觀察 | 生物育種的現實與夢想
農財網種業寶典 2023-04-05
轉基因曾是我國距世界先進水平最近的領域之一。
國家累計投入數百億元開展轉基因研發，取得了一系列重大突破，但尚未能實現產業化推廣。近40年過去，中國兩代科學家的科研青春流逝。如今，終于邁上生物育種產業化的最后一公里。
4月2日，生物育種產業化論壇在海南三亞舉行。本次論壇是2023中國種子大會暨南繁硅谷論壇13個分論壇之一，由安徽荃銀高科種業股份有限公司獨家贊助。
今年中央一號文件明確提出“全面實施生物育種重大項目、加快玉米大豆生物育種產業化步伐”“有序擴大試點范圍，規范種植管理”。相較于往年的中央一號文件，對于推動生物育種的態度更加明確。大會設置本次論壇，多位業界專家、企業家齊聚，解讀國家有關生物育種產業化的最新政策，交流生物育種產業化的進展和經驗。
生物育種產業化論壇現場。
現實
戰略猶豫的巨大代價
曾經，轉基因技術是我國距離世界先進水平最近的領域之一。
上世紀80年代中后期，“863”“973”等重大科技計劃先后對轉基因棉花、水稻和大豆的研發進行了部署安排。2008年國家啟動農業領域唯一的科技重大專項——轉基因生物新品種培育重大專項，生物育種研發進入快速發展期。
“國家投入數百億元開展轉基因科研，但尚未能實現產業化，近40年過去，耗費了中國兩代科學家的科研青春。”北京大北農科技集團股份有限公司常務副總裁、北京創種科技有限公司CEO劉石說。
戰略猶豫的代價是巨大的。
顯而易見的糧食缺口——
14億人要吃飯，耕地就這么多。
我國算不上農業生產強國，耕地面積少、水資源短缺、病蟲害發生率高……多重限制因素下，又疊加上近年來逐漸凸顯的國際環境不確定性因素。
數據顯示，2022年我國進口玉米2062萬噸，大豆9108萬噸，對外依賴度持續高企。中國大豆進口占世界大豆貿易總量的2/3，每年進口耗費人民幣超4000億元，且進大豆基本全是轉基因。
據中國農業科學院作物科學研究所研究員邱麗娟介紹，去年國產大豆有所增加，但也僅僅超過2000萬噸，只占到總需求量的1/5左右。
“實現大豆全部國產需要七億畝耕地，這是不現實的。擴種大豆引發與玉米等作物爭地的問題，關鍵在于我國玉米供求也非常緊張。”王航說，每年我國玉米缺口在2000萬～3000萬噸。隨著國內對畜產品、肉蛋奶的需求增長，短時間內玉米供需環境仍較緊張。
“中國解決了大豆和玉米的自足供給就基本解除了糧食安全的隱患。”隆平生物技術（海南）有限公司總經理呂玉平認為。
不斷擴大的單產差距——
轉基因作物自1996年在全球得到快速推廣，目前已有71個國家和地區批準種植或進口轉基因作物，種植面積近30億畝，涵蓋32種以上的作物類型。
在轉基因作物尚未推廣的1995年，美國玉米平均單產高于中國147公斤/畝，2021年，美國單產高于中國349公斤/畝，差距加大了137.4%。目前中國玉米的平均單產僅相當于美國的60%。
大豆更加明顯，1995年我國大豆平均畝產為111公斤，2021年達130公斤，約增長了11公斤，但美國、巴西推廣轉基因大豆后，平均畝產分別達231公斤和237公斤，相當于國產大豆的兩倍。阿根廷在種植轉基因大豆后產業競爭力不斷提升，目前已成為全球第三大大豆出口國。
“可以說如果再不加快的推進轉基因作物的產業化應用，我國跟世界農業先進國家的差距會越來越大。”農業農村部科技教育司農業轉基因生物安全管理處四級調研員王航表示。
有目共睹的巨大優勢——
破解我國農業發展的瓶頸的根本出路在哪？習近平總書記指出:“解決吃飯問題，根本出路在科技。
中國農業科學院生物技術研究所所長、國家玉米產業技術體系首席科學家李新海介紹，以轉基因、基因編輯為代表的現代農業生物技術，在緩解資源約束、保障食物安全、拓展農業領域、拓展農業功能等方面具備巨大的潛能，已經成為世界農業發達國家科技競爭的焦點，在現代農業發展中發揮著先導和引領作用。
生物育種技術是一項革命性技術，將帶動農業生產方式的根本性變革。
王航表示，轉基因育種技術優勢明顯，不及精準高效、打破生殖隔離，而且能夠解決農業生產中如抗蟲、除草等重大技術瓶頸問題。可大幅度減少農藥用量，降低人工成本，推進免耕、輪作、密植等生產種植方式變革。
數據顯示，1996～2018年，轉基因作物帶給全球經濟效益2249億美元，惠及1600～1700萬農民，耐除草劑大豆已實現農業額外收入643億美元，僅2018年使農業增收47.8億美元，54%來自產量收益和二輪作物收益，45%來自成本節約。
棉花是我國唯一實現轉基因產業化的主要農作物。李雪源表示，抗蟲、耐除草劑、抗旱等轉基因的應用提升了我國棉花在成本、價格、品質方面的國際競爭力，“一個基因一個產業”成為現實。
轉基因玉米、大豆同樣應該如此。
“中國糧食安全的出路在種業，另一出路在‘種出糧進’戰略。”呂玉平說。
在劉石看來，傳統農業科技經過100多年的發展，很難再有突破性進展，邊際效益不斷遞減。生物科技與數字科技從微觀和宏觀的維度拓展了人類的視野和認知，并與農業相關專業領域深度結合，將成為未來農業科技的底層科技。
中國農業科學院生物技術研究所所長、國家玉米產業技術體系首席科學家李新海在論壇上作報告并主持論壇的下午部分。
北京大北農科技集團股份有限公司常務副總裁、北京創種科技有限公司CEO劉石
隆平生物技術（海南）有限公司總經理呂玉平
中國農業科學院生物技術研究所谷曉峰主持論壇上午場。
機遇
2023年轉基因產業化應用試點將顯著增加
2023年是生物育種產業化元年嗎？
習近平總書記在2022年兩次提到加快生物育種產業化，為生物育種產業指明方向。
2022年的3月6日，習近平總書記在參加全國政協13屆五次會議的農業界、社會福利和社會保障界代表的年組會時，發表重要講話，明確提出了要加快生物育種產業化步伐。2022年底的中央農村工作會議，他再次提出生物育種是大方向，要加快產業化步伐。
截至目前，國內共有13個玉米、4個大豆、2個水稻轉基因項目獲農業轉基因生物安全證書，其中還有兩個大豆轉化體已獲批在阿根廷進行商業化種植。大北農、隆平高科、中國種子集團、杭州瑞豐生物等企業正積極研發儲備第二代、第三代轉基因性狀產品。
王航表示，目前我國已形成了自主基因、自主技術、自主品種的創新格局，獲得了抗病蟲、耐除草劑、耐寒、耐鹽堿、養分高效利用等一系列具有重大利用價值的新基因，也儲備了一批具備生產應用潛力的新產品。“我國的轉基因工作已經到了以產業化應用為主線，加快成熟品種推廣應用的關鍵時期。”
中國農業大學教授賴錦盛認為，轉化體的目標性狀表現要好、綜合農藝性狀要好。目前我國轉基因玉米研發能力大大增強，目標基因和轉化體具有自主知識產權，抗蟲、抗除草劑研發水平能夠與國際抗衡。
今年2月13日，中央一號文件發布，提出要加快玉米大豆生物育種產業化步伐，有序的擴大試點范圍，規范種植管理，2月21日，農業農村部一號文件進一步明確要加快生物育種產業化步伐，進一步擴大轉基因玉米大豆產業化應用的試點范圍，加強依法監管
南方農村報記者從會上獲悉，今年轉基因玉米大豆產業化應用試點范圍，將在2022年基礎上有顯著增加，目前有關部門和地方正積極推進試點各項工作任務落實，確保今年試點工作順利完成。
從2021年起我國針對農業生產面臨的草地貪蛾和草害等重大問題，對已獲生產應用安全證書的國產抗蟲、耐除草劑玉米和耐除草劑大豆進行產業化應用試點，旨在驗證大規模生產應用條件下轉基因作物的優良特性，形成一套可以適用于轉基因作物產業化應用的配套的管理政策制度體系，最終實現農民會種，政府會管，為轉基因玉米大豆的常規化管理打下基礎。
如今試點已進行兩年，2021、2022年兩年的結果表明，在不同的種植主體，不同的地理條件，不同的生產水平下，轉基因玉米大豆的表現突出，增產增效和生態效果非常明顯。
與此同時，生物育種賽道的投資價值不斷被放大。
行業預測，轉基因種子預計5年內可以完成90%的滲透率，僅玉米種子的市場規模就在600億元以上，利潤空間超過100億元，同時未來，轉基因技術將陸續在小麥、水稻中放開，長線整體市場規模超2000億元/年。
呂玉平表示，性狀通過技術授權，服務種業公司，市場規模超過100億元。性狀種業一體化，將種子銷售給種植戶，服務種植戶，服務農民，市場規模超過1000億元。利用合成生物學發展大健康產品，服務全民，市場規模超過10000億元。
農業農村部科技教育司農業轉基因生物安全管理處四級調研員王航
中國農業大學教授賴錦盛
中國農業科學院作物科學研究所研究員邱麗娟
新疆農業科學院經濟作物研究所研究員、新疆棉花產業技術體系首席科學家李雪源
挑戰
補齊企業在生物育種上的短板
生物育種加速了種業全球化和資本化，同時打破了傳統種業界限，產業發展不斷提速，推進種業產業高度集中，形成技術資源壟斷。
目前，全球種業市場已進入寡頭競爭階段。
2021年，拜耳孟山都、科迪華、先正達在作物種業市占率超70%。科迪華在玉米領域擁有全球1/4的分子育種專利，掌握60%以上的種質資源。拜耳的轉基因育種技術全球領先,被拜耳收購的孟山都擁有1700多項轉基因技術專利，掌握全球90%轉基因種子專利權，這是其強大競爭力的根本。
反觀我國，科研院所和大學仍是生物育種研發的重要力量，缺乏具有自主品牌和較強核心競爭力的種業企業或聯合體，生物育種產業化的資源整合能力弱，把控種子、生產等產業化應用的風險能力低。
李新海指出，推進生物育種產業化，企業必須成為主體力量，強化企業在生物育種產業化中的主體地位。
新疆農業科學院經濟作物研究所研究員、新疆棉花產業技術體系首席科學家李雪源表示，我國在育種技術上的創新比較強，但在有育種利用價值的基因發掘、現代育種技術整裝方面落后于發達國家。例如棉花品種性狀尚未達到國際先進水平，優質抗逆特色等功能基因資源挖掘不足，利用生物改良的綜優突破性品種少，先進基因性狀方面存在“卡脖子”隱患。他建議以生物技術培育具有國際競爭力的種業龍頭企業，推進科技成果產業化應用。
基因編輯育種能夠加速作物性狀改良，實現精準育種。以CRISPR/Cas技術為代表的基因組編輯技術已應用于作物遺傳改良，在改善品質、提高抗性等方面顯示出應用潛力。
“基因編輯底盤工具是我國農業卡脖子難題，目前我國仍缺乏自主知識產權的核心底盤工具。”賴錦盛指出，中國農大研發的自主產權基因編輯底盤工具Cas12i、Cas12j等獨立于當前公開的Cas9、Cas12a等底盤核心工具。先后獲得中國、中國香港及日本發明專利授權，并已向美國等13個國家或地區提交專利申請。同時技術許可轉讓給山東舜豐生物、美國農業基因編輯頭部企業INARI等公司。
蘇州齊禾生科生物科技有限公司CTO、博士Kevin Zhao介紹，白粉病是小麥生產中難以根治的頑疾。每年發病面積平均在1億畝左右，減產達40%。利用基因編輯培育抗白粉病且高產的新型小麥，多重基因編輯創制高產抗病性狀，快速實現不含外源DNA的小麥基因編輯，高產抗病小麥的創制周期僅需2至3個月。
作物設計育種是未來育種的方向。“存在于高水平育種家腦海中的經驗是品種選育的寶貴財富，將這些經驗系統化表達是當前分子設計育種的核心內容。” 上海中科荃銀分子育種技術有限公司總經理方玉說。
安徽荃銀高科種業股份有限公司副總經理、首席技術官、荃銀農科院院長張從合表示，公司持續加強基因編輯育種、單倍體育種和轉基因育種技術的應用，與先正達集團等單位合作，確保轉基因技術、潔田稻、抗草銨膦水稻、玉米等生物育種技術在品種選育應用上的國內領先位次。“立足玉米主產區，開展自主和合作育種，借助轉基因和基因編輯等生物育種技術，并結合兼并重組，不斷提升玉米產業銷售額。”
此外，轉基因抗性治理研究，科普宣傳等工作也需加強。特別是生物育種產業化的輿論氛圍亟需完善。在面對轉基因等生物育種持懷疑態度的公眾、少部分持反對意見的“意見引導者”以及堅定反轉者的科普引導上，還缺少精準適配性的方案。
“要圍繞著黨中央和國務院的決策部署，尊重科學，嚴格監管，加快生物育種產業化步伐，為夯實國家糧食安全根基注入新的動能，做出新的貢獻。”王航說。”
“生物技術將給種業帶來前所未有的大變局，預則立，不預則廢。思想解放是第一生產力，只有進一步解放思想，才能激發更多的創新，在高科技、數字化和智能化時代，搏風激浪，引領風騷。”劉石認為。
如今，大多數的種業人都在期待，期待生物育種產業化的夢想成為現實。
安徽荃銀高科種業股份有限公司副總經理、首席技術官、荃銀農科院院長張從合
蘇州齊禾生科生物科技有限公司CTO、博士Kevin Zhao
上海中科荃銀分子育種技術有限公司總經理方玉
科稷達隆（北京）生物技術有限公司法規經理董玉鳳
種業上中下游銜接不緊密，科技創新與市場需求脫節，尚未形成市場導向的高效種業創新體系。科技研發力量分散，資源配置和創新效率低。種業企業育種創新能力亟待提升，數量多、育種規模小。低水平重復建設，技術力量分散。
產業鏈上中游如種質資源、育種技術、品種選育等主要集中在科研教學單位。產業鏈中下游如篩選測試與性能測試、繁育與生產加工、營銷與技術服務等主要集中在企業。
北京大北農科技集團股份有限公司常務副總裁、北京創種科技有限公司CEO劉石：參照美國經驗，生物技術商業化將加速中國種業的并購和整合基因。在基因上，性狀選擇高度集中種子公司多選擇當地市場表現排名第一或第二的基因。在品種上，小品種局部優勢消失，品種數量急劇減少，大品種會自然擴大面積（>85%）。在公司上，以小品種為基礎的小公司會快速轉型、被并購或消失（>90%），大公司發展空間加大，盈利增加。
記者丨張植宏
攝影丨吳秒衡
編輯丨農財君
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