非洲植物育种的未来：丽塔·玛姆博士访谈

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到 2050 年，地球人口预计将超过 90 亿。可持续发展不仅仅是保护我们当前的地球边界，还关系到我们满足下一代人类需求的能力。我们如何继续改进植物育种将在我们可持续养活地球的努力中发挥重要作用。

为了谈论植物育种如何帮助我们开启更可持续的未来，我联系了我的同事 Rita Mumm 博士。 Mumm 博士是一位科学家、教育家和企业家，她在整个职业生涯中以多种不同的方式推动植物育种创新的前沿。

你可能已经吃过她劳动的果实（或蔬菜）。在过去的 30 年里，她开发出了一些首批抗杀虫剂和除草剂的玉米。她的工作改进了测试系统和育种策略，帮助植物育种者将新的创新推向市场。今天，玛姆博士支持 t作为伊利诺伊大学名誉教授和美国国际开发署大豆创新实验室的教育和培训负责人，他对未来的植物育种者进行培训。她通过担任非洲孤儿作物联盟 (AOCC) 能力开发和动员总监（专注于传统非洲作物的 DNA 测序）、加州大学戴维斯分校非洲植物育种学院 (AfPBA) 主任（他们培训活跃的植物育种人员，以更高效和有效的方式开发新作物品种），倡导非洲的植物育种。此外，她作为咨询公司 GeneMax 的负责人继续支持全球种子行业。

在这里，Mumm 博士谈论了该行业的变化、CRISPR 等新技术如何成为可持续粮食安全未来的重要组成部分，以及非洲植物育种学院的重要性。

1.您如何看待过去 20 年来植物育种行业的变化？你能描述一些关键点吗？迄今为止，在您的职业生涯中，植物育种领域有哪些让您印象深刻的时刻或突破？

我有幸进入种子行业，当时生物技术首次被考虑用于植物育种。作为伊利诺伊大学的研究生，我与该领域的先驱约翰·达德利教授一起研究了如何最大限度地发挥植物中分子标记的效用和价值。分子标记只是染色体上的“地址”，它使植物育种者能够追踪哪些基因参与新作物品种关键性状的表达。这项技术可以帮助育种者选择亲本（从中获得新性状的特定植物），这是植物育种中最关键的决策之一，并帮助识别具有最大遗传前景的后代（新植物后代），从而加速育种流程。这项技术和其他基于 DNA 的技术创造了我们所知的植物育种业。

自伯爵以来20 世纪 90 年代，我们应用这些技术的方式取得了巨大进步，帮助我们开发改良的气候智能型作物，并更快地将新品种送到农民手中。如今，我们对基因如何发挥作用有了更多了解，这使我们能够创造出具有农民、消费者和价值链中其他利益相关者想要和需要的性状的改良作物品种。

植物育种可以帮助我们采用更多气候智能型实践并满足农民的需求 - 基因改造 (GM) 和 CRISPR 是两种基于 DNA 的技术，使这一切成为可能。转基因或“转基因”性状是为了满足农民控制害虫（如昆虫和杂草）的需求而开发的，并已成为玉米、大豆、棉花和油菜等作物的主流。 CRISPR 的作用甚至更多，可以促进植物基因组中精确、定向的遗传改变。

2.是什么让 CRISPR 如此具有革命性？

从本质上讲，CRISPR 使我们能够针对各种作物改良各种作物与其他转基因方法相比，这种方法更快、更便宜并且应用更广泛。由于开发时间更快，CRISPR 促进了传统植物育种需要数年甚至数十年才能完成的创新。

考虑铁和锌含量高的营养增强豆类、耐高温番茄、抗营养因子减少的木薯以及对毁灭性玉米致命性坏死病具有抵抗力的玉米。无论是提高作物品种的产量、更能抵抗极端天气、更不易受疾病影响，还是更有营养，CRISPR 都是一个强大的工具，正在使性状开发领域“民主化”。

传统的 GM（转基因）性状在最初的科学发现阶段的成本要高得多，并且与监管审批相关的额外成本也高。利用 CRISPR 开发改良品种比依赖转基因更便宜。这意味着我们可以利用 CRISPR 来开发食物潜在市场要小得多，从而降低了进入壁垒。这使得即使是小型或非营利组织也有可能开发新品种，以改善具有独特农艺环境的小型市场的营养或农民收入。

3.您能否分享更多关于您在自己的职业生涯中如何参与 CRISPR 或其他基因编辑技术的信息？

我在作物改良方面的大部分职业生涯都集中在通过使用新技术来优化改良品种的开发。今天，我致力于通过与非洲孤儿作物联盟 (AOCC) 和非洲植物育种学院 (AfPBA) 的合作，为世界各地的作物改良队伍做好准备并帮助其实现粮食和营养安全目标。 AfPBA 已为来自 29 个国家的 150 名植物育种者提供了装备，以便在非洲超过 225 个国家育种计划中利用基因组信息和技术。

AOCC 的一项新举措让我很兴奋AfPBA CRISPR 课程即将推出，该课程将使非洲的科学家团队能够提供农民想要种植、消费者想要食用的改良作物品种。使用香蕉作为模型植物，参与者将获得基因编辑过程各个方面的第一手经验，使他们能够创造基本性状的新来源。然后，参与者将与 AfPBA 植物育种者建立联系，以促进首选作物品种的基因编辑性状进入市场的途径。

这项强化课程以肯尼亚内罗毕为基地，将在三场为期两周的课程中汇聚最多 20 名参与者。我们预计在未来五年内将有五个队列，为整个非洲大陆的 100 名科学家提供支持。课程毕业生还将接受指导，在其所在机构建立基因编辑设施和运营，扩大基因编辑在整个非洲大陆的影响力。

4.告诉我们您为什么支持非洲的植物育种。

我们需要同时关注非洲的粮食安全和不断增长的人口需求——它们是相辅相成的。非洲是地球上人口增长最集中的地区；预计本世纪其人口将增加四倍。然而非洲现在还没有养活她的人民。饥饿和营养不良现象普遍存在，据联合国粮农组织估计，21% 的非洲人营养不良。

发育迟缓是生命前 1000 天营养不足的结果，影响着 5 岁以下非洲儿童的 5880 万，即约 33%。发育迟缓与认知和身体发育受损有关。这种影响是代代相传的；发育不良的女孩更有可能成为发育不良儿童的母亲。营养不良不仅剥夺了人类的潜力，而且由于成年后的生产力下降，还给非洲国家带来了巨大的经济损失，人均国内生产总值平均下降了 13.5%（粮农组织、农发基金、儿基会、粮食计划署和世卫组织。2019 年粮食状况）2019 年世界安全与营养。）

养活非洲是一项紧迫的需求，植物育种有潜力解决不断增长的人口的粮食安全问题。

5.植物育种的一个重要部分是确定农民的需求并解决问题以满足这些需求。您能告诉我们您与农民的关系以及您如何确定什么对他们最有价值吗？

我喜欢与农民一起工作。在我职业生涯的早期，在 DEKALB Genetics 工作期间，我经常花时间与农民交谈，以更好地了解他们在维持甚至提高土壤生产力的同时最大化作物产量和利润所面临的挑战。每年夏天，我们都会邀请农民来到我们位于伊利诺伊州托马斯伯勒的研究站，以获得有关我们正在开发的当前和新的潜在产品的反馈。事实上，我们当时商业化的所有转基因解决方案都集中在解决农民的问题上，比如有效、低成本，以及环境安全的杂草控制和不需要有毒化学品的害虫控制。

作为植物育种者，了解目标市场的需求至关重要 - 首先也是最重要的是农民。如果一个品种不被农民采用，它就无法影响市场，满足人们需求的潜力为零。

农民的需求也可以反映消费者的需求。对于小农来说尤其如此，他们的生产主要是为了养活自己和家人。无论市场如何，让消费者对新作物所需的性状有发言权至关重要。风味、外观、营养成分和烹饪品质等都是消费者需要考虑的重要因素。为了产生影响力，改良品种必须代表一系列为农民、消费者和价值链中其他利益相关者服务的特征。

6.您如何调整方法来满足女性农民和消费者的需求？

下确定女农民的优先事项至关重要，特别是在非洲，妇女在农民中占很大比例，而且她们的优先事项往往与男农民不同。妇女往往是使用农作物品种的关键决策者，因为她们是为家人种植、收获和烹饪食物的人。

例如，在非洲许多地区，女性农民特别意识到要充分利用全年的生长条件，因为额外的作物可以为家庭带来额外的现金。换句话说，他们关心在雨季和旱季之间有利于轮作的作物品种。由于土地所有权不成比例地有利于男性，女性耕种的土地生产力也可能较低，因此她们可以从抗逆性更强的作物品种中受益。

7.您认为像拜耳这样的私营部门组织在改良作物品种的开发和技术应用方面发挥什么作用比如基因编辑？

我认为非洲国家的国家计划、国际非营利育种组织和私营部门之间的伙伴关系对于采用新的改良作物品种并实现其效益非常重要。为了产生所需的影响，需要加快植物育种过程，并利用成熟的技术来加快向农民提供改良品种。公共部门，包括国家计划，代表公共利益。国际非政府组织可以提供区域产量测试和 DNA 基因分型等服务。我认为私营部门在优化育种渠道和有效利用技术方面发挥着关键作用。公私合作双赢的潜力巨大，可以造福非洲人民和非洲国家经济。

有影响力的公私合作伙伴关系的一个例子是现代育种项目，该项目涉及拜耳、IITA、CIMMYT、CGIAR 卓越育种平台计划旨在优化玉米和大豆育种渠道。其他通常不属于私营部门关注的作物，即豇豆、香蕉、木薯和山药，也在范围内。除其他领域外，此次合作的重点是软件，以巩固育种管道的各个方面，以提高测试的准确性、严格的数据分析以及所采用技术的最大价值。

另一个例子是 Corteva 与 CIMMYT 合作，支持针对致命玉米病害玉米致死性坏死 (MLN) 的基因编辑解决方案。该合作旨在利用 CRISPR 方法开发对参与 MLN 表达的两种病毒具有高水平抗性的来源，并将其提供给国家项目。

8.您曾经对非洲植物育种学院的毕业生说“饥饿和营养不良可以在您的一生中消除”。你能解释一下这个大胆的斯塔背后的更多信息吗？情绪？需要做什么才能实现这一点？

我坚信非洲的饥饿和营养不良可以在未来几十年内消除。非洲植物育种学院 (AfPBA) 和非洲孤儿作物联盟 (AOCC) 是我亲自参与实现这一目标的两个组织。在 AfPBA，我见过很多聪明、精明、积极主动的植物育种者，他们致力于消除非洲的饥饿和营养不良，也许是因为他们每天都看到这些疾病造成的痛苦。

自 AOCC 于 2013 年启动以来，已通过 AOCC 及其网络对 101 种非洲孤儿作物物种中的 80 多种进行了 DNA 测序。 AfPBA 植物育种者已在同行评审期刊上发表了超过 171 篇论文，并推出了超过 37 个改良作物品种，包括肯尼亚的新小米和莫桑比克的新花生品种。

“铁磨铁石”这句话来形容这个结果确实很贴切AfPBA 科学家之间的合作。通过合作，AfPBA 科学家为其国家研究和教学大学项目获得了超过 1300 万美元的额外外部研究资金。这些科学家是非洲作物改良领域真正的“推动者和推动者”，我毫不怀疑他们将继续努力消除饥饿和营养不良。

植物育种并不是“快速解决方案”。这需要时间。但新技术正在帮助我们每天更快地创造改良品种。我坚信 AfPBA 科学家将与跨部门的其他人共同努力，成功消除非洲的饥饿和营养不良。

拜耳 法兰克福：巴恩