一、高蛋白玉米
学习习近平总书记讲话精神:要大力开发高蛋白饲用玉米。
玉米产量提升过程中,蛋白质含量不断下降。
产量不变的情况下,提高玉米的蛋白质含量和质量。(不同于美国玉米产业发展的新路径)
1、大豆与玉米蛋白比较:
大豆可溶性蛋白含量较多,玉米胚乳中醇溶蛋白较多。
玉米蛋白赖氨酸、精氨酸和色氨酸的含量比较低。
2、育种方向:
(1)提高蛋白的总量(基础科学问题:N的吸收、转运、同化、分配,育种目标:高蛋白)
(2)降低醇溶蛋白含量(基础科学问题:蛋白吸收消化析出,育种目标:减少醇溶蛋白)
(3)优化氨基酸的比例(基础科学问题:氨基酸代谢合成机制,育种目标:提高氨基酸含量)
3、研究思路:紧跟产业需求,从骨干育种材料出发,向下持续改良应用,向上加强基础研究
4、改良策略:
种质支撑:现代玉米、野生大刍草、微生物菌群
产业驱动:(1)增库:提高总蛋白含量;(2)平衡:改善蛋白和氨基酸比例;(3)扩源:提高N利用效率
技术支撑:基因组育种、单倍体育种、基因编辑、智能算法
5、经试验测算经济效益:
畜禽料中使用高蛋白玉米可减少豆粕使用,降低饲料配方成本(每吨玉米产生38-116元增量)
6、2025年种植规划:
在黑龙江、通辽、吉林、山西种植2万亩,武汉种植1万亩,青岛种植2000亩。
7、产品规划:
第一阶段(2023年):蛋白含量10-12%,节约1500万吨大豆
第二阶段(2027年):蛋白含量12-14%(醇溶蛋白降低),节约3000万吨大豆
第三阶段(2032年):蛋白含量14-16%(蛋氨酸提高),节约5000万吨大豆
8、精准基因编辑:敲高胱硫醚γ合酶基因(CGS)减少二硫键,一步提高醇溶蛋白消化率和蛋氨酸含量。
9、价值与效益:
经济效益显着:每吨高蛋氨酸玉米至高可替代4kg合成蛋氨酸,降低饲料成本40RMB/吨。
环保效益突出:每万吨高蛋氨酸玉米减少CO2排放100吨,节约石化能源400吨标准煤。
技术壁垒突破:CRISPR技术精准调控蛋氨酸合成关键酶,玉米胚乳特异型启动子驱动蛋氨酸高效富集。
10、经典玉米育种方向:高产、早熟、脱水、抗倒、抗病、抗逆
11、饲用玉米育种目标:
(1)优蛋白:高含量、高消化率、高蛋氨酸
(2)富油脂:含量4.5-5%,类型:亚麻酸
(3)好淀粉:全支链、高支链、糖+全支链
(4)维生素:VA+VE
12、全能饲用玉米品种
好营养:优蛋白、富油脂、高支链、高VA+VE
高品质:高亩产、快脱水、高抗性、易早熟
二、生物育种
育种时代演化
农家育种时代1.0:作物驯化、表型观察、传统经验育种
杂交育种时代2.0:统计学、遗传学、杂交育种、诱变育种
分子育种时代3.0:分子生物学、基因工程、分子辅助标记
生物育种时代4.0:基因编辑、智能算法、单倍体育种、全基因组学
1、基因编辑
优势:
(1)多:多重编辑、快速聚合
(2)快:大幅缩短育种周期,更高效
(3)好:不引入外源基因,更安全
(4)省:无需大规模选育,省时省力
(5)准:精准改良目标形状,且不改变其他优良形状
基因编辑作物安全证书落地
2023年4月——诞生全国首个植物基因编辑安全证书
2024年5月——诞生全国首个主粮作物基因编辑生物安全证书
2、智能算法
TOP育种思路:
商业化品种,或期望设计品种做目标对照
利用TOP训练识别模型参数
进行aligment selection
3、玉米育种高铁——单倍体育种
培育杂交种亲本,常规连续自交8代以上,是玉米育种关键限速步骤
单倍体诱导-加倍技术,2代时间从100%杂合产生100%纯合的DH系
种子到种子时间:约6个月
(1)已建立技术流程
高效生物诱导技术
单倍体幼胚高效鉴定技术
高效组织培养化学加倍技术
田间炼苗、移栽技术体
(2)未米能力
成活率95%,加倍率76%,自交56%
单倍体苗2500株/日
一年通量50万以上
4、全基因组选育
工程化玉米全基因组育种体系
三、未米生物
未来的米——致力于生物技术和精准育种在农业上的研究、转化和应用
2017年:获得第一株玉米、大豆基因编辑苗
2018年:高通量玉米编辑平台
2019年:国内首创,无基因型限制超快速转化体系,建立十八种作物基因编辑体系
2020年:创新性玉米功能基因挖掘和基因编辑突变体库,在Plant Cell发表
2021年:可视化荧光标记,基因编辑工具箱,在Plant Biotechnology Journal发表
2023年:攻克“卡脖子”技术,无基因型限制玉米递送技术成果发表
2024年:开发高蛋白玉米,获得玉米基因编辑安全证书,2个子公司获得国家高新技术企业称号
科研CRO服务:目前可以提供遗传转化及基因编辑技术服务物种34种
生物育种性状:生育期调节、产量、籽粒特性、抗病耐逆、株型
饲用疫苗:在玉米叶片和籽粒中成功检测到禽流感抗原蛋白,小鼠试验表明部分组织中免疫球蛋白含量显着增加
不饱和脂肪酸:改良系中油分含量变化不大,亚油酸含量显着降低,α-亚麻酸含量显着增加,最高可提高至原来的28倍
主持人总结:未米公司最大的特点是年轻化和跨国际,敢想敢做敢创,雷凯博士从公司的发展、做这个行业的目的、包括从理论到实验室到应用,在全国各地试种,这对后续产品的推广和验证更有效果;其次分享了育种的方向,不同功能性的创造做了很多工作。玉米蛋白从8%提高到16%,意味着5000万吨的大豆来源的蛋白减量,更对饲料行业贡献巨大。