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农药快讯:2020年第24期
  文章:53篇

全球种子和转基因作物市场简析及中国种业的新机遇

作者:翁德民 更新时间:2020-05-13 点击量:3435

种子是种植户生产用于粮食、饲料及其他非粮食用途的作物所需的关键农业投入品之一。预计到2050年,全球人口将达到98亿。就近期发布的《全球粮食危机报告2020》来看,截至2019年底,55个国家和地区的1.35亿人面临严重的粮食安全危机,在这55个国家和地区,有1 700万儿童因严重营养不良而瘦弱,有多达7 500万儿童因慢性营养不良而发育迟缓。此外由于气候变化以及可用耕地面积的限制,具有成本优势的生物育种技术在可持续农业生产战略中变得越来越重要(图1),在生物育种技术推动下,种子市场的未来发展势必对提高产量、营养价值、抗逆性的要求越来越高。

 

 

1  生物育种技术对粮食安全、可持续性和减轻气候变化的贡献| ISAAA

 

种子市场包括常规种子和转基因(GM)种子。转基因作物在北美、南美、以及亚洲的一些地区被广泛种植,欧盟对于转基因作物主要采取抵制的态度,严格控制进口。2018年,除欧洲以外的其他地区的种子市场都在继续复苏,最大的市场是北美自由贸易区,其增长率高于近5年平均水平,并且受到玉米价格回升以及近期大豆RR Xtend和棉花Bollgard 3的进一步推广的推动(图2;表1)。

 

2  全球转基因作物种植地域分布| ISAAA

 

1  各国转基因作物研发应用及法规管理模式

 

资料来源:王瑞波,《转基因粮油作物研发育种技术发展战略研究》

 

1  全球种子和转基因作物市场

根据Phillips McDougall统计的数据显示,2018年全球种子市场增长了1.3%,达到416.7亿美元。其中,具有耐除草剂(herbicide tolerant, HT),抗虫(insect resistant, IR)和多种性状的种子转基因种子市场与去年持平,为219.70亿美元(图3)。

 

2018年全球六种主要农作物的总面积比2017年减少了0.5%,其中油菜、大豆和水稻的种植面积持续增长,而棉花、小麦和玉米的面积略有下降。

 

 

3  全球种子销售额(百万美元)

 

转基因产品商业化22年后,转基因作物已成为全球种子市场的主要组成部分,其份额仍在增长。据International Service for the Acquisition of Agri-biotech Applications (ISAAA) 统计,2018年全球转基因作物种植面积超过1.9亿公顷,在26个国家种植。四大转基因作物(大豆、玉米、棉花、油菜)占全球转基因作物面积的99%(图4;图5)。

 

 

4  1996—2018 年全国转基因作物种植面积| ISAAA

 

5  四大转基因作物种植面积(单位:万公顷)| wind

 

2017年和2018年,种子行业结构发生了重大变化,中国化工完成了对先正达的430亿美元收购,陶氏与杜邦以1,300亿美元的合并完成,另外由于孟山都的收购,拜耳作物科学资产被剥离给了巴斯夫。历史悠久的六巨头演变成了拜耳、科迪华、先正达和巴斯夫新的四巨头。据统计,2009—2018年该行业的领先企业复合年增长率为5.2%。

 

20201月,中化集团和中国化工集团宣布将各自旗下的农化资产予以整合,成立先正达集团股份有限公司,即先正达集团先正达集团业务涵盖农化板块农药、化肥、种子、数字农业四大领域的全产业链。种业业务版图上,将有先正达种业、中种集团(正在整合,即将加入)、荃银高科并入,规模实力位居世界前列。数字农业已成为国家战略。某种程度上,先正达集团在这一板块所承担的责任代表着未来国内数字农业领域重量级玩家国家队的布局方向。合并后的先正达集团数字农业业务板块主要由来自中化集团旗下的中化农业MAP平台、先正达公司及其收购自东欧的Cropio集团组成。荃银高科是中国少数具备品种自主研发能力的种子企业,选育并通过审定水稻、玉米、棉花、油菜、西甜瓜品种200多个,90%以上为自主选育品种,年均研发费用约占销售收入的5%

 

先正达集团商业版图|农财网

 

 

先正达集团种子业务版图|农财网

 

2  基因编辑技术的发展

 

种子产业在经历这一轮兼并重组后势必会更加强劲增长,新的竞争格局将围绕基因编辑、数字农业和微生物组学(microbiomes)、数据科学等创新技术展开,在未来几年产生巨大影响。

 

基因编辑,又称基因组工程,是遗传工程的一种,是指在活体基因组中进行DNA插入、删除、修改或替换的一项技术。其与早期的遗传工程技术的不同之处在于,早期的遗传工程技术是在宿主的基因、基因组中进行随机插入基因物质,而基因编辑是在特定位置插入基因片段。目前常用于基因敲除或敲入的编辑工具主要有:锌指核酸酶(zinc-finger nucleases ZFNs)、转录激活因子样效应物核酸酶(transcription activator-like effector nucleases TALEN)和规律间隔成簇短回文重复序列及其相关核酸酶9clustered regularly interspaced short palindromic repeat/CRISPR-associated nuclease 9CRISPR/Cas9)。

 

2013CRISPR/Cas9Science列为年度十大科学突破之一后,始终保持高速发展,在医药治疗、农业生产和环境保护等方面均具有巨大的应用潜力,是当前生物技术的研究热点与未来的发展方向。据预测,到2025年全球基因编辑市场将达到81亿美元。

 

3  各国对作物基因编辑的监管

 

与转基因植物管理明显不同,有关植物基因编辑监管政策法规主要分为三类。

 

第一类是基于最终结果的管控,将基因编辑产品按照常规品种进行监管。以色列、美国、阿根廷、智利、巴西和哥伦比亚等国认为,基因编辑产品如果没有插入外源基因,就可以与常规作物品种一样进行监管,不按照转基因生物进行监管。

 

世界贸易组织(WTO201811月发布了由14个国家政府或组织签署的《关于精准生物技术在农业领域应用的国际声明》,声明指出:必要监管方法应该是基于科学和风险的、透明的、可预测的、及时的,并符合相关的国际贸易义务”“尽量减少与精准生物技术产品的监管有关的不必要的贸易壁垒。参与的成员有美国、阿根廷、澳大利亚、巴西、加拿大、越南、哥伦比亚、多明尼加、瓜地马拉、洪都拉斯、约旦、巴拉圭、乌拉圭和西非国家经济共同体,这些国家已经将基因编辑技术确定为非转基因植物育种技术,并决定不将通过基因编辑技术开发的作物纳入转基因法规监管范围。

 

第二类是基于过程的管控,将基因编辑视为转基因技术,按转基因相关法律进行监管。欧洲法院裁定“包括基因编辑在内的基因诱变技术应被视为转基因技术,原则上应接受欧盟转基因相关法律的监管”,但此裁决引发科学界、产业界的广泛质疑。

 

第三类是日本、澳大利亚、印度、菲律宾等国,有关基因编辑产品监管法规正在讨论之中。日本相关政策的要点是不含外源序列的基因编辑产品不属于转基因生物,不按照转基因产品监管。

 

2016年李家洋院士等提出了基因组编辑技术的管理框架,包括5项要点:(1)各试验环节应该在隔离的密闭环境中进行,尽可能防止材料传播到外界;(2)如果在产品前期引入 Cas 核酸酶等外源 DNA,必须确保最终产品中不含有外源基因;(3)记录目标基因的靶位点处 DNA 序列变化,如果引入外源 DNA,必须注明供体和受体的亲缘关系,如果亲缘关系很远,则根据具体情况具体分析;(4)通过全基因组测序记录基因组编辑引起的除靶位点外的所有序列变化,分析脱靶效应防止产生预期之外的编辑;(5)申请中咨询者应该详细说明以上4点。满足上述5个基本条件时,基因组编辑产品可以按照常规育种品种对待,不需要进行监管。

 

综合国际国内已有政策和观点,刘昌林等认为基因组编辑作物应根据中间材料或产品基因组中是否含有外源编辑酶蛋白等转基因成分进行分类管理。含有外源编辑酶蛋白的材料,与传统转基因产品管理方法应一致;中间材料或产品基因组中不含有 Cas9 编辑酶等转基因成分,该类材料应根据被编辑位点的特征再次进行分类管理。

 

如果基因编辑产品能够克服阻碍转基因作物引进的法规这一障碍,种子市场很可能会实现大幅增长。

 

4  中国种业的新机遇

 

种质资源是研发育种的重要基础,种质资源的数量和质量对最终品种的性状呈现有很大影响。我国具备丰富的种植资源基础。自种子法实施以来,我国大力推动农业种质资源库建设,目前我国农业种质资源保护与利用工作取得积极成效,资源总量持续增加。截至2018年年底,我国已建成种质资源长期库1座、复制库1座、中期库10座、种质圃43个、原生境保护点199 个;长期保存物种2 114个、种质资源保存总量突破50万份,位居世界第二。

 

我国种质资源还称不上强国,一是我国种质资源未得到有效保护,消失风险加剧。二是已经保护起来的没有得到充分利用。三是保护体系与配套政策不完善。种业研发与产业化是相辅相成的。技术研发是产业化的基础,而产业化效益又反哺研发,种子企业也有意愿去投入从而获取升级新产品来进一步提升自身市场竞争力,从而实现研产销一体化的良性循环。

 

种质资源不仅包括原生种子,也包括经过杂交和生物技术进行改良的种子品种。在生物育种领域,虽然科研领域的工作从未停止,但由于商用落地的政策限制,我国的种质资源优势还没有有效转化为产业优势。目前我国实现大规模种植的转基因作物只有棉花和木瓜,不过2020年初,农业农村部分别向北京大北农生物技术有限公司的抗虫耐除草剂玉米“DBN9936”、杭州瑞丰生物科技有限公司、浙江大学的抗虫耐除草剂玉米双抗12-5”以及上海交通大学的耐除草剂大豆“SHZD32-01”颁发了农业转基因生物安全证书,有望实现国内转基因作物向主要农作物推广,转基因种子若能产业化将推进我国建设种质资源强国。

 

目前转基因技术研发已从抗病虫性、耐除草剂等第一代产品向改善营养品质、提高产量、耐储藏等第二代产品以及工业、医药和生物反应器等第三代产品转变。自2015年以来,以美国为首启动应用第三代转基因技术,并应用基因编辑技术,以满足消费者营养和健康为目标。我国转基因育种起步较晚但发展迅速,已经初步形成了从基础研究、应用研究到产品开发的完整的转基因作物研发体系,成为全球为数不多的、真正拥有转基因生物自主研发能力的国家之一(图6)。

 

6  转基因作物的技术发展| 东兴证券研究所

 

经过20多年的发展,中国已获得具有自主知识产权、重大育种价值的关键基因100多个,转基因专利总数位居世界第二。作为转基因研发实力的重要体现,中国发表的转基因作物研究 SCI 论文也已处于世界前列。可以说,中国科学家在水稻功能基因组学及基因克隆研究方面处于国际领先水平,玉米、小麦、大豆、棉花功能基因研究也步入了世界的前列,但我国一直对转基因持谨慎态度,如若产业化能够拉动,新的有自主知识产权的品种势必如雨后春笋般的不断涌现。

 


来源:生物技术育种

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