由億歐智庫與華大智造聯合發起的《2022農業分子育種行業發展白皮書》(下稱“白皮書”)于10月27日隆重發布。華智生物技術有限公司副總裁王朝暉博士是中國分子育種產業內的重要企業參與者代表,白皮書研究團隊對王朝暉博士進行了深度訪談。王朝暉博士在訪談中分享了企業視角下國內外種業技術的發展現狀及前景,并結合關鍵共性技術平臺的建設要點,探尋推動我國生物育種底層核心技術廣泛應用的內在動力。
1.當前主流觀點認為中國種業正處于雜交育種向分子育種邁進的階段,而歐美種業已經處于分子育種向智能育種過渡的階段。這中間國內外種業技術差距主要表現在哪些方面?
技術方面: 從技術和設備角度出發,國內做表型、基因型和數據分析類研究的技術水平與國際不相上下,可以說國內已經具備智能育種能力。比如水稻方面李家洋院士提出的模塊化設計育種,不僅克服了育種周期長、偶然性大、育種效率低等缺點,還可以對當前應用的品種缺點進行精確改良,利于實現多個優良基因(性狀)的聚合。在畜禽領域,全基因組選擇技術在豬、牛、雞(蛋雞、肉雞)的育種中應用廣泛,且匹配有專業化的數據分析。
產業化方面:國內種企在分子育種產業化應用方面相對落后,整體技術路線并不能很好滿足分子育種和智能育種研究。
2. 分子育種類技術的應用對于育種年限縮短、育種成本節約有哪些具體的效果?
分子育種技術的應用可縮短育種周期,降低育種成本,提高育種效率。例如受袁隆平院士委托,華智生物與合作單位利用全基因組分子標記輔助選擇技術,對超高產雜交稻品種“超優千號”的父本材料R900進行抗病性快速定向改良,僅用2年9個月的時間,應用分子標記導向的基因組背景選擇與目標基因前景選擇技術,成功改良了R900對稻瘟病和白葉枯病兩大水稻病害的抗性。
3. 分子育種對測序設備的主要要求?
主要關注測序設備的成本和通量。不同于醫學和生命健康領域,農業領域樣本量大,具有國家戰略屬性等特點,所以測序成本和通量是分子育種中最看重的兩個方面。目前華智生物結合華大智造自主研發的國產高通量測序技術優勢,通過在作物、畜禽、水產等領域分子育種上的技術應用經驗和成果積累,共同打造基于DNBSEQ-T7RS測序平臺的超高通量、超低成本及更具行業影響力的種業測序公共服務平臺,從而樹立行業標桿,實現科技智種、創新慧農的目標。
4、分子標記輔助選擇逐漸向全基因組選擇發展,未來全基因組選擇是否更有優勢?
廣義來講,全基因組選擇其實也是分子標記輔助選擇的工具和應用之一,不同標記密度的使用,即使用1個標記、10個標記還是10萬個標記,是由不同的育種流程步驟和不同的育種目標決定的。在全基因組層面進行高密度標記篩選,解決單個標記或者少數標記不能解決的問題,是分子育種的發展方向。目前在豬、奶牛等畜禽物種,及部分水產物種的育種工作中,全基因組選擇技術已廣泛應用;在作物育種領域中,全基因組選擇也已經在多個物種開始應用。
5、在全基因組選擇中,基因芯片和基因測序的應用選擇邏輯主要是什么?
固相芯片技術是最早出現的技術手段,目前液相芯片開始逐步替代固相芯片。固相芯片僅有國外可以生產,使用的同時需承擔時刻被卡脖子的風險。液相芯片本質隸屬于測序范疇,通過目標探針與靶向序列的互補結合進行定點捕獲,再通過測序的方式收集此區段的數據,獲得目標基因型。
在全基因組選擇的前期工作中,如何快、準、廉來獲得基因型是決定選擇基因型分型策略的主要考量因素。除此以外我們必須充分考慮在執行全基因組選擇的工作不同的階段,找到最適合、性價比最高的基因型分型手段,才是技術迭代的方向。所以無論是基因芯片,還是基因組測序,或者未來在人工智能算法方面有了質的突破不再依賴于檢測,對應用于全基因組選擇基因型數據的質和量的要求一定會越來越高。
1.與大部分企業不同,華智生物是在農業農村部倡議下,國家發改委、科技部等部委支持下,由中信農業聯合行業內十余家企業、專家機構共同出資成立的生物種業平臺型企業,在國內已經有一定種業產業基礎的背景下,為何會成立這樣一家公司呢?
國外種企通過集團作戰的方式,將先進的技術應用在育種工作中。其育種工作主要集中在幾家大公司,公司內組建千人研發團隊,將所有種子資源在公司范圍內進行組織統籌,基于實驗室數據為育種家們提供育種方案,進行品種培育。
對標國內,育種科研力量和投入,尤其在先進技術的研發應用方面,主要集中在科研院所,并沒有與種企進行充分的資源整合。農業農村部領導考察調研國外種企科研業態后,充分意識到這一點,希望通過組建生物種業平臺型企業,發揮集中力量辦大事的優越性,提升國內種業研發集中度,因此指導成立了華智生物。
華智生物作為關鍵共性技術平臺,除服務股東單位外,同時也對全行業開放,種企、科研院所、政府監管機構等都能享受到技術研發服務,包括分子育種技術應用、數據應用、數據分析以及數字育種、數據中心建設等。
2、關鍵共性技術平臺建設的內容是什么?其建設意義是什么?
關鍵共性技術即所有物種的育種流程中都需要使用的底層核心技術,其中包括測序、育種芯片、生物信息分析、育種全流程信息化管理、基于AI和圖像識別的表型采集、區塊鏈、大數據系統等技術。對于國內已成形且領先的技術,華智生物將主要推動這類技術的應用;對于國內暫時空白的基礎工具型產品和卡脖子技術,華智生物將基于華大智造測序平臺等國產設備進行底層技術的研發工作,力保將最新的技術應用于分子育種領域,助力實現種業科技自立自強。
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