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申生万象 | 深耕作物基因编辑领域,做好“民族种业振兴”的排头兵

申生万象 | 深耕作物基因编辑领域,做好“民族种业振兴”的排头兵 BioShanghai
2023-04-17
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当前,全球粮食安全问题依然突出,我国作为人口大国,粮食保障压力较大,但现阶段我国部分作物产量与生产成本仍劣于其他主要粮食生产国,研发优质种子以优化产量与成本逐步成为保障我国粮食安全的核心。基因编辑技术作为育种4.0技术,可实现基因组的针对性改变,从而实现作物改良,有望成为保障粮食安全的重要工具


粮食安全问题依然突出,我国粮食进口依赖较高,产量与成本存在劣势

联合国粮农组织等联合发布的《2022年世界粮食安全和营养状况》显示,2021年,多达8.28亿人受饥饿影响,比2020年增加了4600万人,比2019年增加了1.5亿人,在全球人口中的占比达到近10%,全球粮食安全问题仍然突出。

具体到中国,我国是全球人口大国,同时也是全球第一大粮食进口国,根据海关总署发布的数据,2022年,中国累计进口粮食14,687.2万吨。

以大豆为例,我国大豆自给率只有17%,我国大豆无论是在单位产量上,还是生产成本上都处于劣势地位。从单产看,2000-2020年我国大豆单产稳中有升,从1,656千克/公顷增长到1,983.48千克/公顷。但从全球范围看,我国大豆单产水平依然不高,2020年既低于巴西的3,450千克/公顷,又低于美国的3,490千克/公顷,也低于全球平均水平的2,900千克/公顷。从成本看,我国大豆生产成本过高。目前,我国大豆生产总成本达到720.52元/亩,不仅比美国高出152.37元/亩,比巴西更是高出291.22元/亩。

玉米方面,2022年,中国花费超71亿美元,从海外购买了2062万吨玉米,其中,第一大进口来源地是美国,达到1610万吨/52.6亿美元,巴西则以116.5万吨的总量紧随其后。天量进口背后,是国内居高不下的需求与缓慢增长的单产。

为缓解进口压力并增强自主可控性,我国出台一系列政策,其核心为研发优良种子以提升产量、降低成本。2023年中央一号文件指出“解决好‘三农’问题为全党工作重中之重”,以强化农业科技和装备支撑为方向,推动农业关键核心技术攻关,力争在前沿技术领域取得突破,加快培育农业科技引领型企业,深入实施种业振兴行动,推进育种创新,全面实施生物育种重大项目。

基因编辑技术成为推进育种创新、解决粮食问题的重要工具

基因编辑育种是指对农作物的目标基因进行修饰(主要是基因的敲除、品种对应性状的基因插入、替换等操作),人为创造变异,进而产生新品种的过程。它是继野生驯化、杂交、转基因之后的4.0育种技术。

基因编辑技术通过对基因组有针对性的精确改变,从而实现作物的改良。以玉米为例,通过编辑基因,可使玉米实现提高产量(通过优化花序结构、提高光合作用、养分吸收效率)、改善品质(营养价值)、增强抗逆性(抗除草剂、耐旱、耐盐碱、抗倒伏)、制造雄性不育系等特性。


全球范围内,基因编辑已经在水稻、玉米、大豆、小麦和番茄等农作物以及猪、牛、羊等农业动物中广泛应用,糯玉米、高油酸大豆、抗褐变马铃薯、高GABA番茄、抵抗褐变的蘑菇等基因编辑产品陆续在美国、日本等国家上市推广。

2022年1月,中国农业农村部制定公布了《农业用基因编辑植物安全评价指南(试行)》,这一指南为基因编辑作物育种的商业化铺平了道路,标志着中国将开始批准基因编辑作物,对我国生物育种技术研发与产业推动具有里程碑意义。

依托优秀的团队与深厚的研发实力,深耕基因编辑育种基因编辑技术


齐禾生科作为一家基因编辑技术驱动的创新型高科技公司,致力于自主可控的基因编辑工具的源头创新以及在遗传转化及递送技术方面取得革命性突破,并率先将其应用于农业育种等重要的生命科学研究领域。

团队:组建国际顶尖科学家团队

齐禾生科联合创始人兼首席科学家高彩霞长期从事基因组编辑研究,先后荣获全国争先创新奖、谈家桢生命科学创新奖、Nature杂志评选的中国十大科学之星,以通讯作者身份在Nature、Science、Cell及附属期刊共发表论文80余篇,其中2019、2020、2021年三次入选科睿唯安高被引科学家。联合创始人兼首席技术官Kevin Zhao博士毕业于哈佛大学,博士生导师为碱基编辑、引导编辑发明人David Liu,2022年Kevin博士先后荣登福布斯2022年亚洲及中国“30位30岁以下精英”榜单,《麻省理工科技评论》亚太地区“35岁以下科技创新35人”。

技术:掌握基因编辑核心技术

当前,全球基因编辑技术更多集中在对基因的敲除和少量DNA核苷酸字母水平的编辑,如何能够实现高效的大片断DNA操纵甚至染色体层面的技术是基因组编辑领域研究的难题。

齐禾生科不断迭代基因编辑技术:1.0DNA靶向切割工具以独特的挖掘计算方法,已挖掘全新CRISPR-Cas系统,实现基因敲除;2.0碱基编辑技术已实现精准碱基替换,防脱靶稳定性显著;2.0+引导编辑工具则精准小范围进行DNA改造;3.0染色体编辑工具可精准、定向大片段基因插入工具开发,优化多组分模块显著提高编辑效率。

研发:搭建SEEDIT研发平台,成果突出

齐禾生科EDIT平台拥有基于CRISPR-Cas系统的系列基因编辑核心技术,在植物中能够实现基因的敲除、碱基精准替换、长片段DNA精准插入等复杂的基因/基因组操作。SEED平台已积累建立了30多个植物的原生质体或发根农杆菌转化为手段的瞬时活体编辑效率鉴定体系。


2022年2月10日,高彩霞团队等在Nature杂志发表文章,阐明了小麦新型MLO突变体既抗白粉病又高产的分子机制,并通过多重基因组编辑实现对小麦感病基因MLO相关遗传等位的精准操控,使主栽小麦品种快速获得广谱抗白粉病的优异性状。

我国基因育种正在形成自主创新格局,在国家政策的支持下,以齐禾生科为代表的基因编辑育种企业正在致力于底层技术的探索与水稻、小麦、玉米、早熟优质蔬菜等农作物新品种的研发,以实现我国“种业振兴”,进一步为我国粮食安全提供强力保障。




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