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本文是《基因行业蓝皮书2024》（）的连载第六篇，一览基因工夫若何赋能农业生物育种。更多详情接待希望将来的《生物育种蓝皮书》。初次唆使的中、英双语的《基因行业蓝皮书2025》启动中，接待企业/园区/学纠协作及赞帮联络发表。
（原文脱稿于2024年7月，发表于2024年9月公拓荒布的《基因行业蓝皮书（2024-2025）》，略有改动。仅行动讨论参考。）
依据联络国2023年发表的《天下粮食太平和养分境况讲演》，2022年环球饥饿人丁约7.35亿人，比2019年增添1.22亿人，凌驾31亿人的食品安扫数临挑拨。依据联络国粮食及农业机合（FAO）的讲演，到2050年，粮食产量必需增添70%才具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%的粮食产量伸长畴昔自种植效力的提升。
2015年以还，我国粮食分娩安靖正在 6.5 亿吨以上的秤谌，人均粮食拥有量凌驾国际粮食太平轨范线。但我国粮食消费与分娩间存正在较大差异，2023年进口粮食1.6亿吨，个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，代价4.78亿美元，个中，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%的耕地养活了天下 19%的人丁，人均耕地面积缺乏天下均匀秤谌的 40%。正在耕地有限的近况根蒂上，粮食产量的提拔依赖于种业更始。近五年来，种业更始获得战略的肆意援帮。
2021 年，核心扫数深化改良委员会审议通过《种业复兴举止计划》，夸概略把种源太平提拔到相干国度太平的计谋高度；“十四五”提出有序推动生物育种家当化运用；
2022 年，核心一号文献提出启动农业生物育种强大项目；党的二十大讲演明了要全方位夯实粮食太平根源。
2024年，农业墟落部联络多部委印发《国度南繁硅谷摆设谋划（2023—2030年）》，国务院印发《新一轮千亿斤粮食产能提拔举止计划（2024—2030年）》。
生物育种是诈骗遗传学、分子生物学、新颖生物工程工夫等对作物实行定向校正和种类培养。服从工夫过程，生物育种包含古代育种（“育种1.0”）、杂交育种（“育种2.0”）、分子标帜辅帮育种（“育种3.0”）和分子打算育种（“育种4.0”）。古代育种注重表型采取，现正在分子育种注重基因采取和改造，并集结数字工夫和大数据，来赋能古代育种，可能将育种周期缩短近50%。
我国的生物育种拘押履历了三个阶段，从1980年前后的杂交育种和分子标帜的家当化，2009年转基因作物获批到2022年农业基因编纂种类核定。目前，我国水稻育种工夫处于全天下当先秤谌，包含矮化育种、三系杂交水稻、两系杂交水稻等工夫和种类胀吹了水稻产量的提升。
格表埠，基因编纂正在我国近年得回较大工夫打破及种类认定。2023年，高油酸大豆行动首个植物得回农业墟落部的农业基因编纂太平证书；2024年,玉米和幼麦行动主粮初次得回植物基因编纂太平证书。个中，对待基因编纂的矮杆玉米，株崎岖落约25%，穗位可低落约40%，茎秆更雄壮，抗风才具巩固，更耐密植，最高可达成增产10%。
多年生作物是我国近年的育种打破。云南大学胡凤益传授团队通过非洲长雄野生稻与亚洲栽培稻跨种远缘杂交，培养拥有多年素性状的“多年生稻23”于2018年通过种类核定，成为环球第一个贸易化分娩运用的多年生作物种类，一年两季亩产量凌驾 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、华大万物的工夫援帮当下，正在广东、云南、贵州等多个地域实行推论。
四川农业大学玉米讨论所唐祈林团队，通过对玉米、多年生大刍草和摩擦禾3个物种的基因组鸠集，选育出来多年生玉米饲用种类，局限种类通过了国度核定，正在西南山地一经种植凌驾10万亩。
2022年，农业墟落部办公厅印发《合于帮帮国度种业阵型企业成长的通告》，从世界3万余家种业企业中拣选出270家阵型企业，包含69家国度农作物种业阵型企业，86家国六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进入达65亿元，比2020年提升17%，219个种类通过国度核定；畜禽种业阵型企业自立研发资金超23亿元。
将来5-10年，我国生物育种家当化将进入疾车道。格表是全基因组采取工夫的深切运用、基因编纂的种类认定，以及贸易化育种体例的完竣。
2017 年，美国农业部农业讨论办事署发表了国度布置《植物遗传资源、基因组学和遗传校正举止布置 2018-2022》，重点劳动是通过生物工夫来帮帮美国农业转型，包含作物遗传校正（特定性状基因占定及分子标帜等）、遗传资源和讯息处置以及行动与处境及微生物的互作机造讨论，并于2020 年兴办了 6 个物种的育种布置（蓝莓、鲜食葡萄、红薯、苜蓿、 虹鳟鱼和北美大西洋鲑鱼）。
2021年，欧盟委员会发表了合于新兴生物工夫的讨论讲演，以达成欧洲绿色订定“从农场到餐桌”。2023 年 3 月，英国通过了新的“基因工夫(精准育种)法案”，正式开启了基因编纂工夫的贸易化育种运用大门。
从工夫上，古代的杂交育种对体会依赖性强，必要大范围的田间样子学筛选，周期长（培养一个成熟的新种类往往必要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。工夫门途年）、分子标帜辅帮采取（Marker Assisted Selection,MAS）和全基因组采取（Genome Selection, GS）（2001年）、基因编纂（2012年）、合成生物(2022 年)等。
目前，基因编纂育种运用开始准入，合成生物育种还正在工夫转化阶段。全基因组采取是较为成熟的工夫，从早期的低密度 SNP 芯片、高密度 SNP 芯片成长到高通量测序。全基因组采取的重点是育种计划打算、大数据筑模和表型的凿凿性采取。
近年来，跟着卫星遥感、5G、物联网、云估量、人为智能等数字工夫的成熟，将生物工夫、数字工夫及大数据运用于育种，被称之为“育种4.0”，即智能分子打算育种。2024年3月，中国农业科学院与阿里巴巴达摩院联络发表了面向育种数据管造全流程的伶俐育种平台。该平台达成了包含育种数据处置和剖判、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讨论步骤和大数据核心，装备高通量植物表型平台，将作物海量育种数据与进步大数据算法维系。
目前，相对热点的基因编纂用具是多个专利组合，局限存正在必定纠葛。以着名的CRISPR/Cas9为例，专利获得的方法包含Broad讨论所非全权方法授权（用度相对低），以及头部机构授权。这方面必要进一步加大工夫研发以及常识产权的扞卫和诈骗。
种业存正在较高工夫壁垒、市集准入和战略壁垒。跟随国际形式、市集需乞降新兴生物工夫的成长，种业目前正进入新一轮的成长疾车道和家当交融中。
正在环球种业履历了多次并购海潮，目前种业造成大型跨国公司寡头垄断市集的形式，头部机构具有从研发到发卖的完美家当链，中幼企业紧要行动工夫办事方。
环球前哨的种业公司包含：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生意）等。
个中，科迪华正在2023年终年种子发卖额为94.72亿美元（同比伸长6%），息税折旧摊销前利润（EBITDA）为21.17亿美元（同比伸长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52亿元公民币，新种类营收占比20%，四着作物（水稻/幼麦/玉米/大豆）市集拥有率约为11%。
先正杀青立了1000万美元的基因编纂更始基金援帮首创企业，与Harpe、慕恩生物、Tropic、Pairwise等协作发掘新型杀虫、抗虫基因，拓荒新型生物除草剂；
巴斯夫聚焦拓荒诈骗益生菌的微生物造剂，激活植物自己免疫编造巩固抗性，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。
正在生物育种工夫更始规模，可眷注的企业标的包含隆平高科，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，可能眷注当先生物、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。
我国分子育种家当起步较晚，和国际进步秤谌另有必定差异，重点的题目是，存正在种子同质化首要、种业市集召集度不高，育种研发与功劳转化存正在脱离、古代巨头垄断等题目，使得目前分子育种的新兴工夫市集壁垒极高，以科研市集为主。但近年正在基因测序、基因编纂等工夫的赋能下迅速成长。
正在头部机构垄断的寡头市集，高质料的原料及贸易化拥有较大分娩空间；正在基因编纂种质、基于合成生物的除草剂、新型泥土校正剂等新兴产物及配套市集，产物分娩还是是蓝海。有一点非常的是，对待主粮以及紧要饲草、经济作物等相干粮食太平和生物太平的作物，分娩、畅通、发卖等合键的资源往往召集正在头部机构。
从战略端，创议进一步援帮生物育种工夫，胀动第三方分子育种工夫办事方插足强大平台，协同打造有比赛力的生物育种家当链；正在新《种子法》的践诺根蒂上加大常识产权的扞卫；援帮科普提升生物育种的公家认知和承受度。
从家当端，包含幼麦、玉米、大豆等作物的基因编纂太平证书将一连发放，将胀吹育种贸易体例完竣，正在抗虫、耐除草剂等除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。
从工夫端，联络生物工夫以及育种科研机构，修筑现正在分子育种的更始闭环，包含：种质资源的范围化表型占定及全基因组基因型占定，慎密定位和克隆紧要性状的合节基因，基因编纂等底层合节工夫的研发，运用于微生物菌剂、除草剂以及泥土校正的合成生物联系工夫，集结人为智能等数字工夫及大数据的生物估量将渐渐成熟，运用于生物育种的全流程。
感激黄荷凤院士、卢光琇传授对蓝皮书作序举荐。感激星云基因、华大智造、赛福基因、鹍远生物对《基因行业蓝皮书（2024-2025）》的肆意援帮，使得蓝皮书公然免费发表和散播。
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