生物育種產業發展態勢、挑戰與對策建議

徐凌驗

民為國基，谷為民命。黨的二十大報告明確提出“全方位夯實糧食安全根基”。2023年中央一號文件明確“深入實施種業振興行動，全面實施生物育種重大項目”。習近平總書記高度關心我國種業安全和發展，多次強調，要圍繞保障糧食安全和重要農產品供給集中攻關，實現種業科技自立自強、種源自主可控，用中國種子保障中國糧食安全。習近平總書記在2023年12月召開的中央農村工作會議上作出重要指示“支持農業科技創新平臺建設，加快推進種業振興行動。”

生物育種，是指利用分子育種、合成生物、細胞工程育種、胚胎工程育種等一系列現代生物工程技術，深度挖掘利用生物基因資源，培育、生產和應用性能優良的動植物新品種。國家“十四五”規劃明確將生物育種產業列為重點戰略性新興產業之一。大力發展生物育種產業，對于顯著提升育種效率、破除歐美對我國技術壟斷、解決種源“卡脖子”難題、打贏我國種業翻身仗意義重大。

一、生物育種產業的重要戰略意義

（一）生物育種是支撐未來現代種業長足發展的重要力量

當今世界種業競爭實質是科技競爭，核心是生物育種技術的競爭。其基于遺傳學、分子生物學、基因組學、計算生物學和系統生物學理論，通過先進生物技術應用可顯著提高育種效率，有利于克服傳統常規育種大多依賴育種家經驗，育種效率低、精準度差、育種周期長的不利因素，顯著提升育種產品在成本、價格、品質等方面的競爭力。搶占生物育種技術及其產業發展制高點，已成為世界各國增強農業核心競爭力的重大戰略選擇。

（二）生物育種是解決種源“卡脖子”技術問題的必由之路

習近平總書記反復強調，“農業現代化，種子是基礎，必須把種源安全提升到關系國家安全的戰略高度”。糧食安全是國家安全的重要基礎，生物育種技術則是發展現代種業、解決糧食安全問題的重要支撐。從現狀來看，國內增加種植面積的潛力已經十分有限，生物育種技術可以有效降低我國農業生產成本，減少災害損失，培育優質、高營養、高產、穩產、多抗、便于機械化管理的農作物新品種，是種業創新的核心。從需求看，我國是世界第二大種子需求國，國內農作物種子進口量要比出口量足足高出近3倍，除了小麥和水稻基本實現了自主育種外，“準主糧”玉米和馬鈴薯部分依賴進口，而大豆自給率不足20%，白菜、蘿卜、黃瓜、辣椒、番茄、甘藍等蔬菜種子則80%來自國外。構建現代生物育種創新體系，突破前沿育種關鍵技術，培育戰略性新品種，實現種業科技自強自立，是解決“種源”要害、突破種源“卡脖子”技術問題的關鍵。

（三）生物育種是保障國家糧食安全的根本途徑

糧食安全是“國之大者”，培育優良品種是保障國家糧食安全的根本途徑，種源“卡脖子”將影響糧食安全甚至國家安全。全球糧食危機正在不斷蔓延。近年來全球新冠疫情持續、局部地區沖突、極端天氣頻發等問題均加劇糧食市場動蕩，多個糧食生產大國基于對未來的不確定性，限制糧食出口，進一步加劇了全球糧食緊張局勢，糧食進口國買糧難問題突出。糧食危機警報數據（IPC Global Platform）顯示，2022年，多個發展中國家遭遇糧食不安全威脅。我國是糧食生產和進口大國，國際局勢動蕩和持續走高的糧價必然對我國糧食安全產生一定的影響。大力發展生物育種產業，對于破除歐美對我國技術壟斷、打贏種業翻身仗、牢牢把握住糧食安全主動權意義重大。

二、國內外生物育種產業發展態勢

（一）國際發達國家及國際種業巨頭已進入種業4.0時代

1、生物育種邁向融合化智能化多元化發展

目前，全球種業發展進入空前密集創新和產業變革時期，隨著基因編輯、新一代測序等新型生物技術與圖像識別、機器學習等信息技術加速融合，全球農業發達國家已進入了“生物技術+人工智能+大數據”的生物育種4.0時代。通過數字高通量監測和數字管理的跨越，大型跨國公司新品種培育的主要研發工作開始從傳統的大田轉移到實驗室，經過親本基因組合研究、選配和雜交設計，在大量現代測試設備的支持下，以更高的效率更精準地研發具有特定性狀和競爭優勢的農作物品種。

國際生物育種發展表現出三大明顯特征。一是技術融合化。生物技術的應用產生了全基因組測序、分子標記等大量的數據，應用圖像識別、機器學習信息技術對大數據進行分析和挖掘，讓育種變得精準可預測。二是選種智能化。利用人工智能輔助生物表型大數據分析，通過深度學習DNA甲基化、RNA甲基化、組蛋白修飾等序列信息，可實現表觀修飾位點預測，有利于加速育種篩選過程。三是品種多元化。隨著相關前沿生物技術更加全面的應用到育種創新中，將快速、精準、高效地取得多個優異性狀聚合，有利于加速優異、特異性狀發掘和品種創新。

2、國際種業市場迅速增長，龍頭種企集中度高

21世紀以來，受益于生物育種技術的發展，全球種子市場迅速增長。根據Kynetec統計數據，全球種業的市場規模由2016年的432億美元增長至2021年520億美元，年均復合增長率為3.8%，預計2026年整體市場規模將增至578億美元，年均復合增長率為2.2%。2021年，生物育種在全球種業市場中的占比約為42.6%。其中，玉米和大豆是最重要的生物育種種子產品，合計占比超過80.2%；預計2026年生物育種市場規模將達268億美元，年均復合增長率為3.9%。其中，美國長期占據全球第一大種子市場的位置，占比達到35%以上。自2016年開始，中國成為全球第二大種子市場，占比約23%。當前，全球種業市場呈現由中、美構成的雙寡頭局面。

從全球范圍來看，種子行業集中度較高。國際種業巨頭全鏈條、流水線式商業化育種體系完備。發達國家少數幾家大型種業企業壟斷世界種子行業的大部分市場，集中度較高。根據Phillips McDougall/HISMarkit數據顯示，國際種企巨頭僅10家左右，占據超過50%的市場份額，年銷售收入均大于5億美元，利潤率基本維持在10%—15%之間。二線種企數量較多，約40家左右，銷售收入在1億—5億美元之間，利潤率基本維持在10%左右。位于第三梯隊的種企數量最多，年收入小于1億美元，利潤率約5%左右。行業整體呈現“馬太效應”、強者恒強的局面。

（二）我國種業發展正從“跟跑”向“并跑”加速追趕

總體看，我國生物育種產業基礎較薄弱，相較于國際先進水平存在一定差距，尚處于由傳統雜交育種2.0，逐步向現代生物工程育種3.0及智能設計育種4.0過渡的階段，目前正在加速追趕。

1、國內種企發展迅速

農業農村部數據顯示，我國農作物常年用種100億公斤，養殖業每年需仔豬6億多頭、雛禽150億羽、水產苗種6萬億尾，絕大多數來自企業。從國內種企梯隊來看，先正達和隆平高科均排名全球前十，成為中國躋身全球一線的種子企業。二線企業中國較多，收入規模差距較小，北大荒墾豐、江蘇大華、荃銀高科、中種集團及登海種業入圍二線。從國內種企數量來看，根據農業部數據顯示，我國2010年的種業企業數量為8700家，2016年縮減至4316家。不過，種企的數量從2017年開始反彈，截至2022年8月，我國有7000多家農作物種業企業、8000多家畜禽種業企業、19000多家水產種業企業。在農作物種類上看，國內經營玉米的種企數量占比最大，占比約28%；其次是小麥，種企數量占比約21%。經營水稻的種企包括雜交和常規水稻，合計占比約18%。從我國種業市場規模來看，2022年，我國農作物種子市場規模首次超過1300億元，企業資產總規模達到3069億元。

2、種質資源保護得到加強

種質資源保護方面取得了長足進步。自2016年修訂后的種子法實施以來，國務院及有關部門、地方各級政府和人民法院、人民檢察院全面落實黨中央決策部署和習近平總書記重要指示精神，認真貫徹實施種子法，扎實推進種業振興行動，推動現代種業發展取得積極成效。我國已構建起以國家種質資源長期庫及其復份庫為核心、70個中期庫（圃）和214個原生境保護區為骨干、省級資源庫（圃）為補充的農作物種質資源保護體系，國家種質資源長期庫保存能力達到150萬份。2021年我國保存種質資源總量突破52萬份，位居世界第二。截至2022年底，我國長期保存的農作物種質資源數量達到53.9萬份，保存林草種質資源10.8萬份；2016年至2022年，植物新品種保護申請和授權數量快速增長，全國共審定主要農作物品種2.94萬個（次），登記非主要農作物品種2.83萬個，審（認）定林木良種9000多個、草品種674個。

三、我國生物育種高質量發展面臨三大挑戰

（一）原始創新保護有待提升

生物育種新品種培育需要耗時數年，投入大量人財物力，屬于技術密集型成果。但部分企業利欲熏心，假借合作之名竊取核心親本“不勞而獲”。究其原因，一是收益分配機制不明確。不法分子容易在利益驅使下游走在灰色甚至非法地帶。二是維權執法體系不夠健全。針對技術被侵犯一方的保護手段有限，力度不足，種子侵權取證難、執法難等問題還比較突出。

（二）信息技術水平相對滯后

生物育種涉及種質資源管理、親本組配等近10多個環節，周期往往以10年為單位，現有信息化建設條件不堪重負。一是低效手工作業、過度依賴經驗判斷的現象仍然存在。美國、日本等國家從上世紀70年代開始就建立了GRIN、EXIS等種質資源網絡系統，而國內部分種企、育種科研院所和測試機構仍然采取人工測量、紙質記錄、經驗決策等工作方式，普遍存在主觀性強、缺乏全面性、準確度低等問題，性狀數據采集在數量上很難達到突破，投入產出嚴重失衡。二是信息化應用層次和水平有待提高。我國種業的信息化應用大多停留于收集數據和簡單統計分析的程度，遠達不到支撐高端育種的需要，亟需在機器學習、模式識別、圖像識別和人工智能等高端算法領域突破限制。同時，育種過程中產生的大田表型數據和實驗室產生的基因型數據每年都以幾何倍數增長，迫切需要通過信息化手段進行數據存儲、管理和分析，提高育種效率。

（三）育種行業格局有待優化

我國種業“小散弱”特征明顯。我國種業發展起步晚、時間短、市場集中度偏低、大而不強特征明顯。截至2022年8月，我國有7000多家農作物種業企業、8000多家畜禽種業企業、19000多家水產種業企業，但“育繁推”一體化企業不足百家，市場份額前五的種子企業合計市場占有率只有12%，前50強僅占國內市場份額的35%。與此形成鮮明對比的是，國際種業巨頭高度集中，全鏈條、流水線式商業化育種體系完備。發達國家種業的少數幾家大型種企壟斷了世界種子行業的大部分市場。根據2022年全球十強種企銷售額數據顯示，僅拜耳一家銷售額就高達97.71億美元，是排名第十的隆平高科（4.45億美元）的約22倍。

四、多管齊下推進我國生物育種產業高質量發展

（一）強基礎，注重種質資源和知識產權保護

一方面，持續強化種質資源保護和創新利用。全面組織農作物種質資源、畜禽遺傳資源和水產養殖種質資源普查與收集，加大珍稀、瀕危、特有資源與地方特色品種收集力度；完善種質資源普查、種質資源登記、種質資源動態變化、保存保管等信息，推進數字化動態監測、信息化監督管理。建立健全種質資源登記制度，對已入庫保存的種質資源實行統一身份信息管理，并對定期進行繁殖更新、實現種質資源身份信息可查詢可追溯；以特色優勢作物種質資源為重點，強化種質資源鑒定與基因挖掘，提升種質資源創新利用水平，為生物育種研發創新夯實基礎。另一方面，針對種業侵權案件追溯難、取證難、查處難、震懾弱等問題，一是加強司法保護，推進行政執法和刑事司法有效銜接。積極運用涉及新品種、專利的民事及行政案件集中管轄機制，打破地方保護主義，提高保護專業化水平。二是加強信息共享，建立健全案情通報、案件移送機制，聯合開展重大案件督查督辦。聯合公布一批有資質的種子檢測機構名單，建立健全損失認定和涉案物品保管、處置機制。降低維權難度和成本，充分利用舉證責任轉移等制度規定，提高種業侵權代價。三是深化生物育種科研成果權益改革，明確收益分配機制，創新產學研用利益聯結機制，扶優扶強扶特色。

（二）重技術，強化“藏糧于技”育種應用

一是提升技術創新能力。聚焦生物育種“卡脖子”技術領域，推進生物技術的共性基礎研究，拓展組學、全基因組選擇、基因編輯等現代生物技術以及物聯網、大數據、5G、人工智能等信息技術在生物育種中的融合應用。深入推進種源核心技術攻關和農作物、畜牧業、漁業等良種聯合攻關。二是加深智能科技融合，推進育種領域精準化管理。加強大數據、云計算、人工智能、區塊鏈等智能數字技術與育種深度融合，提高各環節精準化管理水平，使育種向數字化、智能化、精細化過渡。三是建立“信息化+”育種平臺，通過物聯網技術將育種過程中涉及的田間情況數字化范式轉換后自動收集上傳平臺，結合衛星遙感、種植面積、歷史水文等信息，利用機器學習、模式識別、圖像識別和人工智能等算法模型，提取有價值的信息，降低育種研發成本。四是探索建立新型農業操作系統（Agriculture Ontology Service，AOS），推動“生物技術+種質資源+大數據”三合一，促使農業生產模式變革。五是發揮區塊鏈技術在促進數據共享、提升協同效率、建設可信體系等方面的作用，利用我國創新的區塊鏈技術和基礎設施能力，完善區塊鏈服務網絡等區塊鏈基礎設施的種業管理全過程與種子信息可追溯支持能力。

（三）筑鏈條，搭建產學研用創新平臺

打通生物育種各環節的信息流和資金流，逐步完善產學研用深度融合的創新鏈條。一是搭建育種科技融合平臺，拓展產學研用融合創新，鼓勵支持生物育種龍頭種企、科研院所等融入大平臺，實現多學科交叉融合、多技術路線并行，通過關鍵技術共享，保障關鍵核心技術源頭供給，支撐引領新業態和新模式。二是激發各主體融合積極性。支持大中小企業和各類主體融通創新，激發各主體主觀能動性，實現更大效能，推進生物育種研發與產業需求應用機構合作。三是打造育種科技成果轉化平臺，鼓勵龍頭種企聯合高等院校和科研院所共建需求對接、優勢互補、利益共享的生物育種科技成果轉化平臺，面向市場需求共同開展技術定制、測試檢驗、中試熟化、產業化開發等活動，從源頭上推動育種科技成果從實驗室走向市場。

（四）拓圈子，擴大國際合作生態“朋友圈”

盡管國外種子巨頭優勢明顯，但通過充分挖掘和發揮比較優勢，國內企業仍有望在多樣化、差異化的國際市場競爭中占據一席之地。一方面，以“一帶一路”為契機，鼓勵和支持生物育種相關企業依托自身優勢“走出去”，積極參與國際市場，培養出一批集科研、生產、加工、銷售、技術服務于一體的種業科技型領軍企業與產業集群。另一方面，推進我國種企與行業巨頭之間的國際業務深度聯合，積極對標國際先進水平，促進品牌、技術、市場和營銷網絡等的有機合作，在國際合作中找差距、謀發展、促保護。

（作者單位：國家信息中心信息化和產業發展部）