生物育种技术与装备创新驱动生物经济发展

刊首语

生物育种技术与装备创新驱动生物经济发展

清华大学化工系生物化工研究所、清华大学无锡应用技术研究院生物育种研究中心邢新会

生物产业是利用微生物、植物和动物的功能，进行规模化物质加工与转化的绿色可持续发展生产方式，涉及农业、食品、医药、健康、化工、轻工、能源、环境等众多事关国计民生的重要工业领域，具有环境友好、循环经济的特征，是解决人类面临的资源短缺、环境污染及可持续发展等问题的重要途径之一。国际上，生物产业被普遍认为是朝阳产业，根据OECD发布的《The Bioeconomy to 2030》报告，健康、农业和工业生物技术在2030年的市场份额将分别达到25%、36%、39%，生物经济正呼之欲出，将成为新一代可持续发展的绿色产业经济。

生物产业是我国战略性新兴产业，近年随着国家的资金投入力度不断加大，科研水平提升显著，科研成果转化速度加快，目前我国生物产业正处于入快速成长期，2014年的总产值约5万亿元。虽然我国生物产业体量大，但由于技术与装备创新能力不足，原创的高性能菌种/种质资源缺乏，导致产业技术水平相对较低，技术手段单一，效率低、耗时、耗力，自主品种少，核心竞争力先天缺乏，在整个国际生物产业链中处于中低端。因此，生物产业技术与装备创新是我国生物产业健康发展的源动力，需要加大对整个产业链的战略设计和部署。

菌种/种质资源是生物产业的根本命脉，性能优良的菌种/种质创制是生物产业技术创新和提高产业竞争力的重要保障。生物育种是创制高性能菌种/种质的关键，一直是生物技术领域科研和推动生物产业技术创新发展的核心，也是国际上科学研究的热点方向。近年来，随着前沿生命科学与技术的快速发展，生命“暗物质”的探索日益引起科研工作者的关注，其研究将丰富人们对生物潜能的认识和应用，推动生物育种技术的快速发展。生物育种的本质是生物进化，因此高效生物育种需要能够产生从基因到表型的变化和关联的能力。目前，随着分子生物学、代谢工程、系统生物学及合成生物学等学科的迅速发展，细胞的理性和半理性设计得到了长足的进步，人们能够人为地拓宽生物生产的产品种类和效率，但由于细胞的复杂性和不确定性，即使采用理性设计，其结果仍无法完全准确预测和控制，需要采用设计-构建-测试-学习循环（DBTL）的模式，理性设计在实际应用时仍面临着很多挑战。相比之下，具有悠久历史的诱变育种技术因其操作相对简单、成本相对较低、产生随机突变容易、适用范围广、属于非转基因（Non-GMO）操作等原因，一直是生物育种研究和产业应用的平台技术。因此，发展安全、快速、高效的新型生物诱变技术和仪器装备不仅能够加速生命“暗物质”的挖掘，而且能够和理性设计紧密结合，为理性设计提供重要支撑，成为助推生物产业创新发展的育种平台，同样具有重要的学术意义和产业应用价值。

为集中展示我国前沿生物育种技术与装备研发及其应用等方面的成果，受《生物产业技术》邀请，推出一期“生物育种”专辑，共刊出8篇专稿，内容包括了从新型诱变育种到代谢工程育种技术与装备的最新研究进展，并涵盖了传统食品发酵领域的升级发展对生物育种的应用需求分析等，期待能成为学术界、产业界和政府相关管理部门等社会各界了解我国生物育种前沿技术的窗口。