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专访 | 华智生物王朝晖:科企共建是推动中国生物育种共性技术应用普及的加速器

时间:2022-11-22作者:华大智造阅读数:743分享

由亿欧智库与华大智造联合发起的《2022农业分子育种行业发展白皮书》(下称“白皮书”)于10月27日隆重发布。华智生物技术有限公司副总裁王朝晖博士是中国分子育种产业内的重要企业参与者代表,白皮书研究团队对王朝晖博士进行了深度访谈。王朝晖博士在访谈中分享了企业视角下国内外种业技术的发展现状及前景,并结合关键共性技术平台的建设要点,探寻推动我国生物育种底层核心技术广泛应用的内在动力。

1.当前主流观点认为中国种业正处于杂交育种向分子育种迈进的阶段,而欧美种业已经处于分子育种向智能育种过渡的阶段。这中间国内外种业技术差距主要表现在哪些方面?


技术方面: 从技术和设备角度出发,国内做表型、基因型和数据分析类研究的技术水平与国际不相上下,可以说国内已经具备智能育种能力。比如水稻方面李家洋院士提出的模块化设计育种,不仅克服了育种周期长、偶然性大、育种效率低等缺点,还可以对当前应用的品种缺点进行精确改良,利于实现多个优良基因(性状)的聚合。在畜禽领域,全基因组选择技术在猪、牛、鸡(蛋鸡、肉鸡)的育种中应用广泛,且匹配有专业化的数据分析。


产业化方面:国内种企在分子育种产业化应用方面相对落后,整体技术路线并不能很好满足分子育种和智能育种研究。



2. 分子育种类技术的应用对于育种年限缩短、育种成本节约有哪些具体的效果?


分子育种技术的应用可缩短育种周期,降低育种成本,提高育种效率。例如受袁隆平院士委托,华智生物与合作单位利用全基因组分子标记辅助选择技术,对超高产杂交稻品种“超优千号”的父本材料R900进行抗病性快速定向改良,仅用2年9个月的时间,应用分子标记导向的基因组背景选择与目标基因前景选择技术,成功改良了R900对稻瘟病和白叶枯病两大水稻病害的抗性。



3. 分子育种对测序设备的主要要求?


主要关注测序设备的成本和通量。不同于医学和生命健康领域,农业领域样本量大,具有国家战略属性等特点,所以测序成本和通量是分子育种中最看重的两个方面。目前华智生物结合华大智造自主研发的国产高通量测序技术优势,通过在作物、畜禽、水产等领域分子育种上的技术应用经验和成果积累,共同打造基于DNBSEQ-T7RS测序平台的超高通量、超低成本及更具行业影响力的种业测序公共服务平台,从而树立行业标杆,实现科技智种、创新慧农的目标。


4、分子标记辅助选择逐渐向全基因组选择发展,未来全基因组选择是否更有优势?


广义来讲,全基因组选择其实也是分子标记辅助选择的工具和应用之一,不同标记密度的使用,即使用1个标记、10个标记还是10万个标记,是由不同的育种流程步骤和不同的育种目标决定的。在全基因组层面进行高密度标记筛选,解决单个标记或者少数标记不能解决的问题,是分子育种的发展方向。目前在猪、奶牛等畜禽物种,及部分水产物种的育种工作中,全基因组选择技术已广泛应用;在作物育种领域中,全基因组选择也已经在多个物种开始应用。


5、在全基因组选择中,基因芯片和基因测序的应用选择逻辑主要是什么?  


固相芯片技术是最早出现的技术手段,目前液相芯片开始逐步替代固相芯片。固相芯片仅有国外可以生产,使用的同时需承担时刻被卡脖子的风险。液相芯片本质隶属于测序范畴,通过目标探针与靶向序列的互补结合进行定点捕获,再通过测序的方式收集此区段的数据,获得目标基因型。


在全基因组选择的前期工作中,如何快、准、廉来获得基因型是决定选择基因型分型策略的主要考量因素。除此以外我们必须充分考虑在执行全基因组选择的工作不同的阶段,找到最适合、性价比最高的基因型分型手段,才是技术迭代的方向。所以无论是基因芯片,还是基因组测序,或者未来在人工智能算法方面有了质的突破不再依赖于检测,对应用于全基因组选择基因型数据的质和量的要求一定会越来越高。


1.与大部分企业不同,华智生物是在农业农村部倡议下,国家发改委、科技部等部委支持下,由中信农业联合行业内十余家企业、专家机构共同出资成立的生物种业平台型企业,在国内已经有一定种业产业基础的背景下,为何会成立这样一家公司呢?


国外种企通过集团作战的方式,将先进的技术应用在育种工作中。其育种工作主要集中在几家大公司,公司内组建千人研发团队,将所有种子资源在公司范围内进行组织统筹,基于实验室数据为育种家们提供育种方案,进行品种培育。


对标国内,育种科研力量和投入,尤其在先进技术的研发应用方面,主要集中在科研院所,并没有与种企进行充分的资源整合。农业农村部领导考察调研国外种企科研业态后,充分意识到这一点,希望通过组建生物种业平台型企业,发挥集中力量办大事的优越性,提升国内种业研发集中度,因此指导成立了华智生物。


华智生物作为关键共性技术平台,除服务股东单位外,同时也对全行业开放,种企、科研院所、政府监管机构等都能享受到技术研发服务,包括分子育种技术应用、数据应用、数据分析以及数字育种、数据中心建设等。



2、关键共性技术平台建设的内容是什么?其建设意义是什么?


关键共性技术即所有物种的育种流程中都需要使用的底层核心技术,其中包括测序、育种芯片、生物信息分析、育种全流程信息化管理、基于AI和图像识别的表型采集、区块链、大数据系统等技术。对于国内已成形且领先的技术,华智生物将主要推动这类技术的应用;对于国内暂时空白的基础工具型产品和卡脖子技术,华智生物将基于华大智造测序平台等国产设备进行底层技术的研发工作,力保将最新的技术应用于分子育种领域,助力实现种业科技自立自强。



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