基因編輯是世界生物育種領(lǐng)域最前沿的技術(shù)之一。
作為引領(lǐng)農(nóng)業(yè)科技革命的關(guān)鍵力量，基因編輯正以前所未有的速度重塑全球種業(yè)格局，為解決全球糧食安全和可持續(xù)發(fā)展問題提供新思路和工具。
日前，第二十三屆廣東種業(yè)博覽會(huì)「破局•共生」生物育種研討交流舉辦，農(nóng)業(yè)科技主管部門專家和眾多深耕在生物技術(shù)領(lǐng)域的學(xué)者、企業(yè)高管，共同探討生物技術(shù)的創(chuàng)新趨勢(shì)及行業(yè)發(fā)展機(jī)遇。
01 生物育種技術(shù)仍面臨三大挑戰(zhàn)
從田間巷陌到重點(diǎn)政策，作為農(nóng)業(yè)發(fā)展的芯片，種源已經(jīng)成為創(chuàng)新底座。生物育種則是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力，也是保障國(guó)家糧食安全的戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性核心產(chǎn)業(yè)。
廣東省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心二級(jí)研究員、廣東省種子協(xié)會(huì)會(huì)長(zhǎng)林青山介紹，廣東地處粵港澳大灣區(qū)，是國(guó)家種業(yè)振興的主陣地。在生物育種方面，劉耀光院士團(tuán)隊(duì)摸清基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，研發(fā)出高效的植物多重基因編輯載體系統(tǒng)，被超900家實(shí)驗(yàn)室廣泛使用。今年種博會(huì)，也專門設(shè)置了生物育種展示專區(qū)，展示生物育種玉米、茄子等創(chuàng)新品種。
“生物育種技術(shù)在發(fā)展過程中仍面臨著諸多挑戰(zhàn)，如底盤技術(shù)、法律法規(guī)、宣傳科普等。”林青山指出，廣東將依托種博會(huì)平臺(tái)，積極推動(dòng)生物育種產(chǎn)業(yè)化，一是搭建產(chǎn)學(xué)研合作交流平臺(tái)，積極促進(jìn)各方在研發(fā)、成果轉(zhuǎn)化與應(yīng)用推廣等方面的合作。二是建立生物育種品種示范基地，集中展示前沿技術(shù)在各類農(nóng)作物上的應(yīng)用成果。三是組織多形式、多層次的科普活動(dòng)，消除公眾對(duì)轉(zhuǎn)基因、基因編輯技術(shù)的誤解與疑慮。
華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院副院長(zhǎng)謝慶軍表示，在基因編輯等新技術(shù)的推動(dòng)下，我們正在迎來(lái)一個(gè)精準(zhǔn)育種的新時(shí)代。為了更好地利用這項(xiàng)技術(shù)，需要在三方面持續(xù)發(fā)力。首先，要繼續(xù)深化基礎(chǔ)研究，探索更多可能的應(yīng)用場(chǎng)景和技術(shù)路徑；其次，加快構(gòu)建完善的法律法規(guī)體系，確?；蚓庉嬜魑锏陌踩院秃戏ㄐ?；最后，建立良好的產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈，促進(jìn)上下游企業(yè)的協(xié)同合作，形成合力。
02 全球基因編輯動(dòng)植物新品種大量涌現(xiàn)
目前，已有500多種基因編輯動(dòng)植物產(chǎn)品，涉及水稻、番茄、玉米、大豆、小麥、牛、羊等63個(gè)物種，處于不同研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化階段，性狀改良主要集中在產(chǎn)量、品質(zhì)、抗逆等。
“《農(nóng)業(yè)用基因編輯植物安全評(píng)價(jià)指南》會(huì)依據(jù)個(gè)案分析原則，實(shí)施分類管理。”農(nóng)業(yè)農(nóng)村部科技發(fā)展中心轉(zhuǎn)基因安全評(píng)價(jià)處研究員宋貴文介紹，從風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別的方法來(lái)看，轉(zhuǎn)基因植物和基因編輯植物是一致的，基因編輯植物采用了轉(zhuǎn)基因植物安全評(píng)價(jià)指南的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別方法。但轉(zhuǎn)基因植物重點(diǎn)在表達(dá)載體和外源基因上，而基因編輯植物重點(diǎn)在靶基因的功能改變以及外源序列殘留和脫靶情況上。
我國(guó)已下發(fā)5個(gè)基因編輯植物的安全證書，包括山東舜豐、齊禾生科和中國(guó)科學(xué)院的大豆、玉米、小麥，針對(duì)品質(zhì)性狀、生理性狀和抗病性進(jìn)行改良。
宋貴文介紹，安全證書的下發(fā)需要提供完備的資料。一方面，需要匯總以往各試驗(yàn)階段的資料，提供安全評(píng)價(jià)綜合報(bào)告。同時(shí)，還需要提供分子特征資料、遺傳穩(wěn)定性資料、評(píng)價(jià)目標(biāo)性狀和功能效率、特異性檢測(cè)數(shù)據(jù)和環(huán)境安全評(píng)價(jià)和食用安全評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)資料等。
“對(duì)基因編輯的抗病小麥的批準(zhǔn)被視為一個(gè)里程碑，因?yàn)檫@種原料—用于制作意大利面、面條和面包—在中國(guó)主要用于食品消費(fèi)。”北京齊禾生科生物科技有限公司法規(guī)注冊(cè)總監(jiān)雷彬彬認(rèn)為，未來(lái)，應(yīng)采用多元化的審批制度。采用個(gè)案分析的原則，尤其基因編輯與傳統(tǒng)育種都能產(chǎn)生的同樣遺傳變異，建議采用同樣的監(jiān)管政策。同時(shí)，明確同類編輯通過不同基因編輯方法的監(jiān)管流程，簡(jiǎn)化同類編輯在不同品種中的監(jiān)管流程，加速基因編輯產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
全球基因編輯產(chǎn)品監(jiān)管狀態(tài)如下：
美國(guó)：由美國(guó)農(nóng)業(yè)部（USDA）、美國(guó)環(huán)境保護(hù)署（US EPA）和美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局（US FDA）三方共同參與。監(jiān)管原則是以科學(xué)為本，與風(fēng)險(xiǎn)相稱，以產(chǎn)品為依據(jù)，與所用技術(shù)手段無(wú)關(guān)。可以通過常規(guī)育種實(shí)現(xiàn)的修飾、之前已經(jīng)審查過的PTMOA植物可被豁免。
歐盟：歐盟轉(zhuǎn)基因生物安全一直倡導(dǎo)以過程為基礎(chǔ)進(jìn)行管理。各成員國(guó)政府機(jī)構(gòu)對(duì)生物技術(shù)產(chǎn)品的種植、食品/飼料申請(qǐng)進(jìn)行初步的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，歐洲食品安全局（EFSA）開展風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，獨(dú)立地對(duì)直接或間接與食品安全有關(guān)的事務(wù)提出科學(xué)建議，歐盟委員會(huì)（EU Commission）具有對(duì)生物技術(shù)產(chǎn)品監(jiān)管的決策權(quán)，最終給出監(jiān)管決定。
澳大利亞：《基因技術(shù)法規(guī)2001》《基因技術(shù)政府間協(xié)議2001》是核心法規(guī)，基因技術(shù)管理辦公室（OGTR）負(fù)責(zé)研發(fā)過程的監(jiān)管和日常運(yùn)作，頒發(fā)許可。
新西蘭：2024年，新西蘭政府發(fā)布通知，擬效仿澳大利亞的基因技術(shù)法案，對(duì)基因編輯產(chǎn)品進(jìn)行分類監(jiān)管，并制定豁免清單。預(yù)計(jì)2024年底公布法案并向公眾征求意見。
阿根廷：農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)和漁業(yè)部使用《卡塔赫納議定書》對(duì)轉(zhuǎn)基因生物進(jìn)行定義：即擁有通過應(yīng)用現(xiàn)代生物技術(shù)獲得的遺傳物質(zhì)的新組合的任何生物體。其中“遺傳物質(zhì)的新組合”是決定NBTs產(chǎn)品是否被判定為GMO產(chǎn)品的關(guān)鍵。
印度：印度環(huán)境、森林和氣候變化部（MoEFCC）于1989年頒布了《Environment (Protection) Act》，為生物技術(shù)產(chǎn)品的監(jiān)管提供了一個(gè)法律框架。
03 生物技術(shù)育種市場(chǎng)有望達(dá)443億美元
據(jù)IDTechEx Research，2031年植物生物技術(shù)育種市場(chǎng)整體有望達(dá)443億美元。下游應(yīng)用的無(wú)限創(chuàng)新需求和種子經(jīng)濟(jì)價(jià)值的增加將使市場(chǎng)持續(xù)強(qiáng)勢(shì)擴(kuò)張。
中國(guó)種子協(xié)會(huì)副秘書長(zhǎng)、創(chuàng)世紀(jì)種業(yè)有限公司副董事長(zhǎng)楊雅生指出，基因編輯成本低、效率高，適宜各種規(guī)模企業(yè)，特別是小微企業(yè)。但目前還沒有看到基因編輯在抗蟲、抗除草劑方面的應(yīng)用，接下來(lái)，可以考慮“轉(zhuǎn)基因+基因編輯+AI”等技術(shù)相結(jié)合，為種業(yè)市場(chǎng)帶來(lái)更多“驚喜”。
番茄是世界第一大蔬菜作物，2022年世界番茄總產(chǎn)值超過1300億美元。我國(guó)是世界第一大番茄生產(chǎn)國(guó)，常年總面積約1600萬(wàn)畝，產(chǎn)值約1600億元，總產(chǎn)量超過世界總產(chǎn)量的1/3。
“提高產(chǎn)量、提高果實(shí)硬度，延長(zhǎng)貨架期，一直是番茄育種的重要目標(biāo)。”山東農(nóng)業(yè)大學(xué)教授、生命科學(xué)學(xué)院院長(zhǎng)李傳友介紹，通過基因編輯能同時(shí)提高果實(shí)糖和Vc含量、打破果實(shí)大小與糖含量的矛盾關(guān)系、創(chuàng)制高γ-氨基丁酸（GABA）番茄等。但由于“適應(yīng)性補(bǔ)償” 現(xiàn)象的廣泛存在，植物生長(zhǎng)和抗性之間存在此消彼長(zhǎng)的權(quán)衡效應(yīng)，導(dǎo)致高產(chǎn)和高抗性狀難以兼得。植物的再生能力千差萬(wàn)別且因基因型不同而異，這制約著轉(zhuǎn)基因和基因組編輯等突破性技術(shù)的巨大應(yīng)用潛力，破解這些瓶頸問題依賴于植物免疫和再生領(lǐng)域的突破。
“基因編輯技術(shù)、產(chǎn)品，已開始滲入人類日常生活。”山東舜豐生物科技有限公司研發(fā)總監(jiān)、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部基因編輯技術(shù)與育種應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任趙開軍表示，世界首款基因編輯大豆高油酸產(chǎn)品、基因編輯高GABA西紅柿、基因編輯芥菜產(chǎn)品已經(jīng)上市。舜豐生物勇?lián)龠M(jìn)中國(guó)基因編輯技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重任，致力于形成首批基因編輯拳頭產(chǎn)品，跨越價(jià)值鏈，構(gòu)建生物育種產(chǎn)業(yè)化閉環(huán)。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)開發(fā)出完全自主基因編輯底層工具的單位有：中國(guó)農(nóng)大賴錦盛團(tuán)隊(duì)、上海交大季泉江團(tuán)隊(duì)（Cas12f）、華智生物（HT001）、輝大（Cas12i、Cas13）、舜豐生物（Cas12o1）、齊禾生科（CyDENT）等幾家單位。
從傳統(tǒng)走向智慧是生物育種的必然趨勢(shì)。華智生物技術(shù)與數(shù)據(jù)科學(xué)創(chuàng)新研究院基因工程中心研究員鄭立佳介紹，華智生物WISEED智慧育種平臺(tái)是一個(gè)專注于多物種、全過程、全場(chǎng)景的生物育種大數(shù)據(jù)智能平臺(tái)，華智生物育種管家4.0能基于基因型、表型、環(huán)境型數(shù)據(jù)，構(gòu)建育種模型，對(duì)優(yōu)良品種進(jìn)行自動(dòng)推薦，提高育種效率，目前已在20種物種應(yīng)用。
現(xiàn)場(chǎng)，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院教授祝欽瀧，深圳市“孔雀計(jì)劃A類”引進(jìn)人才唐曉艷，廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所食用菌研究室主任劉明，中農(nóng)海稻(深圳)生物科技有限公司項(xiàng)目總監(jiān)劉春花，博瑞迪公司作物事業(yè)部華南業(yè)務(wù)總監(jiān)吳軍等嘉賓，以“基因編輯，撬動(dòng)農(nóng)業(yè)變革的新杠桿”為主題，進(jìn)行圓桌論壇分享。
文字丨鐘海芳
攝影丨譚家富
編輯丨農(nóng)財(cái)君
聯(lián)系農(nóng)財(cái)君丨18565265490
新時(shí)代 新種業(yè)
南方農(nóng)村報(bào)丨農(nóng)財(cái)寶典
