作物種業發展趨勢與對策分析

李新海， 路明， 鄭軍， 谷曉峰， 邱麗娟， 黎裕，馬有志， 萬建民*

（1.中國農業科學院作物科學研究所，北京 100081； 2.中國農業科學院生物技術研究所，北京 100081；3.吉林省農業科學院玉米研究所，長春 130033）

作物種業是國家戰略性、基礎性產業，事關國家糧食安全。黨的十八大以來，黨中央高度重視種業發展，2020年中央經濟工作會議首次將“解決好種子和耕地問題”確定為重點任務，2021年下發了《種業振興行動方案》[1]。當前，國際作物種業發展呈現出顯著的高技術、高投入、集約化發展特點。跨國種業企業利用自身的科技優勢、管理優勢和資本優勢，大力開拓和占領全球市場，并呈現出壟斷化特征。面對我國社會經濟發展需求和國際競爭挑戰，本文深入分析國際作物種業發展現狀與趨勢，明確我國作物種業發展面臨的機遇和挑戰，提出新時期我國作物種業發展對策，對提升我國種業國際競爭力和驅動農業生產方式轉型發展具有重要意義。

1 國際作物種業發展態勢

1.1 作物種業穩步發展，生物技術品種成為亮點

全球作物種業經過100余年的發展，已成為典型的高科技產業。近年來，全球種業市場呈現平穩發展趨勢。根據IHS Markit數據（https://www.ihsmarkit.com），2021年全球商業種子市值為472.4億美元，比2020年增長7.1%。從2015年開始，全球種業市值增速放緩，但以轉基因作物為代表的農業生物技術種子市場份額快速增長，2021年達到217.3億美元，較2020年增長11.6%，占商業種子市場銷售額的46%，成為全球種業市值的重要增長點。2019年，全球71個國家/地區應用轉基因作物，其中29個國家/地區種植了1.904 億hm2的轉基因作物，應用最多的轉基因大豆、玉米、棉花的播種面積分別達到9 190萬、6 090 萬和 2 570 萬 hm2，占全球總播種面積的比例分別為74%、31%和79%。轉基因作物種植面積自1996年以來增長近112倍[2]，使轉基因技術成為全球應用最快速的作物改良技術。

1.2 新一輪科技革命加速發展，引領作物種業深刻變革

當前，世界范圍內以“生物技術+信息化”為特征的新一輪科技革命正在發展，種業科技形勢正發生深刻變化。轉基因、基因編輯、全基因組選擇、合成生物學等成為種業最具代表性的前沿技術。轉基因育種已從抗蟲和耐除草劑等產品，轉向改善營養品質和提高抗逆性，以及工業、醫藥需求導向的新一代產品，具有多基因疊加和多性狀復合特點的良種成為研發與應用重點。2021年菲律賓批準轉基因“黃金大米”商業化生產，2022年阿根廷批準耐旱和耐除草劑轉基因小麥品種HB4產業化。基因編輯技術2018年被美國列為未來十年重點發展的關鍵技術之一，已創制出高產糯玉米、高油酸大豆等新品種并實現產業化[3]。全基因組選擇技術已經在玉米、水稻等作物中得到應用，成為國際作物育種領域的研究熱點和跨國公司競爭的焦點。合成生物技術2004年首次被美國MIT出版的《技術評論》評為“將改變世界的10大新技術之一”，將開創人類按照自身需求設計高效智能優良作物品種的新紀元。伴隨步入人工智能、大數據、云計算（ABC，Ai/Bigdata/Cloud）“三位一體”的時代，作物育種借助ABC技術正在走向智能化設計時代[4]。

1.3 產業壟斷大幅度提升，跨國種業公司加速占領全球市場

近年來，在資本和技術創新的驅動下，國際種業呈現出大型企業寡頭化加劇特征，市場集中度大幅提升，大型跨國企業的市場壟斷日趨增強[5]。2018年，跨國種業完成了新一輪并購，拜耳收購孟山都，陶氏與杜邦合并后拆分出新的農業板塊科迪華公司，中國化工收購先正達，巴斯夫收購拜耳剝離的種子和非選擇性除草劑業務。經過并購重組，傳統的6大跨國公司（孟山都、杜邦先鋒、先正達、陶氏、拜耳、巴斯夫）變成4大集團——新拜耳作物、科迪華、中國化工先正達和巴斯夫。此輪并購后，4大集團的業務構成形成了“種子+農化+精準農業+整體解決方案”的新格局，從而獲得更好的業務協同、更強的核心競爭力和更高的市場占有率。拜耳公司、科迪華公司近些年一直是種業的領跑者，合計銷售總額占全球Top20企業總銷售額的60%[6]。

1.4 種業研發投入逐年增加，政府和企業“雙輪驅動”創新格局不斷發展

世界各國高度重視作物種業發展，特別是將生物技術研發與產業發展視為種業發展的核心方向，出臺國家重大科學研發計劃加大支持力度。如美國出臺《美國創新戰略》，對生物技術和新產業的支持力度提高到前所未有水平，2018年將基因組學與精準育種列為農業發展的五大方向之一；2021年宣布了超2萬億美元的基礎設施計劃，提升美國在芯片、生物技術等領域的優勢；2022年發布《關于推進生物技術和生物制造創新保障美國生物經濟持續、健康和安全發展的行政令》，尤其關注糧食安全和營養健康等重點領域。歐盟提出“歐盟2020戰略”，啟動第八個研究框架計劃——“地平線2020計劃”，預算經費770.28億歐元；2021年開始，進一步啟動第九個研究框架計劃——“地平線歐洲”（Horizon Europe，2021—2027）計劃，預算達955.17億歐元[7]。在政府投入不斷加大的同時，領軍企業等投入資金逐漸成為種業投資主體，已成為科技創新的重要力量。以美國為例，企業的研發投入約占全國研發資金的70%。拜耳公司常年保持著銷售收入10%以上的研發投入規模，2021年研發費用54.12億歐元，占銷售收入的12.27%，為其科技創新領先優勢提供了有效保障。

2 我國作物種業發展現狀

2.1 我國作物種質資源保護與利用成效顯著，為種業持續發展提供重要基礎

我國已建成較完善的作物種質資源保護、研究與創新利用體系[8]，截至2022年作物種質資源保存總量突破53萬份，種質資源創新利用有效支撐了作物育種發展。20世紀50年代發現的秈稻‘矮仔占’‘矮腳南’特等資源實現了水稻從高稈到矮稈的突破；小麥骨干種質‘繁六’‘矮孟牛’等在國內育種中發揮了重要作用，長穗偃麥草后代育成的‘小偃6號’，已成為國內優質小麥的骨干親本，為小麥染色體工程育種奠定了基礎；從玉米地方種質‘塘四平頭’中選育出的骨干自交系‘黃早四’，奠定了玉米雜種優勢群——四平頭群。“十三五”期間，我國對約1.7萬份水稻、小麥、玉米、大豆、棉花、油菜、蔬菜等種質資源的重要性狀進行了精準表型鑒定和全基因組基因型分析，初步解析了種質資源形成與演化規律，促進了我國作物種質資源研究發展。

2.2 作物種業前沿基礎研究不斷取得新進展，創新能力明顯增強

近年來，我國作物育種創新能力明顯提升，步入“領跑、并跑和跟跑”并行的新格局。相繼完成水稻、小麥、棉花、玉米、大豆等重要作物的全基因組圖譜繪制[9-10]，解析水稻自私基因和抗稻瘟病、小麥抗赤霉病、玉米株型和高蛋白、番茄和黃瓜風味、水稻氮高效利用等重要性狀形成的分子機制與調控網絡。水稻功能基因組研究繼續引領國際前沿，小麥、玉米、棉花等作物基因組學研究躋身世界先進行列[11-17]。第三代雜交水稻、無融合生殖固定等雜種優勢利用技術正不斷深化和拓展[18]；玉米單倍體育種技術實現規模化應用，并拓展到水稻、小麥、番茄等作物[19]；轉基因技術實現了從局部突破到整體躍升，水稻、棉花遺傳轉化體系達到國際領先水平；自主開發Cas12i、Cas12j兩把“基因剪刀”，填補我國基因編輯核心工具領域的技術空白，建立主要作物基因編輯技術體系，創制出抗白粉病小麥、耐除草劑水稻等[20]；開發基因組選擇機器學習模型、基因組育種工具等，加速全基因組選擇技術應用[21]。我國已建立系統的作物育種技術體系。

2.3 作物新品種培育取得重要進展，有效支撐農業生產

優良品種是農業科技的核心載體，品種的每次突破都推動了農業生產發展。建國以來，隨著作物品種選育水平的提升，推動我國實現作物矮稈化、雜交化、優質化的三次跨越，推廣了‘汕優63’‘揚麥 158’‘鄭單 958’‘中黃 13’等一批重大品種。據統計，自1982年以來推廣超億畝的作物品種有40多個。“十三五”以來，選育出優質食味水稻、優質節水小麥、機收玉米等綠色優質高效新品種。2008年以來，生物技術研發及產業化積極穩妥推進，國產抗蟲棉市場份額達99%以上，累計推廣5.3億畝（0.35億hm2），減少農藥使用65萬t，并在吉爾吉斯斯坦等中亞國家推廣種植；轉基因大豆、玉米產業化有序推進，14個抗蟲耐除草劑玉米、耐除草劑大豆獲生產應用安全證書，1個耐除草劑大豆獲準在阿根廷商業化種植并獲國內進口用作加工原料的安全證書[22]；轉基因抗蟲水稻、耐旱小麥、抗蟲大豆等產品形成一定儲備。2004年以來，我國糧食產量實現“十九連豐”，2022年糧食總產達到6.87億t，良種增產貢獻率達45%以上，良種覆蓋率達到96%。我國依靠自育良種有效支撐了農業生產[23]。

2.4 種業企業發展不斷壯大，領軍企業成為我國種子市場的重要力量

自2000年《中華人民共和國種子法》實施后，我國種子市場化進程開始起步，經過10年的市場培育階段，我國種子企業數量持續增加，2010年全國種子企業發展到8 700多家。為發展現代種業，國務院先后出臺2011年國發8號、2012年國辦發59號、2013年國辦發109號等種業工作文件，我國基本形成了種業發展的“四梁八柱”[24]。2011年以來，我國開始作物種業兼并重組浪潮。全國種業企業由2011年的8 700多家下降到2016年的4 500多家，前10強企業市場集中度由15%提高到18%，前50強市場集中度由30%提高到35%。2017年以來，受糧食收儲制度改革和農業供給側結構性改革等國家政策變動影響，兼并重組浪潮勢頭放緩并呈現反彈傾向。截止到2020年，全國持有效種子生產經營許可證企業7 372家，前5、前10和前50家企業商品種子銷售額分別占全國的10.62%、15.28%和29.55%[25]。“育繁推”一體化種子企業98家，前50強的市場份額占到35%以上。2018年我國2家企業已躋身全球種業前十強，20多家企業在境外設立研發機構，正成為推動我國種業發展的重要力量。

3 我國作物種業發展面臨的機遇與挑戰

當前，全球科技創新突飛猛進，新一輪科技革命和產業變革正在推進。我國經濟高質量發展對作物種業提出了新需求，我國作物種業發展既有新機遇也面臨挑戰。

3.1 全球科技創新突飛猛進和國內經濟社會發展，為我國作物種業發展帶來新機遇

全球范圍生命科學不斷向縱深發展，生命科學與數據科學、制造科學的結合越來越緊密，未來育種向智能化方向迭代，作物育種的內涵與外延正在發生深刻變化。需要立足國際發展趨勢與國內發展需求，在精準智能設計育種等原創基礎理論，以及基因編輯、全基因組選擇、合成生物技術等戰略必爭領域搶占種業科技制高點，確保作物種業創新整體實力躍升，夯實種業原始創新基礎。根據預測，2030年我國總人口數量達到14.5億左右，需再增加20%的糧食產量才能滿足基本需求。聯合國糧農組織（Food and Agriculture Organization of the United Nations，FAO）預測，未來國際糧食總產增長的20%依靠面積增加，而80%將依賴于單產水平的提高，其中單產提高的60%～80%來源于良種的科技進步。發達國家良種對增產的貢獻率超過60%，我國為45%左右，意味著我國農業種業發展尚有巨大潛力。作物種業發展已逐漸從滿足數量的需求，向注重質量、健康和綠色轉變，優質專用、抗病抗逆、資源高效、適宜機械化等未來農業技術領域均有巨大發展空間。

3.2 我國作物種業核心科技的原始創新能力尚不足

目前，我國保存的作物種質資源中近80%來自國內，其多樣性顯著低于發達國家保存的種質資源；迄今為止完成精準鑒定的種質資源數量總體不到庫存資源的10%，遠不能滿足未來育種需求；庫存種質資源中的野生近緣種和地方品種占比60%以上，如何從中高效挖掘優異種質和優異基因，并應用于新種質創制，已成為種質資源工作的重點和難點。我國獲得了一批具有育種價值的新基因，在部分重要作物雜種優勢利用、分子育種等領域的研究達到國際先進水平[26]。但是，我國種業科技研究原始創新能力與美國等發達國家還有較大差距。除水稻外，大部分物種的基礎研究尚在跟跑，育種性狀形成的遺傳基礎與調控網絡研究不系統，基因編輯、全基因組選擇、合成生物等核心技術源頭創新不足，生物技術與信息技術交叉融合不夠，基礎研究與育種應用脫節現象較為嚴重[6]。我國生物育種產品以抗蟲耐除草劑的單基因單性狀產品為主，缺乏多基因疊加多性狀復合產品，優質、抗逆等基因編輯產品還未有凸顯。美國推廣和利用主要是抗蟲兼抗除草劑或多個抗蟲聚合的轉基因作物新品種，如拜耳公司的第三代轉基因大豆可以抗麥草畏和草甘膦除草劑，并含有3種抗蟲蛋白，可以抵抗部分鱗翅目害蟲的危害。在美國等發達國家，高產優質高效的新品種培育效率大幅度提升、產品迭代升級加速、新型產品陸續進入市場，轉基因玉米、大豆等作物的大規模產業化已有近30年歷史，顯著增強了農產品生產能力和競爭力。

3.3 我國作物種業全鏈條創新體系尚不健全

發達國家和大型跨國公司經過長期積累，形成了創新鏈與產業鏈高度融合的集成式創新體系。長期以來我國作物育種由科研單位和高等院校承擔、品種推廣由行業部門組織的體制束縛了種業創新活力，“育成好品種難”與“好品種推廣難”并存。同時育種科技成果評價體制中論文導向與市場導向脫節，以及科技成果轉化政策中“創新與轉化脫節、成果與市場脫節、科技與經濟脫節”等問題，都不同程度阻礙了育種機制從公益性向商業化轉型。由于產學研脫節和種業企業創新能力弱等，造成了我國“點片式”創新突出，集成式創新能力不足。以市場為導向的應用基礎研究與技術創新體系尚未有效建立，企業參與種業科技創新的力度不足，科企結合推進的產學研融合模式有待進一步發展。

4 我國作物種業發展的對策建議

4.1 強化創新鏈產業鏈有效分工與融合，構建有中國特色的作物種業創新體系

新時期我國種業創新將進一步向市場導向、企業主體、產學研協同方向發展，構建滿足中國式現代化需求的作物種業創新體系對加快建設農業強國、全方位夯實糧食安全根基具有重要戰略意義。一是進一步明確科研院校基礎性、公益性研究職責，提升基礎性、公益性創新支撐能力，筑牢我國種業創新發展基礎；二是強化企業科技創新能力提升，支持有實力的企業建立全產業鏈的科技創新體系；三是打破科研院校和企業界限，聯合優勢研發力量，加強企業主導的產學研深度融合。采用企科和科企模式，以企業為主導、一條龍整合科研機構的“基礎研究-技術創新-品種創制-產業化”等創新資源，建立成果共享、收益按比例分享的創新聯合體。加快實施種源關鍵核心技術和農業生物育種重大項目，建立高效生物育種創新體系，共同解決種業產業全鏈條的科技問題，加快培育重大突破性新品種，高質量助力現代農業發展。

4.2 產出引領性的高價值知識產權，搶占作物種業競爭的制高點

當前，新一輪種業科技革命正不斷向縱深、向全球擴張，推動種業研發、生產、經營和管理發生深刻變革，高質量的知識產權已成為激勵種業創新發展的基本手段，是參與國際競爭的重要條件。拜耳、科迪華等5大跨國公司利用其基因專利及衍生品種，控制著國際種業市場70%以上的份額。我國要在這一輪種業科技革命浪潮中贏得主動，必需在關鍵基因、核心技術、重大新品種等領域，產出一批自主高價值的核心知識產權，搶占種業科技創新制高點[27]，成為我國種業核心競爭力的重要支撐。

4.3 培育壯大一流企業，形成我國作物種業競爭力的骨干力量

按照“完善中國特色現代企業制度”的要求完善現代企業制度，鼓勵種業各環節、各領域的企業按照世界一流目標不斷壯大發展。推動建立更加緊密的具有強約束力的利益聯結新機制，加快育種創新資源、人才、技術向企業聚集。圍繞企業做大做強、做專做精，在財政、金融、稅收、投資等方面，進一步破除機制體制障礙，出臺含金量高的政策措施，用好上交所等證券市場傾斜支持生物育種企業上市的優惠政策，支持一批優勢種業企業到資本市場融資。推進企業差異化發展，既要堅持育繁推一體化發展方向，加快形成若干具有國際視野、全球布局的領軍企業，也要立足資源稟賦和自身優勢，打造具有科技內涵、技術專長、獨特模式等核心競爭力的一流創新型企業，形成布局結構合理、大中小各具特色、上下游相互補充的種業發展新局面。

4.4 健全服務機制和營商環境，保駕護航作物種業健康發展

提升種業競爭力，促進種業健康發展，需要推動種業機制變革，構建新的種業服務機制和營商環境。一是推進依法治種。加快轉變思想觀念，深入推進種業“放管服”改革，制訂權力清單、責任清單和負面清單，推動由事前審批更多向事中事后監管轉移。二是轉變管理方式。進一步完善種業大數據平臺，加強種業信息監測預警，提升種業管理服務的數字化、智能化水平。三是完善我國生物育種產業化政策。穩步推進轉基因育種產業化試點，總結經驗、完善模式；科學評估，完善程序，推進基因編輯等生物技術產品的產業應用。四是進一步強化知識產權保護。推進《中華人民共和國植物新品種保護條例》修訂，分物種適時建立實質性派生品種制度，破解維權舉證難題，提升品種權保護水平；加強部門聯動，加大對侵犯知識產權行為的執法力度，為種業營商環境優化提供有力支撐。