中国生物工程学会会刊     创刊于2005年

生物育种技术与装备创新 驱动生物经济发展

时间:2018-05-23来源:未知 作者:清华大学化工系生物化工研究所、清华大学无锡应用技术研究院生物育种研究中心 邢新会 点击:

 生物产业是利用微生物、植物和动物的功能,进 行规模化物质加工与转化的绿色可持续发展生产方 式,涉及农业、食品、医药、健康、化工、轻工、能源、 环境等众多事关国计民生的重要工业领域,具有环境 友好、循环经济的特征,是解决人类面临的资源短缺、 环境污染及可持续发展等问题的重要途径之一。国际 上,生物产业被普遍认为是朝阳产业,根据OECD 发布的《The Bioeconomy to 2030》报告,健康、 农业和工业生物技术在2030 年的市场份额将分别达 到25%、36%、39%,生物经济正呼之欲出,将成 为新一代可持续发展的绿色产业经济。

  生物产业是我国战略性新兴产业,近年随着国家 的资金投入力度不断加大,科研水平提升显著,科研 成果转化速度加快,目前我国生物产业正处于入快速 成长期,2014 年的总产值约5 万亿元。虽然我国生 物产业体量大,但由于技术与装备创新能力不足,原 创的高性能菌种/ 种质资源缺乏,导致产业技术水平 相对较低,技术手段单一,效率低、耗时、耗力,自 主品种少,核心竞争力先天缺乏,在整个国际生物产 业链中处于中低端。因此,生物产业技术与装备创新 是我国生物产业健康发展的源动力,需要加大对整个 产业链的战略设计和部署。

  菌种/ 种质资源是生物产业的根本命脉,性能优 良的菌种/ 种质创制是生物产业技术创新和提高产业 竞争力的重要保障。生物育种是创制高性能菌种/ 种 质的关键,一直是生物技术领域科研和推动生物产业 技术创新发展的核心,也是国际上科学研究的热点方 向。近年来,随着前沿生命科学与技术的快速发展, 生命“暗物质”的探索日益引起科研工作者的关注, 其研究将丰富人们对生物潜能的认识和应用,推动生 物育种技术的快速发展。生物育种的本质是生物进化, 因此高效生物育种需要能够产生从基因到表型的变化 和关联的能力。目前,随着分子生物学、代谢工程、 系统生物学及合成生物学等学科的迅速发展,细胞的 理性和半理性设计得到了长足的进步,人们能够人为 地拓宽生物生产的产品种类和效率,但由于细胞的复 杂性和不确定性,即使采用理性设计,其结果仍无法 完全准确预测和控制,需要采用设计- 构建- 测试- 学习循环(DBTL)的模式,理性设计在实际应用时仍 面临着很多挑战。相比之下,具有悠久历史的诱变育 种技术因其操作相对简单、成本相对较低、产生随机 突变容易、适用范围广、属于非转基因(Non-GMO) 操作等原因,一直是生物育种研究和产业应用的平台 技术。因此,发展安全、快速、高效的新型生物诱变 技术和仪器装备不仅能够加速生命“暗物质”的挖掘, 而且能够和理性设计紧密结合,为理性设计提供重要 支撑,成为助推生物产业创新发展的育种平台,同样 具有重要的学术意义和产业应用价值。

  为集中展示我国前沿生物育种技术与装备研发及 其应用等方面的成果,受《生物产业技术》邀请,推 出一期“生物育种”专辑,共刊出8 篇专稿,内容包 括了从新型诱变育种到代谢工程育种技术与装备的最 新研究进展,并涵盖了传统食品发酵领域的升级发展 对生物育种的应用需求分析等,期待能成为学术界、 产业界和政府相关管理部门等社会各界了解我国生物 育种前沿技术的窗口。