中原農谷·2023國際未來農業食品百強大會近期成功舉辦。種業創新論壇於11月23日下午召開。該論壇由35斗和博瑞迪聯合主辦，主要就行業發展方向和趨勢，及種業創新應用的革新與挑戰進行探討。
博瑞迪總經理張嘉楠出席會議並作了《博瑞迪在分子育種產業化服務中的探索與實踐》主題報告，本文根據相關分享整理。
博瑞迪作為偏向於技術服務的平台和第三方服務品牌，更多聚焦於分子標記技術在育種中的應用，我們也一直在探索如何把分子標記技術更好從實驗室帶到田間地頭，真正應用到實踐中。過去幾年，我們一直在進行探索和嘗試，值此機會向各位展示一下我司幾年來的發展趨勢和工作中的一些思考。
技術、市場、政策，三位一體推動生物育種進入黃金髮展期
博瑞迪成立於2017年，名字源於「breeding」的音譯，從成立之際，我們就希望利用技術推動分子育種技術在中國的實質性落地。在過去幾年裡，我司共累計開發了400多款液相育種晶片，覆蓋了作物、畜禽、水產等100多個物種，為國內500多個企事業單位提供商業化服務，累計檢測樣品超過100萬。
糧食安全一直是國之大者，儘管我國農產品競爭力與國際存在差距，但幸運的是，種業行業正步入現代化的實踐階段，除了在轉基因生物技術領域的「節節高」，市場體系也在不斷成熟。自2020年起，國家也將生物育種提升到戰略高度，從中央經濟工作會議提出的「打一場種業翻身仗」，到2021年審議通過的種業振興行動方案，再到對於轉基因的逐步放開……以上種種都表明了國家正大力推動生物技術在育種當中的應用。在這個時間節點，我們的技術成熟了，我們的市場成熟了，政策的東風也吹來了，三位一體推動整個行業進入五到十年的黃金髮展時期。
以二代測序技術為切入口，推動分子育種技術體系化應用
育種產業鏈條中共有三個階段，分別是性狀的產生、性狀的聚合和品種審定/遺傳進展。
性狀的產生是指利用自然或人為的方式，使作物產生新的性狀，比如抗病、抗旱、高產等。性狀的產生可以分為兩種方式，一種是利用自然進化形成的種質資源，這是自然界賦予我們的寶貴財富；另一種是利用人為的誘變方式，比如通過化學或物理作用手段，加速變異的發生，使作物產生新的變異。但是這兩種方式都是隨機的，沒有特定的目的。隨著生物技術的發展，我們可以利用轉基因技術、基因編輯技術等，人為地定向創造出更多、更好的性狀，這些性狀既是我們想要的，也是從業者所需要的。
性狀的聚合是指利用表型鑑定、選育或者分子鑑定、選育的方式，將不同的性狀組合在一起，形成具有多種優良性狀的作物。這一階段需要在田間或實驗室中進行大量的選擇和篩選，以找出最佳的組合搭配。
品種的審定是指在性狀聚合的基礎上，通過田間試驗和對比，確定最終的品種，這一階段需要遵循國家的相關規定和標準，以保證品種的質量和安全。
在以上階段中，博瑞迪一直專注於育種技術的開拓和應用。分子育種能夠有效縮短育種周期，提高育種效率，降低育種成本。以奶牛育種為例，通過分子技術能夠將奶牛單輪選擇周期從六年一個輪次降低到4.5年一個輪次，育種成本降低92%，選擇周期縮短75%，選擇準確性提高15%。將分子育種技術進行體系化的應用，需要面對的第一個問題就是檢測，博瑞迪以檢測環節為切入口，推動技術的落地。
液相晶片技術助力生物育種騰飛
博瑞迪開發了一種基於二代測序技術的分子育種方法，即液相晶片技術。這種技術可以實現高效、靈活、低成本的基因分型，滿足育種的需求。其原理是利用靶向測序技術，只測定從業者感興趣的基因位點，而排除掉不需要的基因位點，從而節省時間和資源。這種技術的優勢是可以適用於不同的標記數量和樣本數量的範圍，而其他的基因檢測手段，如KASP、PARMS等，都有各自的局限性。大力推廣應用這一技術是將性狀服務種業公司，通過提高種子的品質和競爭力，為農業發展做出貢獻。
2018年，博瑞迪成功開發這一技術，當前，我們也已經在100多個物種中實現了這一技術的應用。同時，我們還在不斷嘗試解決液相晶片技術在實踐中應用的成本和效率問題，經過長時間的思考後，我們終於發現檢測類技術和分子育種技術與產業的結合正是破題的關鍵。
分子標記在DH系篩選中有著良好的應用。首先，我們可以通過分子標記把大量的DH系淘汰，篩選出DH系後，再去田間進行組配試驗。其次是回交輔助選擇，結合分子標記技術能夠快速把基因聚合到同一個材料中，大大縮短田間的時間。再次，在親本提純和種子質控方面，分子標記大有可為，在轉基因逐漸放開後，種子純度成為影響最終產物的關鍵，能夠被客戶感知。最後，分子標記還能成為智慧財產權保護、實質性派生品種、轉基因事件鑑定、基因編輯鑑定的「保鏢」，從源頭上明確種質智慧財產權的歸屬。
育種是一個數字遊戲，博瑞迪正發掘「通關秘籍」
分子標記技術與生產的結合，還面臨著以下幾個問題。首先是成本，對於育種來說，這是一場數字遊戲，而這場遊戲中最大的優勢來自於規模，規模就意味著更低的成本，換句話來講，未來用分子標記物鑑定成本一定要小于田間鑑定的成本。其次是對通量的考驗，育種具有周期性，如果數據沒有在某一特定節點之前出來，那數據則失去了其原本的價值。未來，當技術真正在產業中落地，它一定是一個樣本量巨大的場景，從幾百到幾百萬，數據量從GB躍升到TB，甚至是PT。我也相信，未來這個流程一定是標準化、自動化的，所以我們認為生物育種必然會從試驗性科學向工程化方向轉變。
在意識到上述問題之後，博瑞迪開始進行嘗試性的探索。
在取樣環節，博瑞迪在動物和植物兩個方向上都已成功開發出常溫的、快速的、標準化的取樣方案，同時聯合國內優秀設備廠家開發自動化實驗室方案，向企業提供應對大規模樣品的處理措施。在未來面對千萬甚至上億量級樣本的時候，只需要複製實驗室自動化環境，便能開展工作。當前，我們已有80%的項目可以在產線中完成。值得一提的是，我們在上周已成功實現了一個星期沒有Bug的生產。
數字化管理和數據分析平台，同樣也是不可或缺的工具。過去的實驗過程中，人工介入多、非標準化是非常常見的場景，但是經過三年的努力，博瑞迪基本上可以實現整個流程的信息化。從當地郵寄樣品到實驗室，從樣品到數據，再讓數據流轉於整個系統，博瑞迪已經實現了完全的數字化和無紙化。
看似很簡單的事情，博瑞迪走了很久、也很難，但慶幸的是，披荊斬棘之後，前方是一條光明大道。