn)和篩選雜交水稻種子。
海南波蓮科技有限公司首席科學(xué)家吳永忠。
海南波蓮科技有限公司董事長黃培勁。
“我們只想專心做好這一件事，爭取能夠做到極致。”海南波蓮科技有限公司董事長黃培勁表示，這兩天，不少科研院所和育種企業(yè)都來和我們交流洽談技術(shù)合作，為了共同推動中國種業(yè)振興，我們的GAT技術(shù)會免費提供給全國的育種家。未來五年，依托南繁科技城等平臺，我們將在全國建立若干個育種分中心，爭取測配的雜交組合達到3萬個以上。
法規(guī)監(jiān)管
政策不同步致使全球合作更具挑戰(zhàn)
1996-2021年基因編輯應(yīng)用與研究前8位的國家，中國在第一。
AFP種業(yè)與美國種貿(mào)協(xié)項目負(fù)責(zé)人但芳表示，基因編輯技術(shù)一定不會是植物育種創(chuàng)新技術(shù)的終點，未來一會有更多更好更新的技術(shù)出現(xiàn)，所以各個國家對法規(guī)監(jiān)管情況十分重視。會上，她細致地介紹了全球法規(guī)監(jiān)管的情況。
AFP種業(yè)與美國種貿(mào)協(xié)項目負(fù)責(zé)人但芳。
•阿根廷于2015年率先制定了監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)。目前，阿根廷通過逐案咨詢審議的基因編輯產(chǎn)品性狀將近30個，59%來自于本土公司，只有9%來自于跨國公司。
•日本商業(yè)化進程走在全球前列，監(jiān)管也很重視。監(jiān)管流程主要是通過三個層級進行判斷。一是產(chǎn)品中是否插入了細胞外加工的核酸，如果沒有，就不適用于轉(zhuǎn)基因法規(guī)監(jiān)管；如果最終產(chǎn)品中有插入的核酸，就按照轉(zhuǎn)基因監(jiān)管來處理；值得注意的是，核酸來自同一物種或者有性親和物種也不接受轉(zhuǎn)基因監(jiān)管。
•美國的監(jiān)管涉及到三個聯(lián)邦機構(gòu)，分別是美國農(nóng)業(yè)部、食藥局、環(huán)保署，三個機構(gòu)尚未形成一致的監(jiān)管框架。目前，美國農(nóng)業(yè)部已經(jīng)發(fā)布了規(guī)定。最終監(jiān)管豁免權(quán)適用于可以通過傳統(tǒng)育種完成或者在自然界中發(fā)生的修飾過程；允許申請額外豁免，對先前審查并確定不受監(jiān)管的產(chǎn)品的類似產(chǎn)品的豁免；對未獲豁免者的監(jiān)管狀況逐案審查。
•澳大利亞監(jiān)管那些要被釋放到環(huán)境中的活的和能存活的轉(zhuǎn)基因生物，包括田間試驗和栽培種植。而轉(zhuǎn)基因食品是澳大利亞新西蘭食品標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)管局的，他們對“源于新育種技術(shù)的食品”持有另外的審核程序。換言之，在澳大利亞，有可能開發(fā)的產(chǎn)品在栽培時不屬于轉(zhuǎn)基因監(jiān)管，但卻屬于轉(zhuǎn)基因食品。
“我們現(xiàn)在有監(jiān)管系統(tǒng)，但我們?nèi)孕枰辛Φ谋O(jiān)管，需要更利于產(chǎn)業(yè)化的監(jiān)管政策。”朱健康坦言，我國現(xiàn)有的安全證書對轉(zhuǎn)基因產(chǎn)業(yè)化有效，但解決不了基因編輯產(chǎn)業(yè)化的問題。
原來，轉(zhuǎn)基因有一個轉(zhuǎn)基因安全證書，就可以通過回交轉(zhuǎn)育把基因轉(zhuǎn)入到成百上千的品種中去，而基因編輯通常需要編輯多個基因來改良某一性狀，無法通過回交轉(zhuǎn)育引入基因編輯事件，必須在每一個品種上直接編輯，需要成百上千的安全證書才能推廣針對一個作物、一個性狀的基因編輯。
但芳指出，各國基因編輯政策不同步，也并非完全統(tǒng)一，將會帶來一系列影響。監(jiān)管政策會影響各公司對不同作物技術(shù)應(yīng)用的決策，學(xué)術(shù)界、國內(nèi)外農(nóng)業(yè)研究單位對這些新工具的使用將大大受到限制，全球種子和谷物的貿(mào)易的經(jīng)濟活動將會減少，全球育種的研究合作和種質(zhì)資源的交流將會變得更具有挑戰(zhàn)性。
與此同時，我國也在學(xué)習(xí)借鑒，不斷完善相關(guān)法規(guī)監(jiān)管政策。
農(nóng)業(yè)農(nóng)村部科技發(fā)展中心轉(zhuǎn)基因安全評價處副處長焦悅指出，以轉(zhuǎn)基因技術(shù)為核心的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)在緩解資源約束、保障食物安全、拓展農(nóng)業(yè)功能等方面具有巨大潛力。當(dāng)前，要按照黨中央、國務(wù)院的戰(zhàn)略部署，尊重科學(xué)、嚴(yán)格監(jiān)管，積極有序推進轉(zhuǎn)基因研究與應(yīng)用。
農(nóng)業(yè)農(nóng)村部科技發(fā)展中心轉(zhuǎn)基因安全評價處副處長焦悅。
基于此，有關(guān)部門先后修改《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全評價管理辦法》等四部規(guī)章的部分條款、制定實施國家級轉(zhuǎn)基因大豆、玉米品種審定標(biāo)準(zhǔn)…同時，加大力度鼓勵原始創(chuàng)新。
焦悅表示，我國正大力支持從事新基因、新性狀、新技術(shù)、新產(chǎn)品等創(chuàng)新性強的農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物研發(fā)活動，新研發(fā)的農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物應(yīng)比同類已獲批生產(chǎn)應(yīng)用安全證書的有所突破、創(chuàng)新。以生產(chǎn)中的主推品種為基準(zhǔn)衡量生物育種水平，鼓勵已獲生產(chǎn)應(yīng)用安全證書的農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物向優(yōu)良品種轉(zhuǎn)育。
迎難而上
多方面發(fā)力更新大國排序
生物育種搶占國際市場，改變了全球農(nóng)產(chǎn)品貿(mào)易格局。
南非玉米引進種植轉(zhuǎn)基因玉米后，一舉由玉米進口國變?yōu)槌隹趪Ｓ《?997年引進轉(zhuǎn)基因棉花種植后，由棉花凈進口變?yōu)閮舫隹?。轉(zhuǎn)基因等先進技術(shù)帶來的有利變化比比皆是。
近些年，我國育種家奮起直追，生物育種研發(fā)水平不斷上升，轉(zhuǎn)基因技術(shù)實現(xiàn)了從局部突破到整體躍升，多項關(guān)鍵技術(shù)獲得了突破，在國際上部分領(lǐng)域已經(jīng)達到領(lǐng)先水平，但想更新種業(yè)技術(shù)大國排序，仍需各個方面持續(xù)發(fā)力。
李新海表示，就轉(zhuǎn)基因而言，我國多基因疊加產(chǎn)品缺乏，效率亟待提升?；蚓庉嫼诵墓ぞ呙傅讓蛹夹g(shù)受專利約束，抗病優(yōu)質(zhì)等玉米新種質(zhì)創(chuàng)制與應(yīng)用滯后。全基因組選擇預(yù)測模型、SNP芯片制備不足，與單倍體技術(shù)結(jié)合不緊密，規(guī)?；嵘N效率不顯著。“專利費用問題需密切關(guān)注，一些中小企業(yè)無法承擔(dān)CRISPER昂貴的專利問題。”美國賓夕法尼亞州立大學(xué)教授楊亦農(nóng)說。
美國賓夕法尼亞州立大學(xué)教授楊亦農(nóng)。
中國種子協(xié)會機械化專委會主任尚書旗。
規(guī)?；?、標(biāo)準(zhǔn)化、集約化、機械化是現(xiàn)代種業(yè)持續(xù)健康發(fā)展的重要保障。“預(yù)計在未來10年內(nèi)，將呈現(xiàn)全球田間育種機械化技術(shù)得以重點開發(fā)和應(yīng)用的發(fā)展趨勢”中國種子協(xié)會機械化專委會主任尚書旗表示，發(fā)達國家的田間育種基本實現(xiàn)了全程機械化，我國田間育種儀器的研究起步晚。
“直面挑戰(zhàn)，才能有更長足的進步。”針對我國玉米生物育種產(chǎn)業(yè)化，李新海分析，目前正有四個因素影響產(chǎn)業(yè)化進程。一是社會輿論氛圍仍需改善，產(chǎn)品成熟度和安全性等已具備產(chǎn)業(yè)化條件，但輿情和公眾認(rèn)知仍是影響產(chǎn)業(yè)化進程的重要因素。二是配套制度與組織管理還需進一步完善，包括產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)集成與應(yīng)用、知識產(chǎn)權(quán)保護與利用、產(chǎn)業(yè)化后的國際貿(mào)易與政策等方面。三是以企業(yè)為主的生物育種產(chǎn)業(yè)化主體尚需培育，科研院所仍是生物育種研發(fā)的主力軍，缺乏具有自主品牌和較強核心競爭力的種業(yè)企業(yè)或聯(lián)合體，把控產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用（種子、生產(chǎn)等）的風(fēng)險能力低。四是源頭創(chuàng)新支撐不足，育種價值基因不足，產(chǎn)品迭代升級滯后，識產(chǎn)權(quán)保護體系不健全。
李新海指出，接下來，要強化企業(yè)在生物育種產(chǎn)業(yè)化中的主體地位，應(yīng)由種業(yè)頭部企業(yè)牽頭組建科企創(chuàng)新聯(lián)合體，促進生物育種成果加速應(yīng)用。同時，形成配套的制度體系，護航產(chǎn)業(yè)穩(wěn)定發(fā)展，主要在完善配套制度體系建設(shè)、形成明晰的知識產(chǎn)權(quán)保護制度、加強生產(chǎn)技術(shù)培訓(xùn)、做好轉(zhuǎn)基因監(jiān)測和抗性治理等方面發(fā)力。最后，要壓實責(zé)任，精準(zhǔn)管控，持續(xù)性開展科學(xué)普及與輿情引導(dǎo)。
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記者丨農(nóng)財君
攝影丨吳秒衡
編輯丨農(nóng)財君
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