“基因编辑技术可助中国花卉育种弯道超车”
一种日本矮牵牛，科学家通过对基因“动动手术”就改变了花的颜色，什么技术这么神奇？
7月8日下午，在《中国企业家》杂志社党支部、工会与《中国县域经济报》社党支部共同举办的“陶然讲堂“（第3期）上，先正达集团院士、全球基因编辑技术学科带头人、全球分子技术总监许建平以《现代生物技术育种及应用》为主题，重点分享了基因编辑技术。
在回答《中国花卉报》记者关于基因编辑技术是否能帮助中国花卉育种追赶欧美发达国家时，许建平表示，基因编辑有很多优势，我国在这方面的技术并不落后，国内的花卉育种完全可以借用此在某些领域实现弯道超车。
史小兵摄
基因从“读”到“写”
农作物的育种技术，目前总共经历了第一代的传统育种和诱变育种，第二代杂交育种，第三代生物育种，以及第四代的基因编辑和基因组设计。
20世纪70年代，生物育种技术的出现改变了现代农业的生产方式，大幅提高了作物产量。许建平说，生物育种给人类带来了福音，但同样挑战巨大：一是资金和时间投入巨大，从研发到商业转化一般要10年以上时间，资金投入以千万元计；二是生物育种产品的监管很严格，从分子特征、蛋白质、植物组成分析，到农艺性状的田间分析，再到环境评估等，过程繁琐而漫长。
许建平介绍，前三代育种技术都是基于自然变异而形成的基因表达调控，或者是通过植物生物技术手段而获得的性状。而第四代育种技术可以使用特殊的分子剪刀精准地修改基因组，使人类获得了精密书写遗传密码的能力。可以说四代技术的演变，让人类实现了基因的从“读”到“写”。
“和其他手段相比，基因编辑优势明显，一个重要特点是可以实现DNA水平的精准修改，甚至定点饱和突变。”许建平以行业最受推崇的基因编辑工具Cas9为例，说它就像一把多功能刀，利用这项技术，人们可以在基因上插入、替换、删除单个或者多个碱基，也可以同时调整多个目标基因。如果想研究某个基因的功能，也可以用Cas9做定点饱和突变，拿到很多突变体，从中找到想要的结果。
另据了解，早期基因编辑技术虽然也开发了一些工具，但发展缓慢，难于使用，直到2012年美国生物学家詹妮弗·杜德纳（Jennifer Doudna）、法国微生物学家埃曼纽尔·查彭蒂尔（Emmanuelle Charpentier）研究组揭开了CRISPR系统在细菌免疫中的作用和机制，以及2013年博德研究所(Broad Institute)的华裔科学家张锋首次将CRISPR/Cas9基因编辑技术应用于哺乳动物和人类细胞，基因编辑技术才得以“起飞”。
综合优势突出
“今年，国内风投资本的投资热点一部分集中在育种、合成生物和数字农业上，其中基因编辑是很多科创公司重要的一个技术方向。”许建平说，比如快速基因分型、基因组设计育种，基因编辑底盘技术等都得到了风险投资的特别关注。
为什么大家这么看好基因编辑技术？许建平说，从技术原理来讲，生物育种是在作物的染色体上插入外源基因，而基因编辑技术是对作物自身基因组进行精确改造，不会插入原本没有的外源基因片段，在产品的评价和政府监管上比较友好。同时基因编辑还具有可控性强、周期短、商用领域广、价值高等优点，成为当下种业发展的焦点。
许建平表示，基因编辑在种业中的应用可以为消费者带来更优质的农产品，如培育的品种能够实现更高含量的蛋白质、维生素等；为产业链增益，如延长销售时间、产后保鲜和害病治理；为生产者获得新收益，如精准实现高产、抗病、抗干旱、抗倒伏等功能。
先正达集团在蛋白质、碳水化合物和油脂方面的改良都有深入研究，比如高油酸的大豆、向日葵品种，这种油也更稳定、更健康。同时先正达集团也研究货架期更长、耐运输、耐储藏的农产品，有利于减少浪费。
基因编辑在园艺行业也开始应用。如日本“Sanatech Seed”的基因编辑番茄，富含抑制血压上升功能的成分“γ-氨基丁酸（GABA）”，安全性方面没有问题，确认不会产生对人体有害的物质，不需经过安全性审查，成为日本国内获批的首款“基因编辑”食品。
再如科学家利用CRISPR-Cas9基因编辑技术，成功改变了观赏花卉矮牵牛的花色， DFR-B是牵牛花中负责花瓣颜色的基因，该基因编码的酶活性丧失会导致花瓣颜色变白。研究人员利用该技术敲除了DFR-B基因，75%的经CRISPR-Cas9基因编辑的紫色牵牛花开出了白花。
2016年，“基因编辑技术应用于农业生产”被纳入 “十三五”国家科技创新规划。加之我国在新《种子法》修订后，建立了实质性的派生品种制度，给了“培育者”更大的保护和机会。
许建平说，农业是最复杂的高科技，是典型的高科技领域，涵盖多个新兴领域，如生物育种、基因编辑、高通量基因分型、基因组设计育种、大数据预测、人工智能、合成生物学、数字农业等。我国的花卉育种要实现后来居上，需要发挥基因编辑、大数据等综合技术优势，脚踏实地，奋力追赶。
（本文图片除标注外，均截取自许建平讲座PPT）
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编辑：李颖 制作：齐齐广告ADVERTISEMENT
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