全球生物種業(yè)創(chuàng)新發(fā)展趨勢 我國生物種業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與問題分析

• 黃江 2023年8月7日 來源：東方財富 658 38
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近年來，基因編輯育種、基因組選擇育種、設(shè)計育種等重要育種技術(shù)快速發(fā)展，相關(guān)發(fā)表論文數(shù)量占生物育種領(lǐng)域發(fā)表論文總量的比例逐年增加.

生物種業(yè)是利用各種生物技術(shù)培育生物新品種的戰(zhàn)略性和基礎(chǔ)性核心產(chǎn)業(yè),涉及的育種技術(shù)主要包括雜交育種、分子標(biāo)記輔助育種、轉(zhuǎn)基因育種、基因編輯育種、基因組選擇育種和設(shè)計育種等。

分子育種的出現(xiàn)則為問題的解決帶來了曙光。與傳統(tǒng)育種相比，分子標(biāo)記輔助育種可以縮短育種時間，抗病改良時間可從5年減少到2年，達(dá)到快速、高效、準(zhǔn)確的育種目的。

全球生物種業(yè)創(chuàng)新發(fā)展趨勢

全球種業(yè)迎來以基因編輯、合成生物學(xué)和人工智能等技術(shù)融合發(fā)展為標(biāo)志的智能育種時代.

全球種業(yè)經(jīng)歷了原始育種、常規(guī)育種、分子育種3?個時代，正進(jìn)入?4.0?時代——智能育種時代，育種精準(zhǔn)性和效率大幅提高。近年來，基因編輯育種、基因組選擇育種、設(shè)計育種等重要育種技術(shù)快速發(fā)展，相關(guān)發(fā)表論文數(shù)量占生物育種領(lǐng)域發(fā)表論文總量的比例逐年增加.

同時，多國放松基因編輯產(chǎn)品監(jiān)管。例如，美國和日本已批準(zhǔn)多款基因編輯農(nóng)產(chǎn)品上市，包括高油酸大豆油、富含γ-氨基丁酸番茄、肉量增加的紅鯛魚、生長速度翻倍的河豚及高支鏈淀粉含量的糯玉米。

我國生物種業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與問題分析

近年來，我國生物種業(yè)取得長足發(fā)展，有力保障了國內(nèi)糧食和重要農(nóng)產(chǎn)品的穩(wěn)定供給，但同時也面臨一系列挑戰(zhàn)。例如，大豆、玉米等飼料糧大量進(jìn)口且單產(chǎn)水平與發(fā)達(dá)國家具有較大差距;部分優(yōu)質(zhì)果品、高檔蔬菜等種源仍然依賴進(jìn)口;奶牛、白羽肉雞等畜禽核心種源仍依賴進(jìn)口。為確保糧食安全，打贏種業(yè)翻身仗，我國迫切需要通過科技創(chuàng)新提高生物種業(yè)的競爭力。

中國和美國處于全球生物種業(yè)科技產(chǎn)出第一梯隊。近?30?年來，生物種業(yè)科技創(chuàng)新速度加快，全球每年發(fā)表論文數(shù)量和授權(quán)專利數(shù)量均呈現(xiàn)增長趨勢。其中，美國和中國發(fā)表論文數(shù)量和授權(quán)專利數(shù)量遠(yuǎn)高于其他國家，處于第一梯隊。中國生物種業(yè)領(lǐng)域發(fā)表論文數(shù)量和授權(quán)專利數(shù)量分別位居全球第?1?位和第?2?位;科技產(chǎn)出增速明顯，年度發(fā)表論文數(shù)量和年度授權(quán)專利數(shù)量分別在?2010?年和?2020?年超越美國，排名全球首位。美國發(fā)表論文數(shù)量和授權(quán)專利數(shù)量分別排名全球第?2?位和第?1?位，其中授權(quán)專利數(shù)量占全球的?51.6%，技術(shù)創(chuàng)新能力突出。除了中美兩國，日本、德國、法國等發(fā)達(dá)國家生物種業(yè)科技創(chuàng)新能力較強(qiáng)，發(fā)表論文數(shù)量和授權(quán)專利數(shù)量排名全球前?10?位。

育種基礎(chǔ)理論研究是種業(yè)創(chuàng)新的源泉，其代表性的核心論文將對應(yīng)用研究和技術(shù)研發(fā)產(chǎn)生廣泛影響。將育種技術(shù)領(lǐng)域中被專利引用次數(shù)和被論文引用次數(shù)排名均在前?1%?且經(jīng)過人工篩選的論文作為核心論文，分析后發(fā)現(xiàn)，美國發(fā)表了全球?62%?的育種核心論文，主要集中在轉(zhuǎn)基因育種、分子標(biāo)記輔助選擇育種、基因組選擇育種、基因編輯育種領(lǐng)域;除美國之外，日本、比利時等國家在育種理論創(chuàng)新方面也具有一定優(yōu)勢，而我國育種領(lǐng)域重大理論創(chuàng)新方面幾乎空白;同時，美國持有全球?80%?的核心專利，在育種技術(shù)開發(fā)方面具有壟斷地位，中國持有的核心專利僅為美國的?1/28，差距巨大。

全球種業(yè)經(jīng)過數(shù)輪兼并重組，形成了拜耳、科迪華和先正達(dá)三大巨頭鼎立的局面。2020?年，拜耳、科迪華和先正達(dá)種子銷售額為全球前?3?位，分別占全球種子銷售額的?23%、17%?和?7%。從創(chuàng)新能力來看，3?家企業(yè)分別持有全球?41.7%、27.5%?和?3.9%?的核心專利，其中前兩者共持有全球?69.2%?的核心專利，表現(xiàn)非常突出。

我國種業(yè)競爭力有待提高，企業(yè)尚未成為創(chuàng)新主體。種業(yè)市場大而不強(qiáng)，市場集中度較低。“十三五”期間，我國年均種子產(chǎn)值?1?200?億元人民幣，是全球第二大種子市場。我國種業(yè)企業(yè)先正達(dá)、隆平高科入選全球營收前?10?名種企榜單。但與發(fā)達(dá)國家相比，我國產(chǎn)業(yè)競爭力仍存在較大差距。①我國農(nóng)作物種子進(jìn)出口貿(mào)易長期處于逆差地位，2020?年逆差額為?4.93?萬噸，優(yōu)質(zhì)飼草種子等仍需大量進(jìn)口。②我國育種企業(yè)小而多，市場競爭力和集中度較低。2020?年，除去被中國化工集團(tuán)公司收購的瑞士先正達(dá)公司，我國生物種業(yè)公司實(shí)現(xiàn)銷售收入?777?億元人民幣，其中銷售收入超?20?億元人民幣的企業(yè)僅?1?家，這些本土企業(yè)收入總額約為拜耳?1?家公司的種子銷售額(103?億美元，約?700?億元人民幣)。本土銷售收入前?10?位的企業(yè)共占我國市場份額不到?15%，而拜耳、科迪華?2?家種業(yè)巨頭共占全球市場份額?40%。

企業(yè)尚未發(fā)揮創(chuàng)新主體作用，研發(fā)投入少，核心競爭力較弱。企業(yè)尚未成為我國生物種業(yè)創(chuàng)新主體，僅掌握我國?36%?的核心專利，大部分核心專利來自大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)，創(chuàng)新主體功能錯位導(dǎo)致先進(jìn)育種技術(shù)商業(yè)化緩慢。我國企業(yè)研發(fā)投入較低，2020?年研發(fā)投入?56?億元人民幣，占銷售額?7%，而世界三大種業(yè)巨頭的研發(fā)投入通常占其銷售額的?12%?以上。我國企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力不足，其中領(lǐng)軍企業(yè)先正達(dá)、隆平高科共掌握全球?4%?的核心專利，而歐美巨頭拜耳、科迪華共掌握全球?69.2%?的核心專利。

我國首個植物基因編輯安全證書

根據(jù)中研普華研究院《2023-2028年生物育種行業(yè)深度分析及投資戰(zhàn)略研究咨詢報告》顯示：

基因編輯是世界生物育種領(lǐng)域的前沿技術(shù)。與轉(zhuǎn)基因不同，基因編輯育種僅對作物自身基因進(jìn)行修飾，并不轉(zhuǎn)入其他物種的基因，其原理等同于常規(guī)誘變育種，培育出的品種也與常規(guī)育種培育出的品種無異。

“目前國際上諸如美國、日本、印度等地對于沒有外源基因的編輯作物不是按照轉(zhuǎn)基因作物管理，而是按照傳統(tǒng)作物來對待。因為基因編輯的原理跟傳統(tǒng)的誘變育種是一樣的，和誘變作物相比，基因編輯產(chǎn)品并沒有增加環(huán)境安全和食品安全風(fēng)險?！敝袊茖W(xué)院院士、著名水稻育種家劉耀光表示，“《細(xì)則》的發(fā)布和第一個安全證書的發(fā)放讓我們看到了基因編輯作物產(chǎn)業(yè)化的希望?！?/p>

劉耀光院士提及的《細(xì)則》是指農(nóng)業(yè)農(nóng)村部剛發(fā)布的《農(nóng)業(yè)用基因編輯植物評審細(xì)則(試行)》，進(jìn)一步明確基因編輯植物的分類標(biāo)準(zhǔn)和簡化評審的細(xì)則。

“基因編輯育種有著先天的優(yōu)勢，可以快速培育出高產(chǎn)高附加值的優(yōu)良品種。”得知舜豐生物獲得全國首個植物基因編輯安全證書，中國科學(xué)院院士許智宏表示，“《細(xì)則》的發(fā)布和第一個基因編輯安全證書的下發(fā)，讓我們看到了民族種業(yè)振興的希望?！?/p>

近年來，我國生物種業(yè)發(fā)展成果巨大，育種基礎(chǔ)研究取得突出進(jìn)展，生物育種技術(shù)創(chuàng)新緊跟國際前沿。特別是關(guān)鍵技術(shù)突破，是種業(yè)振興的核心。優(yōu)異種質(zhì)形成和演化規(guī)律、重要性狀形成的遺傳基地、多性狀協(xié)同改良理論基礎(chǔ)分別為生物育種提供了理論指導(dǎo)、基因資源和信息支撐。

我國種業(yè)科技領(lǐng)域的發(fā)展已取得長足進(jìn)步。一是種質(zhì)資源鑒定規(guī)?；珳?zhǔn)化，已從單環(huán)境單一性狀鑒定向多環(huán)境多性狀綜合評價發(fā)展。種質(zhì)資源保護(hù)和創(chuàng)新利用成績顯著，我國農(nóng)作物種質(zhì)資源保存50余萬份，數(shù)量躍居世界第二。二是基因資源挖掘深度化高效化，作物遺傳育種技術(shù)不斷發(fā)展，育成新品種7萬余個，有效支撐了糧食產(chǎn)量和質(zhì)量穩(wěn)步增長。三是育種基礎(chǔ)研究取得一些突出進(jìn)展，完成了多種重要農(nóng)業(yè)生物的測序或重測序，在水稻、小麥等作物基因組學(xué)研究上國際領(lǐng)先。四是生物育種技術(shù)創(chuàng)新緊跟國際前沿，生物技術(shù)研發(fā)能力與水平和美國的差距明顯縮小。

我國生物育種也面臨諸多挑戰(zhàn)。一是生物育種基礎(chǔ)研究原創(chuàng)不足。我國農(nóng)業(yè)生物基礎(chǔ)研究與育種應(yīng)用結(jié)合不緊密，重大育種利用價值的新基因不多，復(fù)雜性狀形成的機(jī)理解析尚不深入，育種理論方法創(chuàng)新能力偏弱，多維組學(xué)數(shù)據(jù)類型和規(guī)模不足，機(jī)器學(xué)習(xí)模型和生物學(xué)過程融合不夠，核心算法與模型創(chuàng)新缺乏。二是前沿育種技術(shù)短板依然突出。比如核心技術(shù)專利缺乏，在全基因組選擇技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)的高價值專利處于空白等?；蚓庉嫷妆P工具、合成生物元件、全基因組選擇模型等核心技術(shù)受制于人。三是重大新品種研制能力亟待提升。玉米、大豆單產(chǎn)與美國差距仍很大的情況下，新一代產(chǎn)品迭代升級滯后，農(nóng)產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)、安全與高效協(xié)同改良不夠。四是種業(yè)企業(yè)育種創(chuàng)新能力亟待提升。雖然我國種業(yè)企業(yè)數(shù)量多，但育種規(guī)模小;市場集中度低，前5名企業(yè)市場份額合計僅為14%(2020年);企業(yè)投入不足，面臨著跨國企業(yè)的沖擊。五是種業(yè)科技創(chuàng)新體系尚未完善。種業(yè)上中下游銜接不緊密，科技創(chuàng)新與市場需求脫節(jié)，尚未形成市場導(dǎo)向的高效種業(yè)科技創(chuàng)新體系。聯(lián)合、集成、協(xié)同的探索和嘗試很多，但效果還不明顯。

“目前，發(fā)達(dá)國家的種業(yè)公司基本處在3.0階段(分子育種)，大型跨國種業(yè)公司進(jìn)入育種4.0時代(智能設(shè)計育種)，我國正從2.0(雜交育種)向3.0邁進(jìn)階段，與跨國公司存在代際差?！比f建民說，生物育種已向智能化、精準(zhǔn)化、工程化發(fā)展。

如何破解我國生物育種存在的問題?對此，萬建民認(rèn)為，應(yīng)從構(gòu)建新型生物育種創(chuàng)新體系、加強(qiáng)目標(biāo)導(dǎo)向的基地研究、推進(jìn)生物育種重大平臺建設(shè)等方面發(fā)揮政府主導(dǎo)作用，推動科研機(jī)構(gòu)與企業(yè)合作，加快我國自主研發(fā)的生物育種成果產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。以國家戰(zhàn)略需求和產(chǎn)業(yè)急需問題為牽引，開展有組織基礎(chǔ)研究，從生物育種發(fā)展全局角度，加快重大基因和育種理論創(chuàng)新，組建多學(xué)科交叉創(chuàng)新團(tuán)隊，推進(jìn)國內(nèi)外協(xié)同攻關(guān)。建設(shè)智能設(shè)計育種技術(shù)創(chuàng)新中心，強(qiáng)化平臺支撐能力。

一號文件首提加快生物育種產(chǎn)業(yè)化步伐

《中共中央國務(wù)院關(guān)于做好2023年全面推進(jìn)鄉(xiāng)村振興重點(diǎn)工作的意見》(簡稱《一號文件》)，首次明確提出加快玉米大豆生物育種產(chǎn)業(yè)化步伐。這一提法，意味著政府有意推動玉米大豆轉(zhuǎn)基因品種推廣。

2023年將“深入實(shí)施種業(yè)振興行動”作為單獨(dú)一項重點(diǎn)工作放在“強(qiáng)化農(nóng)業(yè)科技和裝備支撐”部分，從種質(zhì)資源精準(zhǔn)鑒定評價機(jī)制、生物育種等方面做了具體部署。

生物育種比較敏感，轉(zhuǎn)基因是生物育種的技術(shù)之一。2017年之前中央一號文件都提到轉(zhuǎn)基因，2017年之后就沒有再提，2019年的措辭是發(fā)展核心關(guān)鍵技術(shù)。轉(zhuǎn)基因一詞被生物育種替代，生物育種更容易接受，另外生物育種的內(nèi)涵更豐富，可以涵蓋近些年熱門的基因編輯?；蚓庉嬁梢杂迷诤芏噢r(nóng)作物上，也是育種技術(shù)的突破方向。

2021年中央一號文件提出要“打好種業(yè)翻身仗”，2022年一號文件提出“全面實(shí)施種業(yè)振興行動方案”。

生物育種方面，繼2022年之后，一號文件再次提出“全面實(shí)施生物育種重大項目”，同時進(jìn)一步明確指出“加快玉米大豆生物育種產(chǎn)業(yè)化步伐”“有序擴(kuò)大試點(diǎn)范圍”。政策口徑方面，2021年是“有序推進(jìn)”，2022年未提及生物育種產(chǎn)業(yè)化，2023年則提出要“加快步伐”。

特別是明確提出玉米大豆生物育種產(chǎn)業(yè)化，這一表述說明，玉米大豆轉(zhuǎn)基因技術(shù)大面積推廣的時間有望臨近。水稻和小麥?zhǔn)俏覈用竦闹魇常谵D(zhuǎn)基因推廣上面比較謹(jǐn)慎，而玉米大豆是重要的糧食作物，也是商業(yè)化價值比較高的品種，特別是玉米作物，是我國大多數(shù)種子公司的利潤來源。

玉米和大豆單產(chǎn)和農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國家相比還有一定差距，推廣轉(zhuǎn)基因有望降低農(nóng)民成本，增加糧食產(chǎn)量，增加農(nóng)民收入，產(chǎn)業(yè)鏈條的各個板塊都有望受益。同時還可以減少農(nóng)藥使用量，減少環(huán)境污染。

中國自“863計劃”開始，30年來政府都在支持轉(zhuǎn)基因研究。中國政府對轉(zhuǎn)基因作物研究真正發(fā)力是在2008年，當(dāng)年7月9日，國家投入資金200多億元，啟動 “轉(zhuǎn)基因生物新品種培育”科技重大專項。

中國一直是轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物進(jìn)口大國。2012年，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部公布自2004年以來中國進(jìn)口的各類轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品。截至2019年年初，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部批準(zhǔn)清單上的進(jìn)口轉(zhuǎn)基因生物已達(dá)31種，涉及轉(zhuǎn)基因大豆、轉(zhuǎn)基因油菜、轉(zhuǎn)基因玉米、轉(zhuǎn)基因棉花四個大類。

國內(nèi)不能種植轉(zhuǎn)基因，但是可以進(jìn)口轉(zhuǎn)基因糧食，這就形成了一個悖論。糧食安全問題牽涉到全球競爭力，中國也已儲備了很多年的轉(zhuǎn)基因技術(shù)，轉(zhuǎn)基因推廣沒有技術(shù)困難，只差政策臨門一腳。

《2023-2028年生物育種行業(yè)深度分析及投資戰(zhàn)略研究咨詢報告》由中研普華研究院撰寫，本報告對該行業(yè)的供需狀況、發(fā)展現(xiàn)狀、行業(yè)發(fā)展變化等進(jìn)行了分析，重點(diǎn)分析了行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀、如何面對行業(yè)的發(fā)展挑戰(zhàn)、行業(yè)的發(fā)展建議、行業(yè)競爭力，以及行業(yè)的投資分析和趨勢預(yù)測等等。報告還綜合了行業(yè)的整體發(fā)展動態(tài)，對行業(yè)在產(chǎn)品方面提供了參考建議和具體解決辦法。

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  2023-2028年生物育種行業(yè)深度分析及投資戰(zhàn)略研究咨詢報告

  生物育種行業(yè)研究報告中的生物育種行業(yè)數(shù)據(jù)分析以權(quán)威的國家統(tǒng)計數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用宏觀和微觀相結(jié)合的分析方式，利用科學(xué)的統(tǒng)計分析方法，在描述行業(yè)概貌的同時，對生物育種行業(yè)進(jìn)行細(xì)化分析，重...

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