我国首款，打破国外近20年垄断！“中国芯”闯出自己的路

5月，江西的油菜田里飘着丰收的香。江西省农业科学院的试验田里，李书宇研究员正蹲在地头采集样本。就在不久前，她所在的团队联合华中农业大学、苏州拉索生物芯片科技有限公司（以下简称“拉索生物”），正式发布了我国首款甘蓝型油菜20K固相基因芯片——“中芯油1号”。

这块泛着多彩光晕的小方片，打破了国外近20年对固相芯片技术的垄断。“以前选育一个品种可能要10年，现在缩短至最快3年，单次检测只要25元，72小时就能出结果。”李书宇向科技日报记者介绍。

这块不起眼的芯片背后，是拉索生物一群年轻人持续6年的“死磕”。没有现成技术，没有成熟经验，连可借鉴的文献都寥寥无几，他们在一片技术荒原中，硬闯出一条路，让中国油菜种业从“看天吃饭”的传统育种，迈入“精准导航”的智慧育种时代。

突破芯片点制工艺

在苏州工业园区的拉索生物实验室里，董事长李智拿起一枚芯片，对着光端详。“你看这上面96个小方块，每个方块里密布着150万—250万个微孔，每个微孔要恰好嵌入一个带着几十万条探针的微球。”他说得很轻松，但6年前，这个看似简单的“嵌入”动作，差点让整个团队崩溃。

“那时候，国内外同行都劝我们‘别折腾’。”李智回忆，固相芯片的点制工艺，长期被少数美国公司垄断，技术封锁密不透风。没有供应商、没有对口人才，甚至连可供借鉴的文献都找不到。研发负责人许心意记得，团队最初连微球入孔后的状态都看不清——前期没有可用的模型，只能通过人眼判读来建立模型。“我们全公司上上下下，连续几周每天盯着荧光扫描图，分析微孔中微球的状态。”眼睛看花了，就滴眼药水接着干；数据量太大，就分批处理、反复验证。“那段时间，我们不是在实验室，就是在去实验室的路上。”许心意苦笑。

但真正的“拦路虎”还在后面——微球与微孔的匹配。微球大了进不去，小了卡不稳，受力不均还会影响性能。拉索生物总裁刘超钧索性自己上手，现场编写代码，做力学仿真分析，优化孔径设计和排列方式。“每一步都是极限挑战，报废的微球数以百亿计。”李智说。6年间，团队积累了1600多本实验记录本，撰写了2700多份实验报告，收集了超1000万张扫描图像，但失败率99.9%，报废的微球多达800亿颗。

转机出现在2024年，得益于与中国科学院、南京大学等单位的产学研合作，一批90后、95后科研人员敢想敢干，终于让点制工艺从图纸变成了现实。“以前国外把技术门槛渲染得高不可攀，现在年轻人不信这个邪。”李智笑着说。当客户最终确认芯片性能完全自主、指标达到国际先进水平时，整个实验室沸腾了。这项技术的突破，不仅让“中芯油1号”有了坚实的“骨架”，更让中国在固相芯片领域有了自己的话语权。

攻克点位适配难关

点制工艺解决了芯片怎么造的问题，但芯片里装什么，才是决定育种效率的关键。江西省农业科学院作物研究所研究员陈伦林打了一个比方：“芯片就像一部导航仪，基因点位就是地图上的坐标。坐标越全、越准，育种才能少走弯路，精准选出好品种。”

过去15年，江西省农业科学院一直在做一件事——收集油菜的基因点位信息。但这是项“笨功夫”，日积月累攒下的数据，对开发芯片来说仍是“杯水车薪”。“就像你想编一本大辞典，手里却只有几页单词表。”陈伦林形容道。2025年，在华中农业大学国家油菜改良中心教授易斌的牵线搭桥下，行业内的顶尖专家开始倾囊相授。易斌团队率先提供了大量关键基因点位信息；紧接着，中国农业科学院油料作物研究所首席科学家华玮也带队支援。一时间，基因点位信息从几千个暴涨到2万个。

“2万个是什么概念？几乎涵盖了普适研究的所有需求，相当于我们终于有了一本油菜关键基因信息‘大辞典’。”陈伦林说。但这本“辞典”要用到芯片上，还需要弥合技术突破与产业化应用之间的差距。为此，团队与企业建立了高频沟通机制。“有时候为了一个工艺参数，我们和企业工程师能聊到深夜。”李书宇回忆。

2025年10月，“中芯油1号”正式面世。这块小小的芯片上，搭载着17000余个全基因组背景标记和1500余个功能位点。陈伦林评价说，这项成果带动了我国油菜选育从“传统育种”向“智慧育种”模式转型，“以前育种家靠经验‘看长相’，现在靠芯片‘看基因’，精准度和效率都不可同日而语”。

站在油菜花田里，李书宇一边采集样本一边对记者感慨：“‘中芯油1号’只是一个开始。”他透露，2.0版本已经在筹备中，届时将包含6万个基因点位，相当于从“辞典”升级为“辞海”。而那块曾经被国外垄断的小小芯片，如今正稳稳地安在油菜的“心脏”上，守护着中国人的“油瓶子”。

解锁灵活升级密码

“以前大家都觉得，固相芯片定制不灵活、升级成本高，这曾是国外企业主导市场时留给行业的普遍印象。”李智手里拿着一块升级后的芯片，语气里带着一丝自豪，“但我们偏要打破这个印象，做一款中国人用得起、能升级的芯片。”

李智介绍，目前固相基因芯片主要分为原位合成芯片和微球芯片两大类。“国外常用的原位光刻合成技术，要是想升级，就得从头合成所有探针，相当于重新做一张芯片，又费钱又费时；而我们的微球芯片不一样，只要设计新位点的探针，加入原有的微球池，就能完成升级，灵活得很。”他说。

更关键的是，微球芯片的检测单元是物理隔离的——每个微球都独立占据一个凹槽，新加入的微球和原有微球互不干扰，不用担心交叉反应，检测结果也更精准。

“从探针设计到微球偶联、解码、封装，我们全做到了国产化，没有依赖任何国外技术。这样一来，升级成本就降下来了，能让更多育种工作者用得上、用得起。”李智说。

芯片做好了，如何精准解析数据，又是一个难题。“我们自主研发了高精度固相基因芯片扫描设备，扫描又快又准。高通量扫描仪还能搭载自动化工作站，实现自动化检测，大大节省了人力成本。”李智指着旁边的扫描设备说，“还有配套试剂，都是专门为这个芯片量身定制的，和芯片、扫描仪高度兼容，能确保检测流程顺畅，结果准确。”

产品推广初期，质疑声一直没断过：“你们真能自己做出来？”“是不是用了国外技术？”面对质疑，团队用数据说话，用验证回应。李智回忆，当客户最终确认芯片性能完全自主、指标达到国际先进水平时，那份成就感难以言表。

2026年中央一号文件明确提出，深入实施种业振兴行动，加快选育和推广突破性品种，推进生物育种产业化。“生物育种”连续第6年写进中央一号文件，这为团队的工作注入了更多动力。

“现在，我们已经形成了覆盖猪、鸡、牛、羊等主要畜禽，以及小麦、玉米、大豆、水稻、油菜等关键作物的产品矩阵。”李智语气坚定，“未来，我们还要继续深耕，让国产芯片不仅服务于中国育种，也能为全球生物育种产业提供支撑，让‘中国芯’照亮更多育种人的路。”

来源：科技日报