本文为35斗公众号“未来农业101个故事”系列内容。作为2021国际未来农业食品博览会”（简称IFAE 2021）前期重要配套内容，35斗向行业征集“未来农业101个故事”，我们会用手中的笔，来记录农业领域正在发生的变化，记录那些可敬、可爱的人。相信到若干年之后，我们会写一本书，记录农业变革的书。全球农业发展史，就是这些故事的合集。参与该系列征集请文末联系斗老师。
不久前，国家发展改革委、农业农村部联合印发了《“十四五”现代种业提升工程建设规划》，对“十四五”我国种业基础设施建设布局作出了全面部署安排，为实现种业科技自立自强、种源自主可控提供了支撑。
站在新的起点上推进种业振兴，创新种企以技术研发为助推器，不断提高我国种业的自主创新能力。新一代育种工作者接力老一辈育种家，正在为我国种业发展创造新动力。
父母从事的是育种工作，自己是作物遗传育种专业出身，又在河北农科院沉淀过七年。种业，似乎是张嘉楠注定要选中的事业。
张嘉楠是石家庄博瑞迪生物技术有限公司（以下简称：博瑞迪）的创始人，近期接受了35斗的采访，详述了我国分子育种的产业化进展，以及技术在其中扮演的重要角色。
近期，博瑞迪刚宣布完成了数千万人民币A轮融资，由中信农业基金领投，允治资本跟投。回溯起来，博瑞迪得以创建是技术发展的必然与机会来临的偶然共同促成的。张嘉楠说，老一辈的育种家在田间地头一待就是一辈子，他们凭借丰富的经验，以及一些运气育成大量品种。而新一代育种工作者大多在分子实验室里成长起来，做了大量扎实的基础性研究，然而这批以70后新生代为主的硕博研究员们往往田间地头实践经验并不是很丰富。育种工作的传承与优化成了棘手的问题。
好在随着国家对种业的重视度不断提高，即便育种家在换代，但新一代育种工作者受到了良好的教育，也更相信科学和数据的力量。加之种业大环境下的分子育种技术愈渐成熟，尤其是二代测序技术不断优化升级，育种逐渐走到了从艺术性向科学性转化的临界点。
与此同时，2017年国家推出的大众创业万众创新的政策得到了进一步发展，科研人员被允许离岗创业。恰逢其时，张嘉楠便将一直以来的思考落地创立了博瑞迪。“博瑞迪之所以出发，是希望做一些真正对产业有帮助的事。”那么，彼时的生物育种行业有哪些难题亟待解决？张嘉楠总结了以下两点：一是对动植物基因组研究不足，对基因功能及表达调控模式没有完整的解析。即便如医学各细分领域投入力度非常大，我们对遗传性肿瘤的研究仍不透彻，更何况投入微薄的动植物育种领域，我们对此认知更加落后，只知全貌的百分之一二，这极大地制约了分子育种的研发与落地。二是基因型分型成本过高阻碍了国内分子育种落地。从理论上讲，育种是基因组学应用的天然场景，因为它是一个不断淘汰缺陷材料的过程，不要求对基因组有完全透彻的了解。因此分子育种借助基因组选择等统计学方法，能使传统育种简单化，从而提高效率，缩短周期，提升精度，降低育种成本。然而，成本直接决定了市场的大小。与一些跨国企业拥有反馈研发的庞大的市场体量，可以投入巨额经费的情况不同，在中国小的育种单元的背景下，作为产业链中重要的第一环，基因型分型因成本太高，限制了分子育种技术的落地和普及。于是，选择进入育种领域，博瑞迪首先想解决的就是基因型分型的成本问题。张嘉楠表示，长期以来，我国采取从国外购买技术或设备回国做服务的模式，导致检测成本过高。如何能降低成本？在博瑞迪成立之前，张嘉楠做过医学技术平台，建立了基因检测技术体系的雏形。之后向下游探索的过程中，具有农业背景的张嘉楠便将这套技术与农业融合，由此建立了先发优势。随后，聚焦低成本的分型技术，博瑞迪独立开发了GBTS靶向测序基因型鉴定技术，以帮助动植物领域的育种端或科研端实现低成本基因型检测和分型。2018年6月首款玉米20K液相芯片产品发布，至此博瑞迪完成了基础技术开发。张嘉楠透露，博瑞迪几年来一直处于盈利状态，公司也十分注重研发，每年的研发投入占比20%左右，致力于不断优化技术体系和产品参数。作为技术服务型的公司，在GBTS的研发以外，博瑞迪展开了围绕整个生产流程上下游技术的开发。2019年底，博瑞迪建立了一套覆盖最初样品取样到最终实验室测序之间所有流程的全国产化的独立技术体系。凭借于此，博瑞迪只需采购基础的工业原料就能完成整个实验，成本直线下降。同时，这套技术体系也使博瑞迪摆脱了外部环境的束缚。新冠疫情发生以来，物流瘫痪、进口受限、耗材短缺且价格上升，甚至国外一些芯片根本无法进入中国，使得国内一些科技公司的研发进度受到了影响。而博瑞迪得益于独立的技术体系，未受牵制。博瑞迪完成基础技术打造和整体成本优化之后，张嘉楠开始思考另一个问题。育种产业化对成本有极致的要求，而在检测成本降低到符合客户的预期后，样本量又呈现出指数级的增长，例如有的客户原本一年送来2万个样品检测，现在直接送来10万个样本。一般的通用性设备具有适用性广的特点，但这意味着在单一应用领域的通量低。显然，下一步必须聚焦高通量的问题。2019年底，博瑞迪开始针对提高通量展开行动。尽可能去除实验中的冗余环节，提升步骤并行的能力，重构整个实验体系，从而去实现通量最大程度地提升。为了最大可能满足高通量的需求，博瑞迪还跟瀚辰光翼等设备厂家建立了战略合作关系。在实验室自动化领域，几家合作公司按照GBTS实验流程专门开发适用于不同环节的特殊应用设备。至2021年6月，博瑞迪整套实验室自动化体系1.0已研发完成，所有单一环节实现了全部自动化，整个实验室的通量每天可达到5000份以上，每年则可以完成上百万的样本检测。并且这个具有百万级检测能力的实验室只需要配备12个左右的实验员。高通量实验室（受访者供图）
张嘉楠表示，农业产业化对周期性有较高的要求，尽管博瑞迪解决了实验室通量的问题，但还有数据分型通量亟待提高。比如畜牧育种，动物断奶、分栏等都有明确的时间节点，在这个节点到来之前必须给客户回馈数据。但每天产生的海量数据累积下来，一年就会达到几百TB甚至是PB级的数据量。为了使这些数据得到高速处理、运算，进而计算病情和分型，博瑞迪组建了一支15人的数据分型和系统搭建团队。目前，这支团队已经完成了信息化管理平台和农业百万级样本生产分析平台的开发，也正在搭建农业百万级大数据挖掘系统——致力于实现百万级样品同时分型的大数据挖掘系统。未来，不管样品达到了怎样的量级，博瑞迪都不会再因计算能力不足而限制数据交付的时间。接下来，博瑞迪自动化体系2.0的研发也将踏上征程，它的设想是通过机械臂等手段将设备串联起来，从而实现无人值守的全面自动化农业基因检测实验方案。同时，在计算能力和数据处理能力方面做进一步提升。MolBreed_2.2.1（受访者供图）
“生物育种市场还处于非常早期的阶段，技术是这个市场的基本驱动力，也是核心发展力量。”张嘉楠如是说。在博瑞迪创立之初，拥有技术背景的张嘉楠就有意识地联合育种领域的产业专家研发能实现落地的产品，再向市场推广，建立市场信任度。从植物育种，到畜禽育种，再到水产育种，发展至今，博瑞迪已经覆盖了主流物种领域，前后开发了将近200款产品，与130余家科研单位和种企建立了合作关系，服务超过200个客户团体，包括隆平高科、大北农、屯玉种业、先正达等头部种企。张嘉楠也坦言，尽管目前博瑞迪对物种覆盖较全，但单个物种的市场开发程度和渗透率还非常低，因此未来整个市场还有很大的开拓空间。但他分析，生物种业市场这一细分赛道不会是动辄上千亿或万亿的市场，未来可能会发展到超百亿的体量。并且，技术门槛、成本投入、专家资源等高行业壁垒决定了这一市场会达到一个较高的集中度。自2020年开始，我国分子育种产业化落地的气息愈发强烈，无论是市场直观体验，还是市场教育程度，亦或整个产业化落地的阶段无一不印证着生物育种发展进入了一个爆发期。因此，也是这一年，博瑞迪启动了第一轮融资，借助资本的力量，在这一关键时期推动了市场占有率的提升。随后，习总书记对种业的关切使生物育种被提到了一个新高度。行业敏感的资本环境也发生了转变，开始系统地挖掘农业机会，这也将是育种市场发展的助推器。放眼全球，国外育种已经发展到了相对成熟应用的阶段，国内与之相比还有较大的差距。张嘉楠表示，从数据来看，国外在中国区以外的市场测序和芯片销售比例为1:1，但在中国这个数据是30:1。在中国，芯片检测所面向的基因检测市场并不小，差距主要在生物育种的应用上。在生物育种市场，国外头部企业的渗透率接近100%，而国内的渗透率可能只有5%-10%，中小型企业尚处于刚开始接触的阶段。而且几乎在每个物种领域情况都是如此。就此而言，博瑞迪的优势十分明显，随着公司技术不断革新，其产品的成本与应用情况可与国际水平比肩。所以在整个生物育种或分子标记辅助育种的市场，博瑞迪逐渐发展成了市场价格的引领者。技术差距追平后，行业未来将主要围绕规模的累积进行突破。基于以上种种分析，张嘉楠判断，在政策和市场的双向驱动下，整个十四五时期也将是生物育种的黄金5年发展期。对于行业内的企业而言，这片蓝海将浮现出更多的机会。受张嘉楠的技术背景影响，相较于行业内的其他公司，博瑞迪更像的是一个上游技术提供方的角色，通过纯技术驱动的方式去满足农业市场的需求，注重研发投入，也不落下技术应用，由此给行业提供相对低成品的产品，解决分子育种难以落地的老难题。此外，博瑞迪也从多线推动育种行业的整体发展，例如：自2019年开始的前沿分子育种技术研讨会已连续举办三届，跟江汉大学合作制定植物品种鉴定和转基因鉴定国家标准……未来，博瑞迪将继续长期扎根动植物分子育种这一细分领域，依托技术优势，继续挖掘和积累数据，从而不断升级产品性能，提升产品自动化水平。在市场端，坚守与行业KOL合作的战略，持续推广产品，从而给更多的用户提供更好的服务，满足行业产业化的需求。上一笔融资帮助博瑞迪实现了产品自动化程度、整体效率和服务质量的提升。博瑞迪计划在今年年底启动下一轮融资，希望借助资本的力量进行多元化的技术积累，扎实在细分领域深耕的同时，也在原有体系成熟的基础上储备新元素，进而发展为行业领导者。让更多的人了解分子育种，吸引更多的人才和资本参与进来，一起推动中国分子育种的产业化落地，这是博瑞迪从始至终的愿景。
