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寸土寸金的深圳，農(nóng)田稀寥，但是孕育出了足以改變中國農(nóng)業(yè)格局的生物育種力量。這份突破背后，是一群科學(xué)家、一批上市公司的持續(xù)攻堅。

近日，證券時報記者采訪了扎根深圳光明區(qū)15年的唐曉艷、在南方科技大學(xué)任職的美國科學(xué)院院士朱健康以及華大基因旗下華大萬物的多位農(nóng)業(yè)專家。這座以科技創(chuàng)新為標(biāo)簽的城市，在水稻、馬鈴薯、大豆等作物育種領(lǐng)域持續(xù)突破：從繪制全球首個水稻超級泛基因組圖譜，到培育出省工省力的“潔田稻”——深圳的科學(xué)家和企業(yè)正通過生物育種，改變中國農(nóng)業(yè)的樣貌。

水稻育種的“深圳方案”

在深圳，基礎(chǔ)研究的突破與田間應(yīng)用的創(chuàng)新相得益彰，為解決糧食生產(chǎn)中的難題提供了“深圳方案”。

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所商連光團(tuán)隊，從基因?qū)用嫫平饬怂居N的密碼。2024年3月，該團(tuán)隊發(fā)布全球首個包含251份水稻種質(zhì)的超級泛基因組圖譜，將亞洲稻、非洲稻及野生稻的遺傳變異“一網(wǎng)打盡”。

“過去的基因圖譜像未打通山河的路段，我們的圖譜則是貫通全域的高速公路。”商連光解釋，這份圖譜清晰標(biāo)注了可能控制產(chǎn)量的關(guān)鍵基因，讓研究者能精準(zhǔn)“挑選”優(yōu)異基因進(jìn)行聚合，實現(xiàn)分子設(shè)計育種的躍升。目前，國外研究已開始參照這份圖譜開展工作。

基于這份“基因地圖”，商連光團(tuán)隊進(jìn)一步挖掘出耐鹽關(guān)鍵基因STG5，培育的耐鹽堿水稻可在含鹽量10‰的土地上生長（普通水稻在鹽濃度超過0.3%時就會因滲透壓失衡導(dǎo)致細(xì)胞失水死亡）。耐鹽堿水稻這一突破讓中國3000萬畝沿海鹽堿地有了變成良田的可能，為糧食增產(chǎn)開辟了新空間。

如果說商連光團(tuán)隊是“基因解碼者”，那么唐曉艷團(tuán)隊則是“田間革新者”。15年前，從美國歸來的唐曉艷帶著抗除草劑水稻的研究思路扎根深圳，加入由美國科學(xué)院院士、北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院院長鄧興旺領(lǐng)銜創(chuàng)立的深圳市作物分子設(shè)計育種研究院，目標(biāo)直指困擾農(nóng)民的雜草難題。在光明新區(qū)60多畝試驗田里，唐曉艷團(tuán)隊用化學(xué)誘變技術(shù)篩選出一株對除草劑抗性遠(yuǎn)超美國同類品種的“獨苗”——其ALS基因發(fā)生W548M新突變，對除草劑的抗性是傳統(tǒng)品種的10—15倍。

這株“獨苗”后來被命名為“潔田稻”。農(nóng)民播種后只需噴施一次配套除草劑，田間便幾乎無雜草。更有突破性的是，唐曉艷團(tuán)隊研發(fā)的“廣三系”雜交育種技術(shù)，打破了傳統(tǒng)三系雜交水稻的恢保關(guān)系制約，讓普通育種人員3年就能培育出優(yōu)質(zhì)不育系，而傳統(tǒng)方法至少需要5—10年。袁隆平院士曾盛贊這一技術(shù)為“3G雜交育種技術(shù)”，其推廣應(yīng)用正加速雜交水稻的迭代升級。除了水稻，唐曉艷做的潔田小麥也已在河北推廣。

從基因圖譜的基礎(chǔ)研究到田間應(yīng)用的技術(shù)突破，深圳的水稻育種已形成“基礎(chǔ)—應(yīng)用—產(chǎn)業(yè)化”的完整鏈條，不僅解決了雜草、鹽堿地等實際難題，更將育種周期大幅壓縮。

智慧育種賦能傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)

在深圳的生物育種版圖中，技術(shù)正重塑傳統(tǒng)作物的種植模式。華大萬物的智慧育種系統(tǒng)與張春芝團(tuán)隊的馬鈴薯育種突破，是技術(shù)賦能傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的典范。

華大萬物總經(jīng)理劉歡認(rèn)為，育種的核心是“讓基因與性狀精準(zhǔn)對話”。該公司開發(fā)的全基因組大數(shù)據(jù)智慧育種系統(tǒng)CropGS-Hub，像一本“基因字典”，將基因與對應(yīng)性狀的關(guān)聯(lián)清晰呈現(xiàn)——即便是沒有深厚專業(yè)背景的操作者，也能通過系統(tǒng)工具快速找到目標(biāo)基因組合。這套開源系統(tǒng)正積累越來越多的數(shù)據(jù)，成為育種者的“智能助手”。

依托這套系統(tǒng)，華大萬物與云南大學(xué)合作培育的“多年生稻23”已通過審定，實現(xiàn)“種一次收三年”，大幅減少耕種成本；在玉米、稻米等領(lǐng)域，其“種子+服務(wù)”模式正推動品種改良與規(guī)模化種植結(jié)合。更具顛覆性的是沙漠改造技術(shù)：通過植物纖維粘合劑與沙子混合，可讓不毛之地具備保水保肥能力，為農(nóng)業(yè)拓荒提供了新思路。

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所張春芝團(tuán)隊則在馬鈴薯領(lǐng)域掀起了一場“種子革命”。傳統(tǒng)馬鈴薯依賴塊莖種植，運(yùn)輸與種植成本高昂；而她團(tuán)隊培育的馬鈴薯種子，僅為芝麻的1/6大小，徹底改變了這一格局。

馬鈴薯育種的難點在于其基因組的復(fù)雜性——全球主栽品種多為四倍體，雜交育種時基因分離混亂，難以穩(wěn)定遺傳。張春芝團(tuán)隊從國際馬鈴薯中心種質(zhì)庫中發(fā)現(xiàn)了可育的二倍體資源，通過單倍體誘導(dǎo)技術(shù)將四倍體降為二倍體，再用傳統(tǒng)雜交方式育種。

張春芝介紹，其培育的土豆品種單個重量在100—200克左右，目前產(chǎn)量達(dá)不到預(yù)期，相當(dāng)于傳統(tǒng)產(chǎn)量的60%—80%，但是品質(zhì)好，蒸燉起來口感好，水分比較少，新品種有抗氧化作用，有豐富的胡蘿卜素，市場上幾乎沒有同類品種。

探路生物育種最前沿

在生物育種的最前沿，朱健康團(tuán)隊的研究搶占了先機(jī)。

2022年全職加入南方科技大學(xué)擔(dān)任前沿生物技術(shù)研究院院長的美國科學(xué)院院士朱健康，連年入選全球“高被引科學(xué)家”名單，是世界自然科學(xué)領(lǐng)域發(fā)表文章引用率最高的科學(xué)家之一。

朱健康的實驗室看起來并不起眼，由南方科技大學(xué)校園內(nèi)一處原城中村舊廠房改造，但各種頂級期刊的科研論文和基因編輯農(nóng)作物，提升了實驗室的“科技含量”。

他的團(tuán)隊開發(fā)的新型CRISPR-Cas酶，突破了海外的專利圍墻，為中國基因編輯技術(shù)應(yīng)用掃清了障礙。其主導(dǎo)研發(fā)的高油酸大豆，油酸含量從不足20%提升至80%以上，超過橄欖油，獲我國首張農(nóng)業(yè)用基因編輯生物生產(chǎn)應(yīng)用安全證書，開啟了高附加值大豆產(chǎn)業(yè)化的大門。

在改善食物健康屬性上，朱健康團(tuán)隊的成果顯著：番茄中伽馬氨基丁酸（GABA，一種助眠成分）含量提升5倍；水稻、小麥中的淀粉可轉(zhuǎn)化為抗性淀粉，降低升糖指數(shù)；鮮食玉米中抗蟲抗病的丁布含量增加，同時甜味提升卻不增加卡路里。“做科研不能只為發(fā)論文，要解決真問題。”朱健康的目標(biāo)清晰而務(wù)實——讓食物更健康。

同行評價，朱健康選擇深圳，正是看中了這座城市將技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的土壤。他的實驗室誕生了多項國際領(lǐng)先成果，印證了深圳“小而精”的科研模式：規(guī)模不大，但聚集了全球人才，能快速將想法轉(zhuǎn)化為技術(shù)。

政企研聯(lián)動培育產(chǎn)業(yè)生態(tài)

深圳農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)薄弱，卻能在生物育種領(lǐng)域領(lǐng)跑全國，背后是政策引導(dǎo)與創(chuàng)新生態(tài)的雙重支撐。

“深圳做生物育種，起步早、方向準(zhǔn)。”中國種子協(xié)會副秘書長楊雅生回憶，深圳提出生物育種比國家層面早了8年。

楊雅生表示，深圳雖然沒有農(nóng)業(yè)耕地，但是有領(lǐng)先全國的技術(shù)研發(fā)優(yōu)勢，還有一大批高科技企業(yè)，在科研方面投入巨大。在政策支持下，深圳攏聚了一批和育種、生物技術(shù)有關(guān)的龍頭公司和研究機(jī)構(gòu)。

早在2004年，深圳市就請了袁隆平院士前來興建國家超級雜交水稻工程技術(shù)研究中心清華深圳龍崗研究所，并建立碧嶺現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技園國家超級水稻科研基地；2007年，華大基因落戶深圳，建設(shè)了多個高水平實驗室，成為基因測序龍頭企業(yè)。

政策也吸引了一批頂尖人才：唐曉艷團(tuán)隊獲光明區(qū)支持，建起試驗田；朱健康選擇南科大，領(lǐng)跑基因編輯應(yīng)用；商連光團(tuán)隊繪制全球首個水稻超級泛基因組；張春芝團(tuán)隊改寫馬鈴薯育種規(guī)則。

資金渠道的多元化也在為科研“輸血”：唐曉艷團(tuán)隊既獲政府課題經(jīng)費(fèi)，也通過技術(shù)授權(quán)獲得收入；華大萬物依托市場化運(yùn)作，將技術(shù)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品；朱健康團(tuán)隊的成果正通過產(chǎn)業(yè)化合作推向市場。這種“政府支持+市場驅(qū)動”的模式，讓科研既瞄準(zhǔn)國家需求，又對接產(chǎn)業(yè)痛點，結(jié)出累累碩果。