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首款国产分子育种固相基因芯片发布,驱动种业创新与粮食安全

关键词:华麦芯 65K芯片

时间:2024-05-14 09:40:47      来源:互联网

近期,苏州拉索生物芯片科技有限公司联合北京市农林科学院杂交小麦研究所北京小麦种子检测中心、中国农业大学、西北农林科技大学等单位,成功研发出我国首款具备完全知识产权(涵盖SNP标记、芯片、试剂及扫描仪)的高密度固相基因芯片——“华麦芯”普通小麦基因分型65K芯片(简称“华麦芯65K”)。

近期,苏州拉索生物芯片科技有限公司联合北京市农林科学院杂交小麦研究所北京小麦种子检测中心、中国农业大学、西北农林科技大学等单位,成功研发出我国首款具备完全知识产权(涵盖SNP标记、芯片、试剂及扫描仪)的高密度固相基因芯片——“华麦芯”普通小麦基因分型65K芯片(简称“华麦芯65K”)。这一创新成果不仅填补了我国在该技术领域的长期空白,打破了西方国家长达二十余年的技术垄断,更是实现了关键核心技术的自主可控与全面国产化替代。

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拉索生物高密度固相基因芯片

过去二十多年间,我国基因检测行业高度依赖美国illumina和Affymetrix公司的固相芯片产品,高昂的采购成本与技术差距曾一度成为制约国内相关产业发展的因素,基因检测成本居高不下,难以直接应用于分子育种相关研究和应用领域。国产高密度固相基因芯片的成功研发,无疑为我国分子育种事业的飞跃式发展开启了新篇章。除了基因芯片,拉索生物还提供包含自研自产的扫描仪、试剂、配套软件及算法在内的一体化解决方案,有力推动了产业链的完善与优化。

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拉索生物OmniScan芯片扫描仪

面对近年来科技快速进步与成本压力加剧,国内基因分型手段迅速发展,诸如“液相芯片”、“低深度重测序”等低成本、高通量的替代技术崭露头角。然而,这些技术均依赖测序完成基因分型,存在着数据处理复杂、检测周期长、实验结果存在随机性等问题。当样本量巨大,或者基因组复杂程度高时,检测成本也随之攀升。

相较之下,固相芯片以固态基底(如载玻片)上的寡核苷酸探针为基础,无需依赖测序或其他基因分型技术,即可一次性并行检测数十万至数百万个SNP位点,从检测到数据分析,整个过程仅需72小时,且准确率保持在99%以上。对于农业育种来说,提前拿到分型结果意味着能够更早地进行淘汰选择,从而节省大量成本并提高生产效率。


微珠芯片构造示意图

此外,固相基因芯片在检测灵活性上亦显现出显著优势。用户可根据需要随时添加新的检测位点,无需重新定制新的芯片。

尤其值得关注的是,固相基因芯片在规模化检测时展现出显著的成本效益。随着样本数量增加,单个样本的检测成本呈下降趋势,经济效益明显。

截至目前,苏州拉索生物芯片公司已获得13项发明专利授权、2项实用新型专利授权、1张医疗器械注册证,是中国法律体系下,在高密度固相基因芯片研发和生产领域知识产权布局最完善的公司。其主要供应商立足本土,不受国际环境波动影响,确保产品稳定供应。专业的本土技术支持团队提供全程高效服务,确保用户无忧使用。

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拉索生物发明专利证书

“华麦芯”普通小麦基因分型65K芯片

华麦芯65K严格遵照《小麦品种真实性鉴定SNP标记法》(NY/T 4021-2021),囊括真实性鉴定和已知品种高密度指纹数据库构建的所有位点,并整合转基因检测所必需的特定标记物,以及部分与小麦产量、品质、抗病等功能基因或紧密连锁的SNP标记。以中国春2.1版本为参考,目前包含54993个精选的SNP标记(可根据未来研究重要结果扩充至65K),覆盖196个性状相关标记。SNP位点在A、B、D染色体上分布较均衡,多态性位点占比高达99.1%,具备良好的区分能力和稳定性;单个SNP位点采用15-30个微球重复检测,平均检出率高达99.0%,再现性高达99.5%。

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华麦芯65K实物图

结合国产高密度固相基因芯片制备技术,华麦芯65K具备以下显著优势:

全自主:从芯片制备到扫描仪、试剂、配套软件及算法在内的一体化解决方案均可自主实现。

可扩充:可根据需要在原有芯片基础上随时添加新的检测位点,无需重新定制新的芯片,灵活性高、可塑性强。

多效用:该芯片集背景筛选、品种鉴定、转基因检测等多用途于一体,可实现一站式全面筛查,大幅提高检测效率,并节约成本。

低成本:固相芯片在规模化检测时展现出显著的成本效益。随着样本数量增加,单个样本的检测成本呈下降趋势,经济效益明显。

高效率:固相芯片以固态基底上的寡核苷酸探针为基础,无需依赖测序或其他基因分型技术,即可一次性并行检测数十万至数百万个SNP位点,从检测到数据分析,整个过程仅需72小时,且准确率保持在99%以上。同时,仅需24个样本即可完成检测,无需凑样。

芯片可广泛应用于:小麦品种真实性/特异性/一致性辅助检测,实质派生品种诊断,转基因检测,遗传连锁图谱构建与QTL定位,全基因组选择育种,标记辅助选择育种等。

华麦“芯”普通小麦基因分型65K芯片的诞生,不仅为我国小麦育种工作提供了强大工具,更预示着我国固相基因芯片技术将在更多农作物种类及研究领域展现出巨大潜力。未来,拉索生物将持续聚焦玉米、大豆等主粮作物,以及生猪、肉鸡、奶牛等多元化农业领域的育种技术革新,推动我国农业向更高效率、更高精度、更高自主性的方向大步迈进。

每一轮技术创新都有可能触发农业革命,每一颗优质的种子都蕴含着丰产的希望。拉索生物正以实际行动践行“通过国产自主研发和持续创新,推动基因检测技术在更多场景的应用和普及”的宏伟愿景,为我国乃至全球的粮食安全与农业现代化进程贡献力量。

本芯片设计研发团队介绍:

关于苏州拉索生物:

苏州拉索生物芯片科技有限公司是国内较早实现高密度固相基因芯片技术自主研发、生产和商业化的企业。公司提供包含芯片、扫描设备、试剂、专业算法及配套软件在内的一站式固相基因芯片解决方案,致力于通过国产自主研发和持续创新,推动基因检测技术在更多场景的应用和普及。

团队核心成员毕业于北京大学、清华大学、哥伦比亚大学、上海交通大学等国内外知名学府,并曾在国际一流实验室或研究中心进行深入研修。研发团队成员的专业背景覆盖分子生物学、合成生物学、有机化学、机械工程、机器学习、生物信息等多个学科,形成了一个高度专业且跨学科交融的知识架构。他们在分子诊断、生命科学等领域具有丰富的研发经验,并同时兼具扎实的项目管理能力和实战能力。

关于北京市农林科学院杂交小麦研究所北京小麦种子检测中心:

北京市农林科学院杂交小麦研究所北京小麦种子检测中心,是从事小麦等农作物DNA指纹检测技术研发和应用的专业机构。该中心是农业农村部农作物DNA指纹创新利用重点实验室(部省共建),首批全国打假维权种子检测机构之一,小麦等农作物种子质量监督抽查检验、国家及各省市小麦区试品种DNA指纹检测牵头机构,以及农作物DNA指纹数据库构建单位。

团队现有骨干成员11名,其中正高级2人、副高级1人、中级5人、初级1人,具有博士学位3人、硕士学位4人。团队承担国家区试标准样品库和北京麦类种质资源库建设,拥有各类种质资源约20000余份;率先制定了小麦真实性、品种纯度等7套小麦品种分子鉴定标准;构建了我国最大的SSR和SNP-DNA指纹数据库,库容达1.3万余份;搭建起农作物规模化SSR、SNP标记分子鉴定平台;开发出wheat 90K SNP固相、5K靶向测序液相SNP芯片、65K SNP固相芯片(首个国产具有完全知识产权的SNP芯片);建立了集农作物实体库、表型库、分子指纹于一体的综合数据库管理系统;累计为品种管理部门和公安司法等提供技术服务3万余次,为我国小麦种质资源评价、品种选育、品种审定、新品种保护、市场监管和种子认证等提供了重要技术支撑。

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