農(nóng)業(yè)基因編輯技術(shù)將呈五大發(fā)展趨勢，一是底盤技術(shù)多樣化；二是衍生技術(shù)更加豐富精準，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”設計自然界不存在的新蛋白、新途徑，“由點到面”對農(nóng)作物進行系統(tǒng)性工程化改造，對作物進行從頭設計與改造，培育突破性新品種。
日前，2025種子大會暨南繁硅谷論壇在海南三亞舉行。中國農(nóng)業(yè)大學教授、國家玉米改良中心主任賴錦盛在會上作題為《玉米基因編輯研究進展》的報告，介紹了生物育種特別是基因編輯的最新進展。
中國農(nóng)業(yè)大學教授、國家玉米改良中心主任賴錦盛
建立中國自主的基因編輯技術(shù)體系
1996年，中國與美國玉米的單產(chǎn)相差141公斤/畝，2022年，這一數(shù)據(jù)擴大至306公斤/畝。賴錦盛認為，生物育種技術(shù)應用推廣的差距，是導致這一問題的關(guān)鍵原因之一。
縱觀我國生物育種發(fā)展歷程，2008年啟動實施轉(zhuǎn)基因重大專項，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年的中央一號文件，連續(xù)五年提及生物育種，演進軌跡清晰可見：
2021年：加快實施農(nóng)業(yè)生物育種重大科技項目……尊重科學、嚴格監(jiān)管，有序推進生物育種產(chǎn)業(yè)化應用。
2022年：啟動農(nóng)業(yè)生物育種重大項目。
2023年：全面實施生物育種重大項目……加快玉米大豆生物育種產(chǎn)業(yè)化步伐，有序擴大試點范圍，規(guī)范種植管理。
2024年：推動生物育種產(chǎn)業(yè)化擴面提速。
2025年：繼續(xù)推進生物育種產(chǎn)業(yè)化。
“基因編輯技術(shù)改變很小，作用很大。”賴錦盛表示。
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）進行近似“隨心所欲”的靶向精準的敲除、插入或替換等“類似文字編輯”的細微修改，實現(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)主要包括三個主要環(huán)節(jié)，包括底盤靶向工具，即可導航的剪刀；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，我國缺乏自主知識產(chǎn)權(quán)的核心底盤工具，基因編輯底盤工具一度成為我國農(nóng)業(yè)的“卡脖子”難題。
賴錦盛團隊研發(fā)的Cas12i、Cas12j是全新的基因編輯底盤工具，獨立于當前公開的Cas9、Cas12a等底盤核心工具，在主要農(nóng)業(yè)動植物中具有基因編輯活性，優(yōu)化編輯效率達到了國際先進水平。
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、中國香港地區(qū)、新加坡、日本、澳大利亞等發(fā)明專利授權(quán)。并已向美國等14個國家或地區(qū)提交專利申請。
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)和應用，已初步建立了中國自主、農(nóng)業(yè)特色的基因編輯技術(shù)體系。
“無中生有”“由點到面”對作物進行系統(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，賴錦盛認為將呈現(xiàn)幾大趨勢，一是底盤技術(shù)多樣化；二是衍生技術(shù)更加豐富精準，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)基因擴面提速和全面放開，以及基因編輯產(chǎn)業(yè)化不斷推進，生物育種產(chǎn)業(yè)發(fā)展將由“量變”進入“質(zhì)變”，種業(yè)集中度在大規(guī)模并購重組下將進一步提升、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、人工智能設計育種、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)則是通過對農(nóng)作物內(nèi)源基因進行精準修改，快速創(chuàng)制優(yōu)良新種質(zhì)，均屬于操縱單個或少數(shù)基因，改良單個或少數(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，具有兩個顯著特點，一是“無中生有”，設計自然界不存在的新蛋白、新途徑，二是“由點到面”，對農(nóng)作物進行系統(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)層面對作物進行從頭設計與改造，培育突破性新作物新品種。
作者丨農(nóng)財君綜合整理
編輯丨農(nóng)財君
聯(lián)系農(nóng)財君丨18565265490
新時代 新種業(yè)
南方農(nóng)村報丨農(nóng)財寶典
