微型染色体技术——作物产量可持续增长的最佳途径？

农业作为一种实践自从人类文明以来就一直存在。在此期间，新技术周期性地丰富了它。因此， 农业 变得更加高效、节省时间和成本。这种演变见证了人类劳动在很大程度上被取代，首先被动物取代，然后被机器取代。在这一增长轨迹中，最新增加的一项是微型染色体技术。 

什么是微型染色体技术？

微型染色体是细胞内存在的小型结构。这些结构虽然尺寸很小，但可以通过它们内部的遗传物质存储大量信息。 

这些小结构对农业遗传学家至关重要，因为它们可以通过向植物添加数十种性状来改良植物。例如，它们可以使植物更加耐旱或能够更好地利用氮。有趣的是，虽然这种修饰可以显着提高产量，但它们不会改变植物的基因，从而得到监管机构和农民的广泛接受。 

虽然我们将在接下来的部分中详细研究微型染色体技术的特征和特点，但我们需要了解其历史才能更好地理解其目的和目标。 

单击此处了解机器人技术如何接管农业。

微型染色体技术的起源简介

微型染色体技术，也称为基因堆叠，是由 达芙妮·普罗伊斯，世界上最成功的粮食和农业企业家之一。 

达芙妮·普鲁斯 (Daphne Preuss) 居住在美国缅因州索伦托，在其漫长而辉煌的职业生涯中身兼数职。 2006年2018月至XNUMX年XNUMX月，Preuss担任Chromatin Inc.（又名Future Food）首席执行官。

根据格雷戈里·哥本哈弗，她参与了普鲁斯的项目，她最初与拟南芥（一种小型芥菜植物）一起工作： 

“达芙妮发现了一种突变，其特征使我们能够开发植物基因图谱技术。我们设计了一种技术来识别着丝粒，即细胞在分裂过程中需要移动它们时抓住的染色体。我们能够弄清楚如何自己抓住着丝粒并将其用于与其他植物一起工作。”

这导致了微型染色体技术的发展。接下来，哥本哈弗和普鲁斯创立了公司 染色质公司 并将该技术授权给该公司。这就是微型染色体技术起源背后的简短故事。 

有了这些信息，我们想到的下一个显而易见的问题是为什么微型染色体技术获得了发展势头。当时肯定还有其他类似的研究考虑利用植物遗传学来提高农作物的产量和产量。哥本哈弗对此有一个答案。 

是什么让微型染色体技术脱颖而出？

根据哥本哈弗的说法，人们已经知道如何通过将基因插入植物的染色体来改变植物。然而，存在了数十年的技术却遭遇了随机性的困扰。无法确定输出是什么。 

即使该基因可以插入现有的染色体中，其着陆位置也可能会影响其功能。该过程还存在在插入过程中破坏其他基因的风险。 

这种不确定性导致现有流程变得繁琐且难以执行。在对数千种植物进行研究后，研究人员只能在有限的情况下取得成功，其中的改变产生了预期的结果。 

微型染色体技术为这一过程带来了保证。根据哥本哈弗的说法，这个过程使得“特征的传承变得更容易”。它使新植物育种“更快、更好、更便宜、更可预测”。

微型染色体技术进展到什么程度了？

迄今为止，对微型染色体技术的研究已经产生了许多具有启发性的见解。例如，微型染色体没有自己的基因。这一特征及其较小的尺寸有助于微型染色体作为超级载体来表达外源基因。有利的是，在此过程中，它们对宿主生长和发育模式的干扰最小。 

微型染色体在有丝分裂和减数分裂过程中保持稳定。这一特性有助于居住的基因在细胞之间表达和传播，从一代传到下一代。 在微型染色体中添加、删除和替换基因很简单。它所需要的只是一个 SSR 系统：简单序列重复。 

就目前而言，微型染色体技术在多个方面对我们的农业实践有帮助。它可以帮助开发耐除草剂和抗害虫的植物基因。 

• 第一种基因有利于杂草控制。 
• 第二种减少了农药的使用量，降低了农业成本，使农作物更加健康。 

此外，这项技术为对农作物和植物进行更有效的基因工程以提高产量奠定了基础。它有潜力帮助用相同数量的自然资源种植更多农作物。 

通过微型染色体技术的不断创新，可以开发人工染色体技术和有效的基因组装方法来有预见性地靶向和编辑基因组。 

但是，为什么我们要求提高产量，同时保持成本和资源使用相同或最好更低呢？因为全球人口在增加，而我们可支配的耕地却无法增加。这种供需不匹配正是微型染色体等增产技术能够发挥作用的地方。 

全球粮食需求将会增加

根据 总结报告 据联合国粮食及农业组织预测，2.3年至2009年间，世界人口可能增加三分之一以上，即2050亿。这将导致对粮食的巨大需求。 

例如，到 3 年，用于食品和动物饲料的谷物需求可能达到约 2050 亿吨。该报告还估计，到 9.1 年养活全球 2050 亿人口需要将粮食总产量增加近 70% 2005/07 至 2050 年间。在发展中国家，增长率应接近 100%。 

粮农组织认为，只有通过部署增产技术才能实现这些目标。它明确指出，农作物产量增长的90%必须来自于单产的提高和种植强度的提高，其余的则来自于土地的扩张。 

虽然提高作物生产效率和提高产量已成为现实，但还需要使作物能够抵御全球气候变化副产品所产生的不可预测的天气。 

我们已经看到微型染色体技术有助于生产抗旱作物。然而，为了更大规模地生产此类作物，世界需要越来越多的来自政府和大型跨国公司的投资。好消息是这样的例子已经存在。 

如果我们沿着 Chromatin Inc. 的踪迹走下去 以其发现而创造，我们会看到许多大型跨国公司多年来都对其技术表示了兴趣。首先，我们查看这些意向书，然后我们将深入研究这些公司，了解他们在该领域可能拥有的相关解决方案。  

• 2007 年，Chromatin 授予先正达生物公司 (Syngenta Biology Inc.) 非独家许可，允许其在玉米和大豆上使用该技术。
• 继先正达之后，该公司还与陶氏益农达成协议，研究将其微型染色体技术与陶氏技术相结合。 
• 它还与拜耳作物科学签署了一项协议，在其棉花工厂中使用该技术。 

我们现在将研究这三个跨国公司迄今为止已成功开展的相关增产工作。 

1. 先正达生物公司

先正达一直在利用更高效的种子性状技术开发作物。先正达的性状转化加速器推出了采用尖端技术的玉米种子产品，以便快速为市场做好准备。 

在继续吸收微型染色体等技术的同时，它还广泛致力于推进分子生物学、生物化学、植物转化和应用基因组学领域的发展。其产品，如 Agrisure Artesian、Agrisure Duracade、Agrisure Viptera 和 Enogen，提供了可靠的种子技术解决方案，帮助农民免受不可预测的降雨和破坏性昆虫和害虫的影响，从而提高产量。

9年2023月XNUMX日，先正达集团宣布 财务业绩 2023 年前 2023 个月和第三季度。24.3 年前 6 个月销售额为 22 亿美元，同比下降 2022%。与 XNUMX 年相比，EBITDA 下降了 XNUMX%。  

2. Dow AgroSciences

陶氏公司拥有一系列作物解决方案，其中包括优化植物生长同时最大限度减少资源使用的解决方案。陶氏确保其作物解决方案通过保护作物免受昆虫、杂草和疾病的侵害来帮助减少损失。它还可以有效分配养分和水，同时通过可靠的构建模块实现农药合成。 

陶氏化学公布了其 2023 年第三季度业绩 截至24年2023月10.7日，该公司净销售额为24亿美元，同比下降0.42%。 GAAP 每股收益为 0.48 美元，每股营业收益 (EPS) 为 1.11 美元，而去年同期为 0.75 美元，上一季度为 XNUMX 美元。

3. 拜耳作物科学

拜耳作物科学隶属于拜耳全球，专注于种子、性状以及作物保护方面的创新。它的创新帮助其生物技术科学家对植物 DNA 进行有针对性的改进。其解决方案通过内置的除草剂耐受性帮助控制杂草，并帮助农民保留种子的遗传潜力，同时更有效地生长，并大幅减少对环境的影响。

拜耳表示，作物保护的效益是巨大的。作物保护机制保障了全球约30%的产量，相当于550亿吨粮食，可以养活超过2亿人。 

拜耳的作物保护解决方案系列包括除草剂、杀菌剂和杀虫剂。其所有解决方案均由尖端化学、生物创新和数据驱动的现场见解提供支持。其技术的精确应用产生了高度先进的种子和性状。 

在 2022财政年度拜耳集团的集团销售额为 50.739 亿欧元，经货币和投资组合调整后增长 8.7%。不计特殊项目的 EBITDA 增长 20.9%，达到 13.513 亿欧元。

微型染色体技术的未来

世界各地不断增长的人口、不可预测的气候以及耕地增长的可能性不足，这些因素导致对微型染色体等越来越先进的作物生产技术的需求。微型染色体技术最有前途的方面是它为越来越多类似技术的出现铺平了道路。

现有研究表明，有效的基因改变可以帮助植物在周围条件不利的情况下生长得更好。 例如，玉米产量增加了 10%。这些玉米不仅产量增加，而且变得更好，具有更强的耐旱性、更高的赖氨酸含量和更高的乙醇生产能力。 

基于微型染色体等技术的基因工程可以抵抗马铃薯枯萎病，同时减少高达 90% 的化学杀菌剂的使用。现在，马铃薯种植不仅对环境的影响减少了，而且产品的擦伤和黑点也少了很多。这些马铃薯的储存能力得到了提高，并且生产过程中化学物质的使用较少，从而减少了它们对我们健康的危害。 

不仅是玉米和土豆，微型染色体技术也不断提高北极苹果、夏威夷木瓜品种、西葫芦和西葫芦的产量。它有助于防止水果褐变，同时保留其营养价值和口味。事实证明，它可以有效对抗环斑病毒、黄花叶病毒和许多其他类似的有害品种。它甚至帮助开发了零反式脂肪的大豆油，反式脂肪对我们的心脏健康有害。 

总体而言，人们对微型染色体等创新农业技术的兴趣日益高涨，此时提高农作物产量已成为全世界的首要任务，而且以更可持续的方式减少碳足迹。这就是微型染色体技术最耀眼的地方，因为它有助于实质性地实现这两个目标。因此，可以合理预期未来会有更多投资和研究资金涌入这一领域。

单击此处了解工程植物微生物组如何保护农作物免受细菌侵害。