“这些玉米、番茄、大豆、生菜,都是经过基因编辑的‘优等生’。”山东舜丰生物科技有限公司(以下简称“舜丰生物”)副总经理、首席技术官李国甫说。近日,记者走进1万平方米的全光照智能温室,仿佛来到了作物“森林”。这里的作物,都在基因突变之下拥有了“出类拔萃”的特性,比如生菜的维生素C含量、番茄的GABA含量都高于常规。经过公司产业化推进,这些优质品种最终将走向餐桌。
“今年,随着矮秆玉米拿到我国首个主粮作物基因编辑生物安全证书,公司也迈上了产业化的快车道。”李国甫介绍,舜丰生物成立于2018年,是国内首家致力于植物基因编辑产业化的企业。
“今年7月中旬,河南多地出现连续强降雨,造成部分农田被淹。而在这场考验中,舜丰生物试种的矮秆玉米展现出了惊人的生命力和抗逆性。”李国甫介绍,主粮作物矮化,是育种行业的追求。舜丰生物对玉米基因进行改良,使其株高降低约25%,穗位降低约40%。与普通玉米相比,矮秆玉米茎秆更粗壮,抗风能力增强,更耐密植,且更有利于机械化收割。
“正常玉米在超常规密度下种植会长得更高,矮秆玉米则不会,这样就可以通过增加种植密度实现增产。”李国甫说,“根据我们在黄淮海地区小范围示范种植数据,目前玉米种植每亩密度大约4000—4500株,而矮秆玉米可提升至每亩6000株,考虑到不同品种和种植区域,整体产量最高可提升约10%。”
今年5月8日,我国首个主粮作物基因编辑生物安全证书获批,批给了舜丰生物的矮秆玉米。这相当于给了矮秆玉米一张“准生证”,规模化生产和应用成为可能。
“这已经是舜丰生物取得的第三张‘准生证’了。”李国甫说。2023年4月,全国首张植物基因编辑生物安全证书被舜丰生物的高油酸大豆摘得。通过基因编辑,大豆的油酸含量从不到20%提升至80%以上,该品种已经步入产业化阶段。随后,长童期大豆也拿到了“准生证”。
这样的“准生证”目前全国只发了5张,舜丰生物占据三席。李国甫介绍,随着“准生证”的发放,不少种业公司抛出“橄榄枝”。“目前,我们已经跟几家国内公司以及跨国公司达成合作,很快通过我们基因编辑改良的品种就将推广到大田种植,助力粮食安全。”
除了高产优质,舜丰生物还瞄准绿色高效、加工专用以及营养健康等方向进行研究。如今该企业已经储备了20多个可以进入市场化阶段的品种,包括耐除草剂水稻、去腥味大豆等,也在申报安全证书。
“育种的本质就是让植物产生有益的基因突变。不过自然界或者通过放射性诱变技术产生的突变是随机的,也有可能是有害突变;而基因编辑则是定向创造有益突变。”李国甫介绍。
“我们利用‘基因剪刀’,也就是生物酶,对DNA进行编辑。”李国甫介绍,基因编辑和转基因不一样,转基因是要把外源基因转到植物体内;基因编辑是把生物酶通过探针将其引导到需要编辑的位置,对DNA进行切割,切割完成后,生物酶会被分离出来,细胞修复的过程产生突变,从而影响作物产量、抗病性或营养品质等性状,培育出新品种。
“基因剪刀”是基因编辑的核心工具。第一代基因编辑工具兴起于20世纪90年代末,如今基因编辑技术已经进化到第三代。“公司成立之初,我们就组建了专业团队,利用第三代基因编辑技术,进行CRISPR工具酶的发掘和改良。”李国甫介绍,近年来,舜丰生物打破国外垄断,拥有了自己的基因编辑底层工具。
“基因编辑对于育种产业而言是革命性的技术。”李国甫介绍,传统育种一个周期大概七八年,而基因编辑技术可以将时间缩短到一年半,具有精准、快速、高效、可多性状叠加优化等多个优势。
AI技术与基因编辑技术的结合将给育种行业带来颠覆性的变革。“我们已经在做一些尝试。”李国甫介绍,随着数据资源的不断累积,AI赋能之下植物基因编辑的准确率和效率将大大提高,智慧育种时代将真正到来。
编辑: 孙凯