“8年持续研发投入、15TB宏基因组数据、18万微生物基因组、650万Cas蛋白质、370个蛋白质筛选。”这是浓缩记录中国农业大学研究团队开发挖掘底盘核酸酶过程的一串数字。

　　底盘核酸酶是基因编辑技术的核心。“基因编辑核酸酶Cas蛋白”能够精准剪切生物体遗传物质DNA，利用这把“基因剪刀”对目标基因进行靶向剪切，可以实现复杂精准的基因编辑。基因编辑技术可以精准定位作物的特定基因。当基因被“剪断”后，细胞会修复断口并产生变异，让自身作物的一些不利基因失活，培育出高产、优质、抗病的品种。

　　一直以来，核酸酶的原始核心专利被美国等少数国家垄断。为了突破基因编辑“卡脖子”难题，中国农业大学国家玉米改良中心积极开展具有自主知识产权的新型底盘核酸酶的发掘。赖锦盛教授及其研究团队发现了拥有自主知识产权的基因编辑底盘酶Cas12i和Cas12j，与已经发现的其他底盘酶相比，在蛋白同源性、核酸酶分类等方面均存在明显差异，从而突破了国际专利制约。这标志着中国在基因编辑技术领域取得了重要突破，为农业科技创新和种业振兴奠定了坚实基础。

两个编辑工具的进化树（图片来源：北京市农业农村局）

　　目前，Cas12i基因编辑核酸酶专利已经进入美国、日本、欧洲、韩国、以色列、澳大利亚、巴西、加拿大、印度、新加坡、菲律宾、墨西哥、中国香港等13个国家或地区，于2022年获得中国香港地区专利授权，2023年获日本专利授权。

　　两种新型底盘核酸酶已应用于水稻、玉米、小麦、大豆等主要农业生物基因改良中，验证了基因编辑的靶向剪切活性，达到产业应用的基本要求，为我国基因编辑产业化安全提供了重要保障。

　　基因编辑技术是世界生物育种领域的前沿技术，通过定向改良，基因编辑能培育出抗逆性更强、产量更高、营养价值更丰富的作物新品种，有效应对气候变化和粮食安全挑战。同时，这一技术减少了传统育种中的不确定性和时间成本，为种业的可持续发展注入了强大动力。2023年4月，农业农村部科教司制定了《农业用基因编辑植物评审细则（试行）》，为扎实做好农作物基因编辑安全管理提供指导和依据。基因编辑技术的广泛应用将为种业发展带来更多可能性，推动农业科技创新的进步。

　　粮安天下，种业为“芯”。作为农业发展的“芯片”，种业安全对产业的发展至关重要。发达国家种业经过一百多年的发展，已经形成了较为完善的创新体系，进入4.0“生物技术+信息技术+人工智能+大数据应用”的智能育种时代。而我国作为农业古国，虽然是种子研发大国，但在部分核心技术上仍然受制于人。因此，相关领域专利的每一次突破，都是推动种业创新体系形成的重要力量，将加速我国种业发展水平与国际接轨，为全球农业科技合作贡献中国智慧和中国方案。

　　底盘核酸酶Cas12i和Cas12j这两把“基因剪刀”在我国的挖掘，突破了基因编辑的原始专利制约，助力我们进入一个全新的育种时代。随着基因编辑技术的广泛应用，我们可以预见，未来的种业将更加智能化、高效化，为解决全球粮食安全问题提供更多可能性。（光明网基因科普团队出品）