你见过油酸含量超过80%的大豆吗？你吃过有特殊香味的鲜食玉米吗？你听说过维生素C含量超过猕猴桃的生菜吗？位于济南创新谷的山东舜丰生物科技有限公司植物基因编辑产业化平台上，科研人员通过具有完全自主知识产权的“基因剪刀”，让生物育种变得更加精准高效。

作为国内首个精准基因编辑工程化研发平台的运营主体，舜丰生物自2018年成立以来，围绕基因编辑“卡脖子”问题、共性关键技术，已申请专利130余项，其中PCT专利26项，获得24项专利授权，并成功开发了20余种农作物的基因编辑体系，培育出一系列高产优质、绿色高效、营养健康、加工专用的超级新品种，形成了一批可市场化的产品。

减掉3个基因提高粳稻产量

7月20日上午，舜丰生物的水稻组培室内，一个个水稻幼胚正在培养皿里安静地生长。别看都是“小不点”，它们却有着顶级的“血脉”。就在不久前，科研人员通过“基因剪刀”对它们的基因进行了改良。而这次改良，能让它们的秸秆更粗壮、穗变大、穗粒数更多，产量提高8%－15.8%。

产品研发经理张金山告诉记者，基因是具有遗传效应的DNA（脱氧核糖核酸）片段，它能控制生物的性状，比如水稻的产量、玉米的高矮、生菜的维生素C含量等。

“粮食产量最大的敌人是逆境，比如高温、干旱、高盐碱等。以干旱为例，植物长期喝不到水，就必须将更多的能量分配到对干旱的抵御上，而这就会影响产量。其实这跟人一样，孩子生病会影响长身体，因为原来支撑孩子生长的能量要去对抗病毒。”张金山说，通过前期研究，他们知道粳稻的基因序列中有一支由13个基因组成的“抗旱小队”，其中3个“带头大哥”能力最强。而粳稻本身就生长在水中，基本不需要考虑抗旱的问题。于是，他们通过“基因剪刀”，剪掉这些“带头大哥”，光合作用的产物就能更多地作用到产量上。

经过基因编辑的幼胚在30℃恒温的组培室内长成幼苗后，就会被送入“快速育种植物工厂”。这里的智能调控系统，可以精确模拟自然环境，粳稻幼苗在温室内也能享受到充足的光照和水分。

“粳稻成熟后，再用这些种子进行两至三次的迭代，就能拿到新的种质资源。”张金山说，他们团队从2018年投入研发，2020年成功获得了高产水稻的遗传稳定植株。而按照传统的育种方法，改良一个品种可能需要七八年甚至十几年的时间。

目前，他们已经在粳稻品种中创制了2个适宜的种质资源，并在浙江、江苏、安徽等地进行了多点产量测试，最高增产15.8%。

两把神奇的“剪刀”

舜丰生物精准高效育种的核心技术是两把“基因剪刀”。2018年，中国农业大学教授赖锦盛在噬菌体中发现了两个新型基因编辑工具CRISPR-Cas12i和CRISPR-Cas12j。在全球植物基因编辑领军科学家朱健康院士的带领下，舜丰生物科研团队与之合作，进行系统挖掘及深度优化，并于2021年3月正式获得两个新型基因编辑工具的专利授权。

“通过基因编辑技术，我们创制出世界首款香味玉米。”舜丰生物产品研发经理王飞介绍，他的团队2019年6月开始进行香味鲜食玉米研发，仅用16个月就拿到了遗传稳定植株，实现玉米种质的创制。

在舜丰生物的展厅内，有一个基因编辑的演示场景：自带“导航系统”的“基因剪刀”，精准找到作物的特定基因进行切割，而基因在自我修复过程中会发生突变，实现定向改造。

“2019年12月，我们最初培育的香味鲜食玉米成熟时，我剥开玉米穗，一个个去闻，有香味的超过20%。”王飞说，随后经过两至三次迭代，他们成功创制了散发着稻香味的玉米种质。如今，舜丰生物已经创制出一批商业价值高的玉米新种质：株高在5%－50%范围内精准矮化的抗倒伏高产玉米、甜糯玉米、高赖氨酸玉米、高支链淀粉玉米以及高直链淀粉玉米等。

“基因编辑可以实现种质改良一步到位，但又不同于转基因，基因编辑完全是对基因本身的改造，没有引入任何外源核酸。”舜丰生物项目总监牛小牧告诉记者，他们的科研是产业化导向的，不光将基因编辑技术写成科研论文，还要让这项技术真正造福农民、造福农业。

打造基因编辑产业集群

粮食是社稷之本，种业是粮食之基，而核心种质资源则是种业的“芯片”。为了解决种质资源的“卡脖子”问题，2018年5月，济南市在国内率先布局了植物基因编辑产业化项目，通过政府扶持引导、顶尖团队承接、市场化运作共同推动基因编辑这一革命性技术在生物育种领域的产业化应用。舜丰生物正是该项目成立的产业化运作公司。

“我们要通过搭建世界领先水平的植物基因编辑公共技术平台、基因编辑底层技术研发中心、上下游企业总部基地，打造集人才高地、平台支撑、共性关键技术研发、上下游产业聚集为一体的全链条科技创新孵化及产业化体系，为济南打造‘中国北方种业之都’的目标贡献力量。”舜丰生物运营总监汪杰介绍，他们目前已经搭建了8000余平方米的技术平台，22000平方米的研发中心，正在规划建设10万平方米的产业基地。

去年12月10日，在济南植物基因编辑公共技术平台启动活动现场，舜丰生物分别与深圳华大基因科技有限公司、先正达生物科技（中国）有限公司等企业完成了合作签约。各企业强强联合，将围绕基因编辑工具和技术的创新、主要农作物优良种质的创制、特种加工用途作物性状改良、定制化农产品研产供销体系的搭建、营养功能强化产品在大健康产业中的应用及药用植物功能活性物质的开发等方面开展合作。

创新之道，唯在得人。截至目前，舜丰生物已经汇聚了一支由五位院士领衔，几十位高层次专家助力，240余位生命科学领域精英组成的高水平、多层次、国际化研发团队。比如王飞，2018年辞去上海一所高校的工作，来到济南建立了玉米的高效基因编辑体系，开展了近二十项玉米性状改良工作。

“今年1月，农业农村部印发《农业用基因编辑植物安全评价指南（试行）》，标志着基因编辑技术从实验室研究阶段正式迈向实际应用领域。”汪杰表示，舜丰生物将加强针对基因编辑技术瓶颈以及衍生技术的研究，完善现代精准育种技术体系，打造种企“最强外脑”，建设有山东特色的生物育种产业创新中心，助力济南打造“北方种业之都”，推动黄河流域现代农业引领区建设。

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