原標(biāo)題：記者蹲點丨靠兩把神奇“剪刀”，這家種企要打造“最強外腦”

來源：大眾報業(yè)·大眾日報客戶端

你見過油酸含量超過80%的大豆嗎？你吃過有特殊香味的鮮食玉米嗎？你聽說過維生素C含量超過獼猴桃的生菜嗎？位于濟南創(chuàng)新谷的山東舜豐生物科技有限公司植物基因編輯產(chǎn)業(yè)化平臺上，科研人員通過具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的“基因剪刀”，讓生物育種變得更加精準(zhǔn)高效。

作為國內(nèi)首個精準(zhǔn)基因編輯工程化研發(fā)平臺的運營主體，舜豐生物自2018年成立以來，圍繞基因編輯“卡脖子”問題、共性關(guān)鍵技術(shù)，已申請專利130余項，其中PCT專利26項，獲得24項專利授權(quán)，并成功開發(fā)了20余種農(nóng)作物的基因編輯體系，培育出一系列高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)、綠色高效、營養(yǎng)健康、加工專用的超級新品種，形成了一批可市場化的產(chǎn)品。

減掉3個基因提高粳稻產(chǎn)量

7月20日上午，舜豐生物的水稻組培室內(nèi)，一個個水稻幼胚正在培養(yǎng)皿里安靜地生長。別看都是“小不點”，它們卻有著頂級的“血脈”。就在不久前，科研人員通過“基因剪刀”對它們的基因進行了改良。而這次改良，能讓它們的秸稈更粗壯、穗變大、穗粒數(shù)更多，產(chǎn)量提高8%－15.8%。

產(chǎn)品研發(fā)經(jīng)理張金山告訴記者，基因是具有遺傳效應(yīng)的DNA（脫氧核糖核酸）片段，它能控制生物的性狀，比如水稻的產(chǎn)量、玉米的高矮、生菜的維生素C含量等。

“糧食產(chǎn)量最大的敵人是逆境，比如高溫、干旱、高鹽堿等。以干旱為例，植物長期喝不到水，就必須將更多的能量分配到對干旱的抵御上，而這就會影響產(chǎn)量。其實這跟人一樣，孩子生病會影響長身體，因為原來支撐孩子生長的能量要去對抗病毒。”張金山說，通過前期研究，他們知道粳稻的基因序列中有一支由13個基因組成的“抗旱小隊”，其中3個“帶頭大哥”能力最強。而粳稻本身就生長在水中，基本不需要考慮抗旱的問題。于是，他們通過“基因剪刀”，剪掉這些“帶頭大哥”，光合作用的產(chǎn)物就能更多地作用到產(chǎn)量上。

經(jīng)過基因編輯的幼胚在30℃恒溫的組培室內(nèi)長成幼苗后，就會被送入“快速育種植物工廠”。這里的智能調(diào)控系統(tǒng)，可以精確模擬自然環(huán)境，粳稻幼苗在溫室內(nèi)也能享受到充足的光照和水分。

“粳稻成熟后，再用這些種子進行兩至三次的迭代，就能拿到新的種質(zhì)資源。”張金山說，他們團隊從2018年投入研發(fā)，2020年成功獲得了高產(chǎn)水稻的遺傳穩(wěn)定植株。而按照傳統(tǒng)的育種方法，改良一個品種可能需要七八年甚至十幾年的時間。

目前，他們已經(jīng)在粳稻品種中創(chuàng)制了2個適宜的種質(zhì)資源，并在浙江、江蘇、安徽等地進行了多點產(chǎn)量測試，最高增產(chǎn)15.8%。

兩把神奇的“剪刀”

舜豐生物精準(zhǔn)高效育種的核心技術(shù)是兩把“基因剪刀”。2018年，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)教授賴錦盛在噬菌體中發(fā)現(xiàn)了兩個新型基因編輯工具CRISPR-Cas12i和CRISPR-Cas12j。在全球植物基因編輯領(lǐng)軍科學(xué)家朱健康院士的帶領(lǐng)下，舜豐生物科研團隊與之合作，進行系統(tǒng)挖掘及深度優(yōu)化，并于2021年3月正式獲得兩個新型基因編輯工具的專利授權(quán)。

“通過基因編輯技術(shù)，我們創(chuàng)制出世界首款香味玉米。”舜豐生物產(chǎn)品研發(fā)經(jīng)理王飛介紹，他的團隊2019年6月開始進行香味鮮食玉米研發(fā)，僅用16個月就拿到了遺傳穩(wěn)定植株，實現(xiàn)玉米種質(zhì)的創(chuàng)制。

在舜豐生物的展廳內(nèi)，有一個基因編輯的演示場景：自帶“導(dǎo)航系統(tǒng)”的“基因剪刀”，精準(zhǔn)找到作物的特定基因進行切割，而基因在自我修復(fù)過程中會發(fā)生突變，實現(xiàn)定向改造。

“2019年12月，我們最初培育的香味鮮食玉米成熟時，我剝開玉米穗，一個個去聞，有香味的超過20%。”王飛說，隨后經(jīng)過兩至三次迭代，他們成功創(chuàng)制了散發(fā)著稻香味的玉米種質(zhì)。如今，舜豐生物已經(jīng)創(chuàng)制出一批商業(yè)價值高的玉米新種質(zhì)：株高在5%－50%范圍內(nèi)精準(zhǔn)矮化的抗倒伏高產(chǎn)玉米、甜糯玉米、高賴氨酸玉米、高支鏈淀粉玉米以及高直鏈淀粉玉米等。

“基因編輯可以實現(xiàn)種質(zhì)改良一步到位，但又不同于轉(zhuǎn)基因，基因編輯完全是對基因本身的改造，沒有引入任何外源核酸。”舜豐生物項目總監(jiān)牛小牧告訴記者，他們的科研是產(chǎn)業(yè)化導(dǎo)向的，不光將基因編輯技術(shù)寫成科研論文，還要讓這項技術(shù)真正造福農(nóng)民、造福農(nóng)業(yè)。

打造基因編輯產(chǎn)業(yè)集群

糧食是社稷之本，種業(yè)是糧食之基，而核心種質(zhì)資源則是種業(yè)的“芯片”。為了解決種質(zhì)資源的“卡脖子”問題，2018年5月，濟南市在國內(nèi)率先布局了植物基因編輯產(chǎn)業(yè)化項目，通過政府扶持引導(dǎo)、頂尖團隊承接、市場化運作共同推動基因編輯這一革命性技術(shù)在生物育種領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。舜豐生物正是該項目成立的產(chǎn)業(yè)化運作公司。

“我們要通過搭建世界領(lǐng)先水平的植物基因編輯公共技術(shù)平臺、基因編輯底層技術(shù)研發(fā)中心、上下游企業(yè)總部基地，打造集人才高地、平臺支撐、共性關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、上下游產(chǎn)業(yè)聚集為一體的全鏈條科技創(chuàng)新孵化及產(chǎn)業(yè)化體系，為濟南打造‘中國北方種業(yè)之都’的目標(biāo)貢獻力量。”舜豐生物運營總監(jiān)汪杰介紹，他們目前已經(jīng)搭建了8000余平方米的技術(shù)平臺，22000平方米的研發(fā)中心，正在規(guī)劃建設(shè)10萬平方米的產(chǎn)業(yè)基地。

去年12月10日，在濟南植物基因編輯公共技術(shù)平臺啟動活動現(xiàn)場，舜豐生物分別與深圳華大基因科技有限公司、先正達生物科技（中國）有限公司等企業(yè)完成了合作簽約。各企業(yè)強強聯(lián)合，將圍繞基因編輯工具和技術(shù)的創(chuàng)新、主要農(nóng)作物優(yōu)良種質(zhì)的創(chuàng)制、特種加工用途作物性狀改良、定制化農(nóng)產(chǎn)品研產(chǎn)供銷體系的搭建、營養(yǎng)功能強化產(chǎn)品在大健康產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用及藥用植物功能活性物質(zhì)的開發(fā)等方面開展合作。

創(chuàng)新之道，唯在得人。截至目前，舜豐生物已經(jīng)匯聚了一支由五位院士領(lǐng)銜，幾十位高層次專家助力，240余位生命科學(xué)領(lǐng)域精英組成的高水平、多層次、國際化研發(fā)團隊。比如王飛，2018年辭去上海一所高校的工作，來到濟南建立了玉米的高效基因編輯體系，開展了近二十項玉米性狀改良工作。

“今年1月，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部印發(fā)《農(nóng)業(yè)用基因編輯植物安全評價指南（試行）》，標(biāo)志著基因編輯技術(shù)從實驗室研究階段正式邁向?qū)嶋H應(yīng)用領(lǐng)域。”汪杰表示，舜豐生物將加強針對基因編輯技術(shù)瓶頸以及衍生技術(shù)的研究，完善現(xiàn)代精準(zhǔn)育種技術(shù)體系，打造種企“最強外腦”，建設(shè)有山東特色的生物育種產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心，助力濟南打造“北方種業(yè)之都”，推動黃河流域現(xiàn)代農(nóng)業(yè)引領(lǐng)區(qū)建設(shè)。

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