——记中国科学院东北地理与农业生态研究所研究员张迪鸣

芯片，是现代科技的核心基石，智能终端、高端制造、航空航天……芯片技术始终牵引着科技的发展脉搏。近年来，我国硬核芯片技术持续突围，走出了一条自主自强的发展之路。而在生物育种领域，也有一枚关乎国家粮食安全的“芯片”——固相基因芯片。

固相基因芯片凭借高通量、高精度、标准化的技术优势，成为全球分子育种高通量基因分型领域的“金标准”。通过在硅基、玻璃基底上固定高密度DNA探针，快速完成作物基因分型，并为品种鉴定、标记辅助选择和全基因组选择等育种工作提供数据支撑，是破解种业“卡脖子”难题、赋能智能育种和分子设计育种的核心底层技术。长期以来，这项关键技术被国外巨头垄断，国内种业检测面临成本高昂、技术受制困境。

中国科学院东北地理与农业生态研究所研究员张迪鸣，是一位深耕固相基因芯片领域的青年科研工作者。他长期从事光电信息与生命科学交叉领域研究，始终瞄准国家战略需求，在固相基因芯片这一关键核心技术领域默默耕耘、持续攻关，取得了一系列科研成果。从基础研究的源头探索，到关键技术的系统突破，再到科技成果的产业化落地，走出了一条“基础研究—技术突破—产业转化”的创新路，以科技“芯”力量服务国家种业发展。

深耕交叉学科前沿 全链条攻坚创新破垄断

科技自立自强，根基在基础研究，关键在核心技术突破。在育种领域，高通量、准确的基因型检测能够提高育种材料评价和选择效率，是现代分子育种的重要技术支撑。而固相基因芯片正是实现作物基因快速精准检测的核心装备。长期以来，高密度固相基因分型芯片及配套仪器、试剂主要由Illumina、Thermo Fisher等国外企业提供，国内相关用户在产品供应、检测成本和技术服务方面受到一定制约。对此，张迪鸣锚定固相基因芯片自主化目标，从基础机理溯源，向核心技术攻坚，开启了一场科研突围。

扎实的学术积淀，是技术创新的底气所在。张迪鸣拥有浙江大学本科、博士完整求学履历，历经美国杜克大学博士后深造，先后任职于中山大学、之江实验室，多年深耕光电信息与生命科学交叉领域，形成了跨学科研究和系统攻关的能力。

聚焦固相基因芯片领域，张迪鸣团队着力构建从微观界面机理到宏观系统集成的贯通式研究体系，围绕芯片精密制造、生物传感策略、信号处理算法和光学扫描机制等核心问题开展系统探索，逐步深化了对固相基因芯片界面反应、信号转导和检测系统运行规律的认识。

凭借持续不断的钻研，张迪鸣在相关领域取得了一批基础研究成果。目前，他已累计发表SCI论文100余篇。这些研究系统阐释了芯片微纳结构设计、界面分子识别、信号放大转导、光学系统优化的核心机理，为国产固相基因芯片关键技术研发提供了理论和技术支撑。

立足基础研究，张迪鸣带领团队向“卡脖子”核心技术发起总攻，围绕芯片制造、试剂研发、仪器装备三大核心环节开展攻关。为破解芯片基底瑕疵多、一致性差、难以规模化生产的难题，团队反复试验打磨，试制1000余个不同规格芯片基底，优化材质、形貌、阵列排布与加工参数，攻克大面积低瑕疵芯片制造组装技术。针对配套试剂短板，迭代110余种试剂配方，精准调控配比、温度、反应时长，研发出适配国产芯片的专属生化试剂体系。同时，团队自主迭代两代检测仪器样机，突破光学设计、精密控制、高清成像、智能算法关键技术，实现芯片荧光信号的高速精准读取。

通过上述关键技术突破，团队持续攻关，一系列硬核创新成果接连落地：攻克微米尺度核酸微球高密度排布技术，实现每平方厘米百万级阵列密度;研发超高通量荧光编码寻址技术，可精准定位十万级检测位点;通过荧光信号增强体系实现信号百倍放大，达成单碱基精准分辨检测。更具突破性的是，团队开发了可再生重复使用的固相育种芯片，在现有实验条件下可完成10轮重复检测。相较于国外产品，国产芯片检测时长从72小时压缩至24小时内，综合成本降至进口产品的十分之一，检测准确率、召回率均稳定在99%以上，综合性能全面追平国际先进水平，为我国固相育种芯片及配套检测体系的自主研发提供了新的技术方案，有助于降低对进口产品的依赖。目前，张迪鸣以第一发明人申请发明专利30余项，授权16项，真正形成了完全自主可控的核心技术知识产权体系。

推动成果落地转化 赋能种业守护粮食安全

科技的价值，最终体现在产业赋能、服务大局上。

作为保障国家粮食安全的核心油料与饲料作物，大豆在我国消费量巨大，但进口依存度长期超80%，进口渠道集中、供应链不稳定，严重威胁粮油供给安全。立足东北粮食主产区区位优势，张迪鸣聚焦大豆育种产业痛点，将自主研发的固相基因芯片技术与大豆育种深度融合，成功研制出国产2K、20K大豆固相育种芯片及配套检测装备，为大豆良种精准选育、产能提质增效提供了科技支撑，让基础科研成果真正赋能种业振兴。

为打通“实验室”到“生产线”的最后一公里，张迪鸣积极推进产学研深度融合，主动对接行业龙头企业开展产业转化合作。经过十余轮技术对接与商务洽谈，他成功促成中国科学院东北地理与农业生态研究所与国内智慧育种装备领军企业成都瀚辰光翼深度合作，落地重大科技成果转化项目。2025年12月，双方正式签约，以“固定支付+销售分成”模式转化4项核心发明专利，项目合同潜在总金额约2000余万元。

更具产业价值的是，此次合作成功吸引省外优质产业资源落地吉林，合资成立长春市东翼育芯生物科技有限公司，未来五年预计总投资1亿元，专注固相基因芯片的产业化研发、生产与推广，为吉林省生物育种产业注入全新动能。

研究所建设的“黑土养护与农业综合开发研究能力提升项目”于2024年获得国家发展改革委批复，其中包括智能育种芯片研发中心子平台。张迪鸣主导推进固相育种芯片研发平台建设，并围绕育种芯片设计、检测及应用开展技术研发，为芯片技术持续迭代、工艺优化、成果孵化提供了坚实保障。

深耕科研、矢志创新，张迪鸣始终坚守科研初心，将个人研究方向与国家战略、产业需求、粮食安全紧密绑定。从攻克核心技术打破垄断，到落地产业化项目赋能地方发展，不断推动科技创新从基础研究向实际应用延伸，用自主创新技术破解种业发展难题，以科创担当守护大国粮仓。展现了一名青年科技工作者将个人科研追求融入国家战略和地方经济发展的担当与实干精神。

面向智能育种未来 持续拓展技术应用

立足现有成果，张迪鸣团队近期将重点推进三方面工作。

一是持续推进固相基因芯片规模化生产和育种场景应用，提高产品批次一致性和长期使用稳定性。

二是迭代优化芯片核心技术，升级新型芯片研发方案，不断提高检测效率和应用适应性。

三是拓展技术应用边界，推动相关技术覆盖大豆、水稻、玉米等作物，并结合基因型、表型及其他多组学数据，引入人工智能算法开展育种模型优化，为亲本选择、后代预测和育种决策提供数据支撑。

小小育种芯片，承载着种业振兴的宏大梦想，镌刻着青年科学家的报国担当。从基础研究溯源探理，到核心技术自主突围，最后推动成果落地赋能产业发展，张迪鸣以持之以恒的坚守、精益求精的创新、脚踏实地的实干，在微观的基因世界里书写着自主创新的宏大叙事。在种业科技自立自强的时代征程，他将继续扎根深耕自己的科研领域，持续突破技术边界、拓宽应用场景，用一枚枚自主可控的“芯片”，筑牢国家粮食安全防线，为提升我国生物育种科技创新能力、保障国家粮食安全贡献力量。(文/李杰)

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