赖锦盛：生物育种产业量变与质变，玉米基因编辑研究进展
作者：农财网
2025/4/18 15:04:13
生物育种产业发展将由“量变”进入“质变”，种业集中度在大规模并购重组下将进一步提升、生物技术和常规育种将同步并融合发展、新一代转基因和基因编辑产品将陆续出现、合成生物技术等重大新产品也将出现并实现产业化。农业基因编辑技术将呈五大发展趋势，一是底盘技术多样化；二是衍生技术更加丰富精准，单碱基编辑几乎任意替换；三是递送系统不断完善，基因型（受体）限制不断减弱；四是高效的大片段插入或大片段替换系统（5-
生物育種產(chǎn)業(yè)發(fā)展將由“量變”進(jìn)入“質(zhì)變”，種業(yè)集中度在大規(guī)模并購(gòu)重組下將進(jìn)一步提升、生物技術(shù)和常規(guī)育種將同步并融合發(fā)展、新一代轉(zhuǎn)基因和基因編輯產(chǎn)品將陸續(xù)出現(xiàn)、合成生物技術(shù)等重大新產(chǎn)品也將出現(xiàn)并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。農(nóng)業(yè)基因編輯技術(shù)將呈五大發(fā)展趨勢(shì)，一是底盤技術(shù)多樣化；二是衍生技術(shù)更加豐富精準(zhǔn)，單堿基編輯幾乎任意替換；三是遞送系統(tǒng)不斷完善，基因型（受體）限制不斷減弱；四是高效的大片段插入或大片段替換系統(tǒng)（5-10kb）；五是重大產(chǎn)品不斷迭代。發(fā)展農(nóng)業(yè)合成生物育種，“無中生有”設(shè)計(jì)自然界不存在的新蛋白、新途徑，“由點(diǎn)到面”對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行系統(tǒng)性工程化改造，對(duì)作物進(jìn)行從頭設(shè)計(jì)與改造，培育突破性新品種。日前，2025種子大會(huì)暨南繁硅谷論壇在海南三亞舉行。中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)教授、國(guó)家玉米改良中心主任賴錦盛在會(huì)上作題為《玉米基因編輯研究進(jìn)展》的報(bào)告，介紹了生物育種特別是基因編輯的最新進(jìn)展。中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)教授、國(guó)家玉米改良中心主任賴錦盛建立中國(guó)自主的基因編輯技術(shù)體系1996年，中國(guó)與美國(guó)玉米的單產(chǎn)相差141公斤/畝，2022年，這一數(shù)據(jù)擴(kuò)大至306公斤/畝。賴錦盛認(rèn)為，生物育種技術(shù)應(yīng)用推廣的差距，是導(dǎo)致這一問題的關(guān)鍵原因之一。縱觀我國(guó)生物育種發(fā)展歷程，2008年啟動(dòng)實(shí)施轉(zhuǎn)基因重大專項(xiàng)，2009年植酸酶玉米、抗蟲水稻獲得安全證書，自2019年開始，生物育種發(fā)展再次提速。2021年至2025年的中央一號(hào)文件，連續(xù)五年提及生物育種，演進(jìn)軌跡清晰可見：- 2021年：加快實(shí)施農(nóng)業(yè)生物育種重大科技項(xiàng)目……尊重科學(xué)、嚴(yán)格監(jiān)管，有序推進(jìn)生物育種產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
- 2022年：?jiǎn)?dòng)農(nóng)業(yè)生物育種重大項(xiàng)目。
- 2023年：全面實(shí)施生物育種重大項(xiàng)目……加快玉米大豆生物育種產(chǎn)業(yè)化步伐，有序擴(kuò)大試點(diǎn)范圍，規(guī)范種植管理。
- 2024年：推動(dòng)生物育種產(chǎn)業(yè)化擴(kuò)面提速。
- 2025年：繼續(xù)推進(jìn)生物育種產(chǎn)業(yè)化。
“基因編輯技術(shù)改變很小，作用很大?！辟囧\盛表示。從定義看，基因編輯能夠?qū)蚪MDNA序列（基因編碼區(qū)或調(diào)控序列）進(jìn)行近似“隨心所欲”的靶向精準(zhǔn)的敲除、插入或替換等“類似文字編輯”的細(xì)微修改，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生物品種的快速大幅度改良。從環(huán)節(jié)看，基因編輯技術(shù)主要包括三個(gè)主要環(huán)節(jié)，包括底盤靶向工具，即可導(dǎo)航的剪刀；衍生技術(shù)，即底盤剪刀衍生出的不同“編輯”花式，產(chǎn)品創(chuàng)制，包括培育重大品種。此前，我國(guó)缺乏自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心底盤工具，基因編輯底盤工具一度成為我國(guó)農(nóng)業(yè)的“卡脖子”難題。賴錦盛團(tuán)隊(duì)研發(fā)的Cas12i、Cas12j是全新的基因編輯底盤工具，獨(dú)立于當(dāng)前公開的Cas9、Cas12a等底盤核心工具，在主要農(nóng)業(yè)動(dòng)植物中具有基因編輯活性，優(yōu)化編輯效率達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。作為具有自主產(chǎn)權(quán)的基因編輯底盤工具，Cas12i、Cas12j已先后獲得中國(guó)、中國(guó)香港地區(qū)、新加坡、日本、澳大利亞等發(fā)明專利授權(quán)。并已向美國(guó)等14個(gè)國(guó)家或地區(qū)提交專利申請(qǐng)。賴錦盛介紹，這兩款基因編輯工作在育種中前景廣闊，已技術(shù)許可轉(zhuǎn)讓給山東舜豐生物、美國(guó)農(nóng)業(yè)基因編輯頭部企業(yè)INARI公司。以此開發(fā)出的基因編輯產(chǎn)品高油酸大豆，獲得了我國(guó)基因編輯領(lǐng)域的第一張安全證書。從核心底盤到自主底盤核酸酶、衍生技術(shù)、遞送系統(tǒng)和應(yīng)用，已初步建立了中國(guó)自主、農(nóng)業(yè)特色的基因編輯技術(shù)體系。“無中生有”“由點(diǎn)到面”對(duì)作物進(jìn)行系統(tǒng)性工程化改造，培育重大突破性品種
生物育種技術(shù)多種多樣，其中，利用全基因組選擇、單倍體育種技術(shù)，無需知道控制性狀的基因，便可產(chǎn)出育種新品系。而轉(zhuǎn)基因和基因組編輯技術(shù)，則需知道控制性狀的基因，方能產(chǎn)出轉(zhuǎn)化體新種質(zhì)。展望農(nóng)業(yè)基因編輯技術(shù)發(fā)展，賴錦盛認(rèn)為將呈現(xiàn)幾大趨勢(shì)，一是底盤技術(shù)多樣化；二是衍生技術(shù)更加豐富精準(zhǔn)，單堿基編輯幾乎任意替換；三是遞送系統(tǒng)不斷完善，基因型（受體）限制不斷減弱；四是高效的大片段插入或大片段替換系統(tǒng)（5-10kb）；五是重大產(chǎn)品不斷迭代。賴錦盛介紹，隨著轉(zhuǎn)基因擴(kuò)面提速和全面放開，以及基因編輯產(chǎn)業(yè)化不斷推進(jìn)，生物育種產(chǎn)業(yè)發(fā)展將由“量變”進(jìn)入“質(zhì)變”，種業(yè)集中度在大規(guī)模并購(gòu)重組下將進(jìn)一步提升、生物技術(shù)和常規(guī)育種將同步并融合發(fā)展、新一代轉(zhuǎn)基因和基因編輯產(chǎn)品將陸續(xù)出現(xiàn)、合成生物技術(shù)等重大新產(chǎn)品也將出現(xiàn)并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。轉(zhuǎn)基因、基因組編輯、合成生物育種、人工智能設(shè)計(jì)育種、新型智能核不育制種技術(shù)……生物育種技術(shù)就是種業(yè)領(lǐng)域的新質(zhì)生產(chǎn)力。其中，轉(zhuǎn)基因技術(shù)是利用單一或少數(shù)類型基因改良特定農(nóng)藝性狀（抗蟲、耐除草劑），基因編輯技術(shù)則是通過對(duì)農(nóng)作物內(nèi)源基因進(jìn)行精準(zhǔn)修改，快速創(chuàng)制優(yōu)良新種質(zhì)，均屬于操縱單個(gè)或少數(shù)基因，改良單個(gè)或少數(shù)性狀。相較之下，農(nóng)業(yè)合成生物育種是多種生物育種技術(shù)的集合，具有兩個(gè)顯著特點(diǎn)，一是“無中生有”，設(shè)計(jì)自然界不存在的新蛋白、新途徑，二是“由點(diǎn)到面”，對(duì)農(nóng)作物進(jìn)行系統(tǒng)層面的工程化改造。合成生物育種的合成元件如調(diào)控序列、基因、蛋白質(zhì)；合成途徑如調(diào)控途徑、代謝途徑；合成模塊如代謝模塊、修飾模塊。賴錦盛表示，推進(jìn)農(nóng)業(yè)合成生物育種技術(shù)與轉(zhuǎn)基因、基因編輯技術(shù)融合，用不同功能的多個(gè)基因組成全新的代謝或功能途徑，賦予農(nóng)作物全新性狀，是一種工程化方式，從系統(tǒng)層面對(duì)作物進(jìn)行從頭設(shè)計(jì)與改造，培育突破性新作物新品種。
