面对转基因产业化的风口,种子企业如何把握发展机遇?
2022 年 6 月,《國家級轉(zhuǎn)基因玉米品種審定標準(試行)》由農(nóng)業(yè)農(nóng)村部發(fā)布。2023 年 12 月,37 個轉(zhuǎn)基因玉米品種通過審定,26 家企業(yè)獲轉(zhuǎn)基因玉米種子生產(chǎn)經(jīng)營許可證。2024 年 3 月,27 個轉(zhuǎn)基因玉米品種通過審定。
根據(jù)近兩年轉(zhuǎn)基因品種參試中出現(xiàn)的情況,以及相關(guān)轉(zhuǎn)基因業(yè)務(wù)的快速發(fā)展,存在許多問題且行業(yè)尚未形成共識和標準?;诖?,本文淺談對種子企業(yè)如何開展轉(zhuǎn)基因業(yè)務(wù)?
一、轉(zhuǎn)化體的選擇
目前,市面上已獲得安全證書的玉米轉(zhuǎn)化體很多,各轉(zhuǎn)化體的基因基本相同,如何選擇轉(zhuǎn)化體也是種子公司面對的嚴峻問題。主要是因為,對于這些轉(zhuǎn)化體,行業(yè)內(nèi)沒有一個真實有效的評價。各性狀公司也在積極主動地尋找合作伙伴,搶占市場份額,為后續(xù)轉(zhuǎn)基因雜交種廣泛推廣,獲取高額的專利費做鋪墊。
對于轉(zhuǎn)化體的評價,主要是通過對轉(zhuǎn)基因雜交種的田間表型鑒定和產(chǎn)量鑒定來評價。性狀公司很少去開展此類試驗,主要由種子公司去開展,但針對同一品種多個轉(zhuǎn)化體的試驗,又會耗費較大的人力物力和資金,此項業(yè)務(wù)較難開展。更何況,不同品種對轉(zhuǎn)化體還有一定的選擇性,就為轉(zhuǎn)化體的評價造成了更大的困難。
基于此,對于轉(zhuǎn)化體的選擇,更多是根據(jù)疊加基因的多少來判斷。個人以為,在基因基本一致的情況下,轉(zhuǎn)化體的優(yōu)劣,取決于于性狀公司開展遺傳轉(zhuǎn)化的群體大小,遺傳轉(zhuǎn)化背景材料的水平,以及對受體品種的影響程度。種子公司最好是選擇1-2家,轉(zhuǎn)化體較好且后續(xù)研發(fā)實力較強的性狀公司開展合作。
二、轉(zhuǎn)基因自交系的應(yīng)用與種子繁殖
種子公司委托性狀公司轉(zhuǎn)育,性狀公司往往會交付 5 個果穗左右,這些果穗符合SSR 位點差異 <2,背景恢復(fù)率 98% 以上,轉(zhuǎn)化體純度 100%,轉(zhuǎn)化體純合率100%,且不含其他轉(zhuǎn)化體,農(nóng)藝性狀基本無差異等指標。
種子公司接收到交付的果穗后,需要按照性狀公司的繼續(xù)指南,篩選出最優(yōu)版本,再進行擴繁,并開展一系列檢測,形成轉(zhuǎn)基因自交系原原種。這個過程,往往也需要 2 年的時間,具體的操作步驟如下:
1)對接收到的果穗,按照不同版本穗行種植,結(jié)合除草劑篩選、農(nóng)藝性狀調(diào)查等,與另一親本自交系組配出不同版本的轉(zhuǎn)基因雜交種。同時,對每一版本種子進行擴繁。
2)對已組配的轉(zhuǎn)基因雜交種,在適宜生態(tài)區(qū)開展多點鑒定,以原始非轉(zhuǎn)基因雜交種做為對照。根據(jù)田間考察和產(chǎn)量結(jié)果,結(jié)合轉(zhuǎn)基因?qū)彾藴剩Y選出最優(yōu)版本轉(zhuǎn)基因自交系,其他版本淘汰。
3)將最優(yōu)版本自交系不同世代的穗行,取混樣檢測,如果達到標準,即混合為原原種。同時,制備足量轉(zhuǎn)基因雜交種,開展轉(zhuǎn)基因雜交種與轉(zhuǎn)化體性狀一致性鑒定,達標后申請參加國家轉(zhuǎn)基因試驗。
然而,在轉(zhuǎn)基因自交系種子繁殖過程中,很容易由于花粉混雜導(dǎo)致繁殖種子出現(xiàn)問題,主要是由于轉(zhuǎn)化體在種子中,肉眼無法分辨。根據(jù)個人的經(jīng)驗,在獲得轉(zhuǎn)育完成的轉(zhuǎn)基因種子后,在后代套袋授粉中,要注意以下幾點:
1) 每一代轉(zhuǎn)基因種子繁殖,都需要噴施對應(yīng)倍數(shù)的指定除草劑進行篩選;
2) 需要在授粉前,采集葉片開展轉(zhuǎn)化體真實性、轉(zhuǎn)化體基因型(純合率)、非目標轉(zhuǎn)化體污染檢測、轉(zhuǎn)化體純度和背景純度等指標,保證繁殖的種子符合目標種子要求;
3) 在制備轉(zhuǎn)基因參試種子時,要確保轉(zhuǎn)基因種子符合標準的同時,還需要對另一親本自交系進行檢測,保證種子純度和SSR位點。這樣,制出的轉(zhuǎn)基因雜交種才會符合參試要求;
4) 針對轉(zhuǎn)基因親本種子和雜交種,建議嚴格按照一繁多用的原則,特別是需要參加試驗的雜交種,一次制備區(qū)試試驗和生產(chǎn)試驗的種子,并進行檢測達標后備用。
三、轉(zhuǎn)基因回交轉(zhuǎn)育
隨著轉(zhuǎn)基因產(chǎn)業(yè)化的推進,很多種子公司開始自己開展回交轉(zhuǎn)育工作?;亟皇浅R?guī)育種中常用的技術(shù),但轉(zhuǎn)基因回交轉(zhuǎn)育還有其復(fù)雜性和專業(yè)性,具有一定的門檻。結(jié)合自己對轉(zhuǎn)基因回交轉(zhuǎn)育的理解,提出一些自己的想法如下:
1)轉(zhuǎn)基因供體的選擇
為了加快回交轉(zhuǎn)育進程,選擇最接近受體自交系的供體至關(guān)重要。但由于種子公司未掌握轉(zhuǎn)化體資源庫,很難篩選到最優(yōu)供體。建議通過對受體自交系進行SSR檢測,結(jié)合性狀公司資源,選擇供體,會事半功倍。
2)回交轉(zhuǎn)育過程中的注意事項
(1) 從BC1F1開始,到BCnF1,每一代都需要噴施除草劑篩選,并且通過背景回復(fù)率和農(nóng)藝性狀來選擇最接近受體自交系的植株,從而提升回交轉(zhuǎn)育的效率。一般回交到BC3-BC4,背景回復(fù)率就可能達到95%以上。如果不急于轉(zhuǎn)育,可以省去前幾次回交過程中的背景回復(fù)率檢測,增加回交代數(shù),也會取得不錯的結(jié)果。
(2) 輪回親本最好是一次提供足夠量的,純度高的種子,最好是原原種,這樣每次回交的材料一致,有助于回交轉(zhuǎn)育的效率。
(3) 從 BC1F1 開始,結(jié)合業(yè)務(wù)量的大小,適當?shù)財U大群體,利于快速選擇到高回復(fù)率的植株。
(4) 在回交轉(zhuǎn)育過程中,邀請材料的選育人到田間考察指導(dǎo),對篩選高回復(fù)率植株有重要意義。
(5) 從BCnF1到BCnF3,除了回交轉(zhuǎn)育過程中的檢測外,還需要開展SSR檢測,轉(zhuǎn)基因位點基因型鑒定,篩選出純合子,并在下一代除草劑篩查中,全部為陽性植株,授粉所得果穗即為最終達標的目標果穗。
(6) 回交轉(zhuǎn)育過程中,需要加強田間管理,嚴格把控授粉過程,確保不混雜,保證轉(zhuǎn)化體的真實性。
(7) 選擇專業(yè)負責(zé)的人員,嚴格按照回交轉(zhuǎn)育的流程操作,提升回交轉(zhuǎn)育的效率和質(zhì)量。
(8) 加強各個關(guān)鍵環(huán)節(jié)的管理,轉(zhuǎn)基因芯片在種子里,看不到摸不著,必須加強轉(zhuǎn)基因種子的管理,保證每一步無差錯。
當前,轉(zhuǎn)基因玉米品種參試渠道單一,容量有限,各種子公司都渴望盡快審定轉(zhuǎn)基因品種,搶占市場。根據(jù)轉(zhuǎn)基因品種的定點示范種植透漏的一些信息,一個品種并不會因為轉(zhuǎn)基因的加持,就可以迅速占領(lǐng)市場,受體品種的表現(xiàn)依然占據(jù)主導(dǎo)地位。
因此,在轉(zhuǎn)基因產(chǎn)業(yè)化的風(fēng)口上,在關(guān)注各種轉(zhuǎn)化體的同時,種子公司還應(yīng)該抓住種質(zhì)資源的創(chuàng)新,培育更加高產(chǎn)廣適的底盤品種,鑄牢核心競爭力,打造自己的護城河,再疊加多種抗逆的優(yōu)勢轉(zhuǎn)化體。只有這樣,才能在轉(zhuǎn)基因產(chǎn)業(yè)化的過程中,乘風(fēng)飛翔,占據(jù)不敗之地。