从基因中解锁种(zhong)子的(de)隐秘（科创正(zheng)青春）,赖锦盛,技能,生物
赖锦盛正(zheng)在玉米地举行研讨(tao)工作。 受访者供(gong)图
粮安天下(xia)，种(zhong)业为“芯”。种(zhong)业作为农业的(de)“芯片(pian)”，对产业的(de)发展相当重要。
玉米是中国第一大粮食作物，年产量占天下(xia)粮食总产量约四成。多年来，国家玉米改(gai)良(liang)中心主(zhu)任、中国农业大学农学院(yuan)作物基因组与生物信息学系(xi)教授赖锦盛深耕(geng)作业研讨(tao)，带领团队面(mian)向玉米这个重要农作物开展研讨(tao)，正(zheng)在基因测序、基因编辑和生物育种(zhong)等领域取得了多个“从零到一”的(de)突破。
补(bu)全基因组测序“空白”
本世纪初，被誉(yu)为性命科学“登月设计(ji)”的(de)人类基因组草图宣布，扑灭了基因组学的(de)“第一把火”。随后，玉米等多个物种(zhong)的(de)参考基因组序列草图相继宣布。但是，由于基因组的(de)高度复(fu)杂性，全球科研职员一直(zhi)没能实现对复(fu)杂生物的(de)全基因组探(tan)索。
科学家为甚么要探(tan)索玉米等物种(zhong)的(de)基因组？赖锦盛介绍(shao)，种(zhong)子正(zheng)在农业产业链处于顶端位(wei)置，也是农业产业中最能体现科技含量的(de)领域。基因组测序作为重要的(de)基础工作，可以或(huo)许为作物遗传改(gai)良(liang)提供(gong)丰富的(de)遗传信息，推进种(zhong)子培养技能创新。
1996年，赖锦盛赴美国新泽西州立大学处置博士后工作，师(shi)从美国科学院(yuan)院(yuan)士乔基姆·梅辛教授。
“他是全球分子生物学和基因组测序的(de)奠定人物，正(zheng)在美国玉米基因组测序和其他物种(zhong)基因组学研讨(tao)领域做了大批开创性工作。”正(zheng)在导师(shi)的(de)启发下(xia)，赖锦盛回国后继续开展玉米基因组学研讨(tao)。
2006年，赖锦盛来到中国农业大学任教。2009年，他主(zhu)持的(de)“玉米基因组学与分子育种(zhong)”课(ke)题开启；今年6月，赖锦盛团队正(zheng)在国际期刊(kan)《自然·遗传学》上发表了论文《玉米全基因组所有染色体端粒(li)到端粒(li)完备无间隙组装结果》，实现了正(zheng)在所有复(fu)杂动植物基因组中首次真正(zheng)意义上的(de)全基因组完备无间隙组装。
这篇论文被誉(yu)为基因组组装和基因组学研讨(tao)领域“里程(cheng)碑(bei)式”突破，研讨(tao)成果补(bu)全了国际玉米基因组草图自2009年宣布以来尚存的(de)几万个“空白”区域，霸占了复(fu)杂动植物基因组组装的(de)“最后一道难(nan)题”。
“登上月球之(zhi)前，人类总有一个‘月球梦’，玉米基因组测序就是我的(de)‘月球梦’，这是一个科研职员天性的(de)好奇。”赖锦盛说。
2019年，乔基姆·梅辛猝然离世，未能见到这项成果面(mian)世，这让赖锦盛很是遗憾(han)。为此，他正(zheng)在论文的(de)申谢部份迥殊标注：谨以这项研讨(tao)成果怀念(nian)导师(shi)。
突破基因编辑“卡脖子”难(nan)题
作为生物育种(zhong)领域的(de)倾覆性技能，基因编辑技能正(zheng)在全球局限内得到广泛关注和应用。赖锦盛说，用“基因剪刀”切割晦气的(de)基因，去除不良(liang)性状(zhuang)——这是基因编辑技能的(de)一项基础应用。
赖锦盛介绍(shao)，所谓“基因剪刀”，实正(zheng)在是可以或(huo)许精准剪切生物体遗传物质DNA的(de)“基因编辑核(he)酸酶Cas蛋白”，经过对目(mu)标基因举行靶(ba)向剪切，实现对生物基因组的(de)精准微(wei)调，从而加速培养出具备高产、优质、抗逆等优秀农艺性状(zhuang)的(de)作物。
2012年，法(fa)国科学家埃玛纽埃尔·沙尔庞捷和美国科学家珍妮(ni)弗(fu)·杜德纳共同开发了Cas9基因编辑技能，并于2020年得到了诺贝尔化学奖。随后，科学家进一步开发了Cas12a等基因编辑技能。但长期以来，这些基因编辑技能的(de)焦点专利，也就是“编辑器”，被少(shao)数国家垄断(duan)。为了推进实现“种(zhong)业科技自立自强、种(zhong)源自主(zhu)可控”的(de)目(mu)标，2015年起，赖锦盛带领团队投入“基因剪刀”的(de)研发工作。
赖锦盛将(jiang)研发“基因剪刀”的(de)过程(cheng)概括为“两步走”：先是正(zheng)在数量众多的(de)微(wei)生物宏基因组中寻找有潜力切割基因的(de)“剪刀”，然后用实验验证哪一把“剪刀”可以或(huo)许实现精准切割。
“研发工作无异于‘大海捞针’。”赖锦盛说，初期研讨(tao)基因组学的(de)经历赞助他正(zheng)在基因组大数据挖掘技能上取得突破。2021年，赖锦盛团队成功研发出两把属于中国的(de)“基因剪刀”——“基因编辑新型底盘核(he)酸酶Cas12i和Cas12j”，填补(bu)了中国正(zheng)在基因编辑底盘工具领域的(de)技能空白，打破了国外的(de)技能垄断(duan)。
现在，Cas12i和Cas12j已得到中国内地、中国香气扑鼻港区域专利授权(quan)和日本专利授权(quan)，但赖锦盛仍不满(man)足：“Cas12i和Cas12j的(de)编辑效率还有肯定提拔空间，对应的(de)衍生技能系(xi)统和应用生态也尚待美满(man)。此外，还需要研发更多新的(de)基因编辑底盘工具，以满(man)足农业和医疗领域基因编辑多样性和个性化的(de)需求。”他说。
“定制”优质转基因作物
今年中央一号文件提出，要加快(kuai)玉米大豆生物育种(zhong)产业化步伐，有序扩展试点局限，规范种(zhong)植管理。
如(ru)何实现育种(zhong)产业化？赖锦盛将(jiang)科学研讨(tao)和产业化看作“相辅相成”的(de)关系(xi)：“如(ru)果生物育种(zhong)产业化跟不上，原始创新就会严重受阻；一旦产业化发展步入‘快(kuai)车(che)道’，不但能借由市场检验技能成果，还能得到更多经费来反哺科研，进一步提拔我国种(zhong)业研发本领和水平。”
自2021年转基因玉米大豆产业化试点工作启动以来，赖锦盛就连续关注生物育种(zhong)产业化工作，他也经过研发转基因玉米，身体力行地为这项工作提供(gong)技能支撑。
“我和团队研发的(de)抗虫玉米ND207转化体、耐除草剂玉米CC-2转化体已经相继获(huo)批国家临盆应用平安证书，正(zheng)在产业化实验种(zhong)植中，已选育出21个玉米新品种(zhong)，其中2个成为我国首批转基因产业化试点推广种(zhong)植品种(zhong)。”赖锦盛说。
赖锦盛介绍(shao)，固然中国生物育种(zhong)已取得肯定进展，但现在获(huo)批平安证书的(de)转基因产品目(mu)标性状(zhuang)相对单(dan)一，集中正(zheng)在抗虫和耐除草剂，而产业化较早的(de)美国等国家的(de)产品还有抗旱、高产等多品种(zhong)型。
“将(jiang)来几年，转基因、基因编辑作物产业化大有可为。我和团队会面(mian)向产业需求，针对产业发展瓶颈继续霸占科技难(nan)关，以基础及应用基础研讨(tao)为泉源供(gong)给，连续推进玉米等作物生物育种(zhong)产品的(de)更新迭代。”赖锦盛说。
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