我國農業微生物產業發展研究

周楊，鄧名榮，杜娟，宋仲戩，吳清平，朱紅惠

（1.廣東省科學院微生物研究所，廣州 510070；2.華南應用微生物國家重點實驗室，廣州 510070；3.農業農村部農業微生物組學與精準應用重點實驗室，廣州 510070；4.廣東省菌種保藏與應用重點實驗室，廣州 510070）

一、前言

農業微生物是農業生產（含種植業和養殖業）、農產品加工、農業生物技術、農業生態環境保護等有關應用微生物的總稱，覆蓋種植業、養殖業、農業環境等領域，涉及與農業有關微生物的特性、生命活動規律、作用過程調控等研究，也是促進農業生產發展的新興方向[1,2]。農業微生物產業指利用農業微生物資源及相關工程技術的產業，具有生物工程、高增值農業的產業特征，成為國家戰略性新興產業的重要增長點[3]；微生物肥料、微生物飼料、微生物農藥、微生物能源、食用菌、微生物食物、微生物生態環境保護劑等是其重要的產品形式。鑒于農業微生物產業在糧食安全、環境保護、經濟發展等方面的重要價值，世界主要經濟體均在產業發展層面給予高度重視。根據Fortune Business Insights發布的研究報告，全球農業微生物市場2019—2024年的復合增長率約為14.6%，預計2024年細菌類、真菌類、病毒類產品的產值分別為31.4億美元、13.4億美元、25.4億美元。

以動物、植物“二元結構”為特征的傳統農業正在向動物、植物、微生物“三元結構”的新型農業轉變[1,4,5]，微生物在農業領域中的重要性得到了更多認識。發展農業微生物產業事關國家糧食安全保障和耕地質量提升，支持農業碳達峰、碳中和目標實現，促進可持續農業發展。保障國家糧食安全的壓力始終存在，而微生物產業將在解決糧食可靠供給方面發揮積極作用。例如，以農業微生物為基礎的白色農業，能夠明顯緩解現代農業中化肥和農藥不合理使用產生的環境污染、作物病蟲害頻發、農業投入成本上升、農產品質量下降等問題；耕地質量是農業可持續發展的瓶頸，而微生物肥料、微生物農藥等有利于改善土壤健康狀態，促進耕地質量恢復。

近年來，我國農業微生物市場發展勢頭迅猛，而市場空間依然較大，如微生物肥料僅占肥料總用量的10%。微生物及其相關技術開始向農業生產的諸多方面滲透，以微生物農藥、菌肥、堆肥、微生物飼料等為代表的產品，其技術研究和生產應用取得一定進展[3,6,7]。也要注意到，相比微生物技術在醫學上的應用，農業微生物發展整體上仍處于初級階段。因此，本文旨在開展農業微生物產業發展研究，識別農業微生物產業發展的特點、痛點、機遇，總結產業發展趨勢，提出重點舉措建議及對策，以期為農業微生物技術規劃、產業研究等提供基礎參考。

二、農業微生物產業發展趨勢

（一）國家層面重視微生物產業發展布局，開始研究制定產業發展政策

多個國家制定了戰略規劃來推動本國微生物產業發展。美國將微生物組列入國家計劃，形成了“微生物組技術對認知和理解農業系統運行至關重要”的結論，將之作為農業領域亟待突破的研究方向。在北美、歐洲等地區，有機農業、可持續農業理念更加深入，優質高產農作物、土地生產力、土壤健康等需求推動了微生物產品市場份額的增長。例如，德國拜耳公司搶先布局農業微生物產品，收購了開發細菌類微生物農藥產品的AgraQuest公司、研發真菌類微生物農藥產品的Prophyta公司，建立了先進的生物產品技術平臺以完善公司產品結構；先正達集團股份有限公司與荷蘭皇家帝斯曼集團合作開發了基于微生物的農業解決方案，建立了微生物篩選的專用研發平臺。

我國尚未專門針對農業微生物產業發布政策文件，一般以農業產業、生物技術、微生物性質的政策作為依據。農業微生物產業作為種業、生物技術的重要環節，已經納入國家層面的發展規劃，如“十四五”規劃綱要中加強種質資源保護利用和種子庫建設、培育具有國際競爭力的種業龍頭企業、深入實施農藥化肥減量行動、推進秸稈綜合利用和畜禽糞污資源化利用等內容；基因與生物技術列入七大科技前沿攻關領域，將生物技術作為九大戰略性新興產業之一。管理部門以更為細化的形式明確了農業微生物產業的發展重點和方向，如《2020年種植業工作要點》提出深入開展有機肥替代化肥工作，向長江經濟帶、黃河流域等區域傾斜；《科技部對十三屆全國人大一次會議第7313號建議的答復》明確了有關微生物科技創新的支持舉措，將在加強微生物資源保護、開發、利用，加快微生物研究在農業、食品、藥物領域應用與產業化等方面進行部署。

（二）微生物種質資源開始發揮農業微生物產業的“芯片”作用

農業微生物種質資源指能夠純培養、具有一定研究與應用價值的細菌和真菌等，是整個微生物行業的核心，微生物學和生物技術研究、微生物產業持續發展的重要物質基礎。性能優異的微生物菌種資源已成為農業微生物產業的核心關鍵，一個菌種支撐一個細分產業的現象趨于普遍。例如，阿維菌素曾是農用殺蟲劑的重點產品，科研人員基于阿維鏈霉菌高產菌株的阿維菌素生物合成適配性體系，設計了高效生產高效阿維菌素的元件與模塊，將阿維菌素產量提高了1000倍，市場價格下降至原來的1/50以下[8]；阿維菌素的生產技術革新引領了農用抗生素產業的快速發展，也為其他天然產物生物制品的改良提供了啟示和借鑒。

以原位培養、微流控培養、細胞分選、單細胞測序等為代表的新型培養技術逐步成熟，發展了多種“非定向”“定向”相結合的“未/難培養微生物”分離技術與方法，為發掘新的農業微生物資源創造了技術條件，也為獲取優良菌種提供了基礎。在后基因組時代，未培養微生物的分離培養將以基因組功能預測為基礎，重點開展原位功能活性測試，從生理特點、代謝途徑、營養需求等方面探析微生物可培養機理，從而獲取性狀優良的可培養農業微生物菌種資源。

從自然界中分離獲得的野生菌種，通常不滿足規模化生產要求，需要進行選育以獲得優質高產的菌種。以合成生物學、高通量自動化篩選為核心的現代生物技術，為菌種改良提供了新手段，篩選效率較傳統誘變方式高出千倍以上。生物信息大數據、基因編輯等技術，成為利用合成生物學技術對微生物進行更為精準的人工調控以實現更高效的定向進化，進而開展農業微生物菌種選育及改造的技術基礎，相關研究正在引領微生物產業的創新發展。農作物微生物組技術可揭示作物微生物組的功能，闡明與農業有關微生物的特性、生命活動規律、作用過程調控機制，正處于從基礎研究成果向田間應用轉化的階段，將為農業生產共性關鍵問題提供新的解決方案。

（三）基礎研究和前沿技術進展助推農業微生物的技術革命

農業微生物領域的技術創新與成果轉化進步顯著。以我國為例，在Web of Science數據庫中（截至2021年年底），農業微生物領域的發表論文數超過1.3×104篇；近10年的技術專利占比超過90%。伴隨著現代生物科學的發展，農業微生物研究進步迅速。多組學聯用研究的深入，新一代測序、基因編輯、微生物組、新興培養、合成生物、生物信息、人工智能、大數據等技術的突破，驅動微生物從傳統單一功能菌株到合成功能菌株、從自然篩選菌株到人工設計菌株的重要轉變，代表著農業微生物的新一輪技術革命。單細胞成像、分析檢測、高通量篩選等方向取得了積極進展，顯著提升了微生物資源的分離篩選、細胞工廠構建篩選等能力。微生物新技術的不斷涌現，支持農業微生物開發成為戰略性新興產業，相應市場將主要由新技術、創新優良種質等推動。

（四）微生物資源鑒定精準化、功能評價系統化成為發展潮流

對微生物資源進行規模化、精準化鑒定評價，發掘滿足現代農業發展需求的新型資源和基因，已經成為微生物利用領域的重要內容。在持續開展微生物資源的收集、保藏、應用開發等工作的同時，世界主要保藏中心正在由單一資源保藏機構轉向包含評價、專業應用開發在內的綜合性資源中心，注重將資源保藏與研發相結合，使高附加值化微生物資源得以充分利用。此外，隨著微生物組研究的深入，針對微生物遺傳資源、代謝物的合成生物學研究，生物制造先進技術和顛覆性技術開發是未來農業微生物領域的研究熱點。

我國雖是微生物種質資源大國，但未進入種質資源強國行列，菌種資源的精準鑒評能力亟待提升。微生物多樣性高、代謝途徑多樣，然而大量具有優良性狀的微生物資源“深藏庫中無人識”：通過表型與基因型精準鑒定、用于育種創新的微生物種質資源比例不足10%，多數資源尚未進行有效的開發利用，資源優勢未能轉化為產業優勢。精準鑒評微生物遺傳資源，發掘適應現代農業發展所需的新資源和功能基因，是農業微生物利用的重要方向。基于農業微生物的資源、基因、蛋白、代謝物等的合成生物學研究與應用正在積極開展之中。

（五）多學科技術交叉與融合助力農業微生物智能制造和精準應用

大數據技術推動了農業微生物研究與應用朝著數據化模式發展，為農業微生物產業邁向現代化提供了新的支撐。物理、材料、計算機科學等學科與生命科學的交叉與融合，推動了生物成像、基因編輯、微生物組學等技術革新。測序技術的通量、準確度顯著提高，基因編輯、合成生物學、現代生物信息學等促進了農業微生物產業的深刻變革。利用智能傳感器、智能控制裝備、深度學習等技術，構建發酵工藝的智能在線監測能力、微生物制造智能化技術與工藝體系，據此實現農業微生物產品的智能制造，逐步成為農業微生物產業的發展潮流。農業智能裝備、大數據、人工智能、機器學習、區塊鏈等技術，提供了異構數據的收集、分析、存儲、共享、集成能力（及相應的高級分析方法），可實時監測日照、溫/濕度、土壤養分、作物/養殖動物生長，水分、病原體、微生物在跨越土壤、動植物、環境時的循環運動過程以及病蟲害情況。利用數據科學、信息技術實現農業微生物產品的精準應用，在動態變化條件下自動整合數據并進行實時建模，促進形成數據驅動的智慧管控及精準應用，成為重要的發展趨勢之一。

（六）農業微生物產業成為資本市場的熱點

農業微生物的研究和應用成為加快農業創新發展、提升農業科技競爭力的主導力量，國際農業強國已將微生物組列入農業領域五大亟待突破的方向。隨著微生物技術的發展：農業微生物催生新產業發展，成為農業領域碳達峰、碳中和的核心途徑。受良好前景的吸引，社會資本積極涌入農業微生物領域，微生物科技公司成為新興的投資對象。美國Indigo Ag公司率先創建了農業微生物基因組信息數據庫，獲取了有利于植物營養和健康的微生物且增產提質效果明顯，累計融資達到6.09億美元。在我國，南寧漢和生物科技股份有限公司、甘肅中成德潤生物科技有限公司、慕恩（北京）生物科技有限公司、成都新朝陽作物科學股份有限公司、北京藍晶微生物科技有限公司等成功獲得了融資，積極拓展微生物肥料、微生物菌劑、微生物農藥、養殖替抗、農業面源污染治理、退化耕地質量提升等方面的業務。例如，慕恩（北京）生物科技有限公司選擇農業作為微生物組產業化的應用方向，在多輪融資的支持下快速推動了植物微生物組產品線的產業化。

（七）農業微生物安全監管法規趨于完善

各國高度重視農業微生物，生物安全問題更為突出，相應的監管法規進一步規范。農業微生物菌種的精準鑒定、生物安全等級要求更為嚴格，環境安全評價已納入菌劑產品的質量監督和管理程序。例如，不在農業微生物領域中使用溶血型枯草芽胞桿菌已成為共識，從而將該菌的限制使用從醫藥行業拓展至農業領域。轉基因微生物的研發及產業化正在快速發展，突出問題便是對其進行有效的安全評價和法律監管；基因工程菌不能直接進行環境釋放也成為多國的應用慣例。《中華人民共和國生物安全法》已經頒布和實施，“保護生物資源”“生物資源安全”成為法定事項，標志著生物安全進入依法治理的新階段。

三、我國農業微生物產業細分領域發展現狀

（一）微生物肥料

我國微生物肥料產業已經成為生物產業、生物經濟產業的重要組成部分。微生物肥料標準體系相對全面，核心企業群基本形成。2021年，微生物肥料企業數超過2900個，產量約為2×107t，產值約為400億元。微生物肥料分為微生物菌劑、復合微生物肥料、生物有機肥等3種、11類產品，農業農村部登記證產品有9414個，相關產品的有效菌種由單一型向復合多效型過渡[9]。現階段各省份均有微生物肥料菌劑的應用，其中以華中地區最多，華北、西北地區次之，東北、華南地區較少。微生物肥料在30多種主要農作物生產環節得到應用，累積應用面積超過5億畝（1畝≈666.67 m2）[10]；以禾谷類農作物應用量最多，其次是纖維類、油料類。微生物肥料標準體系包括5個層面、近30個標準，為微生物肥料市場的菌種資源、產品生產、質量檢驗、產品使用、包裝/儲存全過程的規范化，監管部門的質量監督提供了依據，支持了微生物肥料產業的穩健發展[11]。

（二）飼用微生物產品

我國微生物飼料添加劑產業尚處起步階段，相關企業約有400家，年銷售額約為20億元，企業的平均規模不大。2018—2020年，飼料添加劑總產量年均增長率為12%，其中飼用微生物添加劑年均增長率為21%[12]。按照飼料生產量、養殖動物總量計算，微生物飼料添加劑的國內市場容量約為180億～200億元，而目前的市場普及率僅約10%，產業發展前景廣闊。在養殖業實施“禁抗令”的背景下，微生物飼料添加劑成為替代養殖用抗生素的重要種類，相應的科研資金投入加大，安全高效的新產品不斷推出。

（三）微生物農藥

在我國，隨著環保問題受重視程度的提高，使用化學農藥受到越來越多的限制，因而市場對農用微生物制劑的需求穩步增長。微生物制劑的研發成本逐漸降低、研發周期合理縮短，植保市場更加偏向微生物制劑，相應的發展空間廣闊。目前獲得廣泛應用的微生物農藥有井岡霉素、蘇云金桿菌、赤霉素、阿維菌素、春雷霉素等。截至2021年，我國取得登記的微生物農藥有效成分有47種，占農藥有效成分的比重為7%；微生物農藥產品有542種，占農藥產品的比重為1.3%[13]。然而，微生物農藥產業存在著企業規模小、競爭力弱、技術裝備水平低、產品結構單一、難以提供系統解決方案等問題。

（四）農業酶制劑微生物產品

我國酶制劑企業主要生產淀粉酶、糖化酶等傳統酶制劑，而傳統酶制劑的供應出現了同質化嚴重、技術含量偏低、市場競爭激烈、產能明顯過剩等現象。《2020—2026年中國酶制劑市場競爭策略及投資可行性研究報告》數據顯示，2020年農用酶制劑領域酶制劑產量為2.24×105t（增長率為15%）；其中飼料添加劑中的酶制劑產量為1.35×105t（增長率為10.8%），混合型飼料添加劑中的酶制劑產量為8.9×104t（增長率為22.2%）[14]。在新型生物酶領域，國際先進企業擁有核心技術方面（如新菌種、新基因等）的先發優勢；國內企業正在積極實施技術升級，著力開發新型酶制劑產品并擴大應用范圍。

（五）農業廢棄物資源化利用

我國是農業生產大國，每年有大量的農業廢棄物產生，相應的處理需求極大。2020年，農作物秸稈綜合利用率為91.6%，其中秸稈肥料化利用率為56.7%，飼料化利用率約為8%，農作物秸稈堆肥處理占比約為20%[15]。2019年，禽畜糞便綜合利用率為70%，肥料化是主要的綜合利用方式（占比約為58%）；預計2025年畜禽糞污綜合利用率可達80%[16]。在禽畜糞便的肥料化處理過程中，堆肥處理占大部分；禽畜糞便經微生物發酵、除臭處理后，結合后續工藝可制成復合微生物肥料等產品。

四、我國農業微生物產業發展面臨的挑戰

（一）農業微生物種質資源發掘、保護、共享利用

1.農業微生物資源擁有量不足，菌種和數據庫的對外依賴度高

我國農業微生物資源專業菌種庫可公開獲取的庫藏資源總量約為1.75×104株，而世界最大的農業微生物資源庫保有可公開獲取的細菌和真菌資源總量約為9.8×104株，說明我國農業微生物總保有數量方面不占優勢。發達國家利用規則制定、科技研發方面的先發優勢，在微生物菌株資源方面占有主導權。我國是最大的微生物菌種資源進口國，在基礎研究和生產應用領域都對進口菌株資源、生物信息大數據形成依賴，如我國近10年發表的細菌新物種約為2700個，而引進的模式菌超過9700株。然而，隨著各國加強包括微生物在內的遺傳資源保護力度并提升生物安全的重視程度，國際保藏機構對微生物菌種的出口更為謹慎；特別是自新型冠狀病毒肺炎（COVID-19）疫情暴發以來，用于科學研究的常規菌種，其引進工作已顯困難。

發達國家對生物大數據進行了有效管理和利用，如歐洲、美國、日本的三大核酸數據庫掌握并管理了全世界的生物數據。2021年，美國國家生物技術信息中心的核酸數據庫共包括1.063×108條序列，其中來自于中國的序列數目占比為37.54%。我國是生物數據產出大國，但沒有建成具有國際影響力的生物數據庫。在生物大數據、生物高技術出口管控趨于增強的背景下，我國獲取外部微生物菌種基因資源、生物大數據的能力存在弱化的風險。盡快追趕發達國家生物大數據技術，構建自主可控的生物大數據并進行有效保護和管理，是我國農業微生物產業發展的迫切問題。

2.農業微生物資源保藏量與質量脫節，大規模挖掘尚未開展，產業鏈源頭創新能力不足

根據世界菌種保藏聯合會（WFCC）統計，2021年中國微生物資源總保有量約為4.23×105株（占世界總量的比例為15%），專利菌種保藏數量約為3.72×105株（占世界總量的比例為28.8%），絕對數量并不少；而我國的專利菌株發放率僅為3.3%，遠低于10%～500%的世界先進水平。菌種的共享率體現了他人對某個菌株的需求程度，能一定程度上反映菌株的質量與價值。因此，我國保有的微生物資源質量不高，核心優良菌種成為微生物資源開發與利用的瓶頸環節。

還要注意到，我國自然微生物資源極為豐富，但優質微生物遺傳資源數量的占比偏低，同國外相比存在一定差距，難以滿足日益增長的新型微生物菌種和遺傳資源需求。例如，我國益生菌的年產值超過500億元（約占世界產值的17%），而優良菌種的自主供給率不足10%[4]。

3.全國性的普查勘探尚未開展，農業微生物遺傳資源狀況缺乏全面掌握

我國是12個高度生物多樣性國家之一，收集保存的微生物資源較美國、德國等發達國家在多樣性上存在差距，尚有大量微生物遺傳資源沒有得到應有認識。由于沒有開展有目的、有計劃、系統性的國家級微生物資源普查項目，我國微生物遺傳資源量、分布現狀、資源變化狀況等基礎資料相對匱乏，在空間尺度上存在部分考察空白區域，制約了相關資源的收集保護和有效利用。我國雖已部署代表性生態系統微生物資源的調查工作，但科學考察與調查的數據沒有進行及時補充和更新，對生態環境脆弱區生物資源考察的重視程度也顯淡薄。

4.農業微生物資源保護體系不完善，種質安全保障能力待提高

根據WFCC統計，目前我國微生物菌種保藏庫共有52家，其中國家庫9家，地方庫43家，數量并不少。這些保藏庫分布于17個省份，但各區域分布不均衡，如北京市的保藏中心高度集中，華南地區缺少國家庫，16個省份無保藏中心。我國構建了中國農業微生物菌種保藏管理中心（國家級保藏機構）牽頭，食用菌、乳酸菌、芽胞桿菌、根瘤菌、蘇云金芽胞桿菌、厭氧菌、菌根菌等專業型保藏機構相結合的微生物資源收集保藏工作體系。然而，有超過50%的微生物遺傳資源分散存放在科研院所和高校，受限于保藏條件和專業性參差不齊、保藏質量標準不統一，相應遺傳資源的長期安全保藏難以保障。目前，我國沒有建立成熟的資源集成機制和保護體系，未能將分散的資源進行有效集成和規范管理；保護體系層次與布局有待完善，資源散失的風險較高。

（二）基礎研究與核心技術研發

1.農業微生物核心種質資源獲取、選育、鑒評研究能力薄弱

優良菌種是微生物種業發展的關鍵，但核心優良菌種的自主率極低，嚴重制約了微生物產業的發展水平。例如，我國氨基酸產業年產值超過500億元，約占世界產能的60%，而優良菌種自主率不足5%[17]。近年來，我國在微生物種質資源發掘與應用方向取得進展，但基礎理論、分離技術、資源評價與選育、資源深度挖掘及鑒評技術、綠色制造技術、合成菌群技術等較世界先進水平仍有差距。例如，我國農產品加工用高端酶生產菌株長期依賴進口，國外廠商壟斷了主要的專利菌種。我國是食用菌生產大國（產量的世界占比約為75%），但許多工廠化栽培的食用菌菌種（如金針菇、蟹味菇母種）長期依靠進口；不合理地承擔了使用進口菌種的風險，出現斷供問題的可能性不能排除。

2.微生物菌劑產品應用受農業環境、宿主等的影響機理不清，使用效果不穩定

對農業微生物產品效果的制約因素認識還不深入，成為農業微生物產品使用效果不穩定的直接原因。微生物肥料的使用效果通常受土壤環境、氣候條件、作物種類等的影響，存在效果不佳或者不穩定的情況。飼用微生物添加劑在動物機體的腸道微環境中易受多種因素影響，微生物飼料添加劑發揮益生作用的機制比較復雜。科研人員開始關注產業發展問題背后的科學問題，揭示這些科學問題將促進產業的高質量發展。例如，2021年中國農業科學院農業資源與農業區劃研究所研究團隊提出了微生物肥料菌種芽胞桿菌應對植物免疫實現根際定殖的新策略，為促進肥料微生物在植物根際定殖、改善微生物肥料施用技術提供了理論參考[18]。

3.農業微生物科技創新和產業發展的基礎研發投入不足

現階段，我國農業微生物研發偏重基礎研究，產業化生產關鍵技術及平臺未能得到足夠重視；相關企業規模普遍較小，研發投入力度有限，不利于行業技術升級和產品更新。從產業格局看，大型跨國微生物制劑企業占據了農業微生物菌劑市場的主導地位，而我國企業產業集成度低、規模零散，國際市場競爭力不足。雖然社會資本已經進入農業微生物產業，但技術研發仍依賴政府投入。農業微生物高新技術研發未能實現市場化導向，這是造成技術創新不足、產業發展滯后的重要因素。近年來，在科研項目運作思路上開始有所調整，如“揭榜掛帥”關鍵核心技術攻關類項目等，但相關評價、管理模式等仍待進一步深化。

（三）企業發展與產品研發

1.企業數量多而規模小，市場集中度低，產業集群待形成

隨著人們對植物-微生物互作認識的加深，基于農作物微生物技術的產品正在推向市場，在減少化學肥料使用、提高農產品產量與品質方面展現了良好前景。然而，農業微生物行業整體呈現“大而不強”的態勢，除少數龍頭企業外，多數企業生產規模小、研發能力低、微生物高新技術轉化實力不足。我國微生物產業處于升級發展的過渡階段，受限于市場慣性，國產品牌和產品的競爭優勢不明顯。相比之下，國際龍頭企業開發了一系列極具市場競爭力的產品，如諾維信公司的Quick Roots菌劑產品、孟山都公司的玉米微生物種衣劑、以色列拉姆拉特種肥公司的系列微生物復合菌劑都取得了良好的經濟效益和生態效益。隨著國際市場競爭更顯激烈，我國微生物企業在核心原料、技術、產品等方面可能面臨復雜局面；受COVID-19疫情影響，微生物產業鏈重塑的風險加大，成為產業發展需要關注的因素。

2.產業鏈源頭創新能力不足，低端產品同質化現象嚴重

農業微生物產業鏈的源頭是優異菌種資源，而國內在此方面的創新研發能力不足。核心菌種缺乏是重要原因，導致了市場混亂和龍頭企業缺失。相關企業側重于擴大市場規模，而核心競爭力升級未能置于重要位置。農用菌劑產品種類眾多，但生產用菌種同質化、產品組合雷同、更新換代慢、針對性不強。有關農業微生物產品生產、銷售、使用等環節的科學問題認識不清，導致微生物制劑的貨架期較短、使用效果不穩定，成為制約農業微生物市場發展的主要因素之一。菌種保藏、功能復壯技術有待提升，微生物菌種的功能挖掘、農業應用深度等均有不足。例如，發酵培養基成分、發酵工藝、加工工藝對微生物生理狀態的影響研究分散而片面，沒有系統性；微生物菌劑活性保持技術研究較少，微生物細胞誘導休眠技術和激活技術開發幾乎空白；新型菌劑基質、輔劑以及加工處理、運輸、貯存技術研究力度不夠。

（四）行業標準和知識產權管理

在微生物菌種知識產權保護方面，雖有《中華人民共和國專利法》等相關產權保護法律，但因微生物菌種容易復制和流失，加之同一物種不同菌株的生產性狀差異明顯，開展微生物菌種產權的有效保護仍是難題。由于微生物菌種產權保護力度不足，相關企業從事前期菌種研發的積極性不高，這是市場上產品同質化的原因之一。此外，微生物菌種具有特殊性，知識產權方面的維權工作比較困難。

在生產方面，農業微生物行業標準體系不完善，導致產品質量參差不齊，給產品檢測、銷售、市場監督帶來了不便。肥料微生物產業標準相對完善，產業鏈全過程均有標準可依，為確保質量安全、規范生產過程、實施質量監督提供了直接依據；但是隨著行業發展、產品種類豐富，標準制定及市場監管已顯滯后。飼用微生物行業標準體系建設明顯滯后，存在著標準品種不足、名稱不統一、引用文件及技術要求不恰當、指標描述不規范、指標設置不合理、無復合產品標準等問題[12,19,20]。

五、我國農業微生物產業發展建議

（一）加強頂層設計和政策支持，提升農業微生物產業核心競爭力

從基礎研究、應用基礎研究的角度看，應關注功能微生物與農作物、養殖動物、環境要素之間的互作關系，參與地球生物化學循環、調控微生態平衡的作用機理；進一步深化活性物質、功能基因、代謝途徑、表達產物的功能/調控/機制研究以及合成生物學改造研發。擇機開展全國性的微生物資源普查專項，加強核心菌種資源的規模化挖掘和評價，為種業高質量發展筑牢物質基礎。基于優質資源，建立典型農業生態系統功能微生物的基因組、代謝組、蛋白組學信息數據庫；利用生物信息學、合成功能菌群、現代生物技術，系統解析關鍵菌種的潛在功能活性，選育并創制高效工程菌種、人工合成菌群。

建議設立農業微生物產業相關的政策制定與評議機制，涵蓋管理部門、行業協會、科研機構、企業，從法律法規、財政政策、創新支持等方面統籌發展舉措。構建的政策體系著力于促進行業關鍵共性技術、前沿引領技術、“卡脖子”技術、顛覆性技術等的突破，應有較強的可操作性；在生物技術快速發展的背景下，及時評價產業政策實施效果，調整阻礙產業發展的政策內容，提高政策實施的精準度，保持產業發展的活力。營造公平競爭環境，健全市場監管體系，據此促進農業產業結構的優化調整。

（二）建設國家農業微生物資源數據信息系統、國家微生物種質資源科學大裝置

建議擇機推動國家微生物種質資源科學大裝置建設，形成超大型微生物資源庫、模式與標準菌株庫、區域特色菌株庫、生物遺傳信息庫。利用現代信息技術，建立微生物資源數據庫與信息服務系統，提升菌種資源管理的信息化和網絡化水平。進一步完善現有資源庫的數據信息，收集包括微生物資源采集信息、生理生化信息、核酸序列信息、標記分子指紋圖譜信息在內的生物資源信息，形成記載微生物資源完善性狀特征和潛在應用前景的信息數據庫。高效篩選并準確評價微生物的菌種、基因、代謝產物的應用價值，獲得具有產業化應用前景的核心菌株、復合微生物體系、基因、酶及其他代謝產物。

運用現代信息技術，充分整合微生物種質資源實物庫、微生物基因數據庫、微生物資源信息庫。建立生物信息學數據處理、功能分析、結構設計等專業軟件環境，網絡技術、大數據分析等特色功能，提升全國范圍內微生物資源的數據共享水平。建設包括農業微生物優異菌種資源挖掘、發酵工藝開發、中試放大生產在內的協同開發技術體系，解決實驗可重復、實驗數據標準化、實驗設施開放共享等科研共性問題，推動云端實驗室平臺輻射全國。

（三）實施基礎研究和前沿關鍵技術突破，將微生物種業納入現代種業體系

發展農業微生物資源發掘技術，揭示典型農業生態系統和農業過程中的微生物資源多樣性；實施微生物組、未/難培養微生物分離培養等國家級研究項目，加強本土功能微生物資源發掘力度，形成農業生態系統關鍵未/難培養微生物類群，提升國家微生物資源的多樣性與總量。

加強本土高性能菌株的選育力度，突破微生物種業的關鍵共性技術體系，培育具有自主知識產權的重大微生物資源品種系列；解析微生物組中與優異農藝性狀、地域特色密切相關的關鍵類群，分離篩選關鍵核心菌株；獲得具有農業領域應用前景的微生物菌株、復合微生物體系、基因、酶及其他代謝產物，協同開展微生物資源儲備、研究評價、開發利用，提高實際應用成效。

開展農業微生物產品創新研究，突破從高性能菌株到高性能產品所需的關鍵技術。構建包括關鍵菌株的培養發酵技術、產品應用效果、環境條件優化在內的全鏈條科技服務，提升農業微生物產業技術創新能力，為農業可持續發展提供微生物技術層面的解決方案。通過“研產”結合，逐步提高微生物種業在現代種業體系中的地位，增強微生物種業的市場競爭力。

（四）構建農業微生物產業發展平臺，支持領域創新體系建設

構建農業微生物產業集群，形成健康可持續的產業發展模式。成立國家農業微生物種業科技創新聯盟，通過廣泛的聯合與協作，突破微生物產業的關鍵共性技術體系。設立國家農業微生物工程技術研究中心、微生物農業科技產業基礎條件與設施、農業微生物產業技術示范基地，促進高效產業技術的成熟與應用。建立農業微生物產業化示范基地，發展具有國際競爭力的產品系列，依靠優勢技術和政策引導性投入來驅動優勢企業成長。

建設科學高效且相對完整的農業種質資源、微生物種質資源保護體系，涵蓋總庫、區域中心、專業分庫等。兼顧異地保護、專業類型、地域布局等因素，完善微生物遺傳資源收集與保藏體系的層次及布局；重點建設分散資源的有效集成與保護體系、微生物遺傳資源數據信息系統、國家綜合性微生物遺傳資源長期備份庫。

構建新型國家農業微生物產業共建共享體系，形成國家農業種質資源共享共用交易平臺，推動微生物菌種、組學大數據、專利、科技文獻、儀器設備、專家隊伍、分離篩選技術、保藏技術、產業化產品、高價值成果等資源的多元化開發利用，充分激活農業微生物產業資源。

（五）建設農業微生物產業的法律法規體系，加強生物安全與科學倫理工作

制定和完善我國農業微生物產業的法律法規體系，注意與《〈生物多樣性公約〉關于獲取遺傳資源和公正公平分享其利用所產生惠益的名古屋協定書》的配套。加強微生物種業管理體系建設，明確微生物種業發展、菌種資源管理、微生物安全等級等方面的法律法規。優化現有的管理制度及法規，確立新研發功能菌種資源的知識產權保護政策，支持學術界在現有國際法律法規框架下參與制定國際規則。

強化農業微生物種質資源保護利用政策，規范開展保護單位確定、資源登記等工作。研究適應微生物特點的種質資源管理辦法和知識產權保護制度，如菌種溯源制度等。應用基于分子生物學的菌種編碼唯一性檢測系統等研究成果，構建菌種溯源標簽系統，維護新資源菌株選育者的合法權益，提升農業微生物領域的知識產權保護水平，根本性改善當前市場上微生物產品種類同質化、產品維權難的局面。

在管理和科研層面，需加強農業微生物產業的生物安全與科學倫理工作，構建相應的指導性規則體系以支持領域的有序發展；行業協會、企業參與建立行業層面的倫理共識，明確行業中生物安全和倫理“紅線”，保障農業微生物產業和相關生物技術的良性發展。