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36氪首发 |中国粮用中国种是大势所趋,「迈泽裕丰」大数据驱动玉米育种

来源:晰数塔互联网快讯 时间:2022年02月14日 08:30

高科技作物育种企业北京迈泽裕丰生物科技于2021年8月成立。经过不到一年的发展,迈泽裕丰通过大数据驱动和分子设计育种等手段提高育种效率,目前已搭建DH生产平台,预生产40000自交系,鉴定到超1000主效QTL,又获IDG资本的天使投资加持。

中国粮用中国种是大势所趋,2021年末,第十三届全国人民代表大会常务委员会第三十二次会议审议通过了种子法修改决定,规定中提到要鼓励种子企业充分利用公益性研究成果,培育具有自主知识产权的优良品种,要开展主要粮食作物、重要经济作物育种攻关,建立以市场为导向、利益共享、风险共担的产学研相结合的种业技术创新体系。种子法的相关修改规定为中国种的创新研发提供了法律保障。

国家统计局数据显示,2021年全国玉米播种面积达6.50亿亩,比上年增加3090万亩,增长5.0%,玉米产量5451亿斤,比上年增加238亿斤,增长4.6%。在生产端,播种面积和产量较同期都有增长,玉米规模化生产前景看好。

在下游消费端,玉米主要包括饲料消费、工业消费与食用等其他消费。根据中商情报网数据,2020年饲料消费在玉米消费中的占比在71%,其次为工业消费,占比约24%;而食用等其他消费占比较小,约为5%。

种质资源问题

然而,在玉米规模化生产上,种植成本高、种质资源少、创新能力不足等问题仍然存在。所以育种创新问题,成为玉米产业链发展的关键所在。

就中国玉米市场规模来讲,科迪华、拜尔、先正达、德国KWS、利马格兰五家国际育种企业龙头市占比在10%左右,隆平高科、垦丰种业、登海种业等国内十强占比在18%左右。

目前国内种子企业仍存在育种能力较低、规模小、组织效率低、测试质量差等问题,63%的品种出自科研单位。拥有研发创新能力的国内种子企业不到总数的1.5%,绝大部分企业研发投入仅占其销售额的1%。种子研发,既是难点也是痛点。较低的市场集中度,为新兴玉米种质资源研发企业提供了广阔的市场。

大数据驱动玉米育种,缩短周期、快速落地、提高效率

玉米育种研发目前存在的痛点有以下几点,比如种质资源狭窄,更新周期长;DH等育种技术应用效率低,无法快速创造种质资源;田间测试体系信息化程度低,人工数据采集误差大;育种决策主要依赖于育种家主观判断,未使用全基因组选择等先进技术;基因编辑、基因型筛选、转基因等技术应用门槛高,未得到广泛使用。

迈泽裕丰就目前的玉米育种问题,在借鉴华中农业大学张启发院士研究的基础上,提出并采用了国际先进的5G育种方案。公司创立之初已搭建基因型和环境及其互做模型的规范试验落实(Genotype and phenotype database and model),同时对表型数据进行了相关的采集和管理。2022年通过数据建模进行首次预测。2023年后,将通过自主研发和科企合作,基于DH分离群体挖掘调控各个玉米重要表型性状的遗传位点和关键基因,搭建3G,用于筛选资源和编辑资源。2024年公司计划利用分子设计育种,聚合高产、抗性等基因,以提高产量和品质。未来随着更多基因认知,尝试通过基因编辑(Gene editing),实现5G育种。

5G育种方案

通过数字化模型的驱动,从组材到最后产品输出,整个育种循环周期可缩短至三年,对比下传统周期在6-8年左右。在采访中,公司提到,迈泽裕丰与铁岭旭日签订了DH生产合作协议,并搭建了快速育种体系(Fast Breeding),从组材到自交系生成,时间从一年可缩短至6个月。通过GS可将后期工作缩短1年左右,整个测配阶段节约了近2到3年左右。

迈泽裕丰在甜玉米选育将利用现有的快速育种技术,预计甜玉米在2023年出售。除了甜玉米,在饲料玉米上,公司预计在未来几年内快速推出新品种面市。

育种周期缩短、效率提高

2022年的发展方向主要有以下几点。

一是知识产权体系的搭建。目前公司从世界范围及国内不同生态区收集了优异种质超1000份。利用5G+DH+快速育种的方案,在未来五年公司将申请500份新品种权。公司计划2022年底全面更换测验种,创立自主知识产权的新育种体系。

二是稳定健全测试网络。公司计划在新疆,东华北等春玉米区域建立完善的初级测试网络和在经销商层面建立产品交互网络。

三是种质资源改良体系的建立。继续合规引进外源种质,择优并入资源改良计划。

公司还计划与先正达、中国农业大学等外源性状公司合作转育现有资源,为抗虫玉米市场储备玉米品种,与其它具有抗逆和高品质性状的科研机构或公司合作,每年参与2个以上的性状转育工作。

迈泽裕丰种质优势:早熟、稳产、耐密、抗倒、易机收

采访中,迈泽裕丰创始人张长征提到,30%-40%左右含水量的玉米秋收之后很容易发霉,为了减少农民损失,玉米的机收进程需要提前,这就需要缩短玉米的成熟期。解决玉米的早熟问题,成为推动张长征外出创业的一大动力。比如就东北平原而言,玉米完熟期需要提前至9月20-25日,10月初收获水份在22-28%。

除了早熟,稳产、耐密、抗倒也是迈泽裕丰玉米种子的优质所在。除了种质上的优势,迈泽裕丰的玉米种子属于环境友好型品种,可节约播种、耕作时的水肥和能源使用。

育种资源的优势和研发创新并非是一蹴而就的,对此张长征提到了玉米育种要关注体系建设和数据的完整真实性。他表示,如果只是看哪个品种卖得好,然后去改良,是很被动的。作为一家创新育种公司,需要不断丰富自己的种子库,通过模型的迭代和优化,重复评估GS数据,拓展认识边界,搭建完整的育种体系。而且好坏数据都要看,只有基于真实、完整的基因型数据做出的预测,才能帮助企业以应对未来不同形势的变化,提升企业的核心竞争力。

基因组智能育种成为数字化时代的大势所趋,迈泽裕丰的发展目标是成为一家BT+BD+AI技术融合育种研发型企业。在王向峰、才卓发表的论文《中国种业科技创新的智能时代—“玉米育种4.0”》中也提到,伴随人类社会步入互联网、大数据、人工智能“三位一体”的时代,作物育种已进入4.0 阶段。此阶段的核心是大数据驱动的基因组智能设计育种,通过育种大数据与人工智能决策,实现辅助育种家精准筛选玉米优良亲本组合,快速创制玉米优良自交系,有效地缩短育种周期,提高育种效率,降低育种成本。

玉米育种4.0商业模式

 在育种的数字化转型上,目前迈泽裕丰已搭建DH生产平台,预生产超过40000自交系,开展30000多个小区试验,对56个重要农艺性状开展数量性状基因定位,鉴定到超1000主效QTL,初步建立不同杂优模式的GS模型。同时公司被授权使用抗虫基因,花粉数量基因,籽粒脱水基因等,

在许可协议上,与北京爱科农,新疆聚农汇,宁夏德汇农业,广州华创农业,酒泉神农农业科技,厦门华泰五谷、黑龙江仓皓农业等多家企业签署合作协议并获得许可收益。

目前公司欲在不同生态区投入约600-700万研发费用。随着项目的拓展、预估能力的增强,单个项目成本在未来可能会降低到300-400万左右。

目前公司组建了育种团队、测试团队、运营团队、生物技术信息团队,团队还在有机地成长中。

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