由億歐智庫與華大智造聯(lián)合發(fā)起的《2022農(nóng)業(yè)分子育種行業(yè)發(fā)展白皮書》(下稱“白皮書”)于10月27日隆重發(fā)布。華智生物技術(shù)有限公司副總裁王朝暉博士是中國分子育種產(chǎn)業(yè)內(nèi)的重要企業(yè)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(yè)視角下國內(nèi)外種業(yè)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀及前景,并結(jié)合關(guān)鍵共性技術(shù)平臺的建設(shè)要點,探尋推動我國生物育種底層核心技術(shù)廣泛應(yīng)用的內(nèi)在動力。
1.當(dāng)前主流觀點認(rèn)為中國種業(yè)正處于雜交育種向分子育種邁進的階段,而歐美種業(yè)已經(jīng)處于分子育種向智能育種過渡的階段。這中間國內(nèi)外種業(yè)技術(shù)差距主要表現(xiàn)在哪些方面?
技術(shù)方面: 從技術(shù)和設(shè)備角度出發(fā),國內(nèi)做表型、基因型和數(shù)據(jù)分析類研究的技術(shù)水平與國際不相上下,可以說國內(nèi)已經(jīng)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(shè)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(dāng)前應(yīng)用的品種缺點進行精確改良,利于實現(xiàn)多個優(yōu)良基因(性狀)的聚合。在畜禽領(lǐng)域,全基因組選擇技術(shù)在豬、牛、雞(蛋雞、肉雞)的育種中應(yīng)用廣泛,且匹配有專業(yè)化的數(shù)據(jù)分析。
產(chǎn)業(yè)化方面:國內(nèi)種企在分子育種產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用方面相對落后,整體技術(shù)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(shù)的應(yīng)用對于育種年限縮短、育種成本節(jié)約有哪些具體的效果?
分子育種技術(shù)的應(yīng)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(biāo)記輔助選擇技術(shù),對超高產(chǎn)雜交稻品種“超優(yōu)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(yīng)用分子標(biāo)記導(dǎo)向的基因組背景選擇與目標(biāo)基因前景選擇技術(shù),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(shè)備的主要要求?
主要關(guān)注測序設(shè)備的成本和通量。不同于醫(yī)學(xué)和生命健康領(lǐng)域,農(nóng)業(yè)領(lǐng)域樣本量大,具有國家戰(zhàn)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(jié)合華大智造自主研發(fā)的國產(chǎn)高通量測序技術(shù)優(yōu)勢,通過在作物、畜禽、水產(chǎn)等領(lǐng)域分子育種上的技術(shù)應(yīng)用經(jīng)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(yè)影響力的種業(yè)測序公共服務(wù)平臺,從而樹立行業(yè)標(biāo)桿,實現(xiàn)科技智種、創(chuàng)新慧農(nóng)的目標(biāo)。
4、分子標(biāo)記輔助選擇逐漸向全基因組選擇發(fā)展,未來全基因組選擇是否更有優(yōu)勢?
廣義來講,全基因組選擇其實也是分子標(biāo)記輔助選擇的工具和應(yīng)用之一,不同標(biāo)記密度的使用,即使用1個標(biāo)記、10個標(biāo)記還是10萬個標(biāo)記,是由不同的育種流程步驟和不同的育種目標(biāo)決定的。在全基因組層面進行高密度標(biāo)記篩選,解決單個標(biāo)記或者少數(shù)標(biāo)記不能解決的問題,是分子育種的發(fā)展方向。目前在豬、奶牛等畜禽物種,及部分水產(chǎn)物種的育種工作中,全基因組選擇技術(shù)已廣泛應(yīng)用;在作物育種領(lǐng)域中,全基因組選擇也已經(jīng)在多個物種開始應(yīng)用。
5、在全基因組選擇中,基因芯片和基因測序的應(yīng)用選擇邏輯主要是什么?
固相芯片技術(shù)是最早出現(xiàn)的技術(shù)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(chǎn),使用的同時需承擔(dān)時刻被卡脖子的風(fēng)險。液相芯片本質(zhì)隸屬于測序范疇,通過目標(biāo)探針與靶向序列的互補結(jié)合進行定點捕獲,再通過測序的方式收集此區(qū)段的數(shù)據(jù),獲得目標(biāo)基因型。
在全基因組選擇的前期工作中,如何快、準(zhǔn)、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(zhí)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(shù)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(zhì)的突破不再依賴于檢測,對應(yīng)用于全基因組選擇基因型數(shù)據(jù)的質(zhì)和量的要求一定會越來越高。
1.與大部分企業(yè)不同,華智生物是在農(nóng)業(yè)農(nóng)村部倡議下,國家發(fā)改委、科技部等部委支持下,由中信農(nóng)業(yè)聯(lián)合行業(yè)內(nèi)十余家企業(yè)、專家機構(gòu)共同出資成立的生物種業(yè)平臺型企業(yè),在國內(nèi)已經(jīng)有一定種業(yè)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)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(zhàn)的方式,將先進的技術(shù)應(yīng)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(nèi)組建千人研發(fā)團隊,將所有種子資源在公司范圍內(nèi)進行組織統(tǒng)籌,基于實驗室數(shù)據(jù)為育種家們提供育種方案,進行品種培育。
對標(biāo)國內(nèi),育種科研力量和投入,尤其在先進技術(shù)的研發(fā)應(yīng)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(nóng)業(yè)農(nóng)村部領(lǐng)導(dǎo)考察調(diào)研國外種企科研業(yè)態(tài)后,充分意識到這一點,希望通過組建生物種業(yè)平臺型企業(yè),發(fā)揮集中力量辦大事的優(yōu)越性,提升國內(nèi)種業(yè)研發(fā)集中度,因此指導(dǎo)成立了華智生物。
華智生物作為關(guān)鍵共性技術(shù)平臺,除服務(wù)股東單位外,同時也對全行業(yè)開放,種企、科研院所、政府監(jiān)管機構(gòu)等都能享受到技術(shù)研發(fā)服務(wù),包括分子育種技術(shù)應(yīng)用、數(shù)據(jù)應(yīng)用、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)字育種、數(shù)據(jù)中心建設(shè)等。
2、關(guān)鍵共性技術(shù)平臺建設(shè)的內(nèi)容是什么?其建設(shè)意義是什么?
關(guān)鍵共性技術(shù)即所有物種的育種流程中都需要使用的底層核心技術(shù),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(qū)塊鏈、大數(shù)據(jù)系統(tǒng)等技術(shù)。對于國內(nèi)已成形且領(lǐng)先的技術(shù),華智生物將主要推動這類技術(shù)的應(yīng)用;對于國內(nèi)暫時空白的基礎(chǔ)工具型產(chǎn)品和卡脖子技術(shù),華智生物將基于華大智造測序平臺等國產(chǎn)設(shè)備進行底層技術(shù)的研發(fā)工作,力保將最新的技術(shù)應(yīng)用于分子育種領(lǐng)域,助力實現(xiàn)種業(yè)科技自立自強。
進一步了解《2022年中國農(nóng)業(yè)分子育種行業(yè)發(fā)展白皮書》詳細(xì)內(nèi)容,歡迎掃描下方二維碼獲取報告全文。