世界种业网:闲话“商业育种”

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“商业育种”是中国人给国际种业公司的育种计划起的一个响亮的名字,旨在提醒国人国际种业巨头有着不一般的育种方法,有别于国内的小农作坊式的育种格局。诚然,用意良苦可见一斑,但是存在一定的误区。这就是为什么本文的标题叫闲话“商业育种”,并用引号括起了。学过作物育种学的人都知道作物育种的涵义,不论是谁搞育种,遵循的基本的原理都是大同小异。

国际大型跨国种业公司搞作物育种也不例外,只是在公司的育种实践中,将作物育种的各个环节进行的必要的分工,将整个育种过程按产品生产的流水线来处理,叫Pipeline(生产线),所以我建议使用“作物产品生产线”来代替“商业育种”,以便大家更好地理解国际种业公司是如何组织和进行作物产品的研发的。只有将作物育种这个过程当作一种商业活动来对待,将整个研究过程设计成为一个生产流水线,才能真正实现商业化,并为种业公司的发展服务。

可以说作物产品生产线是种业公司在漫长的发展过程中逐步摸索并形成的一种作物育种研究的有效管理模式。在这个生产线上使用的各种科学技术与这个管理系统是分开的,一旦将科学家按这种生产线进行组织分工各负其责,这个强大的管理机器就可以确保产品源源不断地从生产线上生产出来,推向市场,为公司赚取最大化的利润。所以记住:作物产品生产线是一种管理模式,不是科学技术,分清这一概念至关重要。

本文根据从国际互联网上取得的信息,对作物产品生产线的概念和主要涵盖的内容进行阐述,以便各种业公司和作物育种的研发人员全面了解国际种业公司的作物产品生产线的概念,起到借鉴作用。本文主要分以下几部分进行叙述:作物育种过程的模块化、基因发现与性状育种、田间测试和海量筛选和农业措施和市场销售。

一、作物育种过程的模块化

任何公司要想在激烈的竞争环境中生存发展,其商业目标之一就是利润最大化。利润最大化的一个有效手段就是对产品的生产过程进行优化。作物育种过程的模块化就是种业公司对作物产品开发过程的优化。这样可以有效地利用公司的智力资源、种质资源和资金资源,为公司快出产品、出优异产品提供的必要的系统工程的管理保证。

首先,让我们从传统玉米杂交种选育的过程出发来理解作物育种过程的模块化。

传统的玉米杂交育种需要下面的组成部分:种质资源、育种策略、杂交亲本选择、杂交后代选择、后代测试、产品产量试验和生产试验。这每一部分都是一个模块,种业公司可以以此为基础建立产品研发的管理单元,并组成一个有机的产品流水线。下图是国际水稻研究所的水稻育种组成部分,所有的部分组成了一个有机的水稻产品生产线 (参考文献3)。

原则上,各个组成部分对育种成败同等重要。在现实世界,对玉米育种而言,自交系的选育是最为重要的组成部分。杂交种的田间测试只有在自交系的基础上进行。比如一年有1000个选育出自交系,最终出产品的成功率是1%,那么就只有10个自交系可以最终形成商业产品。想一想这1000个自交系如何产生,靠的就是自交系的选育功能。

将育种过程模块化的优点是,专业人员可以充分发挥他们的聪明才智,致力于一个研究领域的问题,将研究作到位,为下游模块服务。这就要求功能模块之间一定要有服务的观念,所有模块都是相互依存和相互服务的关系,而非各自独立各自为政的单元。在种业公司这一点是可以很容易做到的,这就是为什么只有在商业公司才能做到作物产品生长线式的管理,在国营的科研院所这一点很难做到。

二、基因发现与性状育种

这包括两部分:作物本身相关基因的发现和利用、新的基因的发现和在目标作物中的性状育种。在管理上,这就要求创立独立的功能单元来完成这些功能。

关于作物本身相关基因的发现和利用,主要是利用作物本身的潜力,这已经衍生出了分子育种技术、QTL分析和关联分析、全基因组预测等多种育种新技术。下图演示了如何在玉米育种中使用全基因组预测方法(参考文献2)。

关于新的基因的发现和在目标作物中的性状育种,主要是指转基因育种,这是一个复杂的系统工程,世界上现在作的最成功的是蒙山度公司。他们开发出了抗除草剂性状、抗虫性状等转基因,通过向其他公司发放使用执照,整合到玉米、大豆等作物产品中。

三、田间测试和海量筛选

农作物是生长在田间的,而且作物的田间生长环境变化万千,因此,所有作物产品都需要在田间进行试验,以便在目标的作物生产环境中进行广泛测试,以决定新的作物品种是否在各种不同环境下广发适应。这个过程就像一个大的漏斗,像下图所示(参考文献1)。通过漏斗底部的产品就是可以在生产上推广应用的新品种。

另外,在第二部分讲的基因发现与性状育种,都需要大量的田间测试。

关于测试的田间环境,应该以自然环境为主。但是在产品测试的年份,由于气候变化多端,不一定可以遇上合适的环境,这就需要建立人工的田间测试环境。1)选择西北内陆地区夏季干旱少雨并具有良好的灌溉条件的地区,建立完全可控制的品种测试环境,以便对产品进行特定环境下的测试,为产品的研发提供保障;2)同时需要在各种生态环境条件下进行广泛的测试,这是测试品种的适应性;3)在品种的目标环境中应当大量选择测试点,涵盖高水肥和低水肥、高管理水平和低管理水平等各种不同田间条件,以便新产品的各种性状可以得到广泛的测试,包括各种抗逆性、丰产性等。抗逆包括干旱、低氮、生物逆境如病害、风灾、贫瘠土壤等。高密度应当成为品种测试的常规环境。

四、农艺措施和市场销售

这是新品种在市场上成功的关键,是一个成功的育种产品走向市场的最后一步。在管理上由不同部门来承担,集中高效。在销售产品的同时,为终端用户提供细致的栽培管理服务,做到良种良法的有机结合,帮助农民增收的同时,为公司创造良好的利润,实现产品的内在价值。大型种业公司,一般在产品进市场前,已经完成了新品种的各项栽培管理配套措施的研究,相关的信息是作为产品售后服务的一部分提供给终端用户的。

五、小结

虽软然科学技术不可避免地结合到了作物产品生产线的讨论中,事实上这是一个管理理念,而非一个科学概念。所以种业公司在农作物产品开发时,一定要有一个全局的现代管理理念,将作物新品种的研发看作是一个使用现代管理方式的科学研究过程,而非一个两个育种家带领一个团队可以承担得了的。模块化是这个管理理念中的精髓,只有通过模块化才能对每一环节做到优化高效,增加生产效率。

 

1. T.W. Hollins, P. Ruckenbauer, H. De Jong. 2003. Progress towards wheat varieties with resistance to fusarium head blight. Food Control, 14(4):239–244

2. Richard Flavell. 2010. From genomics to crop breeding,Nature Biotechnology,28, 144–145

3. IRRI Breeding Process. http://mbp.generationcp.org/confluence/display/MBP/IRRI+Design+Discussions

 

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