从基因中解锁种子的隐秘（科创正芳华）

时间: 2024-01-03 19:44:17 |   作者: 球王会官方

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  玉米是我国榜首大粮食作物，年产量占全国粮食总产量约四成。多年来，国家玉米改进中心主任、我国农业大学农学院作物基因组与生物信息学系教授赖锦盛深播种业研讨，带领团队面向玉米这个重要农作物展开研讨，在基因测序、基因修改和生物育种等范畴获得了多个“从零到一”的打破。

  本世纪初，被誉为生命科学“登月方案”的人类基因组草图发布，点着了基因组学的“榜首把火”。随后，玉米等多个物种的参阅基因组序列草图相继发布。但是，因为基因组的高度杂乱性，全球科研人员一向没能完结对杂乱生物的全基因组探究。

  科学家为何需求探究玉米等物种的基因组？赖锦盛介绍，种子在农业工业链处于顶端方位，也是农业工业中最能体现科技含量的范畴。基因组测序作为重要的根底作业，能够为作物遗传改进供应丰厚的遗传信息，推进种子培养技能立异。

  1996年，赖锦盛赴美国新泽西州立大学从事博士后作业，师从美国科学院院士乔基姆·梅辛教授。

  “他是全球分子生物学和基因组测序的奠基人物，在美国玉米基因组测序和其他物种基因组学研讨范畴做了很多开创性作业。”在导师的启发下，赖锦盛回国后继续展开玉米基因组学研讨。

  2006年，赖锦盛来到我国农业大学任教。2009年，他掌管的“玉米基因组学与分子育种”课题敞开；本年6月，赖锦盛团队在世界期刊《天然·遗传学》上宣布了论文《玉米全基因组一切染色体端粒到端粒完好无空隙拼装效果》，完结了在一切杂乱动植物基因组中初次真实意义上的全基因组完好无空隙拼装。

  这篇论文被誉为基因组拼装和基因组学研讨范畴“里程碑式”打破，研讨效果补全了世界玉米基因组草图自2009年发布以来尚存的几万个“空白”区域，霸占了杂乱动植物基因组拼装的“最终一道难题”。

  “登上月球之前，人类总有一个‘月球梦’，玉米基因组测序便是我的‘月球梦’，这是一个科研人员天性的猎奇。”赖锦盛说。

  2019年，乔基姆·梅辛猝然离世，未能见到这项效果问世，这让赖锦盛较为惋惜。为此，他在论文的称谢部分特别标示：谨以这项研讨效果留念导师。

  作为生物育种范畴的颠覆性技能，基因修改技能在全世界内得到遍及重视和使用。赖锦盛说，用“基因剪刀”切开晦气的基因，去除不良性状——这是基因修改技能的一项根本使用。

  赖锦盛介绍，所谓“基因剪刀”，其实是能够精准剪切生物体遗传物质DNA的“基因修改核酸酶Cas蛋白”，经过对方针基因进行靶向剪切，完结对生物基因组的精准微调，然后加速培养出具有高产、优质、抗逆等优异农艺性状的作物。

  2012年，法国科学家埃玛纽埃尔·沙尔庞捷和美国科学家珍妮弗·杜德纳共同开发了Cas9基因修改技能，并于2020年获得了诺贝尔化学奖。随后，科学家进一步开发了Cas12a等基因修改技能。但长期以来，这些基因修改技能的中心专利，也便是“修改器”，被少量国家独占。为了推进完结“种业科技自立自强、种源自主可控”的方针，2015年起，赖锦盛带领团队投入“基因剪刀”的研制作业。

  赖锦盛将研制“基因剪刀”的进程归纳为“两步走”：先是在数量很多的微生物宏基因组中寻觅有潜力切开基因的“剪刀”，然后用实验验证哪一把“剪刀”能够在必定程度上完结精准切开。

  “研制作业无异于‘难如登天’。”赖锦盛说，前期研讨基因组学的阅历协助他在基因组大数据发掘技能上获得打破。2021年，赖锦盛团队成功研制出两把归于我国的“基因剪刀”——“基因修改新式底盘核酸酶Cas12i和Cas12j”，弥补了我国在基因修改底盘东西范畴的技能空白，打破了国外的技能独占。

  现在，Cas12i和Cas12j已获得我国内地、我国香港区域专利授权和日本专利授权，但赖锦盛仍不满意：“Cas12i和Cas12j的修改功率还有必定提高空间，对应的衍生技能系统和使用生态也尚待完善。此外，还需求研制更多新的基因修改底盘东西，以满意农业和医疗范畴基因修改多样性和个性化的需求。”他说。

  本年中心一号文件提出，要加速玉米大豆生物育种工业化脚步，有序扩展试点规模，标准栽培办理。

  怎么完结育种工业化？赖锦盛将科学研讨和工业化看作“相得益彰”的联络：“假如生物育种工业化跟不上，原始立异就会严峻受阻；一旦工业化开展步入‘快车道’，不只能借由商场查验技能效果，还能获得更多经费来反哺科研，逐渐提高我国种业研制才能和水平。”

  自2021年转基因玉米大豆工业化试点作业发动以来，赖锦盛就继续重视生物育种工业化作业，他也经过研制转基因玉米，事必躬亲地为这项作业供应技能支撑。

  “我和团队研制的抗虫玉米ND207转化体、耐除草剂玉米CC-2转化体现已相继获批国家出产使用安全证书，在工业化实验栽培中，已选育出21个玉米新种类，其间2个成为我国第一批转基因工业化试点推行栽培种类。”赖锦盛说。

  赖锦盛介绍，尽管我国生物育种已获得必定开展，但现在获批安全证书的转基因产品方针性状相对单一，会集在抗虫和耐除草剂，而工业化较早的美国等国家的产品还有抗旱、高产等多种类型。

  “未来几年，转基因、基因修改作物工业化大有可为。我和团队会面向工业需求，针对工业高质量开展瓶颈继续霸占科技难关，以根底及使用根底研讨为源头供应，继续推进玉米等作物生物育种产品的更新迭代。”赖锦盛说。

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