導(dǎo)讀:4月7日,中央、國(guó)務(wù)院印發(fā)《加快建設(shè)農(nóng)業(yè)強(qiáng)國(guó)規(guī)劃(2024-2035)》,其中提到要推動(dòng)種業(yè)自主創(chuàng)新全面突破,加強(qiáng)種質(zhì)資源保護(hù)利用,建設(shè)國(guó)際一流的國(guó)家農(nóng)業(yè)種植資源保存、鑒定、創(chuàng)制和基因挖掘重大設(shè)施。實(shí)施育種聯(lián)合攻關(guān)和畜禽遺傳改良計(jì)劃,加快建設(shè)南繁硅谷。實(shí)施生物育種重大專項(xiàng),選育高油高產(chǎn)大豆、耐鹽堿作物等品種,加快生物育種產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
生物育種是指利用現(xiàn)代生物學(xué)技術(shù)(如基因工程、分子標(biāo)記、細(xì)胞工程等)結(jié)合傳統(tǒng)育種方法,對(duì)動(dòng)植物進(jìn)行遺傳改良,以獲得優(yōu)良性狀(如高產(chǎn)、抗病、耐逆、優(yōu)質(zhì)等)的新品種的過(guò)程,其核心是通過(guò)操控生物體的遺傳物質(zhì)(DNA)來(lái)定向優(yōu)化目標(biāo)性狀,提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率。
全球大力發(fā)展生物育種技術(shù),主要是為了應(yīng)對(duì)傳統(tǒng)種植方法存在的諸多問(wèn)題,如育種效率低、抗逆性差、資源利用效率低以及難以滿足多樣化市場(chǎng)需求等。生物育種技術(shù)憑借其精準(zhǔn)高效、抗逆性強(qiáng)、資源利用高效等優(yōu)勢(shì),能顯著提高糧食產(chǎn)量,保障糧食安全,同時(shí)推動(dòng)農(nóng)業(yè)的智能化和可持續(xù)發(fā)展。生物育種技術(shù)已成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力,對(duì)于提升農(nóng)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力、應(yīng)對(duì)資源約束以及推動(dòng)全球農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化具有重要意義。
傳統(tǒng)育種方法主要依靠自然變異、雜交選育、誘變育種等手段,通過(guò)選擇和組合不同個(gè)體的優(yōu)良性狀來(lái)培育新品種,相對(duì)來(lái)說(shuō)育種周期更長(zhǎng),通常需要數(shù)年甚至數(shù)十年的時(shí)間,且一般只能在同種或親緣關(guān)系較近的物種之間進(jìn)行基因轉(zhuǎn)移,雜交后代的表型不可預(yù)測(cè)。生物育種能夠精準(zhǔn)地對(duì)目標(biāo)積極引進(jìn)行操作實(shí)現(xiàn)定向改良,可以顯著縮短育種周期,且不受物種界限限制,可以將不同物種的優(yōu)良基因?qū)肽繕?biāo)生物中,創(chuàng)造出傳統(tǒng)育種難以獲得的新性狀。
從技術(shù)路徑上看,生物育種根據(jù)其遺傳操作方式和應(yīng)用目標(biāo),可以分為轉(zhuǎn)基因育種、基因編輯育種、分子標(biāo)記輔助育種、全基因組選擇育種等,其中轉(zhuǎn)基因育種通過(guò)跨物種基因轉(zhuǎn)移方式實(shí)現(xiàn)了抗蟲(chóng)、抗除草劑等性狀的導(dǎo)入(如Bt抗蟲(chóng)蛋白),目前已經(jīng)在全球大規(guī)模應(yīng)用;基因編輯技術(shù)(CRISPR等)憑借精準(zhǔn)修飾作物自身基因的能力,在品質(zhì)改良和復(fù)雜性狀調(diào)控上展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì);分子標(biāo)記輔助育種作為傳統(tǒng)與現(xiàn)代技術(shù)的橋梁,通過(guò)DNA標(biāo)記加速了優(yōu)良品種篩選;全基因組選擇依托大數(shù)據(jù)分析,大幅提升了畜禽育種的效率;前沿的合成生物學(xué)與中尚處于探索階段,但代表了未來(lái)突破產(chǎn)量極限的可能。通過(guò)應(yīng)用生物育種技術(shù),種業(yè)和畜禽領(lǐng)域可以達(dá)到提升產(chǎn)量,改善產(chǎn)品品質(zhì)。
從國(guó)內(nèi)外發(fā)展的對(duì)比來(lái)看,海外生物育種產(chǎn)業(yè)在技術(shù)創(chuàng)新和研發(fā)方面表現(xiàn)出高度的成熟型和領(lǐng)先性,海外發(fā)達(dá)國(guó)家和大型企業(yè)在生物育種技術(shù)研發(fā)方面投入巨大,如美國(guó)此前出臺(tái)的《美國(guó)創(chuàng)新戰(zhàn)略》將生物精準(zhǔn)育種列為未來(lái)農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要方向,并投入巨資推動(dòng)生物種業(yè)的發(fā)展。歐盟此前也制定了地平線億歐元用于農(nóng)業(yè)生物技術(shù)研發(fā)。
轉(zhuǎn)基因技術(shù)是目前全球農(nóng)業(yè)科技發(fā)展的核心技術(shù)之一,據(jù)AgbioInvestor數(shù)據(jù)顯示2023年全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積達(dá)到2.063億公頃(30.9億畝),是1996年的118倍,2023年批準(zhǔn)種植轉(zhuǎn)基因作物的國(guó)家從196年的6個(gè)增長(zhǎng)到29個(gè),加上批準(zhǔn)進(jìn)口的國(guó)家全球轉(zhuǎn)基因商業(yè)化應(yīng)用的國(guó)家和地區(qū)已在2023年達(dá)到71個(gè)。從轉(zhuǎn)基因作物種植面積來(lái)看,大豆、玉米以及棉花位列前三,2023年三者的轉(zhuǎn)基因作物種植面積分別達(dá)到1.009億公頃、0.693億公頃以及0.241億公頃,三者合計(jì)占比達(dá)到94.2%。
美國(guó)作為全球轉(zhuǎn)基因技術(shù)的領(lǐng)先者,其轉(zhuǎn)基因作物的種植面積和普及率均居世界首位。自1996年轉(zhuǎn)基因作物商業(yè)化種植依賴,美國(guó)的轉(zhuǎn)基因種植面積持續(xù)擴(kuò)大,2023年其種植面積已達(dá)到7440萬(wàn)公頃,占全球轉(zhuǎn)基因作物種植面積的36.1%,已經(jīng)批準(zhǔn)超過(guò)20種轉(zhuǎn)基因作物產(chǎn)業(yè)化,其中玉米、大豆、棉花的轉(zhuǎn)基因品種普及率分別達(dá)到93%、95%和97%,油菜和甜菜的轉(zhuǎn)基因品種普及率接近100%。從增加作物產(chǎn)量的角度來(lái)看,在1995年轉(zhuǎn)基因技術(shù)尚未商業(yè)化應(yīng)用的美國(guó),玉米大豆的平均每畝單產(chǎn)分別為475公斤和158公斤,2022年美國(guó)轉(zhuǎn)基因玉米大豆種植面積超過(guò)90%,平均單產(chǎn)已分別達(dá)到725公斤和222公斤,轉(zhuǎn)基因技術(shù)對(duì)產(chǎn)量提升發(fā)揮了革命性的作用。
基因編輯技術(shù)已成為海外生物育種的核心技術(shù)之一,該技術(shù)能夠精確修改目標(biāo)基因位點(diǎn),廣泛應(yīng)用于動(dòng)植物遺傳改良,以美國(guó)為例,美國(guó)的農(nóng)業(yè)基因編輯專利在作物育種領(lǐng)域占據(jù)重要地位,已成功培育出多種基因編輯作物,如抗白粉病小麥、高油酸大豆等。目前海外地區(qū)已有多款基因編輯產(chǎn)品成功上市,如2021年日本Sanatech Seed公司推出的世界首款基因編輯番茄,以及2023年美國(guó)批準(zhǔn)上市的首個(gè)使用CRISPR技術(shù)編輯編輯的芥菜。
我國(guó)作為人口大國(guó),2024年人口數(shù)量為14.08億人,此前第三次全國(guó)土地調(diào)查數(shù)據(jù)顯示,我國(guó)耕地面積為19.18億畝,比第二次全國(guó)土地調(diào)查減少了1.13億畝,耕地面積僅占全球不足10%,卻需養(yǎng)活全球近20%的人口,人均耕地僅1.36畝,不到世界平均水平的40%,中國(guó)面臨嚴(yán)峻的“人地矛盾”。我國(guó)仍然依賴于糧食進(jìn)口,根據(jù)海關(guān)總署數(shù)據(jù),2024年我國(guó)全年累計(jì)進(jìn)口糧食1.58萬(wàn)噸,其中大豆進(jìn)口量達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的1.05億噸,占到糧食進(jìn)口總量的66%。
種業(yè)是國(guó)家戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性核心產(chǎn)業(yè),推進(jìn)生物育種行業(yè)發(fā)展對(duì)實(shí)現(xiàn)中國(guó)種業(yè)科技自立自強(qiáng)、種源自主可控,確保國(guó)家糧食和重要農(nóng)產(chǎn)品的有效供給意義重大。我國(guó)近年來(lái)已陸續(xù)出臺(tái)多項(xiàng)政策支持生物育種行業(yè)發(fā)展,如2020年12月中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議提出的“有序推進(jìn)生物育種產(chǎn)業(yè)化運(yùn)用”到2025年中央一號(hào)文件強(qiáng)調(diào)的“繼續(xù)推進(jìn)生物育種產(chǎn)業(yè)化”,每年的中央一號(hào)文件都是關(guān)于三農(nóng)的政策方針,政策層面上正持續(xù)出臺(tái)促進(jìn)生物育種產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的支持性政策。
以生物育種的標(biāo)志性技術(shù)轉(zhuǎn)基因?yàn)槔?,我?guó)對(duì)于轉(zhuǎn)基因作物的態(tài)度呈現(xiàn)“官方審慎推進(jìn),民間爭(zhēng)議并存”的特點(diǎn),事實(shí)上我國(guó)早在上世紀(jì)90年代就已經(jīng)在轉(zhuǎn)基因育種領(lǐng)域達(dá)成了重大成就,上世紀(jì)90年代初期在轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉應(yīng)用前棉鈴蟲(chóng)為我國(guó)的棉花產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了滅頂之災(zāi),我國(guó)在面對(duì)棉鈴蟲(chóng)的嚴(yán)重危害啟動(dòng)了抗蟲(chóng)棉的研制工作并于1992年底成功研制出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉,挽救了我國(guó)棉花產(chǎn)業(yè)的同時(shí)還對(duì)棉花的生產(chǎn)發(fā)展發(fā)揮了重要作用。目前中國(guó)轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)棉的種植比例已經(jīng)超過(guò)95%,主要集中在新疆、黃河流域等主產(chǎn)區(qū)。
我國(guó)種業(yè)從傳統(tǒng)的人工選擇和雜交技術(shù),逐步向分子育種、基因編輯、合成生物技術(shù)等前沿領(lǐng)域發(fā)展,相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,我國(guó)糧食作物單產(chǎn)相較于1949年增長(zhǎng)了4.68倍,但進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái),主要糧食作物的單產(chǎn)增幅顯著降低,甚至徘徊不前。2021年我國(guó)啟動(dòng)為期三年的轉(zhuǎn)基因玉米大豆產(chǎn)業(yè)化試點(diǎn)工作,2023年試點(diǎn)擴(kuò)展到河北、內(nèi)蒙古、吉林、四川、云南等5省區(qū)20個(gè)縣,并在甘肅張掖安排制種,推廣面積約400萬(wàn)畝。從結(jié)果來(lái)看,我國(guó)轉(zhuǎn)基因玉米大豆的品種改良和增產(chǎn)效果顯著,試點(diǎn)數(shù)據(jù)顯示轉(zhuǎn)基因玉米大豆的抗蟲(chóng)耐除草劑性狀表現(xiàn)突出,對(duì)草地貪夜蛾等鱗翅目害蟲(chóng)的防治效果在90%以上,除草效果在95%以上,轉(zhuǎn)基因玉米大豆增產(chǎn)5.6%-11.6%。
2023年被視為我國(guó)轉(zhuǎn)基因種子產(chǎn)業(yè)化的元年,第五屆國(guó)家農(nóng)作物品種審定委員會(huì)第四次會(huì)議審議通過(guò)了37個(gè)轉(zhuǎn)基因玉米品種和14個(gè)轉(zhuǎn)基因大豆品種,第六次審定會(huì)議初審?fù)ㄟ^(guò)了27個(gè)轉(zhuǎn)基因玉米品種和3個(gè)轉(zhuǎn)基因大豆品種。2025年4月8日,國(guó)家農(nóng)作物品種審定委員會(huì)辦公室公式了第九次品種審定會(huì)議初審?fù)ㄟ^(guò)的轉(zhuǎn)基因玉米、大豆品種及相關(guān)信息,共有97個(gè)轉(zhuǎn)基因玉米品種、2個(gè)轉(zhuǎn)基因大豆品種通過(guò)初審。此前我國(guó)已成功kaiyun官網(wǎng)中國(guó) 開(kāi)云網(wǎng)址進(jìn)行商業(yè)化種植的只有抗蟲(chóng)棉花以及抗病毒番木瓜,現(xiàn)在大豆和玉米的轉(zhuǎn)基因作物種植正式進(jìn)入快車(chē)道,我國(guó)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)業(yè)商業(yè)化發(fā)展進(jìn)程持續(xù)加速。
在基因編輯育種領(lǐng)域,我國(guó)基因編輯種業(yè)產(chǎn)品商業(yè)化進(jìn)程同樣處于穩(wěn)步推進(jìn)階段,2023年以來(lái)獲批的農(nóng)用基因編輯生物安全證書(shū)數(shù)量持續(xù)增加,首張“準(zhǔn)生證”便發(fā)放在進(jìn)口依賴嚴(yán)重的大豆領(lǐng)域,即2023年4月對(duì)高油酸基因編輯大豆下放的全國(guó)首個(gè)農(nóng)用基因編輯生物安全證書(shū)。截至2024年底,我國(guó)已持續(xù)穩(wěn)步下放“準(zhǔn)生證”,如2024年5月8日對(duì)齊禾生科開(kāi)發(fā)的抗白粉病高產(chǎn)小麥以及對(duì)山東舜豐生物科技開(kāi)發(fā)的產(chǎn)量性狀改良玉米矮稈玉米,相關(guān)新聞顯示截至2024年已持續(xù)下發(fā)5張“準(zhǔn)生證”。
生物育種已經(jīng)成為了國(guó)家戰(zhàn)略性的核心產(chǎn)業(yè),但實(shí)際上我國(guó)生物種業(yè)在國(guó)際上的競(jìng)爭(zhēng)力仍相對(duì)較弱,先進(jìn)育種技術(shù)的核心專利大部分仍來(lái)自于大學(xué)和科研機(jī)構(gòu),企業(yè)尚未成為種業(yè)的創(chuàng)新主體,先進(jìn)技術(shù)的商業(yè)化途徑仍然不明確。除此之外,生物育種的關(guān)鍵專利技術(shù)仍然被國(guó)外掌握,據(jù)此前相關(guān)報(bào)道顯示,我國(guó)僅持有全球7%的生物種業(yè)相關(guān)核心專利,而美國(guó)的占比高達(dá)80%,核心專利數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于美國(guó),且我國(guó)核心專利布局主要集中在底層技術(shù)應(yīng)用研發(fā)層面,基因編輯等生物育種底層核心專利由歐美發(fā)達(dá)國(guó)家行我,育種技術(shù)研發(fā)仍然難以繞開(kāi)國(guó)外核心專利。
企業(yè)的創(chuàng)新能力培育對(duì)于提升我國(guó)種業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力至關(guān)重要,相關(guān)數(shù)據(jù)顯示目前全球種業(yè)龍頭拜耳和科迪華分別持有全球41.7%、27.5%的核心專利,在育種開(kāi)發(fā)領(lǐng)域具有壟斷地位,而我國(guó)的領(lǐng)軍企業(yè)掌握的核心專利僅為4%,我國(guó)企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力仍有很長(zhǎng)的路要走。
種業(yè)是確保糧食安全乃至國(guó)家安全的關(guān)鍵,發(fā)展企業(yè)良種創(chuàng)新能力是提升我國(guó)種業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力的重要因素,近年來(lái)在育種領(lǐng)域已持續(xù)獲得國(guó)家級(jí)政策資源的傾斜,資本關(guān)注度持續(xù)提升,一級(jí)市場(chǎng)來(lái)看近年來(lái)我國(guó)生物育種領(lǐng)域的投融熱度逐步攀升,據(jù)來(lái)覓PEVC數(shù)據(jù)顯示2024年至今生物育種領(lǐng)域已發(fā)生多起融資案例,助力我國(guó)種業(yè)企業(yè)提升創(chuàng)新能力。感興趣的讀者,可以登錄Rime PEVC平臺(tái)獲取生物育種賽道全量融資案例、被投項(xiàng)目及深度數(shù)據(jù)分析。
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