2017年04月，自博瑞迪（Breeding，育種）誕生的第一天就希望能推動分子育種在產(chǎn)業(yè)化實踐中真正落地，切實有效的幫助育種家縮短周期、降低成本、減少數(shù)量。從“基因型檢測成本是制約分子育種落地的核心瓶頸”這個理念開始，博瑞迪從沒有放棄在成本優(yōu)化上的努力，過去的每一年，我們都投入營收的15-20%的進行成本優(yōu)化的研發(fā)，從2017年幾百元到2022年的幾十元，我們終于看到了產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的可能。2019年我們又在思考，一旦成本可以達到育種家的要求，那么通量就會成為制約分子育種應(yīng)用的下一個瓶頸，分子生物學(xué)一直都是一門實驗性科學(xué)，它還沒有為大規(guī)模檢測做好準(zhǔn)備，沒想到這個想法先于育種在新冠檢測上得以驗證。所以從2019年開始，我們就聯(lián)合國內(nèi)一群優(yōu)秀的創(chuàng)業(yè)小伙伴在自動化設(shè)備、標(biāo)準(zhǔn)化取樣、高性能計算、信息化系統(tǒng)多方面進行努力，終于開發(fā)了一整套自主知識產(chǎn)權(quán)、國產(chǎn)化、標(biāo)準(zhǔn)化、自動化、信息化的分子育種檢測體系（圖1）。

      自此，我們初步解決了分子育種的第一個環(huán)節(jié)問題，乘政策之東風(fēng)，分子育種/生物育種也正式進入了產(chǎn)業(yè)化落地階段。那么，到底分子育種這個“鏟子”能為育種做點什么呢？本人結(jié)合自己的工作有一些粗淺的思考，未來還需要和育種家深入溝通，找到更多技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的結(jié)合點，用“鏟子”更高效的“掘金”。

      一、自交系/DH系的高通量篩選

      材料創(chuàng)制是育種的核心，尤其是隨著DH技術(shù)成本不斷下降，材料創(chuàng)制周期大幅縮短，但是DH系的重組交換少，想獲得優(yōu)秀的單株，往往需要更多的基礎(chǔ)材料。目前DH系應(yīng)用的主要矛盾就變成了DH系大規(guī)模生產(chǎn)和田間評價能力之間的矛盾。而分子檢測不依賴于種植觀測/測配，可以作為自交系/DH系評價的第一個漏斗。目前主流的評價標(biāo)準(zhǔn)有兩套：

      1.利用可直觀判斷的分子依據(jù)進行材料的淘汰，一般的淘汰標(biāo)準(zhǔn)有：

      (1)材料是否被轉(zhuǎn)基因（包括國內(nèi)和國外）污染；

      (2)材料與親本是否存在親緣關(guān)系，是否存在污染或拿錯材料的可能；

      (3)材料間相似度，過于相似的材料可留一個進入下一步評價；

      (4)40個SSR或96個SNP判斷是否和已審定材料高度相似；

      ……

      通過一系列簡單條件，將材料數(shù)量降至最低。

      2.利用基因組選擇（GS）的方法進行評價

      目前DH+GS已經(jīng)成為大家共同探討的模式，GS是目前唯一一個可以對數(shù)量性狀進行篩選的技術(shù)，并已經(jīng)在多個物種上證明了它的有效性。無論是針對大公司定制化的基因組選擇模型還是針對生態(tài)區(qū)普適化的基因組選擇模型都值得期待。

      GS的準(zhǔn)確性主要受表型、基因型數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和模型影響，目前基因型準(zhǔn)確性已經(jīng)不存在問題，個人認(rèn)為模型間的差距遠遠不如表型不準(zhǔn)確帶來的影響大。所以針對已經(jīng)開始GS的老師，有兩個小建議，①重點關(guān)注表型準(zhǔn)確度，樣本量帶來的準(zhǔn)確度提升，可以輕易被表型準(zhǔn)確度毀去；②選擇一個技術(shù)路線堅定的走下去，忌諱方法上換來換去。

      二、重要基因/轉(zhuǎn)基因事件的回交轉(zhuǎn)育

      2019年12月份以來國家陸續(xù)審批了多項玉米、大豆轉(zhuǎn)基因安全批件，今年也進行了轉(zhuǎn)基因試點種植，將已經(jīng)獲批的轉(zhuǎn)基因事件導(dǎo)入推廣品種中成為玉米育種的一大需求。同時如抗銹基因RppK等優(yōu)異抗源基因的發(fā)現(xiàn)也使得玉米定向改良存在大量需求。

      傳統(tǒng)的回交育種往往需七代以上的回交才能高度恢復(fù)到輪回親本的基因組。應(yīng)用分子標(biāo)記進行輔助回交選擇（Marker-assisted backcrossing, MAB），在每輪后代個體中篩選出背景恢復(fù)率最高的材料用于下一輪回交，可以大大提高回交效率，一般僅用3個回交世代就可恢復(fù)98%以上輪回親本的基因組，還可以大大降低田間回交成本和工作量，是一個非常有用的分子育種工具。

      經(jīng)過幾年的嘗試，我們逐漸發(fā)現(xiàn)看似簡單的回交選育其實存在非常多Know-how，需要專業(yè)團隊深入挖掘。相信隨時關(guān)鍵基因和新轉(zhuǎn)基因事件的出現(xiàn)，以及回交轉(zhuǎn)育工作的前移，未來回交轉(zhuǎn)育將成為育種團隊最重要的工作之一。

      三、轉(zhuǎn)基因放開背景下的親本提純/種子純度檢測

      轉(zhuǎn)基因放開后，種子純度的重要性陡然提升，原本不純的種子種在地里并不明顯，現(xiàn)在在除草劑的加持下，不純的種子一噴就死，導(dǎo)致大家關(guān)注度提升。原有蛋白膠鑒定種子純度的方式已經(jīng)無法滿足生產(chǎn)的需求，分子檢測可以準(zhǔn)確鑒定種子是否為雜交種，也可以利用多標(biāo)記鑒定外來花粉污染，同時還可以利用轉(zhuǎn)基因事件標(biāo)記鑒定種子是否帶有抗除草劑基因，相信很快將成為種子純度檢測的標(biāo)準(zhǔn)方法。

      其實種子純度的根本在親本的純度，利用多SNP標(biāo)記+轉(zhuǎn)基因標(biāo)記鑒定親本純度來保證種子純度，相信也將成為種子企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)動作。

      四、新《種子法》頒布后的知識產(chǎn)權(quán)保護

      新《種子法》中重點加入了實質(zhì)性派生品種制度，進一步保證了品種創(chuàng)新性。實質(zhì)性派生品種制度的實施可能改變育種家的育種流程，原來只需要在審定前進行的分子鑒定工作，未來可能前移至自交系/DH系篩選中，有可能成為派生品種的材料將會在早期進行淘汰，所以未來針對苗頭品系的實質(zhì)性派生品種檢測有望成為標(biāo)準(zhǔn)動作，而實質(zhì)性派生品種鑒定是完全依賴分子標(biāo)記進行的。

      五、寫在最后

      本文僅僅算是一篇隨筆，內(nèi)容更多來自于自己的思考及與育種家的交流，內(nèi)容有諸多不嚴(yán)謹(jǐn)之處，敬請理解和海涵。

      一個新的事物是否能存在和發(fā)展往往取決于它的應(yīng)用場景，而新的工具出現(xiàn)時，我們也無法預(yù)期它的全部場景，就好像10多年前我們無法想象今天手機的作用，分子育種技術(shù)在未來一定會有很多新的應(yīng)用，只是我們還沒有發(fā)現(xiàn)，這個過程就需要技術(shù)提供方（如博瑞迪）和需求方（廣大育種家）不斷的碰撞和交流。未來的很長時間內(nèi)，希望可以跟更廣大的育種家學(xué)習(xí)和交流，力圖找到更多的應(yīng)用場景，讓分子育種這個“鏟子”變得更有價值。