过去的一年是种业领域不平凡的一年。
自2021年审议通过《种业振兴行动方案》以来，我国种业开启飞速发展。2022年新修定的《种子法》正式颁布施行；大量资本涌入种业市场；种业公司持续整合上市；农业农村部发布《国家级转基因玉米、大豆品种审定标准（试行）》……
2023年伊始，国家审定了一批转基因玉米品种，并于1月24日正式印发了《农业用基因编辑植物安全评价指南（试行）》，彻底坐实了网上关于生物育种商业化元年的说法。
《农业用基因编辑植物安全评价指南（试行）》（来源：中华人民共和国农业农村部）
如何跟上生物育种商业化新时代的步伐，如何把握产业风口，想必已经引起广大种业公司和育种家们的思考。带着这些问题，笔者想和各位分享一下个人对于基因编辑作物商业化的一些想法。
提起作物基因编辑，一些研究分子遗传方面的专家相对比较熟悉，但对于一些传统育种家和种企管理者来说，那只是一个熟悉又陌生的词汇。
那么，基因编辑与转基因相比在作物改良上有哪些优势？现在发展商业化基因编辑作物品种的时机和条件是否成熟？基因编辑在作物品种改良上的潜力究竟有多大？培育基因编辑作物需要花费多少成本和时间？
在这里，笔者先公布自己的答案，然后再与大家一起逐个探讨：
1）基因编辑在安全性及作物品种审定时间上相较于传统转基因技术具有明显优势。
2）无论从发展形势、国家政策还是技术积累上来说，现在发展商业化基因编辑作物品种都处于最佳的时机。
3）基因编辑在作物的抗逆性、品质及特殊性状改良上具有重大的应用价值，但在主要粮食作物产量及株型改良上的潜力有待进一步挖掘。
4）对于遗传转化不受基因型限制的作物，通过基因编辑改良特定性状的成本在5万元以内，需花费2代的时间；对于可遗传转化但受基因型限制的作物，通过基因编辑进行品种特定性状改良的成本在10万元上下，需花费6代的时间（有可能随新技术的商业化进一步缩短）。
首先，我们得知道什么是基因编辑。
基因编辑，又称基因组编辑或基因组工程，是一种能比较精确地对生物体基因组特定目标基因进行修饰的基因工程技术。目前CRISPR-Cas系统是应用最广泛的基因编辑工具。通常我们在文章中看到的基因编辑，大多都是指通过CRISPR-Cas9技术针对物种基因组特定位置创造定点突变的过程。
简单来说就是，一种叫Cas9的核酸酶蛋白可以在一段引导RNA（gRNA）的指引下，对特定序列的DNA靶点进行切割，进而在该位置DNA的修补过程中创造变异。后续，科学家又利用该技术衍生出在特定位置进行核苷酸替换、DNA片段插入等更多的技术方法。
那么，和转基因作物相比，基因编辑作物的优势在哪里呢？
最大的优势在于，基因编辑作物不会引入外源基因！
有些朋友可能已经有些疑惑了，基因编辑既然需要Cas9及特定的gRNA才能生效，那怎么能做到不引入外源基因呢？要解释这个问题就必须明白一点，在基因编辑的过程中引入外源基因和基因编辑作物中有外源基因是两个概念。
在创造基因编辑作物的过程中，确实需要通过转基因引入Cas9及gRNA。但是，最终决定性状的是要编辑的靶基因，而不是Cas9及gRNA，相当于Cas9及gRNA只是工具，只要达成了使命，就没有继续存在的必要了。
假如要编辑的基因位于第一染色体，而转基因引入的Cas9序列插入第三染色体。Cas9在第三染色体转录出RNA并翻译出核酸酶蛋白，切割了第一染色体的靶基因，造成靶基因发生可遗传的突变。在自交或回交分离后代中，只要选择第三染色体无外源插入片段、第一染色体靶基因突变纯合的植株，就得到了不含外源基因的定点突变材料。
显而易见，最终的基因编辑作物，只是靶基因序列发生了随机或者特定的点突变，并未导入外源功能基因或抗性基因。因此，几乎可以将基因编辑作物看作是自然突变或者诱变选育出的作物。
正因为如此，基因编辑作物的安全性风险远远低于转基因作物，相关政策自然也更友好。在美国，无外源插入序列的基因编辑品种，可以视为常规品种进行推广，无需申请安全证书。在我国，按照新发布的《农业用基因编辑植物安全评价指南（试行）》，只需要提交3代的测试数据并进行中间测试就可以申请基因编辑作物的安全证书，即只需要1-2年时间，和常规主要作物品种审定试验时间相当。这与转基因安全证书动辄5年以上的申请周期形成了鲜明的对比。
那么，现在发展商业化基因编辑作物品种的时机和条件是否成熟了呢？
第一，我们要看形势。
国内种企对基因编辑的兴趣和投入在迅速提升。
2019年对国内11家种子公司的调研数据显示，中国种企对基因编辑技术的投入从2013年的100万元人民币提升到了2018年的1450万元人民币。58%的种子公司经理认为基因编辑作物安全并愿意发展相关技术，远高于对转基因作物安全性23%的认可度。另外一项研究显示，上市公司的管理者更愿意加大基因编辑技术的投入，以保持他们在种子行业内的领先地位（Kang et al., 2022）。
在世界范围内，基因编辑作物也迅猛发展。美国的基因编辑品种早已大量推广。据欧洲种子协会11月25日报道，27个商业协会已经共同签署联名信，请求欧盟委员会为新基因组技术植物制定一个差异化、恰当、可行的监管框架。这反映出欧洲农业企业对发展基因编辑作物的强烈意愿和决心。
在这种国内外形势下，忽略基因编辑作物发展趋势的种子企业，可能很快会被同行远远甩在身后。
管理者对基因编辑技术的态度与企业对基因编辑的研发投资:以中国种子公司为例（Kang et al., 2022）
第二，我们要看政策。
上文已谈到，我国新出台的政策对基因编辑作物相对较为开放。但毕竟目前相关政策只是试行，有些朋友可能会担心，这种政策倾向是否稳定？
笔者认为，国家对基因编辑作物的态度明确，在较长的时间内政策不会有太大的改变。
关注过转基因作物的读者可能清楚，我国对生物育种产品的态度可以称为“实用主义”。美国规定所有作物的转基因品种经过FDA安全认定后，可以不加标签上架销售。而欧洲完全相反，所有的转基因作物，一律禁止推广（这主要是对其本土相对弱势的第一产业进行保护）。与美国和欧洲相比，我国以往的政策则整体偏向中立。
针对基因编辑植物的政策方面，美国认为基因编辑作物无需安全审查，欧洲认为基因编辑需视作转基因处理，我国的审查标准则延续了一贯的政策倾向。目前在欧洲，对基因编辑作物的限制已经引发了巨大反弹。2月7日，欧洲最高法院在对法国农业协会的申诉判决中已经表示：“常规使用且具有长期安全记录的体外植物基因编辑技术被排除在限制使用转基因生物（GMO）的欧盟法律之外”。这种大形势下，我国不大可能对基因编辑作物施加比转基因作物更多的限制。
此外，从技术层面上讲，不含外源基因的基因编辑作物，几乎无法通过现有方法进行检测。如果国家严格限制基因编辑作物，在巨大的利益面前，难免有单位或个人私下创制和推广基因编辑品种。与其如此，不如采用较宽松的审核，让种企合法地登记和推广基因编辑品种。笔者认为这也是国家这次印发《农业用基因编辑植物安全评价指南（试行）》的原因之一。
第三，我们要看技术。
我国在基因编辑领域的论文数目及专利数目都位居世界前列。在作物基因编辑方面，大量抗性、产量、株型、品质、特殊用途相关的编辑靶点已经被报道和申报专利。由于数量过多，暂不展开讨论，有兴趣的朋友可以继续观看下一期文章《新时代对基因编辑作物商业化的展望与思考（中）》。
总体来说，目前关于作物基因编辑的研究已经为许多关键性状的改良提供了直接方案或技术参考。
谈到这里，相信各位已经对于什么是基因编辑作物，它相较于转基因作物的优势，以及为何要发展基因编辑作物，有了较为清晰的认识。由于篇幅关系，笔者将在下期和大家继续分享基因编辑在作物改良上的潜力、方向及经典案例。
感谢各位同仁的耐心阅读，也欢迎各位专家同行一起交流讨论。
作者：杭州墨育
