专访丨胡晓湘教授：中国分子育种产业发展关键在于产学研有效结合的“最后一公里”

由亿欧智库与华大智造联合发起的《2022农业分子育种行业发展白皮书》（下称“白皮书”）于10月27日隆重发布。中国农业大学胡晓湘教授是中国分子育种产业内的重要科研院所参与者代表，为此，白皮书研究团队向胡晓湘教授进行了深度访谈。胡晓湘教授分享了国内外畜禽分子育种的现状，并对产学研有效结合的“最后一公里”进行了展望。

国内外畜禽分子育种现状

当前国内外畜禽分子育种主要采用哪些技术？ 

胡晓湘教授：当前主流的畜禽分子育种技术包括全基因组选择、智能化的表型组、基因编辑与品种设计，还有最新一代的干细胞循环育种技术，2018年中国农大韩建永教授和田见晖教授团队首先提出干细胞循环育种的概念。总结起来，高效、快速、低成本、高准确性是动物全基因组选择实施的技术要求，全基因组选择技术、基因编辑技术和干细胞技术结合起来可以加速这个品种的迭代和更新速度，加快品种培育进程。

全基因组选择技术的实施，最早是采用高密度芯片，现在已开始逐步升级到采用高通量测序设备，基因编辑技术和体细胞克隆技术结合就会涉及大规模遗传操作、显微操作、细胞诱导培养、循环制种等相应的平台和技术设备。智能化表型组技术，就会涉及到比如B超、核磁、CT等新型设备，以及图像学习，行为识别等无损和非接触式的测定技术，这后面还需要超算、人工智能和深度学习等智能化的计算技术的支撑。

上述提到的全基因组选择技术在国内外的应用对育种周期或成本方面有哪些效果？

胡晓湘教授：全基因组选择最初是在奶牛中实现工业化应用的革命性突破，该技术极大缩短了奶牛育种世代间隔。从时间成本和经济成本两方面提高奶牛育种的经济效益。正常情况下，一头奶牛用传统的育种技术，通过BLUP估计育种值进行选种，采用后裔测验的策略，这样实施起来，公牛的世代间隔差不多得5年到6年才能完成一个世代的选种，那么采用全基因组选择技术后，小公牛一出生就可以通过全基因组分析估计它的基因组育种值。世代间隔直接缩短到原来的1/3，同时该技术的育种值估计的的准确性也有所提高。

2007年开始，欧洲和美国就开始尝试使用基因组选择来进行奶牛的育种，这个技术后来陆续推广到猪、鸡等其他畜禽品种。猪、鸡的世代间隔比牛的要短很多，基因组选择给猪、鸡育种带来的主要收益一是在于选择准确性的提高，二是在于可以开展早期选择，提前淘汰排名靠后的个体，带来成本和管理上的优势，此外通过高通量基因型分析还可以进一步提高选择压，从而加快选择进展。

上述提到的全基因组选择技术中涉及到的主流设备主要来自国内外哪些厂家？

胡晓湘教授：我们现在主要采用华大智造测序平台进行通过高通量测序开展全基因组选择，在此之前市场主流采用高密度芯片技术，全世界范围内高通量SNP芯片的生产主要是美国的两家公司掌握，Illumina（因美纳）和Affymetrix（昂飞）（已被Thermo Fisher赛默飞收购），中国科学家和企业设计好芯片后，是需要与这两家公司定制的。

高通量测序技术出来后，我们前期主要采用Genotyping by Sequencing技术进行全基因组选择的摸索。后来华大智造推出来一系列高通量测序设备后，我们就全面切换到华大智造的测序平台。我们使用了华大智造MGISEQ-2000等多款测序仪，现在我们也考虑将通量超高的 DNBSEQ-T7设备引入到我们全基因组选择分子育种平台中。

我们在选择这类设备的时候，会主要关注这些设备什么方面？

胡晓湘教授：我们在选择这类设备的时候，主要会考虑几点：

首先测序数据的准确性要高，在这一点上华大智造设备做的还是不错的，从MGISEQ-2000，到最近我们收到的一批DNBSEQ-T7的数据，从准确性的Q30指标上来说，华大智造与Illumina大致相当。

除准确性高，我们还考虑的是华大智造测序设备的数据Duplication rate是比较低的，我们测算过，完全一样的文库在两个平台同时做重复性对比实验，华大智造Duplicaion rate会比同类平台低10%左右，这样直接带来的结果是我们得到后续分析的有效数据会更多。

最后一点，也是我们做分子育种最为考虑的是周期和通量，即设备的通量要正好和育种的时间周期通量能够匹配。比如MGISEQ-2000的平台从测序的时间周期以及数据产出（每张芯片的lane的数量和数据产出量）更适合猪的全基因组选择，对于一个规模化猪场，大概500-1000头基础母猪， 一般全年均衡生产，按照三周批次的生产来说，每三周一个循环对产出的小公猪进行测序，MGISEQ-2000的通量就非常适合这个批次化的测定。

DNBSEQ-T7可能会比较适合鸡的育种检测应用。鸡是集中孵化的方式，一个批次少则3000 -4000只，多的时候有8000-10000鸡的批次化测定。T7平台一个RUN可以测~3000个样，这种通量就比较适合鸡的育种测定需求。

总的来说，从目前华大智造这几款设备来说，我们考虑更多的是其设备不同通量周期的选择性多、准确性高以及Duplication rate低。

当前基因编辑技术在我们畜禽育种方面主要有哪些应用？

胡晓湘教授：未来基因编辑最直接最有潜力的应用可能是在抗病育种方面，尤其在动物抗病育种方面的应用。基因编辑技术应用研发方面中国的基础研究跟世界上几乎是没有差距的。国内有一批非常优秀的科学家，目前在动物基因编辑做抗病育种的方向研究上已有比较多产出，比如抗蓝耳病、抗猪瘟、抗口蹄疫方面，中国科学家都有很好的发现和研究成果。未来结合智能化技术，通过精准编辑和品种设计，动物精准化的抗病育种技术都将成为可能。

从国内外分子育种的技术体系来看，您觉得目前主要的差距或者说差异化发展的方向主要有哪些？

胡晓湘教授：其实从选种技术和选种理论上来看，我们的分子育种技术跟国外没有太大的差距。找差距的话，更多的体现在科研端和企业端的结合，受限于科研成果向产业有效的转化和落地。企业对技术的应用首先追求的是短期的效益，与从事基础研究的科学家的思维以及考虑问题的侧重点不太一样。从这个方面来说，需要解决的是技术端和产业端的如何有效结合的这样一个“最后一公里”的问题。

产学研有效结合的 “最后一公里”

当前国内育种研发以高校、科研院所为主，您认为如何推动大学及科研机构的科研成果产业化？

目前国内出现了种业CRO这类企业，为需求企业提供科研育种的服务。您觉得这类机构和我们的大学或者科研院所相比，在技术储备和人才储备上是否相似？另外这种CRO商业模式，会是未来的一种主流吗？

胡晓湘教授：我们需要有这类企业来承担育种服务性的行业工作，如美国的PIC公司（已被Genus收购）技术储备充足，集中了爱丁堡大学、密苏里大学等等高端的科学家人群，这种旗舰级的育种公司全世界范围不多见的。在中国我们还没有见到跟他有类似体量的公司，绝大多数的育种企业是没有这方面能力的，还是需要育种CRO公司来承担这些工作。

国内我们看到如康普森、博瑞迪、华智生物这类企业公司其实就在做这些工作，承担技术端和产业端的中间转化服务，把技术服务推动起来，在不同的育种企业中进行转化应用，等于起到桥梁作用，是非常好的行业模式。

在推动分子育种技术在国内的发展及产业化应用，您有哪些行业建议？那么这种发展的趋势对于上游的一些设备，比如说基因测序类企业有哪些发展要求？

胡晓湘教授：未来可能需要联合育种企业进行数字经济发展模式的拓展，比如畜禽企业不仅仅靠畜禽养猪创造经济效益，还可以从测定的基因组信息产品得到经济效益，从而形成畜禽实体与畜禽测定数据的良好循环。

这几年高通量测序技术的进步，已经极大拉低了基因型分析的成本，表型测定其实占据了育种中的主要成本，如果育种界有一个开放共享的思想，大企业花钱做表型和基因型测定，再开放育种评估的数据服务给中小型企业，这样可以形成龙头企业花钱做测定，中小企业花钱买服务的局面，这可以进一步使得育种投入获得最大的产出。

对基因测序的企业来说，根据育种企业的情况，通过本地化的部署来提高测定的时效性应该是未来不可忽视的研究重点。目前国内上游设备企业在技术上已能与国外同类相媲美，未来还需要解决成本和周期的问题。尽管成本和周期与原来相比，已有大幅度提升，但要满足上述需求，还需要进一步提升。

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