原创 喻珺 农财网种业宝典 2023-06-30 

      我国生物育种发展到什么程度？

      全球范围内都有哪些基因编辑的产品？

      全球转基因作物占总耕地面积的多少？

      80%以上的农作物转化体都由谁掌握？

      第三代杂交水稻技术有什么优势？

      与一代、二代技术有哪些不同？

      6月28日，生物育种技术研讨交流活动在广东深圳举行，活动邀请深圳市政府主管部门、科研院校、生产加工企业等各行业农业技术人员，对生物育种工作领域的概况和进展进行深入交流。

      中国基因编辑作物研究领跑全球

      基因编辑技术是在基因组水平上对DNA序列进行定点改造的遗传操作技术。科学家自20世纪90年代末就开始探索基因组定点编辑技术，直到2013年出现CRISPR/Cas9技术后，基因编辑才被广泛应用于医学、农学、基础研究等领域。

      中国有一批在基因编辑技术研究中处于顶端领域的科学家，以及两家头部的基因编辑公司（舜丰生物、齐禾生物），在基因编辑作物的研究上领跑全球。

      农业农村部棉花生物学与遗传育种重点实验室主任王建胜介绍，目前全球对基因编辑作物的研究主要集中在提高产量和改善产品品质等性状方面，工业用途和耐生物及非生物胁迫等部分也有涉及。且基因编辑已经在水稻、玉米、大豆、小麦和番茄等作物中得到广泛应用。

      全球范围内，糯玉米、高油酸大豆、抗褐变马铃薯、高GABA番茄、抗褐变蘑菇、抗除草剂水稻、抗除草剂玉米等基因编辑产品已陆续在美国、日本等国家推广上市。

      当前，不少中国种子公司也开始加速布局基因编辑作物的研究。中国于2023年4月发布第一个农业基因编辑安全证书，由山东舜丰生物科技有限公司获得，可使用范围为改良AE15-18-1大豆的生产。

      创世纪种业公司也已开始进行香味及粒型的基因编辑水稻研究。深圳市盖瑞克生物科技有限公司在基因编辑“超级花生”计划上不断探索，已建立103种花生品种的转化体系，已实现20余个品种的转化，以期实现优质花生品种的创新与突破以及花生原料工业化。

      瑞克生物科技“超级花生”计划

      瑞克生物科技创始人骆超表示，目前团队正在尝试抗除草剂性状+高赖氨酸性状+高油酸性状的基因编辑花生创制，该花生品种将更适合机械化种植、更高产、更具蛋白饲料价值，通过一次编辑实现多个性状基因的同时编辑，大幅提升花生产业附加值。迎合花生大豆化的生产形势。

      转基因应用与世界先进差10年以上

      转基因育种是生物育种的重要方面，也是迄今为止全球发展速度最快、应用范围最广、产业影响最大的现代生物育种技术。到今年，全球转基因技术投入实际应用已有42年，商业化已有28年。

      2022年，全球转基因作物的种植面积达到历史最高，为2.022亿公顷，比上一年增长了3.3%。全球转基因作物的种植面积也已占到耕地总面积的1/8，美国、巴西、阿根廷、印度和加拿大是全球转基因作物种植面积排名前5的国家。

      转基因技术在不同作物中的普及率也不一样。棉花、大豆、玉米、油菜是普及率前4的作物，棉花已普及80.4%，大豆则已普及了73.7%。中国大宗农作物目前仅有棉花一种作物实现了转基因的产业化。

全球转基因作物推广面积的比例

      王建胜介绍，随着全球种企第三次大规模兼并重组，以拜耳、柯迪华、先正达、巴斯夫为代表的“两超两强”跨国种企，已围绕从功能性状基因挖掘与基因表达调控到转基因品种创制、检测与鉴定的完整技术链，进行了全面布局。他们掌握着全球农作物81%以上的转化体。

      而国内第一代转基因玉米的转化体，大多数用国外专利过期的基因进行重新转化获得新的转化体。基本上是一个从模仿到在模仿过程中逐步创新的路线。

注：红色为国外专利过期的功能基因

      深圳市种子同业商会会长杨雅生表示，我国转基因技术在多方面均与世界先进水平存在较大的差距，特别是在产业化方面与全球的差距至少有10年。

      分子标记成本下降，GS将得到广泛应用

      分子标记辅助育种是通过分析与目标基因紧密连锁的分子标记，借助分子标记对目标性状基因型进行选择的育种方法。具有快速、准确、不受环境条件干扰的优点。

      目前分子标记的种类较多，用于植物育种的主要有RFLP，RAPD，AFLP，SSR，ISSR，SCAR，STS，CAPs等。

      从1980年代基于凝胶电泳到2020年代基于基因测序，分子标记辅助育种得到了快速发展。目前主流的基因分型技术，已从手动走向半自动或者全自动化，正在向高度自动化，高通量，低成本这样一个很灵活的方向发展。

      国内当前应用较多的是通过用分子标记划分玉米种资源优势群，可分为PA优势群，瑞德优势群等，还可以进行玉米杂种优势群划分与新品种选育，玉米重要性状优异等位变异发掘，以及玉米优异种质资源创制的反向育种等。

      而在应对复杂数量性状改良，特别是多个微效基因控制的数量性状改良方面，全基因组选择技术（GS）也有着较强的优势。襄阳正大种业股份有限公司生物育种总监兼襄阳核心试验站站长吴坤表示，随着分子标记成本下降，育种家可以更广泛地使用GS技术，GS适合于产量、品质这种多个微效基因控制的数量性状的研究，尤其是玉米中，比较缺乏这种主效基因，使用GS将更加有效。

      吴坤介绍，未来，分子标记将朝着更高效、更准确的方向发展。如种子切片技术和MAS结合可提高分子育种效率；还有高通量低成本的核酸标准化提取体系，中通量基因分型体系一天可以检测20000~30000个点，高通量基因分型体系一天可以检测200000个点。

      第三代杂交水稻技术，未来的发展方向

      本次会议，深圳市作物分子设计育种研究院研发中心主任许纯珏还介绍了第三代杂交水稻技术。（广三系法）

      该技术应用自然界中较为常见的环境不敏感型细胞核雄性不育系，搭配常规可育品种和转基因保持系，而实现新型水稻的三系杂交育种。

      许纯珏表示，第三代杂交水稻技术具有众多的优势：首先，该技术有效解决了环境不敏感型隐性细胞核雄性不育系的规模化繁殖难题，实现了此类核不育材料在杂交稻生产中的应用，极大丰富了不育基因资源。

      其次，该组合中的不育系不受恢保关系制约，提高了杂种优势资源利用率，更易于选育出强优势组合。

      再来就是，该方法不育系育性稳定，克服了光温条件不可控给杂交制种造成的安全风险，使不育系种子繁殖和杂交种制种安全可控。

      最后，不育系和保持系遗传行为简单，不受微效基因影响，能够快速规模化地创制新不育系。

      2019年在第三届中国（三亚）国际水稻论坛上，袁隆平院士在报告指出：第三代杂交稻“初露锋芒” ，克服了三系法杂交水稻配组难度大和两系法杂交水稻育性不稳定的弱点，双季晚稻单产15000千克/公顷，是今后的发展方向。而广三系法也是运用了生物育种技术而发展起来的新技术。

      随着生物育种技术的快速发展，未来，育种家在植物育种中可使用的工具也将更为丰富。能否用好这些工具创制更适应新时代的品种，让育种工作效率提高，也是种业界需要关注的焦点。

      记者丨喻珺

      编辑丨农财君

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