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生物育種技術(shù)與裝備創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展

清華大學(xué)化工系生物化工研究所、清華大學(xué)無錫應(yīng)用技術(shù)研究院生物育種研究中心邢新會(huì)

生物產(chǎn)業(yè)是利用微生物、植物和動(dòng)物的功能，進(jìn)行規(guī)?；镔|(zhì)加工與轉(zhuǎn)化的綠色可持續(xù)發(fā)展生產(chǎn)方式，涉及農(nóng)業(yè)、食品、醫(yī)藥、健康、化工、輕工、能源、環(huán)境等眾多事關(guān)國計(jì)民生的重要工業(yè)領(lǐng)域，具有環(huán)境友好、循環(huán)經(jīng)濟(jì)的特征，是解決人類面臨的資源短缺、環(huán)境污染及可持續(xù)發(fā)展等問題的重要途徑之一。國際上，生物產(chǎn)業(yè)被普遍認(rèn)為是朝陽產(chǎn)業(yè)，根據(jù)OECD發(fā)布的《The Bioeconomy to 2030》報(bào)告，健康、農(nóng)業(yè)和工業(yè)生物技術(shù)在2030年的市場份額將分別達(dá)到25%、36%、39%，生物經(jīng)濟(jì)正呼之欲出，將成為新一代可持續(xù)發(fā)展的綠色產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)。

生物產(chǎn)業(yè)是我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，近年隨著國家的資金投入力度不斷加大，科研水平提升顯著，科研成果轉(zhuǎn)化速度加快，目前我國生物產(chǎn)業(yè)正處于入快速成長期，2014年的總產(chǎn)值約5萬億元。雖然我國生物產(chǎn)業(yè)體量大，但由于技術(shù)與裝備創(chuàng)新能力不足，原創(chuàng)的高性能菌種/種質(zhì)資源缺乏，導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平相對(duì)較低，技術(shù)手段單一，效率低、耗時(shí)、耗力，自主品種少，核心競爭力先天缺乏，在整個(gè)國際生物產(chǎn)業(yè)鏈中處于中低端。因此，生物產(chǎn)業(yè)技術(shù)與裝備創(chuàng)新是我國生物產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的源動(dòng)力，需要加大對(duì)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的戰(zhàn)略設(shè)計(jì)和部署。

菌種/種質(zhì)資源是生物產(chǎn)業(yè)的根本命脈，性能優(yōu)良的菌種/種質(zhì)創(chuàng)制是生物產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新和提高產(chǎn)業(yè)競爭力的重要保障。生物育種是創(chuàng)制高性能菌種/種質(zhì)的關(guān)鍵，一直是生物技術(shù)領(lǐng)域科研和推動(dòng)生物產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的核心，也是國際上科學(xué)研究的熱點(diǎn)方向。近年來，隨著前沿生命科學(xué)與技術(shù)的快速發(fā)展，生命“暗物質(zhì)”的探索日益引起科研工作者的關(guān)注，其研究將豐富人們對(duì)生物潛能的認(rèn)識(shí)和應(yīng)用，推動(dòng)生物育種技術(shù)的快速發(fā)展。生物育種的本質(zhì)是生物進(jìn)化，因此高效生物育種需要能夠產(chǎn)生從基因到表型的變化和關(guān)聯(lián)的能力。目前，隨著分子生物學(xué)、代謝工程、系統(tǒng)生物學(xué)及合成生物學(xué)等學(xué)科的迅速發(fā)展，細(xì)胞的理性和半理性設(shè)計(jì)得到了長足的進(jìn)步，人們能夠人為地拓寬生物生產(chǎn)的產(chǎn)品種類和效率，但由于細(xì)胞的復(fù)雜性和不確定性，即使采用理性設(shè)計(jì)，其結(jié)果仍無法完全準(zhǔn)確預(yù)測和控制，需要采用設(shè)計(jì)-構(gòu)建-測試-學(xué)習(xí)循環(huán)（DBTL）的模式，理性設(shè)計(jì)在實(shí)際應(yīng)用時(shí)仍面臨著很多挑戰(zhàn)。相比之下，具有悠久歷史的誘變育種技術(shù)因其操作相對(duì)簡單、成本相對(duì)較低、產(chǎn)生隨機(jī)突變?nèi)菀?、適用范圍廣、屬于非轉(zhuǎn)基因（Non-GMO）操作等原因，一直是生物育種研究和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的平臺(tái)技術(shù)。因此，發(fā)展安全、快速、高效的新型生物誘變技術(shù)和儀器裝備不僅能夠加速生命“暗物質(zhì)”的挖掘，而且能夠和理性設(shè)計(jì)緊密結(jié)合，為理性設(shè)計(jì)提供重要支撐，成為助推生物產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的育種平臺(tái)，同樣具有重要的學(xué)術(shù)意義和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用價(jià)值。

為集中展示我國前沿生物育種技術(shù)與裝備研發(fā)及其應(yīng)用等方面的成果，受《生物產(chǎn)業(yè)技術(shù)》邀請(qǐng)，推出一期“生物育種”專輯，共刊出8篇專稿，內(nèi)容包括了從新型誘變育種到代謝工程育種技術(shù)與裝備的最新研究進(jìn)展，并涵蓋了傳統(tǒng)食品發(fā)酵領(lǐng)域的升級(jí)發(fā)展對(duì)生物育種的應(yīng)用需求分析等，期待能成為學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界和政府相關(guān)管理部門等社會(huì)各界了解我國生物育種前沿技術(shù)的窗口。