觀察 | 生物育種的現(xiàn)實(shí)與夢想
農(nóng)財(cái)網(wǎng)種業(yè)寶典 2023-04-05
轉(zhuǎn)基因曾是我國距世界先進(jìn)水平最近的領(lǐng)域之一。
國家累計(jì)投入數(shù)百億元開展轉(zhuǎn)基因研發(fā)，取得了一系列重大突破，但尚未能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化推廣。近40年過去，中國兩代科學(xué)家的科研青春流逝。如今，終于邁上生物育種產(chǎn)業(yè)化的最后一公里。
4月2日，生物育種產(chǎn)業(yè)化論壇在海南三亞舉行。本次論壇是2023中國種子大會(huì)暨南繁硅谷論壇13個(gè)分論壇之一，由安徽荃銀高科種業(yè)股份有限公司獨(dú)家贊助。
今年中央一號(hào)文件明確提出“全面實(shí)施生物育種重大項(xiàng)目、加快玉米大豆生物育種產(chǎn)業(yè)化步伐”“有序擴(kuò)大試點(diǎn)范圍，規(guī)范種植管理”。相較于往年的中央一號(hào)文件，對于推動(dòng)生物育種的態(tài)度更加明確。大會(huì)設(shè)置本次論壇，多位業(yè)界專家、企業(yè)家齊聚，解讀國家有關(guān)生物育種產(chǎn)業(yè)化的最新政策，交流生物育種產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)展和經(jīng)驗(yàn)。
生物育種產(chǎn)業(yè)化論壇現(xiàn)場。
現(xiàn)實(shí)
戰(zhàn)略猶豫的巨大代價(jià)
曾經(jīng)，轉(zhuǎn)基因技術(shù)是我國距離世界先進(jìn)水平最近的領(lǐng)域之一。
上世紀(jì)80年代中后期，“863”“973”等重大科技計(jì)劃先后對轉(zhuǎn)基因棉花、水稻和大豆的研發(fā)進(jìn)行了部署安排。2008年國家啟動(dòng)農(nóng)業(yè)領(lǐng)域唯一的科技重大專項(xiàng)——轉(zhuǎn)基因生物新品種培育重大專項(xiàng)，生物育種研發(fā)進(jìn)入快速發(fā)展期。
“國家投入數(shù)百億元開展轉(zhuǎn)基因科研，但尚未能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，近40年過去，耗費(fèi)了中國兩代科學(xué)家的科研青春。”北京大北農(nóng)科技集團(tuán)股份有限公司常務(wù)副總裁、北京創(chuàng)種科技有限公司CEO劉石說。
戰(zhàn)略猶豫的代價(jià)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(nóng)業(yè)生產(chǎn)強(qiáng)國，耕地面積少、水資源短缺、病蟲害發(fā)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(huán)境不確定性因素。
數(shù)據(jù)顯示，2022年我國進(jìn)口玉米2062萬噸，大豆9108萬噸，對外依賴度持續(xù)高企。中國大豆進(jìn)口占世界大豆貿(mào)易總量的2/3，每年進(jìn)口耗費(fèi)人民幣超4000億元，且進(jìn)大豆基本全是轉(zhuǎn)基因。
據(jù)中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所研究員邱麗娟介紹，去年國產(chǎn)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(shí)現(xiàn)大豆全部國產(chǎn)需要七億畝耕地，這是不現(xiàn)實(shí)的。擴(kuò)種大豆引發(fā)與玉米等作物爭地的問題，關(guān)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(nèi)對畜產(chǎn)品、肉蛋奶的需求增長，短時(shí)間內(nèi)玉米供需環(huán)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(shù)（海南）有限公司總經(jīng)理呂玉平認(rèn)為。
不斷擴(kuò)大的單產(chǎn)差距——
轉(zhuǎn)基因作物自1996年在全球得到快速推廣，目前已有71個(gè)國家和地區(qū)批準(zhǔn)種植或進(jìn)口轉(zhuǎn)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(zhuǎn)基因作物尚未推廣的1995年，美國玉米平均單產(chǎn)高于中國147公斤/畝，2021年，美國單產(chǎn)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(chǎn)僅相當(dāng)于美國的60%。
大豆更加明顯，1995年我國大豆平均畝產(chǎn)為111公斤，2021年達(dá)130公斤，約增長了11公斤，但美國、巴西推廣轉(zhuǎn)基因大豆后，平均畝產(chǎn)分別達(dá)231公斤和237公斤，相當(dāng)于國產(chǎn)大豆的兩倍。阿根廷在種植轉(zhuǎn)基因大豆后產(chǎn)業(yè)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(jìn)轉(zhuǎn)基因作物的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，我國跟世界農(nóng)業(yè)先進(jìn)國家的差距會(huì)越來越大。”農(nóng)業(yè)農(nóng)村部科技教育司農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全管理處四級(jí)調(diào)研員王航表示。
有目共睹的巨大優(yōu)勢——
破解我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的瓶頸的根本出路在哪？習(xí)近平總書記指出:“解決吃飯問題，根本出路在科技。
中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所所長、國家玉米產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系首席科學(xué)家李新海介紹，以轉(zhuǎn)基因、基因編輯為代表的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生物技術(shù)，在緩解資源約束、保障食物安全、拓展農(nóng)業(yè)領(lǐng)域、拓展農(nóng)業(yè)功能等方面具備巨大的潛能，已經(jīng)成為世界農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)國家科技競爭的焦點(diǎn)，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中發(fā)揮著先導(dǎo)和引領(lǐng)作用。
生物育種技術(shù)是一項(xiàng)革命性技術(shù)，將帶動(dòng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式的根本性變革。
王航表示，轉(zhuǎn)基因育種技術(shù)優(yōu)勢明顯，不及精準(zhǔn)高效、打破生殖隔離，而且能夠解決農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中如抗蟲、除草等重大技術(shù)瓶頸問題?？纱蠓葴p少農(nóng)藥用量，降低人工成本，推進(jìn)免耕、輪作、密植等生產(chǎn)種植方式變革。
數(shù)據(jù)顯示，1996～2018年，轉(zhuǎn)基因作物帶給全球經(jīng)濟(jì)效益2249億美元，惠及1600～1700萬農(nóng)民，耐除草劑大豆已實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)額外收入643億美元，僅2018年使農(nóng)業(yè)增收47.8億美元，54%來自產(chǎn)量收益和二輪作物收益，45%來自成本節(jié)約。
棉花是我國唯一實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)業(yè)化的主要農(nóng)作物。李雪源表示，抗蟲、耐除草劑、抗旱等轉(zhuǎn)基因的應(yīng)用提升了我國棉花在成本、價(jià)格、品質(zhì)方面的國際競爭力，“一個(gè)基因一個(gè)產(chǎn)業(yè)”成為現(xiàn)實(shí)。
轉(zhuǎn)基因玉米、大豆同樣應(yīng)該如此。
“中國糧食安全的出路在種業(yè)，另一出路在‘種出糧進(jìn)’戰(zhàn)略。”呂玉平說。
在劉石看來，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)科技經(jīng)過100多年的發(fā)展，很難再有突破性進(jìn)展，邊際效益不斷遞減。生物科技與數(shù)字科技從微觀和宏觀的維度拓展了人類的視野和認(rèn)知，并與農(nóng)業(yè)相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域深度結(jié)合，將成為未來農(nóng)業(yè)科技的底層科技。
中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所所長、國家玉米產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系首席科學(xué)家李新海在論壇上作報(bào)告并主持論壇的下午部分。
北京大北農(nóng)科技集團(tuán)股份有限公司常務(wù)副總裁、北京創(chuàng)種科技有限公司CEO劉石
隆平生物技術(shù)（海南）有限公司總經(jīng)理呂玉平
中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物技術(shù)研究所谷曉峰主持論壇上午場。
機(jī)遇
2023年轉(zhuǎn)基因產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用試點(diǎn)將顯著增加
2023年是生物育種產(chǎn)業(yè)化元年嗎？
習(xí)近平總書記在2022年兩次提到加快生物育種產(chǎn)業(yè)化，為生物育種產(chǎn)業(yè)指明方向。
2022年的3月6日，習(xí)近平總書記在參加全國政協(xié)13屆五次會(huì)議的農(nóng)業(yè)界、社會(huì)福利和社會(huì)保障界代表的年組會(huì)時(shí)，發(fā)表重要講話，明確提出了要加快生物育種產(chǎn)業(yè)化步伐。2022年底的中央農(nóng)村工作會(huì)議，他再次提出生物育種是大方向，要加快產(chǎn)業(yè)化步伐。
截至目前，國內(nèi)共有13個(gè)玉米、4個(gè)大豆、2個(gè)水稻轉(zhuǎn)基因項(xiàng)目獲農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全證書，其中還有兩個(gè)大豆轉(zhuǎn)化體已獲批在阿根廷進(jìn)行商業(yè)化種植。大北農(nóng)、隆平高科、中國種子集團(tuán)、杭州瑞豐生物等企業(yè)正積極研發(fā)儲(chǔ)備第二代、第三代轉(zhuǎn)基因性狀產(chǎn)品。
王航表示，目前我國已形成了自主基因、自主技術(shù)、自主品種的創(chuàng)新格局，獲得了抗病蟲、耐除草劑、耐寒、耐鹽堿、養(yǎng)分高效利用等一系列具有重大利用價(jià)值的新基因，也儲(chǔ)備了一批具備生產(chǎn)應(yīng)用潛力的新產(chǎn)品。“我國的轉(zhuǎn)基因工作已經(jīng)到了以產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用為主線，加快成熟品種推廣應(yīng)用的關(guān)鍵時(shí)期。”
中國農(nóng)業(yè)大學(xué)教授賴錦盛認(rèn)為，轉(zhuǎn)化體的目標(biāo)性狀表現(xiàn)要好、綜合農(nóng)藝性狀要好。目前我國轉(zhuǎn)基因玉米研發(fā)能力大大增強(qiáng)，目標(biāo)基因和轉(zhuǎn)化體具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，抗蟲、抗除草劑研發(fā)水平能夠與國際抗衡。
今年2月13日，中央一號(hào)文件發(fā)布，提出要加快玉米大豆生物育種產(chǎn)業(yè)化步伐，有序的擴(kuò)大試點(diǎn)范圍，規(guī)范種植管理，2月21日，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部一號(hào)文件進(jìn)一步明確要加快生物育種產(chǎn)業(yè)化步伐，進(jìn)一步擴(kuò)大轉(zhuǎn)基因玉米大豆產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的試點(diǎn)范圍，加強(qiáng)依法監(jiān)管
南方農(nóng)村報(bào)記者從會(huì)上獲悉，今年轉(zhuǎn)基因玉米大豆產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用試點(diǎn)范圍，將在2022年基礎(chǔ)上有顯著增加，目前有關(guān)部門和地方正積極推進(jìn)試點(diǎn)各項(xiàng)工作任務(wù)落實(shí)，確保今年試點(diǎn)工作順利完成。
從2021年起我國針對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨的草地貪蛾和草害等重大問題，對已獲生產(chǎn)應(yīng)用安全證書的國產(chǎn)抗蟲、耐除草劑玉米和耐除草劑大豆進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用試點(diǎn)，旨在驗(yàn)證大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用條件下轉(zhuǎn)基因作物的優(yōu)良特性，形成一套可以適用于轉(zhuǎn)基因作物產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的配套的管理政策制度體系，最終實(shí)現(xiàn)農(nóng)民會(huì)種，政府會(huì)管，為轉(zhuǎn)基因玉米大豆的常規(guī)化管理打下基礎(chǔ)。
如今試點(diǎn)已進(jìn)行兩年，2021、2022年兩年的結(jié)果表明，在不同的種植主體，不同的地理?xiàng)l件，不同的生產(chǎn)水平下，轉(zhuǎn)基因玉米大豆的表現(xiàn)突出，增產(chǎn)增效和生態(tài)效果非常明顯。
與此同時(shí)，生物育種賽道的投資價(jià)值不斷被放大。
行業(yè)預(yù)測，轉(zhuǎn)基因種子預(yù)計(jì)5年內(nèi)可以完成90%的滲透率，僅玉米種子的市場規(guī)模就在600億元以上，利潤空間超過100億元，同時(shí)未來，轉(zhuǎn)基因技術(shù)將陸續(xù)在小麥、水稻中放開，長線整體市場規(guī)模超2000億元/年。
呂玉平表示，性狀通過技術(shù)授權(quán)，服務(wù)種業(yè)公司，市場規(guī)模超過100億元。性狀種業(yè)一體化，將種子銷售給種植戶，服務(wù)種植戶，服務(wù)農(nóng)民，市場規(guī)模超過1000億元。利用合成生物學(xué)發(fā)展大健康產(chǎn)品，服務(wù)全民，市場規(guī)模超過10000億元。
農(nóng)業(yè)農(nóng)村部科技教育司農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全管理處四級(jí)調(diào)研員王航
中國農(nóng)業(yè)大學(xué)教授賴錦盛
中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所研究員邱麗娟
新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所研究員、新疆棉花產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系首席科學(xué)家李雪源
挑戰(zhàn)
補(bǔ)齊企業(yè)在生物育種上的短板
生物育種加速了種業(yè)全球化和資本化，同時(shí)打破了傳統(tǒng)種業(yè)界限，產(chǎn)業(yè)發(fā)展不斷提速，推進(jìn)種業(yè)產(chǎn)業(yè)高度集中，形成技術(shù)資源壟斷。
目前，全球種業(yè)市場已進(jìn)入寡頭競爭階段。
2021年，拜耳孟山都、科迪華、先正達(dá)在作物種業(yè)市占率超70%?？频先A在玉米領(lǐng)域擁有全球1/4的分子育種專利，掌握60%以上的種質(zhì)資源。拜耳的轉(zhuǎn)基因育種技術(shù)全球領(lǐng)先,被拜耳收購的孟山都擁有1700多項(xiàng)轉(zhuǎn)基因技術(shù)專利，掌握全球90%轉(zhuǎn)基因種子專利權(quán)，這是其強(qiáng)大競爭力的根本。
反觀我國，科研院所和大學(xué)仍是生物育種研發(fā)的重要力量，缺乏具有自主品牌和較強(qiáng)核心競爭力的種業(yè)企業(yè)或聯(lián)合體，生物育種產(chǎn)業(yè)化的資源整合能力弱，把控種子、生產(chǎn)等產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的風(fēng)險(xiǎn)能力低。
李新海指出，推進(jìn)生物育種產(chǎn)業(yè)化，企業(yè)必須成為主體力量，強(qiáng)化企業(yè)在生物育種產(chǎn)業(yè)化中的主體地位。
新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所研究員、新疆棉花產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系首席科學(xué)家李雪源表示，我國在育種技術(shù)上的創(chuàng)新比較強(qiáng)，但在有育種利用價(jià)值的基因發(fā)掘、現(xiàn)代育種技術(shù)整裝方面落后于發(fā)達(dá)國家。例如棉花品種性狀尚未達(dá)到國際先進(jìn)水平，優(yōu)質(zhì)抗逆特色等功能基因資源挖掘不足，利用生物改良的綜優(yōu)突破性品種少，先進(jìn)基因性狀方面存在“卡脖子”隱患。他建議以生物技術(shù)培育具有國際競爭力的種業(yè)龍頭企業(yè)，推進(jìn)科技成果產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
基因編輯育種能夠加速作物性狀改良，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)育種。以CRISPR/Cas技術(shù)為代表的基因組編輯技術(shù)已應(yīng)用于作物遺傳改良，在改善品質(zhì)、提高抗性等方面顯示出應(yīng)用潛力。
“基因編輯底盤工具是我國農(nóng)業(yè)卡脖子難題，目前我國仍缺乏自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心底盤工具。”賴錦盛指出，中國農(nóng)大研發(fā)的自主產(chǎn)權(quán)基因編輯底盤工具Cas12i、Cas12j等獨(dú)立于當(dāng)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(fā)明專利授權(quán)，并已向美國等13個(gè)國家或地區(qū)提交專利申請。同時(shí)技術(shù)許可轉(zhuǎn)讓給山東舜豐生物、美國農(nóng)業(yè)基因編輯頭部企業(yè)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(chǎn)中難以根治的頑疾。每年發(fā)病面積平均在1億畝左右，減產(chǎn)達(dá)40%。利用基因編輯培育抗白粉病且高產(chǎn)的新型小麥，多重基因編輯創(chuàng)制高產(chǎn)抗病性狀，快速實(shí)現(xiàn)不含外源DNA的小麥基因編輯，高產(chǎn)抗病小麥的創(chuàng)制周期僅需2至3個(gè)月。
作物設(shè)計(jì)育種是未來育種的方向。“存在于高水平育種家腦海中的經(jīng)驗(yàn)是品種選育的寶貴財(cái)富，將這些經(jīng)驗(yàn)系統(tǒng)化表達(dá)是當(dāng)前分子設(shè)計(jì)育種的核心內(nèi)容。” 上海中科荃銀分子育種技術(shù)有限公司總經(jīng)理方玉說。
安徽荃銀高科種業(yè)股份有限公司副總經(jīng)理、首席技術(shù)官、荃銀農(nóng)科院院長張從合表示，公司持續(xù)加強(qiáng)基因編輯育種、單倍體育種和轉(zhuǎn)基因育種技術(shù)的應(yīng)用，與先正達(dá)集團(tuán)等單位合作，確保轉(zhuǎn)基因技術(shù)、潔田稻、抗草銨膦水稻、玉米等生物育種技術(shù)在品種選育應(yīng)用上的國內(nèi)領(lǐng)先位次。“立足玉米主產(chǎn)區(qū)，開展自主和合作育種，借助轉(zhuǎn)基因和基因編輯等生物育種技術(shù)，并結(jié)合兼并重組，不斷提升玉米產(chǎn)業(yè)銷售額。”
此外，轉(zhuǎn)基因抗性治理研究，科普宣傳等工作也需加強(qiáng)。特別是生物育種產(chǎn)業(yè)化的輿論氛圍亟需完善。在面對轉(zhuǎn)基因等生物育種持懷疑態(tài)度的公眾、少部分持反對意見的“意見引導(dǎo)者”以及堅(jiān)定反轉(zhuǎn)者的科普引導(dǎo)上，還缺少精準(zhǔn)適配性的方案。
“要圍繞著黨中央和國務(wù)院的決策部署，尊重科學(xué)，嚴(yán)格監(jiān)管，加快生物育種產(chǎn)業(yè)化步伐，為夯實(shí)國家糧食安全根基注入新的動(dòng)能，做出新的貢獻(xiàn)。”王航說。”
“生物技術(shù)將給種業(yè)帶來前所未有的大變局，預(yù)則立，不預(yù)則廢。思想解放是第一生產(chǎn)力，只有進(jìn)一步解放思想，才能激發(fā)更多的創(chuàng)新，在高科技、數(shù)字化和智能化時(shí)代，搏風(fēng)激浪，引領(lǐng)風(fēng)騷。”劉石認(rèn)為。
如今，大多數(shù)的種業(yè)人都在期待，期待生物育種產(chǎn)業(yè)化的夢想成為現(xiàn)實(shí)。
安徽荃銀高科種業(yè)股份有限公司副總經(jīng)理、首席技術(shù)官、荃銀農(nóng)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(shù)有限公司總經(jīng)理方玉
科稷達(dá)?。ū本┥锛夹g(shù)有限公司法規(guī)經(jīng)理董玉鳳
種業(yè)上中下游銜接不緊密，科技創(chuàng)新與市場需求脫節(jié)，尚未形成市場導(dǎo)向的高效種業(yè)創(chuàng)新體系。科技研發(fā)力量分散，資源配置和創(chuàng)新效率低。種業(yè)企業(yè)育種創(chuàng)新能力亟待提升，數(shù)量多、育種規(guī)模小。低水平重復(fù)建設(shè)，技術(shù)力量分散。
產(chǎn)業(yè)鏈上中游如種質(zhì)資源、育種技術(shù)、品種選育等主要集中在科研教學(xué)單位。產(chǎn)業(yè)鏈中下游如篩選測試與性能測試、繁育與生產(chǎn)加工、營銷與技術(shù)服務(wù)等主要集中在企業(yè)。
北京大北農(nóng)科技集團(tuán)股份有限公司常務(wù)副總裁、北京創(chuàng)種科技有限公司CEO劉石：參照美國經(jīng)驗(yàn)，生物技術(shù)商業(yè)化將加速中國種業(yè)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(dāng)?shù)厥袌霰憩F(xiàn)排名第一或第二的基因。在品種上，小品種局部優(yōu)勢消失，品種數(shù)量急劇減少，大品種會(huì)自然擴(kuò)大面積（>85%）。在公司上，以小品種為基礎(chǔ)的小公司會(huì)快速轉(zhuǎn)型、被并購或消失（>90%），大公司發(fā)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(nóng)財(cái)君
聯(lián)系農(nóng)財(cái)君丨18565265490
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