来源丨华大农业研究院副院长权力 IFA2020演讲实录

编辑丨龙秀兰

在新时代科技引领的浪潮下，转基因作物作为一种以生物育种技术为依托的全新育种方式，在国内的产业化运用一直受到广泛关注。转基因技术可以定向改良农作物的性状并缩短农作物的育种时间，是提高农业生产并保持农业可持续发展的有利推手，同时也在应对粮食安全、生态环境保护等方面具有重要作用。

华大农业依托国家基因库和华大集团全球领先的基因测序平台和数据库，以基因读-写为切入点，彻底打通基因组-标记挖掘-分子育种的大贯穿育种流程，提供分子育种整体解决方案，快速实现特定物种的定向改良，切实推动全基因组分子育种技术的应用与普及。

近日，在2020国际未来农业食品百强·白马峰会（IFA 2020）上，华大农业研究院副院长权力博士以“跨界入局，基因挖掘到分子育种，打造种质多样性”为主题发表了演讲。以下为演讲实录：

华大农业研究院副院长权力发表演讲

尊敬的各位老师、各位嘉宾，大家早上好！非常感谢组委会给我这个机会，代表华大农业来这跟大家分享华大农业在基因科技领域农业应用方面的一些工作。华大农业是华大基因旗下的农业公司，利用基因测序技术衍生出来的数据应用在农业方面打通应用桥梁。

非常不容易，我们今天能够济济一堂在会场来分享，畅享农业的进展和未来。2020年是非常不平凡的一年，大家都在这个过程中面对着前所未有的挑战。今天大家能坐在这里，说明我们众志成城，取得了阶段性胜利。

在今年这个特殊的情况下，华大基因利用基因科技在新冠疫情防治方面作出了巨大的贡献。早在今年1月份，新冠病毒刚刚出现的时候，华大基因仅用三天时间就完成了新冠病毒核酸序列的检测，并且在这个基础上研发出了核酸检测的试剂盒，所以现在我们经常听到的核酸检测的大部分工作都是基于华大基因所公布的序列基础之上进行不同的研发所制造的。包括在试剂盒方面，华大基因制造的试剂盒也占了相当大的市场份额。此外，华大基因旗下的华大智造公司推出了测序系统，通过高通量精准的低成本对新冠病毒序列进行检测，能够检测出新冠病毒的各种变异，为疫情防控作出了重要贡献。此外，华大在十多个国家和地区建立了活检实验室，为全球疫情的防控作出了突出贡献，所以在这场战役中作为华大人我们非常骄傲。

基因到底是什么？我今天更多会从基因科技技术层面跟大家分享。基因即因，是万物生存发展之源，基因是生命活动的中心。以人类的一个受精卵来说，受精卵经过细胞分裂和细胞分化形成一个个完美的个体。这个生命活动或者所遵循的必然规律是由基因所决定的，基因是功能的序列，也就是由ATCG组成。上到复杂的人类，下到SARS病毒，虽然它们的数量上有天壤之别，但它们最基本的都是由ATCG所构成的，因此也决定了不同物种之间基因存在一些或多或少的相似形。

此外，基因功能的完善与否也与个体健康状态有非常大的关系。比如像我们常说人过中年，走向衰老的时候会有常见的疾病，包括肿瘤、糖尿病、心血管疾病等等，这些疾病是因为衰老之后血管修复能力没有之前高。因此从这个角度讲对基因功能完善、应用、利用也是非常有意义的工作，因此今天我分享一下华大基因在基因科技上、在农业方面的布局。

接下来我将从如下四个方面给大家汇报：第一个是对农业的现状进行浅析，第二是分享一下育种的一些技术发展进程，第三是在这个基础上介绍一下华大农业所拥有的平台工具，为我们自己的科技发展以及行业的科技服务作出的一些工作。最后提出一些我自己的想法。也希望跟各位共同探讨未来农业的发展前景与方向。

种业是国家战略性、基础性核心产业，是促进农业长期稳定发展、保障国家粮食安全的根本。国家领导人也多次提到，中国人要将饭碗牢牢地端在自己手里，实现这个要求的前提是我们要发展成一个强大的民族种业。不管是中央、农业部一号文件提出要将我国建设成为一个种业强国，还是“十四五”计划中所提出的生物育种，都在强调要将生物科技运用到解决我国的农业问题上来，将我国的种业做大做强。

为了实现这个目标，我们必须先重视农业目前所面临的困难。全球气温升高造成粮食减产、病虫害也会带来作物产量损失，还有人口的增加造成土地人均占有量减少。在科学界、学术界公认的结论是需要创造出具有更高品质作物的品种，就是进行所谓的“品种改良”来克服这些困难，即选育高产、稳产、优质、高效的优良品种。实现这个目标，显然靠传统的方式是不太现实的。

图源：华大农业研究院副院长权力演讲PPT

除了这些困难之外，在整个种业市场上我们看到中国的种业市场大约占全球种业份额的五分之一，与我们人口的比例相当，大约共同分享1500亿元的市场份额。但是如果我们仔细去看一下这个份额的比例，在相当多的作物种子资源市场情况，我们民族种业企业所占有的市场份额还是有一些危机感的。比如在花卉蔬菜方面，外资种子占到了一半，甚至更多的市场份额。在利润率方面，我们看到国外种子占到了我国种业市场的八成份额，几千家国产种业只能享受其中20%的利润。究其原因，行业整合度低下，缺少必要的话语权。

除此之外，农业发展还存在一些必然的困境，首先研发跟产业的转化很难，在我国的体制之下，研发活动大部分是由院校、研究所进行的，中间的市场脱节导致了产业转化困难。此外品种过剩，因为一些劣质的同质化竞争相对频发，导致品种过剩。与国外的一些先进育种企业相比，我国的研发机构研发风险比较高，投入大、周期长，以及知识产权保护措施不是特别到位，导致研发成本存有一定风险。

虽然我国种业市场挺广大的，1500亿，但这个市场天花板已经可见，因为耕地面积的不稳定性决定了其市场空间的范围。还有我们都知道农业是一个高投资、低回报、长周期的过程，所以这些困境就导致了种业发展困难重重，到底我们要不要搞研发？种业要发展没有品种是不行的，不仅要有品种，而且这个品种要有足够的竞争优势。所以我们认为种业发展要经过一些动作，比如说市场行为、确定研发目标、建立差异化的目标，进行市场化的机制，找到研发的突破口，利用工程化的育种手段进行高效、低成本的研发应用过程。

为了打造这个技术手段，我们先了解一下育种的情况。什么是育种？从技术上讲，育种的本质实际上是选基因，在自然界通过人为的手段制造一些变异，这个变异希望能带来我们想要看到的转型。育种分为四个阶段：1.0阶段是驯化育种，主要是靠自然突变方式完成，但是自然突变的效率是非常低的，在自然界中自发突变频率约为10-9～10-6，所以能够选择出容易的变异是少之又少。可能对非生物专业或者技术专业的人来说，听到“变异”觉得这个词挺可怕的，但在生物学家角度看变异是件好事情，只有变才能带来好的可能。中国古人有句话说是“穷则变、变得通、通则达”，所以只有变化才能带来改变。

2.0阶段是利用一些杂交和人工诱变的方式获得变异，利用育种学家的经验在田间寻找符合需求的育种。3.0阶段是精准育种，全基因组分子标记辅助选择。最后4.0阶段是智能育种，大数据设计育种。对于我们来说，育种中的关键环节是发现、创造基因编辑，并且能够选择利用基因编辑。怎么发现基因编辑呢？测序就是非常强大的技术。

在基因组图谱之上依托序列衍生出相应的分析，建立出基因和表型的对应，以及进化基因组学和数字表达，综合利用能够把跟表型相关的50个-100个关键的基因和与之关联的标记。在这之间我们又找到相关的基因，达到育种的应用，提高效率、加快更新，最后实现大科学到大产业的过度。

图源：华大农业研究院副院长权力演讲PPT

接下来我给大家说分子标记在育种中的应用场景。将优质的基因导入到P1物质中去，杂交出F1代需要跟P1进行混交，在后代过程中我们需要寻找跟P1表型更接近的个体进行混交，这个完全依赖于肉眼的观察，或者如果说发生一些环境的波动导致表型的不稳定，会导致在选择个体的时候出现误差。但是如果我们利用分子标记的方式用基因序列找到一个基因组背景跟P1最为接近，但是依然保留着P2中的优秀基因，从这个阶段讲无论环境发生了什么，只需要认定基因组序列，在基因组序列找到的准确个体之后进行混交，这样进一步缩短了育种周期，也准确地找到了想找的个体。

另外是多性状的导入，我们将基因整合到一起之后需要技术，如果设置出跟抗体基因相关联的标记，通过标记检测可以检测出优质基因的存在，将整个相关的多基因聚合到一起形成新品种，所以从这个角度讲缩短了育种的周期，减少了工作量，走向工程化和定制化，这就实现了刚才说的工程化的设计。

为了实现工程化，华大能做什么？华大农业依托华大基因和国家基因库，打造各种类型的测序平台，完成了全球203个动植物基因组的测序工作，占全球总工作量的41%。我们在各种学术顶级期刊上也发表了各种论文，获得了必要的认证和国家实验室的资质。

怎么实现整个产业链的贯穿？有三个基础，一是将基因组学联合实验室作为农业研发的实验室；二是成立一个国家级物种基因库，建立国家级的农业数据库；三是利用全国有前瞻性的育种策略“三维一体”共同建立遗传改良育种应用，实现产业链的进步。

再举几个例子，在我们创造的杂交产量中，我们的谷子产量是中国最优秀的品种产量的70%-80%，从这个角度来讲我们缩短了一半的研发时间，同时仅仅花了7万块钱进行分子标定开发并完成导入,减少了1年半的资源投入、人工及差旅费用。类似的技术在水稻的育种中我们也进行了应用，通过分子标记的鉴定最后进行了改良，获得了一个更长粒，而且带香型的水稻种子。这样的技术我们在甜瓜中也有成功的应用，我们自己应用这方面技术的同时，也给全国数十家企业进行了必要的技术服务。

育种是一个全产业链的过程，它不是一个简简单单的技术，还包括很多像资本、技术服务、法律、专利等等一系列的工作。在未来种业单纯依靠技术可能不是一个单打独斗的点，所以怎么能够整合出一个更好的平台，让种业更好地发展是关键性问题。我们设想未来能够打造出一个形成动态的、相互交换的工具盒，有分子育种应用和定制化育种的完成孵化器。

为了实现这个目标，我们了提出“三个十”计划，包括深度合作十家有眼界、有资源、有需求的企业；针对共性需求，联合研发十个物种；再选择全国10个地区打造区域性特色品种，提高该区域品种的附加值，最后达到共赢的局面。

华大农业作为一个平台型的服务机构，需要导入必要的资源，其中在技术端我们可以从分子育种、基因编辑、数字技术导入，在服务端从战略、渠道、基地等方面进行合作，最后再输出技术，以及公共服务和资金支持，从而通过市场行为对标的企业进行孵化、并购等等，然后进行行业细分，完成商业转化。未来我 们希望能够跟国内最好的企业进行行业资源整合，促进中国种业更好地发展。

我的报告就到这里，谢谢大家！