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Structural changes in the seed industry

种子产业的结构变化

关键词:
来源:
AgroPages
类型:
前沿资讯
语种:
中文
原文发布日期:
2019-07-05
摘要:
背景种子产业通过推出新品种来创造附加值。每个新品种的总投资约为1.36亿美元,根据育种方法的不同,需要8到10年的时间来开发。由于开发新品种的成本很高,种子公司往往投资于广泛种植的作物,以及大规模的农业体系,比如美国的玉米和巴西的大豆。然而,如此高度集中的产品组合可能存在风险。例如,禁止使用草甘膦影响了145个玉米品种、23个大豆品种、22个棉花品种和15个油菜品种的销售。因此,种子产业成功的关键是知道如何准确地提供满足农民/消费者需求的新品种。种子公司的未来育种:定制化育种想象农民像订购MacBook那样在线订购他们的种子:马铃薯的颜色、大豆的脂肪酸比例、病虫害抗性等。性状可根据其需要进行调整。此外,这也允许预测产量。在这种情况下,种子公司根据订单来制定生产计划。没有库存压力,研究资源没有浪费。消费者可以通过与农民沟通需求来选择他们的食物。改变游戏规则的技术,基因编辑工具:CRISPR/Cas我们如何从当前的系统转移到这样一个未来的场景?一切都始于基因编辑工具CRISPR/Cas。简单地说,这个工具允许我们在任何地方编辑基因组,使用两个主要组件:CRISPR和Cas。 CAS是指进行DNA切割的蛋白质。 CRISPR是指将Cas引导至用于切割的基因组的期望位置的DNA序列,其最初由细菌用于其免疫系统,并于1987年在大肠杆菌基因组中首次发现。自2012年以来,CRISPR/Cas系统已经表明其可以被编程用于靶向DNA切割,并且已经被应用于诸如人类疾病治疗、动物育种以及植物育种的领域。该系统可用于在三个步骤中编辑基因:1.在基因组(DNA序列)中寻找相应的位置进行编辑2.切割DNA3.用所需的DNA去除/替换不需要的DNA。基因编辑就像纠正微软Word中的错误:寻找错别字(找到要编辑的基因),删除错别字(剪切DNA),替换为正确的单词(粘贴新DNA)。 Corteva正在使用CRISPR/Cas作为玉米品种的育种工具,这将育种周期从8年缩短到5年。 不同于常规的转基因方法,CRISPR/Cas需要基因组中特定位置的精确顺序来进行基因编辑。这需要关于基因组的更多信息,只有少数作物为此积累了足够的知识(例如, 玉米、大豆和大米)。在基因编辑方面的一些问题在短期内,种子公司可以编辑具有已知基因功能的作物,但许多基因功能仍然缺乏,例如耐旱性。为了加快作物基因功能的研究,植物科学家一直在使用最先进的技术。其中包括利用无人机收集图像,利用信息技术揭示新的监管网络,以及通过深度学习训练计算机进行高通量表型分析。大量的数据输入促进了产量预测模型的开发。结合最新的测序技术和良好的预测模型,通过作物基因组序列准确预测产量将是可行的。这将在育种上节省大量的时间和金钱,并降低风险。传感器和无人机技术等允许在给定的时间和空间内收集更多的数据,这意味着可以用于了解作物性能的更多细节。然而,为了从成百上千的图像中提取信息,需要(生物)信息学领域的研究人员。然而,这样的专家很难找到,因为在农业部门,工资往往没有吸引力,这意味着可能没有足够的人来处理大量的数据。 机遇:数据、建模、基因编辑总之,实现定制育种的关键是数据(包括表型和基因组)、建模和基因编辑。首先,利用表型和基因组数据建立了基因与其功能之间的关系。其次,通过建模我们预测给定基因型的性能。最后,通过基因编辑,可以尽快创建所需的基因型。结论育种对种子公司来说是一项长期而昂贵的任务,但这将随着新技术的出现而改变。有三种技术(基因编辑、表型分析和深度学习)可以缩短育种周期并降低成本。基因编辑允许我们在不丢失高产背景的情况下精确地编辑作物的基因组,从而节省时间。使用无人机进行表型分析提高了数据收集的效率,而深度学习提高了数据处理的效率。随着信息和通信技术驱动的数字化在农业实践和生物技术中的融合,种子行业将转向预测和客户需求驱动的育种战略。
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