在這里，種子可以“量身定制”
——探訪河北瞪羚企業(yè)④
近日,，在石家莊博瑞迪生物技術(shù)有限公司,，工作人員在記錄作物生長(zhǎng)情況。河北日?qǐng)?bào)記者 米彥澤攝
一堆種子擺在面前,，哪個(gè)長(zhǎng)得快,？哪個(gè)產(chǎn)量高？哪個(gè)品質(zhì)好,？傳統(tǒng)育種要在田間“望聞問(wèn)切”找答案,，至少需要3個(gè)月，而在石家莊博瑞迪生物技術(shù)有限公司,，只需要7至14天,。
這是如何做到的？
博瑞迪打破國(guó)外技術(shù)壟斷,，成功研發(fā)出液相芯片檢測(cè)技術(shù)，大幅縮短種子選育時(shí)間，提高選育準(zhǔn)確性,。成立8年來(lái),，博瑞迪科技創(chuàng)新節(jié)節(jié)高，年?duì)I收大踏步增長(zhǎng),，獲評(píng)石家莊市瞪羚企業(yè),。
打通育種芯片堵點(diǎn)
博瑞迪創(chuàng)始人張嘉楠很慶幸8年前作出的那個(gè)決定。
在成立博瑞迪以前,，張嘉楠當(dāng)了6年的谷子育種研究員,。當(dāng)時(shí)，他們通過(guò)作物的田間表現(xiàn)來(lái)判斷和篩選種子,，這種傳統(tǒng)育種方法猶如大海撈針,，成本高、工作量大,。
“其實(shí),，那時(shí)候國(guó)外早就用上了分子育種技術(shù)，可直接從基因?qū)用嫒ヅ袛嘁粋€(gè)作物材料是否具有優(yōu)質(zhì)性狀,，像設(shè)計(jì)工業(yè)產(chǎn)品那樣設(shè)計(jì)農(nóng)作物品種,，實(shí)現(xiàn)從經(jīng)驗(yàn)育種到定向高效精確育種轉(zhuǎn)變，讓育種選擇周期從8到10年縮短至2到5年,。”張嘉楠說(shuō),，但在國(guó)內(nèi)，基因檢測(cè)使用的進(jìn)口固相芯片價(jià)格高昂,，且受制于人,，分子育種技術(shù)難以普及。
張嘉楠曾參與醫(yī)學(xué)領(lǐng)域基因檢測(cè)工具——液相芯片的開(kāi)發(fā),，但成本很高,。他有個(gè)大膽的想法，降低成本,，將液相芯片落地農(nóng)業(yè),。
2017年4月，他選擇停薪留職,，成立石家莊博瑞迪生物技術(shù)有限公司,。博瑞迪是育種的英文breeding的音譯，公司的使命就是振興民族種業(yè),。
盡管液相芯片在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域已經(jīng)成功應(yīng)用,，但在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域還是空白，如何得到業(yè)內(nèi)認(rèn)可,？
找權(quán)威育種專家,！張嘉楠左思右想,，敲開(kāi)了分子育種踐行者、中國(guó)農(nóng)科院作物科學(xué)研究所專家徐云碧的辦公室,。
沒(méi)想到,，徐云碧對(duì)他們的想法非常感興趣，雙方約定,，先從玉米育種著手,，合作研發(fā)液相芯片，驗(yàn)證技術(shù)可行性,，將成本從當(dāng)時(shí)市場(chǎng)上的500元降到200元以內(nèi),。
張嘉楠興沖沖回到公司，開(kāi)始專心攻關(guān),。但現(xiàn)實(shí)卻給他潑了一盆冷水,。接下來(lái)8個(gè)月的試驗(yàn)全部失敗。試驗(yàn)中液相芯片表現(xiàn)很差,，連檢測(cè)準(zhǔn)確性都不能保證,，更不用說(shuō)降低成本了。
一次次失敗,，一次次從頭再來(lái),。張嘉楠和團(tuán)隊(duì)天天泡在實(shí)驗(yàn)室，一點(diǎn)兒一點(diǎn)兒地改進(jìn),，但還是不夠理想,。
按照約定，2018年3月中旬,，張嘉楠要當(dāng)面跟徐云碧匯報(bào)項(xiàng)目進(jìn)度,。“是不是交付不了了？”臨行前一晚,，他不甘心,，決定去實(shí)驗(yàn)室再做一遍試驗(yàn)。
“關(guān)鍵位中靶率57%,。”等新數(shù)據(jù)出現(xiàn)的時(shí)候,，張嘉楠跳了起來(lái)，過(guò)去最多只能做到10%,，新數(shù)據(jù)提高了一大截,。他粗略估算，成本能控制在200元以內(nèi),，各項(xiàng)數(shù)據(jù)還有提升空間,，成功在望！
隨后,，他們?cè)黾恿藰颖緶y(cè)試,，繼續(xù)優(yōu)化產(chǎn)品,。3個(gè)月后，首款液相芯片面世,。相比固相芯片,，使用液相芯片育種成本更低,、周期更短,、準(zhǔn)確度更高。目前,，博瑞迪可以幫助客戶平均縮短合格種源培育周期50%以上,，選擇準(zhǔn)確率提高20%至30%，成本降低90%以上,。
近日,，在石家莊博瑞迪生物技術(shù)有限公司，工作人員在設(shè)置全自動(dòng)點(diǎn)膠儀的參數(shù),。河北日?qǐng)?bào)記者米彥澤攝
每年研發(fā)投入不低于營(yíng)業(yè)收入的15%
近日,，記者走進(jìn)博瑞迪分子育種智慧實(shí)驗(yàn)室，看到一個(gè)個(gè)機(jī)械臂靈活地將樣本從堆疊站取下,，送入檢測(cè)儀器,，完成DNA（脫氧核糖核酸）提取、質(zhì)檢,、文庫(kù)構(gòu)建,、測(cè)序等流程。
整條生產(chǎn)線只需1名技術(shù)人員更換耗材和試劑,，中間的操作步驟全部經(jīng)機(jī)械臂傳輸,，在各個(gè)自動(dòng)化設(shè)備上根據(jù)預(yù)設(shè)程序完成。
實(shí)驗(yàn)室工作人員徐子璇說(shuō),，實(shí)驗(yàn)室使用的是他們自主研發(fā)的無(wú)人值守分子育種智慧實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng),，能夠滿足育種檢測(cè)全環(huán)節(jié)和全流程的自動(dòng)化、信息化,、智能化需求,。產(chǎn)出數(shù)據(jù)也能實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，便于后續(xù)處理和分析,。
研發(fā)出第一款液相芯片后,，博瑞迪一直在奔跑。2019年,，盡管市場(chǎng)需求還沒(méi)有上百萬(wàn)量級(jí),，但張嘉楠看得遠(yuǎn)：“隨著檢測(cè)成本逐步下降，市場(chǎng)需求將會(huì)釋放,。”當(dāng)時(shí)的單機(jī)設(shè)備效率低,，主要靠人工操作,，產(chǎn)量有限，博瑞迪打算建設(shè)一條智能化高通量檢測(cè)產(chǎn)線,。
市場(chǎng)上沒(méi)有現(xiàn)成設(shè)備,，就與相關(guān)設(shè)備廠家聯(lián)合研發(fā)；
硬件還需搭配軟件系統(tǒng),，就成立團(tuán)隊(duì)一點(diǎn)點(diǎn)攻關(guān),；
設(shè)備將DNA片段化效果不佳，就轉(zhuǎn)變思路研發(fā)出液體試劑,；
…………
2023年7月,，無(wú)人值守分子育種智慧實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)投用，年樣本檢測(cè)量可達(dá)200萬(wàn)份,。有了“金剛鉆”,，敢攬“瓷器活”。2024年博瑞迪檢測(cè)樣本70萬(wàn)份,，是2019年至2022年檢測(cè)樣本數(shù)量的總和,。
“我們的研發(fā)人員占到公司員工總數(shù)的35%，每年的研發(fā)投入不低于營(yíng)業(yè)收入的15%,。”張嘉楠說(shuō),，2023年，他們開(kāi)始布局海外市場(chǎng),，在荷蘭,、英國(guó)、美國(guó)建設(shè)了檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室,。
目前,，博瑞迪已自主開(kāi)發(fā)580多款液相芯片產(chǎn)品，涉及農(nóng)作物,、畜牧,、水產(chǎn)等200個(gè)物種領(lǐng)域，累計(jì)檢測(cè)樣本超200萬(wàn)份,。2024年,，博瑞迪獲評(píng)專精特新“小巨人”企業(yè)。
近日,，在石家莊博瑞迪生物技術(shù)有限公司,，工作人員在調(diào)查作物結(jié)果實(shí)情況。河北日?qǐng)?bào)記者米彥澤攝
根據(jù)客戶需求“量身定制”農(nóng)作物品種
透過(guò)博瑞迪高速生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)室的玻璃窗,，記者看到有的玉米幼苗吐露新芽,，有的玉米苗長(zhǎng)到了膝蓋高，還有的葉子變黃即將收獲,。
這里為何有不同生長(zhǎng)階段的玉米,？張嘉楠說(shuō),，他們已經(jīng)開(kāi)始向CRO（合同研發(fā)組織）方向拓展，根據(jù)客戶需求“量身定制”農(nóng)作物品種,。
2023年,，他們?cè)谑袌?chǎng)調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，就算拿到了檢測(cè)數(shù)據(jù),，有的客戶也不會(huì)分子育種,。而博瑞迪有技術(shù)、有人才,，還有檢測(cè)優(yōu)勢(shì),，從事分子育種更為便捷,。
張嘉楠從手機(jī)里翻出一張照片,，左邊的玉米葉子枯黃，右邊的玉米葉子翠綠,、長(zhǎng)勢(shì)喜人,。
2023年11月，博瑞迪接到第一個(gè)“量身定制”訂單,，為一個(gè)具備產(chǎn)量高,、抗倒伏等性能的玉米品種增加抗南方銹病的能力。
一般改良一個(gè)新品種需要6年,，博瑞迪開(kāi)發(fā)的新技術(shù)只需18個(gè)月就培育出了多抗,、穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)的抗病新品種,。
“右邊的玉米就是新品種,。”張嘉楠說(shuō)，2024年3月,，他們?cè)诤Ｄ险匍_(kāi)了觀摩會(huì),，邀請(qǐng)育種專家、種業(yè)公司等到玉米地現(xiàn)場(chǎng)觀摩,，現(xiàn)場(chǎng)不少客戶下了訂單,。
“玉米胚被提取后，放在培養(yǎng)基上就能長(zhǎng)出幼苗,，比傳統(tǒng)方式節(jié)省近20天的時(shí)間,。”研發(fā)中心工程師王子軒說(shuō)，這較常規(guī)歷經(jīng)玉米脫粒,、曬干等環(huán)節(jié)再種植又節(jié)省了不少時(shí)間,。在實(shí)驗(yàn)室里，可以不受氣候限制,，滾動(dòng)種植,、收獲,，實(shí)現(xiàn)一年種植四季玉米。
以前需要幼苗長(zhǎng)大,、結(jié)果了才能綜合判斷是否攜帶目標(biāo)基因,，這最少需要3個(gè)月。如今,，通過(guò)博瑞達(dá)的液相芯片基因檢測(cè)技術(shù),，只需一片幼苗葉子，5至7天就能準(zhǔn)確判斷其是否攜帶目標(biāo)基因,。
王子軒說(shuō),，高速生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)室這批玉米苗，就是參考前幾天出爐的檢測(cè)結(jié)果,，結(jié)合玉米苗長(zhǎng)勢(shì),，從1500株玉米苗中選出來(lái)的。數(shù)據(jù)顯示,，這一代已達(dá)到目標(biāo)種子要求,。
目前，博瑞達(dá)接到了20多個(gè)客戶的50多個(gè)品種改良訂單,，他們擴(kuò)建的1800平方米的高速生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)室擬今年投用,。（河北日?qǐng)?bào)記者 米彥澤 賈楠）
