专访黎拓生物:获数千万融资,国际化团队让东北高寒冬闲田“活起来”
在东北,有一种被誉为“耕地中的大熊猫”的宝贵资源——黑土。黑土地属于因光温条件不足只能支持一年一熟的产区。根据第三次全国国土调查数据,一年一熟制地区耕地面积约9.18亿亩,占全国耕地的47.87%。近年来,因冬季无植被覆盖、耕作方式不合理、环境污染等多种因素,局部土地面临水土流失、土壤板结、有机质含量下降、土壤养分流失等问题。
耕地面积少,土地质量持续下降,导致耕地的产能受到了严重威胁。与此同时,随着人们生活水平的提高,中国对粮食的需求量与日俱增,粮食进口量逐年攀升,使得我国对外粮食依赖性逐渐加大。
大豆作为我国粮食第一大进口品种,对外依存度超过80%,且主要来源地是美洲,受地缘政治、极端天气等因素影响,我国大豆进口面临诸多挑战。与此同时,农业农村部于2023年4月发布的《饲用豆粕减量替代三年行动方案》明确提出,要最大限度压减饲料粮需求、减少饲用豆粕用量。
在土地资源被大量闲置、大豆进口被国外“卡脖子”的背景下,有没有一种作物能在克服高寒生长环境、利用东北黑土资源的同时解决饲用豆粕的替代性问题呢?近期,35斗采访了一家培育高耐寒越冬油料作物兼覆盖作物、致力于打造冻土期高蛋白饲料粮仓的企业——黎拓生物技术(北京)有限公司(以下简称:黎拓生物)。公司创始人黎跃进博士为我们讲述了他和团队扎根育种行业,培育抗寒“喜米”的故事。
深耕行业二十七载,黎跃进勇闯育种“无人区”
2021年10月,黎拓生物正式在北京成立,企业现位于昌平的北京农学院。创始人黎跃进拥有北京大学化学学士和硕士、德国图宾根大学生物化学博士学位,深耕育种行业二十余载,有着非常扎实的研发、管理等经验。目前,公司正在推进高耐寒越冬油料作物兼覆盖作物的研发培育工作,产品有望在2027年进入市场。
“最初想法很简单,就是想把自己学到的技术应用到中国市场,为我国种业提供技术支撑。” 当谈及为何要从工作了18年的孟山都辞职回国创业时,黎跃进如是说道。回国后他一只手起家,找钱找人筹备了1年多,于2016创立了科稷达隆。“今天的科稷达隆正在冲刺多个转基因安全证书”。黎拓生物是他的再次创业。
“4.5亿亩耕地,不种可惜啊!”这是他将目光投向培育高耐寒越冬作物的原因。
东北耕地面积占全国总耕地面积约1/4,又有宝贵的黑土地资源,在我国粮食安全方面发挥着“稳压器”“压舱石”的作用。为了有效解决我国东北黑土地水土流失问题,黎跃进曾经尝试过引入推广欧美采用的冬季覆盖作物保护模式。
“这种十字花科野生植物非常耐寒,能起到冬季保护土地的效果。但收成不佳,能够得到的经济回报寥寥无几,需要驯化成现代作物并盈利,而基因编辑技术的成熟使这成为可能。”
2018年中科院高彩霞、许操研究员在《Nature Biotechnology》杂志上发表了应用先进的基因编辑技术“直接驯化“野生番茄的成果,首次提出并实践了de novo domestication (也翻译做“从头驯化”)的概念。 这篇开创性文章和在同期杂志上背对背发表的巴西Peres 博士的文章(也是直接驯化野生番茄)引起了黎跃进的极大关注。2021年3月李家洋院士和余泓、高彩霞、梁承志等研究员又在《Cell》杂志上发表文章,首次展示了四倍体野生稻的“直接驯化”成果。凭借多年的研究及实践经验,黎跃进察觉到了通过基因编辑技术来“直接驯化”野生植物保留优良抗逆性状从而培育高耐寒越冬作物的可能。
在今天,生物技术领域面临的很大挑战是受多基因调控的抗盐碱、抗病、抗寒、抗旱等抗逆性状的改良。 这些优良基因在长期以单一目标, 比如产量为导向的育种过程中被不经意地丢失了, 或基因组合被“选择”性不可逆地打破了。“其实我们想要的抗病抗寒性状在大自然野生植物中是普遍存在的,如果我们能够采集到保有这些基因的植物,再通过基因编辑技术改良单基因调控的性状,就可以走捷径快速将这些野生种直接驯化培育成高产的现代作物。”
黎拓生物成立前后,黎跃进已经在7个省份、上百个高寒地区采样点收集到优质野生材料,并在黑龙江6个积温区中的5个区筛选试种,从中选出了20多份材料用于开发高耐寒越冬作物“喜米”;2022年11月,完成分子和转化实验室、人工气候室建设;2023年3月,团队获得了第一株阳性苗;8月、9月、10月接连传来获得优良表型的好消息,研究进展迅速,喜米在商业化轨道上一路狂奔。
与2015年创办的科稷达隆定位不同,黎拓生物协同中科院主推的以基因编辑为支撑的直接驯化为中国育种打开了一个全新赛道,依托丰富的国内野生资源,开创高抗逆作物培育的蓝海,比如高寒地区的冬季覆盖油料作物“喜米”。“驯化后的喜米可以简单地理解成一种高耐寒的油菜,因为它们的基因组在蛋白层面的相似度超过70% ”。
专业+经验+高效=王牌团队
优良性状有了,那性状的载体呢?
黎跃进及其团队对于十字花科的基因编辑有独到的能力,特别是载体设计、转化体系和种植流程层面。团队高学历人才众多,其间,硕博比例占据八成。团队成员在十字花科植物的基因编辑和遗传转化的经验优势非常突出,这也是黎拓生物除了种质资源优势外的核心竞争力之一。
从22年7月中旬在北京农学院组建团队成立实验室进行首次试验,到22年10月实验全面铺开,截止今天,借助先进的研究工具,黎拓生物产品管线喜米7个主要基因改良已全部完成,更重要的是,实验结果并不只是完成了分子层面的改造,而是已经获得了相应的表型和第一个纯合植株!
团队的主要产品现为喜米。经种质收集与验证,黎跃进团队发现,喜米亲本在位于第四积温区的黑河可耐零下42度的极寒天气,并在5月开花结荚。作为十字花科植物,野生喜米的含油量能高达30%以上,远高于大豆含油量,而籽粕的蛋白含量为35-40%,能够作为国内紧缺的油料供给和饲料蛋白的有效补充。但对于野生喜米来说,芥酸(是一种存在于菜籽油中的一种脂肪酸,有动物实验表明,大量摄入含芥酸高的菜籽油,可致心肌纤维化引起心肌病变)和芥子酸苷(硫代葡萄糖苷,许多辛辣植物的天然成分,代谢产物会造成苦味降低摄食,且已被证实有抑制碘吸收的抗甲状腺素作用)含量较高,这和野生油菜一样,不仅适口感欠佳,容易导致心肌脂质沉积问题,还会影响甲状腺功能。除此之外,野生喜米种植周期比较长没有办法和现有作物接茬种植,且产量相对较低,也需要改良。
通过传统诱变育种和拟南芥同源基因编辑技术双重路径进行直接驯化之后的改良喜米不仅降低了芥酸和芥子酸苷的含量增加了适口性和营养价值,还能通过花期提前,合理缩短生长周期,在下季作物播种前收获籽粒,提高土地利用率,从“一年一熟“变“两年三熟”到”一年两熟“。参考同为十字花科作物的油菜驯化育种成果,改良后第一代喜米的亩产可以达到100公斤左右。
一亿亩喜米,意味着什么?
喜米的作用不仅体现在保持土壤肥力,防止水土流失的环境保护层面,作物本身也兼具多条商业变现路径。
填补饲草缺口
我国的饲草产量从2018年的5928万吨增长至2022年的8125万吨,产量以8.2%的增幅快速增长,年产量突破8千万吨。但我国的饲草总需求量达1.2亿吨,国内饲草产能仍然供给疲软,存在着4000万吨的重大缺口。如果种植一亿亩喜米,我们可以在初夏季节收获3300万吨的饲用干草,这对缓解我国饲草产量紧张问题将会起到很大作用。喜米作为鲜饲草的产量是1.5吨/亩,如果种植1亿亩产量可达1.5亿吨。按照350元/吨的鲜草收购价格,1.5亿吨的喜米对应市场规模是525亿。
缓解大豆进口难题
我国用于种植大豆的耕地面积只占了全国总耕地面积的8%,如果要填补大豆进口的空缺,种植面积至少要达到30%以上,且大豆单产产量及收益较为低下,单靠政府力量难以大面积推广大豆播种。喜米籽粒亩产是100kg/亩,种植1亿亩喜米产量可达1000万吨,按照33%的产油量的话,籽粕含量大概是67%,1亿亩的籽粕产量是670万吨。参考2800元/吨菜粕(油菜籽粕)的收购价,670万吨的喜米籽粕对应市场规模约190亿。
高品质生物航煤、食用油原料
生物航煤属于可持续航空燃料的一种,原料主要包括俗称为“地沟油”的餐饮废油、动植物油脂、农林废弃物等。喜米相比上述原料具有更简单的化学成分,含油量也高于30%,因而具有制备高质量航空生物燃油的更大优势。喜米籽粒亩产是100kg/亩,种植1亿亩产量可达1000万吨,按照33%的产油量的话,种植1亿亩喜米的产油量是330万吨。参考6000元/吨地沟油的收购价,330万吨的喜米油对应市场规模约100亿。
食用油是人们日常生活饮食中必备的调味品之一,然而近年来却不断爆出各种关于食用油的安全问题,这也让不少人感到担忧。要看食用油健不健康,主要看食用油当中的脂肪酸。脂肪酸可分为饱和脂肪酸、不饱和脂肪酸,前者摄入过量会导致心血管疾病的发生;后者摄入增加,则可以降低心血管疾病发生风险。改造后的喜米不饱和脂肪酸达到了95%以上,可以作为健康食用油的生产原料。喜米籽粒亩产是100kg/亩,种植1亿亩产量应该是1000万吨,参考6100元/吨油菜籽的收购价,1000万吨的喜米籽粒对应市场规模约610亿。
承上启下 黎拓一路狂奔
相较美国、欧洲等发达国家和地区,我国农业发展存在诸多劣势。黎跃进认为,国内农业发展低竞争力的根源是人均耕地少又要保高产,种植成本过高。除去土地成本之外,片面追求高产高投入保收入,降低了产业效益失去了产品价格优势, 致使很多大宗农产品的田间收购价格远高于运到我们家门口的进口货。
2015年黎跃进创建科稷达隆时就致力于要做低成本的农产品,如今的黎拓生物也要沿着这条路继续走下去。从野生直接驯化让黎拓生物有机会控制每个种植环节的生产成本,如使用无人机进行播种,不浇水少施或不施肥。作为“主力产品”的喜米,其独具的耐高寒气候的野生特点也省去了对作物的抗虫、抗病、除草等养护作业。低维护、低成本、高产出的新作物样本,或将成为我国农业历史上划时代的一款产品, 开辟一个中国有优势的全新赛道。
黎拓生物的护城河在于多个性状改良同步推进,产品管线储备丰富,永远有更好更优的产品在推陈出新。因为4.5亿亩耕地的市场规模足够大,所以只要产品研发速度跟得上,黎拓生物就不畏惧后来的追赶者。公司将依托国内丰富多样的野生资源,和国内头部科研院校和企业合作快速推进研发培育工作,再辅以国际化、本土化双重视野保证产品商业化平稳运行,让第一代喜米早日上市,领跑新育种行业。截止目前,公司已获得千万级别的融资,专利申请工作也在紧锣密鼓的进行。
“我希望能够有更多的人关注并加入这个领域,让祖国广袤的东北耕地在早春就能遍地开花。”