时间回到 1864 年，格雷戈尔・孟德尔正在农园里培育豌豆苗，此时他已经发现了生物遗传的基本规律，即 “孟德尔第一定律” 和 “孟德尔第二定律”，揭示了生物遗传奥秘。
可能他怎么也想象不到，在 150 年后的今天，基于 CRISPR 基因工程技术与合成生物学技术的出现，让育种技术和其他农业技术产生了翻天覆地的变化。
近日，美国生物医药领域权威杂志 Genetic Engineering & Biotechnology News（GEN）列出了 4 家在农业领域运用合成生物学技术的公司。
2019 年，全球化工巨头陶氏杜邦（DowDupont）拆分，其中杜邦先锋（DuPont Pioneer）、杜邦作物保护（DuPont Crop Protection）和陶氏益农公司（Dow AgroScience）组成了 Corteva 公司。
Dupont 是全球前三的著名种子公司，而 Corteva 继承了 Dupont 的生物育种技术，用于开发他们的农业产品。
相比传统的遗传育种和诱变育种，利用 CRISPR 技术的生物育种更有优势，Corteva 的首席技术官 Sam Eathington 博士表示，“某些作物没有那么多的可变异性，基因组的某些部分高度保守，不易变异，杂交育种的方法可以引入外源的功能基因，但也有可能带来一些有害的基因，而 CRISPR 技术可以克服这些障碍，能够编辑特定的基因。”
科学家利用基因编辑技术做的最多的事情就是让农作物增产，此外还可以让农作物自身产生抵抗病毒和害虫的能力，减少化学杀虫剂的使用。
今年 4 月，Corteva 宣布与 Ginkgo Bioworks 合作，旨在解决农业害虫入侵以及抗药性问题。
Metabolix 曾经是一家利用微生物来制造生物塑料的公司，但在 2015 年，该公司更名为 Yield10，并将业务转向农业科学，主要利用生物信息学工具和基因组编辑来提高植物光合效率和优化碳利用。
“我们能够精确改变作物中的单个基因或多个基因。”Yield10 的首席执行官 Oliver Peoples 博士说。Yield10 与麻省理工学院 Broad 研究所和 Corteva 都有合作关系，其开发的 GRAIN（基因排序人工智能网络）平台能够识别植物基因修饰的组合，以提高作物性能，尤其是产量。
Yield10 正在与农业生物技术领域的其他公司合作，以确定可用于提高大豆、高粱和马铃薯等作物性能的基因；Yield10 还与 Rothamsted Research 建立了研究合作伙伴关系，以在亚麻荠中开发一种 omega-3 鱼油替代品。
此外 Yield10 还将之前生产生物塑料的经验用于植物，开发可产生 PHA 的山茶属植物。
“传统育种产品的开发周期可能需要 10 到 15 年，但利用 CropOS 的方法，与基因组编辑相结合，开发时间可以缩短一半甚至三分之二。”Benson Hill 的首席技术官 Jason Bull 表示，“CropOS 技术是一种机器学习应用程序，专为表型分析、预测育种和环境建模而设计。Benson Hill 公司在产品开发的所有阶段都使用 CropOS，从设计到构建作物原型，再到产品测试。”
经过连续几代的育种，大豆产量得到了提升，但同时失去了一些功能和风味的蛋白质成分，Benson Hill 正在使用其生物信息学和基因组编辑方法来使其恢复。
Benson Hill 也在改善西红柿产品的风味，并开发一些相关的功能食品应用，Bull 认为改良粮食作物的市场可能会很快到来，“当你开始使用这些技术，你会发现它真的改变了过去 20 或 30 年植物发展的情况。”
农业生物技术中的 CRISPR 技术不仅限于粮食作物，它也被用于改善林木。初创公司 TreeCo 就将 CRISPR 技术与树木遗传学的相结合，以增强对木材、化学和纤维行业有价值的特性。
TreeCo 致力于改良具有重要商业价值的树木，例如杨树、桉树、松树和铁杉 —— 包括一种原产于阿巴拉契亚山脉的濒临灭绝的铁杉。
就树木而言，传统植物育种方法与 CRISPR 技术之间的差距巨大，传统方法培育树木耗时久、进展缓慢，因为每一代树木都需要多年才能成熟，这意味着一个科学家一生只能培育三到四代树木。但是现在利用 CRISPR 技术，科学家可以编辑树的细胞，然后在温室中种植树木，育种所需的时间可以减少多达 10 倍。
“基因组编辑的巨大力量，不仅可以用于疾病、作物和牲畜，还可以用于培育更好、更健康、更可持续的森林。”TreeCo 的创始人 Rodolphe Barrangou 说。
https://www.genengnews.com/topics/genome-editing/crispr-sows-seeds-of-change-in-agricultural-biotechnology/
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