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济南锻造的这把“基因剪刀”,正在一步步打破农业的“天花板”

   日期:2024-04-12 23:00:20     来源:[db:出处]    作者:[db:作者]    浏览:0    评论:0    

原标题:济南锻造的这把“基因剪刀”,正在一步步打破农业的“天花板”

记者 蔡宇丹

用一把神奇的“基因剪刀”,将农作物的基因修改成“理想型”,既增产又增加营养健康成分。在拿到两张农业用基因编辑生物安全证书后,这样的颠覆性技术,如今正在济南舜丰生物的“基因工厂”一步步产业化。目前,舜丰生物已开放基因编辑核心技术授权通道,实现了对美国的出口。

什么是新质生产力?

到舜丰生物现场参观,这个植物“基因工厂”讲述的,不仅仅是“一颗种子改变世界”的故事,它展示的是通过科技的力量,不断地冲破农业的“天花板”的新传奇。

图为舜丰生物“基因工厂”里正在培育优化的高维C生菜。

基因编辑技术被誉为21世纪生命科学的革命性突破。基因编辑的工具被称为基因“剪刀”,这把神奇的“剪刀”就像是医生的手术刀,能够快速、精确地瞄准痛点,找到想要编辑的作物基因,进行敲除、修改,“手术”完成后再将手术工具移除,不含外源成分。2020年,德国和美国的两位学者因发现了一把好用的“剪刀”,共同荣获诺贝尔化学奖。

这项技术在医疗、分子检测、动植物育种等领域有着不可忽视的重要作用。

以前,农作物育种,杂交需要经过多年选择和种植,而诱变育种则存在各种不确定因素。基因编辑技术因为能够精准地找到需要改变的基因进行操作,大大提高了准确性,降低了筛选难度和工作量,从而大大缩短选育周期,可以提前获得传统选育8-10年才能拿到的新材料。

基因编辑和转基因和有本质区别。转基因大豆是把外源的一个基因转入到大豆内,比如大豆为了实现抗虫,就从细菌里转入一个抗虫蛋白,大豆就具有抗虫特性了;而基因编辑修改的是内源,针对的是大豆本身的基因,不涉及外源基因的转入。

中国是农业大国,掌握基因编辑技术,对于种质资源创新和农业食品供应具有重要意义。2018年,济南市前瞻性布局全国首个植物基因编辑产业化项目。

舜丰生物是国内开展基因编辑产业化的重点龙头企业,首席科学家朱健康是世界顶尖植物基因编辑科学家之一。朱健康带领团队,采用自主专利布局培育中国种子,研发出高油酸大豆、高GABA番茄、高花青素生菜、高赖氨酸玉米、香味玉米、高维C生菜以及快速核酸检测试剂盒等产品,创制了一批高产优质、绿色高效的作物超级新品种,打破国外对基因编辑核心技术的垄断。

舜丰生物正在做的事,用形象的比喻就是,不断优化,找到更好用、更锋利的基因“剪刀”;同时,找到优秀的“快递员”,将“剪刀”派送到细胞内做手术,“快递员”派送成功了,才能进行基因编辑“手术”。

为了找到好用的“剪刀”,舜丰生物在济南市政府部门全力支持下,历经三年,自主研发出CRISPR CAS SF01和CRISPR CAS SF02两把基因“剪刀”。截至2023年7月,舜丰生物在基因编辑工具优化、作物性状改良、核酸检测等多方向布局专利190余项,有58项专利获得授权,同时申报多项植物新品种权。2023年12月,舜丰生物“高效新型基因编辑技术体系开发及应用”荣获山东省技术发明一等奖。

据介绍,2019年时,舜丰生物找到的“剪刀”并不好用,当时他们用上万个大豆做基因编辑的实验,在培养间里把大豆养大成豆苗,然后用豆苗去做基因检测,检测的时候却发现很多都是没有编辑成功的,只有一两棵豆苗编辑成功了,效率只有万分之一。经过反复的研究和实验,终于在2022年下半年,基因“剪刀”的锋利程度有了质的提升,基因编辑成功的效率从万分之一上升到了百分之五十。

至于“快递员”,舜丰生物现在利用的是农杆菌来递送“剪刀”。这名“快递员”是否派送成功,需要不断用测序仪进行检测。

2023年4月, 舜丰生物获得我国第一张农业用基因编辑生物安全证书,拿到了高油酸大豆的安全证书,率先迈出国内植物基因编辑由实验室向产业化发展的重要一步。2024年1月,舜丰生物研发的长童期大豆再获植物基因编辑安全证书,助力大豆提质增产。

目前,高油酸大豆已经步入产业化阶段。油酸是一种单不饱和脂肪酸,被称为“血管的清道夫”,对心脑血管健康有益。通过编辑,大豆的油酸含量从不到20%提升至80%以上,是普通大豆油油酸含量的4倍,可以为种植农户带来每666.67平方米近200元的经济收益。对于消费者来说,这相当于为亚麻籽油、橄榄油、茶油等高油酸的高端油消费找到了一个“平替”。

而长童期大豆的创制与培育对于我国这个纬度跨度大的国家来说具有重要意义。原来把东北的大豆引到黄淮海,可能有10%甚至20%以上的减产,而长童期大豆通过基因编辑技术对特定基因段进行精准编辑后,能延迟开花,从而延长其生育期,将东北优质的大豆品种引到南方,质量、产量都能够保持住。

除了高油酸大豆、长童期大豆外,舜丰生物还创制了多种创新种质,如高油高产大豆、高蛋白大豆、去腥味大豆、香味大豆等。目前,舜丰生物已经完成了超过20种的种质创新,包括高产的水稻、小麦、玉米,抗除草剂的水稻、大豆,适合工业加工的高直/支链淀粉玉米、水稻,高GABA番茄、高维生素C生菜等新品种,涵盖了四大主粮作物,其中一部分已具备商业化条件。

2022年8月,舜丰生物首次开放基因编辑核心技术授权通道,授权给国外的一家农业公司,这也是我国在基因编辑核心技术的上的首次出口。目前,舜丰生物正与国内外多家企业洽谈技术授权业务。

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