2022 年 6 月,《国家级转基因玉米品种审定标准(试行)》由农业农村部发布。2023 年 12 月,37 个转基因玉米品种通过审定,26 家企业获转基因玉米种子生产经营许可证。2024 年 3 月,27 个转基因玉米品种通过审定。
根据近两年转基因品种参试中出现的情况,以及相关转基因业务的快速发展,存在许多问题且行业尚未形成共识和标准。基于此,本文浅谈对种子企业如何开展转基因业务?
一、转化体的选择
目前,市面上已获得安全证书的玉米转化体很多,各转化体的基因基本相同,如何选择转化体也是种子公司面对的严峻问题。主要是因为,对于这些转化体,行业内没有一个真实有效的评价。各性状公司也在积极主动地寻找合作伙伴,抢占市场份额,为后续转基因杂交种广泛推广,获取高额的专利费做铺垫。
对于转化体的评价,主要是通过对转基因杂交种的田间表型鉴定和产量鉴定来评价。性状公司很少去开展此类试验,主要由种子公司去开展,但针对同一品种多个转化体的试验,又会耗费较大的人力物力和资金,此项业务较难开展。更何况,不同品种对转化体还有一定的选择性,就为转化体的评价造成了更大的困难。
基于此,对于转化体的选择,更多是根据叠加基因的多少来判断。个人以为,在基因基本一致的情况下,转化体的优劣,取决于于性状公司开展遗传转化的群体大小,遗传转化背景材料的水平,以及对受体品种的影响程度。种子公司最好是选择1-2家,转化体较好且后续研发实力较强的性状公司开展合作。
二、转基因自交系的应用与种子繁殖
种子公司委托性状公司转育,性状公司往往会交付 5 个果穗左右,这些果穗符合SSR 位点差异 <2,背景恢复率 98% 以上,转化体纯度 100%,转化体纯合率100%,且不含其他转化体,农艺性状基本无差异等指标。
种子公司接收到交付的果穗后,需要按照性状公司的继续指南,筛选出最优版本,再进行扩繁,并开展一系列检测,形成转基因自交系原原种。这个过程,往往也需要 2 年的时间,具体的操作步骤如下:
1)对接收到的果穗,按照不同版本穗行种植,结合除草剂筛选、农艺性状调查等,与另一亲本自交系组配出不同版本的转基因杂交种。同时,对每一版本种子进行扩繁。
2)对已组配的转基因杂交种,在适宜生态区开展多点鉴定,以原始非转基因杂交种做为对照。根据田间考察和产量结果,结合转基因审定标准,筛选出最优版本转基因自交系,其他版本淘汰。
3)将最优版本自交系不同世代的穗行,取混样检测,如果达到标准,即混合为原原种。同时,制备足量转基因杂交种,开展转基因杂交种与转化体性状一致性鉴定,达标后申请参加国家转基因试验。
然而,在转基因自交系种子繁殖过程中,很容易由于花粉混杂导致繁殖种子出现问题,主要是由于转化体在种子中,肉眼无法分辨。根据个人的经验,在获得转育完成的转基因种子后,在后代套袋授粉中,要注意以下几点:
1) 每一代转基因种子繁殖,都需要喷施对应倍数的指定除草剂进行筛选;
2) 需要在授粉前,采集叶片开展转化体真实性、转化体基因型(纯合率)、非目标转化体污染检测、转化体纯度和背景纯度等指标,保证繁殖的种子符合目标种子要求;
3) 在制备转基因参试种子时,要确保转基因种子符合标准的同时,还需要对另一亲本自交系进行检测,保证种子纯度和SSR位点。这样,制出的转基因杂交种才会符合参试要求;
4) 针对转基因亲本种子和杂交种,建议严格按照一繁多用的原则,特别是需要参加试验的杂交种,一次制备区试试验和生产试验的种子,并进行检测达标后备用。
三、转基因回交转育
随着转基因产业化的推进,很多种子公司开始自己开展回交转育工作。回交是常规育种中常用的技术,但转基因回交转育还有其复杂性和专业性,具有一定的门槛。结合自己对转基因回交转育的理解,提出一些自己的想法如下:
1)转基因供体的选择
为了加快回交转育进程,选择最接近受体自交系的供体至关重要。但由于种子公司未掌握转化体资源库,很难筛选到最优供体。建议通过对受体自交系进行SSR检测,结合性状公司资源,选择供体,会事半功倍。
2)回交转育过程中的注意事项
(1) 从BC1F1开始,到BCnF1,每一代都需要喷施除草剂筛选,并且通过背景回复率和农艺性状来选择最接近受体自交系的植株,从而提升回交转育的效率。一般回交到BC3-BC4,背景回复率就可能达到95%以上。如果不急于转育,可以省去前几次回交过程中的背景回复率检测,增加回交代数,也会取得不错的结果。
(2) 轮回亲本最好是一次提供足够量的,纯度高的种子,最好是原原种,这样每次回交的材料一致,有助于回交转育的效率。
(3) 从 BC1F1 开始,结合业务量的大小,适当地扩大群体,利于快速选择到高回复率的植株。
(4) 在回交转育过程中,邀请材料的选育人到田间考察指导,对筛选高回复率植株有重要意义。
(5) 从BCnF1到BCnF3,除了回交转育过程中的检测外,还需要开展SSR检测,转基因位点基因型鉴定,筛选出纯合子,并在下一代除草剂筛查中,全部为阳性植株,授粉所得果穗即为最终达标的目标果穗。
(6) 回交转育过程中,需要加强田间管理,严格把控授粉过程,确保不混杂,保证转化体的真实性。
(7) 选择专业负责的人员,严格按照回交转育的流程操作,提升回交转育的效率和质量。
(8) 加强各个关键环节的管理,转基因芯片在种子里,看不到摸不着,必须加强转基因种子的管理,保证每一步无差错。
当前,转基因玉米品种参试渠道单一,容量有限,各种子公司都渴望尽快审定转基因品种,抢占市场。根据转基因品种的定点示范种植透漏的一些信息,一个品种并不会因为转基因的加持,就可以迅速占领市场,受体品种的表现依然占据主导地位。
因此,在转基因产业化的风口上,在关注各种转化体的同时,种子公司还应该抓住种质资源的创新,培育更加高产广适的底盘品种,铸牢核心竞争力,打造自己的护城河,再叠加多种抗逆的优势转化体。只有这样,才能在转基因产业化的过程中,乘风飞翔,占据不败之地。