本文是《基因行业蓝皮书2024》（）的连载第六篇，一览基因技能何如赋能农业生物育种。更多详情迎接守候异日的《生物育种蓝皮书》。初次煽动的中、英双语的《基因行业蓝皮书2025》启动中，迎接企业/园区/学蚁协作及赞帮合伙发表。

　　（原文脱稿于2024年7月，发表于2024年9月公然垦布的《基因行业蓝皮书（2024-2025）》，略有改动。仅动作切磋参考。）

　　遵循合伙国2023年发表的《宇宙粮食安定和养分情形告诉》，2022年环球饥饿生齿约7.35亿人，比2019年加多1.22亿人，跨越31亿人的食品安周至临挑拨。遵循合伙国粮食及农业构造（FAO）的告诉，到2050年，粮食产量务必加多70%才干知足环球届时总共约90亿余人的需求；而正在成长中国度，80%的粮食产量拉长他日自种植恶果的升高。

　　2015年以还，我国粮食坐褥不乱正在 6.5 亿吨以上的水准，人均粮食据有量跨过国际粮食安定圭臬线。但我国粮食消费与坐褥间存正在较大差异，2023年进口粮食1.6亿吨，此中大豆进口占粮食总进口量六成；正在2022/23营销年度，我国进口了67,000吨的种植种子，价钱4.78亿美元，此中，蔬菜和草籽是进口最多的两类种子，合计占 2022/23 年进口额的 56%和进口量的79%。

　　我国用 8%的耕地养活了宇宙 19%的生齿，人均耕地面积亏欠宇宙均匀水准的 40%。正在耕地有限的近况根底上，粮食产量的晋升依赖于种业更始。近五年来，种业更始取得策略的大举声援。

　　2021 年，中间周至深化厘革委员会审议通过《种业强盛手脚计划》，夸大略把种源安定晋升到闭连国度安定的政策高度；“十四五”提出有序推动生物育种资产化运用；

　　2022 年，中间一号文献提出启动农业生物育种庞大项目；党的二十大告诉昭着要全方位夯实粮食安定根柢。

　　2024年，农业村庄部合伙多部委印发《国度南繁硅谷筑树筹备（2023—2030年）》，国务院印发《新一轮千亿斤粮食产能晋升手脚计划（2024—2030年）》。

　　生物育种是欺骗遗传学、分子生物学、摩登生物工程技能等对作物举办定向变革和种类培植。根据技能过程，生物育种包罗古板育种（“育种1.0”）、杂交育种（“育种2.0”）、分子标识辅帮育种（“育种3.0”）和分子策画育种（“育种4.0”）。古板育种偏重表型拣选，现正在分子育种偏重基因拣选和改造，并咸集数字技能和大数据，来赋能古板育种，可能将育种周期缩短近50%。

　　我国的生物育种禁锢体验了三个阶段，从1980年前后的杂交育种和分子标识的资产化，2009年转基因作物获批到2022年农业基因编纂种类核定。目前，我国水稻育种技能处于全宇宙当先水准，包罗矮化育种、三系杂交水稻、两系杂交水稻等技能和种类胀舞了水稻产量的升高。

　　特殊地，基因编纂正在我国近年得到较大技能打破及种类认定。2023年，高油酸大豆动作首个植物得到农业村庄部的农业基因编纂安定证书；2024年,玉米和幼麦动作主粮初次得到植物基因编纂安定证书。此中，对待基因编纂的矮杆玉米，株高下降约25%，穗位可下降约40%，茎秆更强悍，抗风本事巩固，更耐密植，最高可完毕增产10%。

　　多年生作物是我国近年的育种打破。云南大学胡凤益教诲团队通过非洲长雄野生稻与亚洲栽培稻跨种远缘杂交，培植拥有多年素性状的“多年生稻23”于2018年通过种类核定，成为环球第一个贸易化坐褥运用的多年生作物种类，一年两季亩产量跨越 1000 公斤。通过“一次栽种，多次收割”，每年每亩能固定二氧化碳 20 公斤，正在华大智造、华大万物的技能声援当下，正在广东、云南、贵州等多个区域举办扩大。

　　四川农业大学玉米切磋所唐祈林团队，通过对玉米、多年生大刍草和摩擦禾3个物种的基因组集结，选育出来多年生玉米饲用种类，个人种类通过了国度核定，正在西南山地一经种植跨越10万亩。

　　2022年，农业村庄部办公厅印发《闭于扶植国度种业阵型企业成长的通告》，从寰宇3万余家种业企业中采选出270家阵型企业，包罗69家国度农作物种业阵型企业，86家国牲畜禽种业阵型企业和121家企业为国度水产种业阵型企业。2022年，农作物种业企业研发总加入达65亿元，比2020年升高17%，219个种类通过国度核定；畜禽种业阵型企业自决研发资金超23亿元。

　　异日5-10年，我国生物育种资产化将进入速车道。特殊是全基因组拣选技能的深切运用、基因编纂的种类认定，以及贸易化育种编造的圆满。

　　2017 年，美国农业部农业切磋效劳署发表了国度预备《植物遗传资源、基因组学和遗传变革手脚预备 2018-2022》，主旨职司是通过生物技能来帮帮美国农业转型，包罗作物遗传变革（特定性状基因占定及分子标识等）、遗传资源和讯息约束以及动作与境遇及微生物的互作机造切磋，并于2020 年兴办了 6 个物种的育种预备（蓝莓、鲜食葡萄、红薯、苜蓿、 虹鳟鱼和北美大西洋鲑鱼）。

　　2021年，欧盟委员会发表了闭于新兴生物技能的切磋告诉，以完毕欧洲绿色答应“从农场到餐桌”。2023 年 3 月，英国通过了新的“基因技能(精准育种)法案”，正式开启了基因编纂技能的贸易化育种运用大门。

　　从技能上，古板的杂交育种对体会依赖性强，须要大范畴的田间样式学筛选，周期长（培植一个成熟的新种类往往须要8-10年）。

　　基于基因科技等生物育种，赋能育种的精准化、数字化和智能化。技能门道年）、分子标识辅帮拣选（Marker Assisted Selection,MAS）和全基因组拣选（Genome Selection, GS）（2001年）、基因编纂（2012年）、合成生物(2022 年)等。

　　目前，基因编纂育种运用发轫准入，合成生物育种还正在技能转化阶段。全基因组拣选是较为成熟的技能，从早期的低密度 SNP 芯片、高密度 SNP 芯片成长到高通量测序。全基因组拣选的主旨是育种计划策画、大数据筑模和表型的凿凿性拣选。

　　近年来，跟着卫星遥感、5G、物联网、云谋略、人为智能等数字技能的成熟，将生物技能、数字技能及大数据运用于育种，被称之为“育种4.0”，即智能分子策画育种。2024年3月，中国农业科学院与阿里巴巴达摩院合伙发表了面向育种数据管束全流程的灵巧育种平台。该平台完毕了包罗育种数据约束和说明、大模子大算力优化加快、人为智能算法预测亲本及优越种类的育种全流程整合。海南三亚崖州湾科技城，兴办了国度南繁作物表型切磋措施和大数据中央，装备高通量植物表型平台，将作物海量育种数据与先辈大数据算法连结。

　　目前，相对热点的基因编纂用具是多个专利组合，个人存正在必然瓜葛。以着名的CRISPR/Cas9为例，专利获得的式样包罗Broad切磋所非全权式样授权（用度相对低），以及头部机构授权。这方面须要进一步加大技能研发以及常识产权的维护和欺骗。

　　种业存正在较高技能壁垒、商场准入和策略壁垒。跟随国际方式、商场需乞降新兴生物技能的成长，种业目前正进入新一轮的成长速车道和资产调解中。

　　正在环球种业体验了多次并购海潮，目前种业变成大型跨国公司寡头垄断商场的方式，头部机构具有从研发到出卖的完善资产链，中幼企业闭键动作技能效劳方。

　　环球前哨的种业公司包罗：拜耳（收购孟山都），科迪华（陶氏化学并购后分拆），中国化工（收购先正达）和巴斯夫（收购拜耳的蔬菜种子交易）等。

　　此中，科迪华正在2023年整年种子出卖额为94.72亿美元（同比拉长6%），息税折旧摊销前利润（EBITDA）为21.17亿美元（同比拉长28%）。中国化工集团旗下的中国种子集团有限公司（中种集团）2023年正在国内的种业营收为52亿元黎民币，新种类营收占比20%，四着作物（水稻/幼麦/玉米/大豆）商场据有率约为11%。

　　先正杀青立了1000万美元的基因编纂更始基金声援草创企业，与Harpe、慕恩生物、Tropic、Pairwise等协作开采新型杀虫、抗虫基因，开垦新型生物除草剂；

　　巴斯夫聚焦开垦欺骗益生菌的微生物造剂，激活植物本身免疫体例巩固抗性，比方防治多种作物病害的微生物成品Serifel®贝莱斯芽孢杆菌，用于豆科作物高效固氮的有益共生菌Nodulator®特异型根瘤菌等。

　　正在生物育种技能更始界限，可闭怀的企业标的包罗隆平高科，大败农，先正达，垦丰种业，华智生物，舜丰生物，博瑞迪生物，未米生物，艾迪晶生物，双绿源，齐禾生科，Benson Hill、GreenLight Biosciences、Inari、Tropic Biosciences、Hendrix Genetics等。

　　微生物造剂方面，可能闭怀当先生物、坤禾生物、慕恩生物、丽豪生物和耕天劣等企业。以下陈列代表企业的简介。

　　我国分子育种资产起步较晚，和国际先辈水准又有必然差异，主旨的题目是，存正在种子同质化告急、种业商场荟萃度不高，育种研发与成就转化存正在离开、古板巨头垄断等题目，使得目前分子育种的新兴技能商场壁垒极高，以科研商场为主。但近年正在基因测序、基因编纂等技能的赋能下迅速成长。

　　正在头部机构垄断的寡头商场，高质地的原料及贸易化拥有较大坐褥空间；正在基因编纂种质、基于合成生物的除草剂、新型泥土变革剂等新兴产物及配套商场，产物坐褥还是是蓝海。有一点独特的是，对待主粮以及紧急饲草、经济作物等闭连粮食安定和生物安定的作物，坐褥、畅达、出卖等枢纽的资源往往荟萃正在头部机构。

　　从策略端，发起进一步声援生物育种技能，慰勉第三方分子育种技能效劳方加入庞大平台，协同打造有角逐力的生物育种资产链；正在新《种子法》的实施根底上加大常识产权的维护；声援科普升高生物育种的群多认知和经受度。

　　从资产端，包罗幼麦、玉米、大豆等作物的基因编纂安定证书将联贯发放，将胀舞育种贸易编造圆满，正在抗虫、耐除草剂等以表研发更多新型性状。基因慧估计这将吸引种业公司进一步并购，推动育繁推一体化。

　　从技能端，合伙生物技能以及育种科研机构，修建现正在分子育种的更始闭环，包罗：种质资源的范畴化表型占定及全基因组基因型占定，慎密定位和克隆紧急性状的闭节基因，基因编纂等底层闭节技能的研发，运用于微生物菌剂、除草剂以及泥土变革的合成生物闭联技能，咸集人为智能等数字技能及大数据的生物谋略将渐渐成熟，运用于生物育种的全流程。

　　谢谢黄荷凤院士、卢光琇教诲对蓝皮书作序保举。谢谢星云基因、华大智造、赛福基因、鹍远生物对《基因行业蓝皮书（2024-2025）》的大举声援，使得蓝皮书公然免费发表和宣扬。

　　《基因行业蓝皮书》由基因慧合伙协作伙伴向群多免费、公然垦布电子版及纸质版，均未对表出卖或授权任何第三方出卖。