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聚焦产业需求 赋能种业新质生产力-第五届前沿分子育种共性技术研讨会(植物笔记)

聚焦产业需求 赋能种业新质生产力-第五届前沿分子育种共性技术研讨会(植物笔记) 博瑞迪生物
2024-05-20
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导读:聚焦产业需求 赋能种业新质生产力


文源|智种网(智种网NOVOSEED)

排版 | 博瑞迪生物


新质生产力是马克思主义生产力经典理论在我国新时代实践中的重要创新与发展,既能代表新技术、创造新价值、适应新产业、重塑新动能,又能催生全新产业、赋能传统产业。新质生产力,关键在于实现对传统农业生产力的根本性革新与跨越性提升。



种子是农业的芯片,建设农业强国,必须实现种业自立自强、种源自主可控。通过合成生物学、人工智能、基因编辑、干细胞育种等颠覆性技术,推动我国种业实现高质量发展。要加强种业战略科技力量建设,聚焦突出短板,创新联合攻关机制,激发创新活力,促进种业科技自立自强、种源自主可控,更好为保障国家粮食安全、加快建设农业强国提供支撑。



为贯彻落实中央一号文件精神,协同农业农村部一号文件的部署,系统推动农业科技进步,深入了解产业需求,突出应用导向,培育农业“火花技术”,强化种质资源保护利用和深入实施现代种业提升工程,协同关键核心创新技术在加快推进种业振兴行动中的高质量落地执行。



为此石家庄博瑞迪生物技术有限公司主办第五届(2024)前沿分子育种研讨会南京召开,大会以“聚焦产业需求,赋能种业新质生产力”为主题,本次研讨会由南京农创园科创投资集团有限公司、长三角地区叶菜类蔬菜遗传育种农业农村部重点实验室协办。来自全国的约600位领导、科学家、育种家、产业专家、技术骨干等参加了本次大会,参会代表覆盖29个省(直辖市、自治区)、53所大学、60家研究机构、131家企业、27家政府和投资机构。


本次论坛由成都瀚辰光翼科技有限责任公司,深圳华大智造科技股份有限公司,长沙百奥云数据科技有限公司,因美纳(中国)科学器材有限公司,耐优生物技术(上海)有限公司,赛乐基因科技(北京)有限公司的鼎力支持。


本次大会邀请近40位专家作特邀报告,其中包括:动物专家15人(涉及水产,奶牛,肉牛、猪,羊,鸡、鸭、鲟鱼等)、植物专家16人(涉及玉米、水稻、 小麦、大豆等)作综合报告和专业报告;产业和技术专家5人,报告内容涉及共性技术、基因型鉴定、育种平台、信息系统、资方产业、决策支撑等多方面。



开幕式-致辞


本次研讨会由石家庄博瑞迪生物技术有限公司钱长嵩博士主持大会,北京大学现代农业研究院资深研究员、中国农业科学院作物科学研究所研究员徐云碧作开幕式发言,他对过往四届大会历史及本届会议情况做了明确介绍,并强调聚焦产业需求的重要性,希望此次会议能够有助于动植物遗传育种专家进行深度交流,为生物种业产业链的完善和持续发展建立起更加紧密的合作关系。徐云碧研究员指出,动植物分子育种分久必合,涉及很多共性理论、技术、平台和应用,动植物遗传育种专家应加强交流,互相学习,共同改进。


北京大学现代农业研究院资深研究员、中国农业科学院作物科学研究所研究员徐云碧


南京国家农创中心党工委书记、管办主任周蓉蓉作大会致辞,强调了前沿育种技术对于农业与种业发展的重要性,并简单介绍了南京国家农创中心各方面发展情况,同时对会议主办方博瑞迪以及大会的召开表示肯定。在当下国际竞争局势中,前沿育种科技领域需要一批充满活力,瞄准国际前沿技术,积极主动参与国际竞争,推动我国动植物育种技术发展的企业。


南京国家农创中心党工委书记、管办主任周蓉蓉



签约仪式


南方锈病是我国黄淮海玉米主要病害,近几年来,频繁发生。据全国农作物病虫测报网监测和专家会商分析,预计玉米南方锈病存在偏重流行可能,发生区域以河南、山东、安徽、江苏、河北、山西、天津等为主,预计全国发生面积6000 万亩次。这种病害对玉米生产造成了巨大的危害,严重时可使玉米产量减少 50%以上。面对这个挑战,博瑞迪公司积极响应,推出了玉米南方锈病定向改良业务。


玉米抗南方锈病业务的战略合作签约仪式


石家庄博瑞迪生物技术有限公司作物事业部总经理高雪飞与6家公司/院校(合肥丰乐种业股份有限公司玉米研究院副院长/企业管理部副部长崔明亮、河南金苑种业股份有限公司副总经理/研发中心总经理胡徐来、河北沃土种业股份有限公司品种管理部副经理石彩云、吉林省鸿翔种业有限公司科研测试总监许世海、北京中农大康科技开发有限公司产品经理康国力、四川省农业科学院研究员谭君)达成了玉米抗南方锈病改良业务的签约。


该技术能够帮助育种家更快速且准确地获得抗玉米南方锈病材料,这对于提升玉米的抗病能力和产量具有极其重要的意义。本次签约代表着科研与产业对产品综合性状提升的关注与需求越来越大,同时也表现出分子标记辅助定向改良业务发展之路的广阔前景。


博瑞迪与未米生物科技(江苏)有限公司达成战略合作


博瑞迪与未米生物科技(江苏)有限公司达成战略合作博瑞迪与未米生物科技(江苏)有限公司达成战略合作,将共同推动玉米种业CRO业务的正向发展。博瑞迪与未米生物就关于快脱水、增加穗长、花期调节、矮杆、降低株高、降叶宽、降密植、高维生素A、高维生素E、改糯、高直链淀粉的性状改良进行功能基因授权。博瑞迪作物事业部总经理高雪飞,未米生物副总经理魏友伯出席签约仪式。这次合作将使博瑞迪和未米生物在玉米性状改良研究和产品开发上达到新的高度,共同推进玉米性状的改良,满足农业生产的需求。



共性技术论坛-专家报告


北京大学现代农业研究院资深研究员、中国农业科学院作物科学研究所徐云碧研究员在大会上作题为《育种加速器与育种技术革命》的报告,徐云碧研究员从气候变化、环境与未来植物育种谈起,当前农业和生物学问题与环境密切相关面临六大挑战之一:基础研究与育种应用之间的鸿沟;环境组学大数据的育种应用(控制试验环境提高遗传率估值、近等环境与抗逆评价 选择和育种及环境控制下如何育种、如何评价、预测,设计育种等);结合当前应用双单倍体,提出年产数百万DH系,怎么选择?提出相应环境优化下DH系育种方案。


大学现代农业研究院资深研究员、中国农业科学院作物科学研究所徐云碧研究员


山东农业大学张勤教授作题为《动物基因组选择展望》的报告。张勤教授指出目前动物育种已经进入了基因组选择时代,依据基因组选择能大幅度缩短时代间隔、大幅度降低育种成本的主要优势,基因组选择已经得到广泛应用;以利用序列数据的基因组选择为例,阐述了如何获得大规模的序列数据:利用基因组填充技术、将芯片基因型数据填充到序列基因型数据、将低深度测序(<1X)基因型数据填充到全序列基因组、需要有高深度测序群体构建的单倍型参考面板;其优越性已在理论上和实际应用中得到证明;技术和方法(基因组测序、多组学整合、繁殖生物技术、基因组编辑、机器学习等)的发展将进一步提高基因组选择的准确性和效率;常规育种仍然不可或缺。


山东农业大学张勤教授


华中农业大学肖英杰教授作题为《数据驱动的玉米基因组育种体系建设》的报告,肖英杰教授从育种工作的“三件事”谈起,对基因组育种“短中长布局”进行思考;利用基因组算法赋能轮回选择群体精确预测F1 表型,数据驱动+基因组算法,可以实现单一性状精准预测筛选,TOP+数据驱动材料选择,可实现“育种经验替代”,DH育种+TOP实现从“选择”到“优化设计;针对如何缩短中美玉米单产差距,提出建立集成资源、共建工程化玉米基因组育种体系、基因型平台、大田表型平台、分析和决策平台等解决方案,实现种子企业+生物技术+科研院所,开环协调方案。


华中农业大学肖英杰教授


中国农业科学院作物科学研究所/中国农业科学院国家南繁研究院李慧慧研究员作题为《“三轮驱动”赋能基因组预测算法研究》的报告,李慧慧研究员从培育高产优质绿色新品种是打赢种业翻身仗的根本出路;技术进步(BT)推动作物育种技术创新,关键科学问题基于多组学数据(DT)构建智能基因组预测模型,如何合理选择最优模型和算法提高表型预测准备性,生物体的表型多组学,多维度的调控影响,复杂育种流程需要多种智能预测模型支撑,如何准确挖掘关键基因-研发基于机器学习(IT)转录组注释的大语言模型;介绍基因组预测智能算法方法,智慧育种公公服务平台提供育种全链条的一站式服务,BT+DT+IT有机结合,将推动基因组预测算法迭代更新


中国农业科学院作物科学研究所/中国农业科学院国家南繁研究院李慧慧研究员


35斗总经理高康平作《生物育种新质生产力产业创投趋势展望》的报告,高总从媒体角度谈种业创新必要性及技术驱动的产业创新发展;从四大分子育种技术国内外差距聊到技术创新的方向;从近五年投资趋势谈到投资机构关注的方向,产业布局等,从十五个维度分析2024年种业创新投资趋势展望(上游-技术保障&产业技术,中游-商业化育种体系见色,下游-育繁推一体化推进);展望中国种业未来全球地位。


35斗总经理高康平


瀚辰光翼王明秀博士作《自动化智能化生物育种技术与装备自主创新及应用实践》的报告,王明秀博士从育种共性平台建设,全链条自动化解决方案,瀚辰光翼能为大家提供哪些服务三个方面开展讲述。重点介绍瀚辰光翼自主研发种子微创切片平台,自动化样本呢前处理&碱煮法平台,高通量自动化样本处理机器人平台,半自动化/自动化PCR分子检测方案,高通量半自动化SSR检测平台等;重要介绍基于基于R1-nj标记的颜色鉴别和机器学习自动化高通量单倍体筛选仪器,可以实现一个小时挑选20000以上粒,正确识别率在95%以上。


瀚辰光翼王明秀博士



植物论坛-专家报告


中国农业大学赵海楠博士在大会上作题为《玉米生物育种的研发和应用进展》的报告,赵海楠博士从玉米基因组学基础研究揭示育种过程中玉米基因组变化规律,实现玉米Mo17全基因组T2T完整无间隙组装,克隆一系例玉米重要农艺性状调控基因;建立高效玉米转基因技术体系,课题组创制出自主知识产权抗虫玉米优良转化体ND207,并转育的25个品种通过审定进入市场;CC-2转化体也在育种上应用;开发出基于大小粒的SPT不育化制种技术;挖掘出具有自主知识产权的底盘核酸酶Cas12i和Cas12j,并获得多个国家和地区授权,其中山东舜丰生物利用Cas12培育出基因编辑高油酸大豆(获得安全枝证书);开发出大片段敲除工具Dvu I-C系统构建出多样化自主基因编辑底盘技术;利用全基因组选择育种技术培育出一系列创新性的品种。


中国农业大学赵海楠博士


杭州瑞丰生物科技有限公司/浙江大学沈志成教授在大会上作题为《利用分子标记技术加速玉米多基因性状导入》的报告,沈志成教授首先简单介绍分子标记加快回交转育的理论基础,以图表形式展示出分子标记如何加快育种性状导入的速度。利用抗虫性状Cry1Da和抗除草剂性状CdP450开发出瑞丰的多种转基因性状,详细介绍抗虫耐除草剂转基因RF99B,RF99A抗性效果。开发出RF19S细胞核雄性不育(胚乳红色、RNAi使不育系对烟嘧磺隆敏感)的制种办法。开发出抗虫、耐草甘膦和雄性不育保持系的母本(RF99A+RF19S)和抗虫和耐其他除草剂(RF99B)的父本的多基因聚合体系,计划实行“配套除草剂折扣和转基因技术费用”的商业化模式(种子+农药费用整体计算)


杭州瑞丰生物科技有限公司/浙江大学沈志成教授


深圳华大智造科技股份有限公司李勇博士在大会上作题为《多组学技术赋能生物育种》的报告,李勇博士简单介绍种子是农业的“芯片”,指出先进的育种技术和优质品种是农业成败的关键,农业基因组研究作物基因组与图形泛基因组、种质资源群体基因组、多组学功能挖掘、基因组指导育种技术四个方面;多技术(规模化基因编辑、GS、诱变育种、杂交育种、规模化 工程化基因操作等)多路径是工程化种质创新的可行之路,为此华大智造建立高通量基因分型技术的硬件平台,还进行植物与微生物组作用研究。随着作物育种4.0时代来临,育种的关键在于高效的创造变异与选择变异,所以采用多组学数据结合分子模块化育种,品种定向改良 全基因组选择技术以及规模化发现基因,研究基因,利用基因,实现育种效率的提升,最后以拜耳Ai育种项目解释多组学技术重要性。


深圳华大智造科技股份有限公司李勇博士


中国农业科学研究院作物科学研究所黎亮研究员在大会上作题为《玉米DH- GS育种:理论与实践》的报告,黎亮研究员指出DH技术国内大型种子公司已经开始规模化应用;常规DH系育种存在田间测试是瓶颈,多年多点淘汰,依赖于特殊配合力,大量组合无法复盘,针对上诉问题提出利用分子标记辅助选择,利用GS技术进行先预测后验证;GS4.0(DH系间组合直接预测)为育种整合提供了落地解决方案。GS利用的前提是规范地开展育种且成熟的项目;分享5种育种案例,比如开发适用于玉米全基因组选择的芯片等。


中国农业科学研究院作物科学研究所黎亮研究员


中国农业科学研究院作物科学研究所李英慧研究员在大会上作题为《基于多组学的大豆基因资源挖掘》的报告,李英慧研究员从我国大豆供需矛盾突出,种质资源是品种培育的重要物质基础,解锁大豆种质库并用于品种遗传改良;首先利用大豆基因型鉴定,发掘大豆优异基因,推进资源优势转变成基因优势;挖掘出开花基因Gm SPA3C,解释大豆驯化和扩张途径;绘制出开花代谢通路相关基因图;发掘株高基因GmPH13,进行转录组关联分析,解析GmPH13H3单倍型在高纬度受到选择和利用,通过基因编辑敲除或过表达GmPH13验证其功能;发掘“紧凑”基因GmARF1基因,进行冠层覆盖度的时序性关联分析,鉴定出GmARF1基因,并验证其功能。


中国农业科学研究院作物科学研究所李英慧


中林集团张掖金象种业有限公司刘丽威老师在大会上作题为《全基因组选择技术在玉米工程化育种中的实践》的报告,刘丽威老师从金象种业发展史谈到金象种业工程化育种体系及其科研成果。以自交系选育和杂交种选育过程中表型数据和基因型数据来设计试验,通过测试阶段,育种周期,育种群体进行场景预测。以两个育种项目当年产量预测当年产量为例,得出训练集比例40%,能较好节约成本合提高效率。并在工作实践中总结出三点经验:GS项目需要育种项深度参与,育种体系持续迭代与优化GS应用的基础,先进的算法提升GS应用潜力,引起与会者共鸣


中林集团张掖金象种业有限公司刘丽威老师


莱肯生物创始人李晨博士在大会上作题为《生物育种安全评价——法规、技术和实践》的报告,李晨博士从生物育种产业链条概况和产业化发展格局讲起,重点解读了生物育种安全评价相关的法规制度,探讨了推进转基因和基因编辑产品法规安评进程的策略,以及公司为开展法规安评CRO业务所搭建的技术平台和具体攻克的技术难题,并分享了一些具体的实战案例(背景资料完整性、分子特征清晰明确、新表达蛋白的安全性、关键成分等),引起与会嘉宾广泛热烈的讨论。


莱肯生物创始人李晨博士


中国农业科学研究院作物科学研究所徐建龙研究员在大会上作题为《荃优丝苗产量和品质杂种优势的遗传解析》的报告,徐建龙研究员指出近年来,水稻育种界强调杂交水稻稻米品质的改良,但产量与品质之间存在矛盾,解析两者杂种优势及遗传关系,对培育高产优质兼顾的杂交水稻至关重要;利用两个环境下的1061个籼型水稻品种荃9311B和五山丝苗衍生的重组自交系群体和对应的由荃9311A与重组自交系测交的回交群体为试验材料;揭示了杂交稻加工和外观品质杂种优势的遗传机制,杂交种产量三要素在不同环境中对杂交种优势贡献是不同的;2个环境中有14个侧交种的加工和外观品质显著提升,产量与QYSM基本持平;产量及相关仅有2个QTL在3个环境中同时被定位到,亚种间等位基因的导入可能对QYSM杂交种产量表现有所贡献;测交种中互作QTL对3个加工品质的杂种优势比2个外观,产量杂种优势贡献更大等。


中国农业科学研究院作物科学研究所徐建龙研究员


山东省农业科学院作物研究所李根英研究员在大会上作题为《高效小麦基因编辑技术体系的研究和应用》的报告。李根英研究员从植物基因编辑技术体系的要素(目的基因、载体系统、转化方法)谈起;综合分析各种转化方法的优劣,建议选用农杆菌侵染的生物转化法,其转化效率取决于侵染效率和愈伤组织诱导与再生效率;发明原位转化SIM(侵染过程是幼胚直接侵染;愈伤培养过程是在原位注射法基础上改良的)解决愈伤组织褐变问题,利用离体胚侵染解决侵染效率低的问题,构建了小麦特异性打靶载体(通过启动子元件的改造和组装,构建了适用于农杆菌转化的CRISPR/Cas9打靶载体,选择两个胚乳特异表达基因(籽粒硬度基因pinb和淀粉颗粒结合酶基因waxy)和组成型表达基因(籽粒大小相关基因DA1)作为目标基因,在利用原生质体转化验证载体系统有效性的基础上,通过农杆菌侵染将打靶载体转入普通小麦Fielder),解决编辑效率低下问题。并成功编辑糯性等小麦。


山东省农业科学院作物研究所李根英研究员


西北农林科技大学赵天永博士在大会上作题为《耐旱耐热转基因玉米研发进展》的报告,赵天永博士从我国粮食生产的供需矛盾,世界转基因作物种植面积发展趋势分析出发展生物技术是提高粮食产量的最重要的途径之一;当前干旱和高温已成为我们粮食生产重大威胁,目前研究抗旱和耐高温的论文众多,已应用的植物基因仅有一个,尚没有耐热转基因作物进行商业化应用。通过研究发现棉子糖是调控玉米耐旱耐热的关键因素,通过调整棉子糖代谢提高玉米耐旱耐热能力。介绍棉子糖代谢提高玉米耐旱耐热作用机理,利用超表达ZmRAFS基因提高植物耐旱能力,目前已开始转育部分骨干系,杂交种,从实验室向大田中试验中,预计今年完成高温胁迫下产量鉴定,有望成为第三代转基因产品中重要性状。


西北农林科技大学赵天永博士


江西农业大学崔立操博士在大会上作题为《大麦多组学数据库构建及其优异基因发掘》的报告,崔立操博士从大麦的起源进化、栽培大麦的驯化谈起,接着聊到大麦驯化的关键性状;目前大麦中已克隆的基因相对有限,基因组研究促进群体遗传、功能基因组及育种应用研究;目前作物育种正迈向智能化4.0时代,为此开发了小麦族SSR分子标记数据库,构建大麦重要基因家族的数据库,它涵盖了组织、时期、逆境、突变体等各类转录组数据,提供了一站式热图绘制和功能注释功能,可以手动校对的样本信息,另外还构建了大麦变异组的数据库,实现了变异全谱的检索、统计、动态呈现,可以进行单倍体分析、plotviewer,驯化相关基因鉴定及进化分析、驯化基因挖掘、变异图谱的构建、群体遗传解析等,还挖掘出控制籽粒宽度基因,构架大麦的泛基因组,控制叶宽结构变异的鉴定及功能验证,挖掘调控大麦根型适应不同土壤的HvMOR基因,开发了第一款大麦40K液相芯片并应用。


江西农业大学崔立操博士


安徽荃银高科种业股份有限公司张从合研究员在大会上作题为《三系杂交水稻的研究现状和产业需求》的报告,张从合研究员从我国三系杂交水稻选育的演化史讲起,给与会者科普了三系杂交水稻分类;简单介绍荃银基本情况及杂交稻育种目标-高异交率、高产、优质、抗逆、适宜直播;结合现代育种技术,荃银创造出三系,两系并举、优质比率优势明显、耐热性突出、熟期偏早、适应性广、抗稻瘟病、品种审定注意质量,数量做减法的三系水稻科研成果,选育荃9311A的不育系、荃广A、荃科A、荃泰A、荃香12A、荃盛1A、振香A 、卓科1A等不育系;利用新技术和新资源拓展杂交水稻的类型是解决当前三系遗传基础狭窄等问题的方案


安徽荃银高科种业股份有限公司张从合研究员


南通新禾生物技术有限公司总经理李平博士在大会上作题为《分子辅助育种实战案例-反向育种和低成本全基因组选择》的报告,李平博士从国内对玉米种质资源的三大需求;目前国内利用欧美杂交种二环选系慢。利用分子辅助选择二环选系可以高效利用欧美种质的案例分享;Holden种质资源模式中国可行性(补充:新锐恒丰是国内基础种子公司,在售代表品种“丰乐520”已申请国审四大区参试审定,制种面积逐年增加);DH技术国内已大规模工程化应用,当前育种家手中DH系数量爆炸性增加,田间测试成本高,利用GS技术可以解决这一痛点,为此开发了先筛后用的cheap GS模型。并分享一些实战案例。


南通新禾生物技术有限公司总经理李平博士



高峰圆桌论坛-专家报告


先正达集团中国(杨凌)技术中心刘春霞博士作题为《先正达集团中国分子育种:平台、技术和应用》的报告,先简单介绍先正达集团全球植保第一,种子业务第三的市场地位,先正达集团中国种业(国内种子企业Top1)其中玉米种子市场占有10%,水稻种子市场占率有18.6%;杨凌技术中心定位:种质资源创制与应用平台(汇集全球的优秀种质资源和最先进的育种技术,打造世界一流的研发创新平台);应用正向遗传研发的抗旱玉米产品、爱丰硕生物育种抗虫玉米产品、基因编辑技术应用于加速性状开发的商业化育种成功案例分享,最后以视频的形式介绍杨凌中心概况。引起与会嘉宾耳目一新,种业振兴必有先正达。


先正达集团中国(杨凌)技术中心刘春霞博士


一米八农业投资总监丁铭作题为《探索技术育种的产业协同之路》的报告,简单介绍一米八的使命“用科技让农业更美好 用创新激发农业生产力”,一米八作为产业长青投资基金重点关注:智慧育种、现代化种苗/养殖、新食品加工技术、农业品牌/供应链四个领域;从育种行业面临六大挑战,指出当前是“智慧育种”最好的发展时代,以生物技术为基础,搭上信息技术、人工智能技术为翅膀的智慧育种,将是我们在种业振兴道路上弯道超车的机会


一米八农业投资总监丁铭


博瑞迪创始人张嘉楠在大会上作题为《博瑞迪分子育种产业化服务的探索与应用》的报告,详细介绍了生物种业分子育种技术研究的发展情况,系统阐述了博瑞迪在高通量基因型鉴定、生物技术产品产业链溯源、生物育种法规科学服务等诸多技术应用成果,并期待在今后能够与各位行业伙伴展开深度合作,协力助推中国的生物育种产业化发展。


博瑞迪创始人张嘉楠


种子是农业的芯片,农业新质生产力,更需要理论照进现实,更需要产业链上大家共同守护,最重要的是把论文写在广袤无际的田野中!





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