2026-04-19 16:03:39 | 环渤海新闻网
来源: 冀云

液相基因芯片+自动化检测 中国智造如何改写种业规则

长城网•冀云客户端讯(记者 郑建卫 杜若楠 白亚军)“看,这就是液相基因芯片!”3月17日,在石家庄博瑞迪生物技术有限公司(以下简称“博瑞迪”),总经理张嘉楠手持一支3厘米长、铅笔粗细的透明圆柱形塑料管介绍道,“管内仅1毫升的液体中,悬浮着上千个分子探针,能精准识别特定生物基因。正是这项技术,配合分子育种智慧平台,让农作物育种告别了‘大海捞针’,迈入‘芯片解码’的新时代。”

张嘉楠向记者展示液相基因芯片。 长城网•冀云客户端记者 郑建卫 摄

传统杂交育种是一场耗时费力的持久战。曾有6年谷子育种经验的张嘉楠对此深有感触:“以玉米为例,种子继承父母双方的基因具有随机性,优良与劣质基因混杂其中,而外观却一模一样。育种专家只能像‘大海捞针’一样,将种子种下去,一代代进行筛选。通常玉米育种需经历10代,耗时5到8年。”他补充道,“如果能在幼苗期直接‘读取’基因信息,就能省去大量无效劳动,将育种周期缩短至3代,仅需一年半,成本降低90%以上。”

虽然国外已有固态基因芯片可用于幼苗基因检测,但单个样本检测费用高达500元人民币。对于动辄需检测成千上万个样本的育种行业而言,这无疑是天价。敏锐捕捉到这一痛点的张嘉楠于2017年4月创立博瑞迪,致力于研发低成本液相基因芯片,以期为作物育种行业带来深刻变革。

经过一次次失败,首款液相基因芯片终于在2018年6月面世。单样本检测成本大幅降至30至50元,且准确度更高。育种流程由此发生了翻天覆地的变化。

在张嘉楠的带领下,记者见证了玉米育种的“生死时速”。

玉米幼苗的叶片被剪去做液相基因芯片检测。长城网•冀云客户端记者 郑建卫 摄

首先,不用等玉米成熟,技术人员就把玉米粒中的胚芽(小黄粒)剥出来,放进特制的培养基中。几天之内,胚芽就生出了幼苗,随后幼苗被移植到碗口大的小花盆里继续生长几天。当幼苗生出3~4片叶子时,就会剪去2片叶子,进行液相基因芯片检测,精准地查明它从父母双方继承了什么基因。在数千粒胚芽生成的幼苗中,只有继承了父母双方最优秀基因的20棵小苗被允许继续生长到结出种子,其他的幼苗则被淘汰。

这20棵小苗结出的种子,将重复上述流程。如此循环3次,仅需一年半时间,即可在实验室内培育出预设的良种,全程在实验室内进行,无需育种专家在大田里“面朝黄土背朝天”地辛勤劳作。

“一旦这项技术在育种行业普及,需要检测的样本量就会以数十万、数百万计地增加,人工操作、单机检测,根本无法满足实际需求,开发自动化、智能化的基因检测流水线势在必行。”张嘉楠说。

2023年博瑞迪开发成功了国内首套这样的流水线,张嘉楠把它命名为分子育种智慧实验室平台。

正在运行中的分子育种智慧实验室平台。长城网•冀云客户端记者 郑建卫 摄

2026年3月17日,记者在博瑞迪看到了运行中的分子育种智慧实验室平台,只见一个个机械臂灵活地将样本从堆叠站取下,送入检测仪器,完成DNA(脱氧核糖核酸)提取、质检、文库构建、测序等流程。整条生产线只需1名技术人员更换耗材和试剂,中间的操作步骤全部由机械臂传输,在各个自动化设备上根据预设程序完成。

这种“液相基因芯片+自动化检测”的组合拳,让博瑞迪在成立短短几年内迅速崛起。该公司现已开发出800款液相基因,涉及农作物、畜牧、水产、林木等200余个物种,公司单日检测样本可达20000份,全年可满足500万样本量的检测需求。

博瑞迪公司员工正在进行小麦育种工作。长城网•冀云客户端记者 郑建卫 摄

博瑞迪虽然掌握着先进的分子设计育种技术,但众多直接面向市场的种业公司更了解市场需求,博瑞迪及时推出分子设计育种一站式服务,只要种业公司提出需求(希望培育出的种子性能)并提供原料(需要杂交的父本母本),育种的全流程由博瑞迪公司来完成,一年到一年半,种业公司就能拿到他们需要的种子。

目前,这家年研发投入占总收入25%以上、员工硕博比例达51%、研发人员占比27.3%的公司,凭借超过40%的分子育种检测市场占有率,已成为国内同行业翘楚。公司已累计为2600多家种业公司、科研单位和高校提供服务,检测样本超320万份。

博瑞迪公司员工正在进行番茄育种工作。长城网•冀云客户端记者 郑建卫 摄

2023年,博瑞迪作为中国首家分子育种企业开启出海战略。2024年8月,其美国实验室与英国实验室正式营业,将中国分子育种技术推向世界。

从“面朝黄土背朝天”的大海捞针式育种,到自动化、智能化的芯片解码分子设计育种,博瑞迪用硬核科技跑出了中国种业的“生死时速”,为中国人的饭碗装满中国粮提供了更坚实的科技支撑。

编辑: 李宁