1、种业技术水平及未来发展趋势
现代种业已逐步成为典型的高科技产业,种子行业的技术水平主要体现在育种、制种和加工三个环节,具体情况如下:
(1)育种环节
育种是通过创造遗传变异、改良遗传特性,培育优良新品种的技术,是种业的基础和关键。种业的研发重点正逐步从传统杂交育种技术向高通量基因测序、分子技术、信息技术等新一代生物育种技术转变,从而建立起常规育种与生物育种相结合的技术手段,提高育种效率。随着我国研发投入力度持续加大,未来各项生物育种技术的应用深度将进一步提高。
①常规育种技术
常规育种技术是育种工作中常用的传统育种方法。一般指自然变异选择育种法和杂交育种法。在一个或若干个品种或群体中,选择优良的自然变异,从而培育成新品种的方法称为自然变异选择育种法。选择育种法具有悠久的历史,简单易行,收效快,但只有在自然界出现优良变异时方可使用。杂交育种法是通过有性杂交途径创造杂种群体的变异,后经过选择培育出新品种的方法,是农作物常规育种采用的主要方法。
②诱变育种技术
诱变育种是指用物理、化学因素诱导动植物的遗传特性发生变异,再从变异群体中选择符合人们某种要求的单株(个体),进而培育成新的品种或种质的育种方法。它是继选择育种和杂交育种之后发展起来的一项现代育种技术。
③单倍体育种技术
单倍体育种技术是近些年快速发展起来的育种新技术,主要是利用单倍体诱导系,采用人工杂交方法诱导植物产生单倍体,单倍体植株染色体经药剂或自然加倍后,在一个世代中即可出现纯合的二倍体,从中选出的优良纯合系后代不分离,表现整齐一致,获得基因纯合的育种材料,可显著缩短育种年限。
④分子标记辅助育种技术
分子标记辅助育种技术主要是利用分子标记与决定目标性状基因紧密连锁的特点,通过检测分子标记,即可检测到目的基因的存在,达到选择目标性状的目的,具有快速、准确、不受环境条件干扰的优点。可作为鉴别亲本亲缘关系,回交育种中数量性状和隐性性状的转移、杂种后代的选择、杂种优势的预测及品种纯度鉴定等各个育种环节的辅助手段。
⑤基因技术
A.转基因作物育种技术
转基因作物育种又称“基因转移”、“基因嫁接”,通过在体外或试管中借助酶促反应将目的基因或异源 DNA 片段与适当的载体进行重组,得到重组 DNA 分子,然后将重组 DNA 分子导入并整合到受体细胞染色体上,在受体细胞中复制、转录、翻译和表达出导入 DNA 所携带的优良遗传性状,从而按育种目标定向培育出新品种。
运用转基因技术培育高产、优质、多抗、高效的新品种,能够降低农药、肥料投入,对缓解资源约束、保护生态环境、改善产品品质、拓展农业功能等具有重要作用。20 世纪末至今,全球转基因作物种植面积整体保持增长趋势。
转基因技术可打破不同物种之间天然杂交的屏障,美国已进入商业化应用阶段,我国总体处于跟随状态,尚未大规模商业化。
B.基因编辑技术
基因编辑技术指能够让人类对目标基因进行“编辑”,实现对特定 DNA 片段的敲除、加入等。CRISPR 基因编辑技术,可以在含有数亿碱基对的基因组中挑选某个基因进行定向修改,与传统育种和普通基因转化相比具有以下优点:第一,可选择单个基因进行突变、置换、修改等多种编辑;第二,能同时编辑多个位点、多个基因;第三,编辑效率高且功能稳定,实验周期短;第四,不引入外源基因,为非转基因产品。基因编辑技术是近年来生命科学领域的研究热点。
(2)制种环节
制种与育种联系紧密,育种是制种的前提,而制种是新品种得以普及推广的保证。由于制种技术对种子成本、产量和质量影响巨大,我国十分注重制种技术的研究发展,经过多年的摸索和实践,制种技术水平有了很大提高,如在玉米制种上采用机械去雄制种、雄性不育制种等技术,在棉花制种上研发出棉花免去雄杂交制种配套技术、昆虫辅助传粉不育系杂交制种技术和正反杂交制种技术等。随着农村劳动力短缺、劳动力成本上涨等现实问题的出现,雄性不育制种等技术将进一步优化和迭代。
(3)加工环节
种子加工指种子烘干、脱粒、清选、干燥、精选分级、包衣、包装等机械化作业。种子加工业的发展是种子生产现代化的标志。清选、干燥是种子加工的初级阶段,任何国家的种子加工业都是从清选、干燥两道工序开始的,然后才发展到分级、拌药、包衣、计量、包装和运输等多个环节。种子加工是提高种子活力和品质,促进种子市场化的基本技术措施。随着我国种业不断发展进步,头部企业有望进一步延伸加工环节,并同时提高信息化、智能化水平。
2、种业发展概况
国以农为本,农以种为先。种业处于农业整个产业链的源头,是建设现代农业的标志性、先导性工程,是保障国家粮食安全和主要农产品有效供给的重要基础,是国家战略性、基础性核心产业。种子产业链可分为“育种—制种—推广”三大环节,其中育种是种子产业的基础和关键,主要是基于种质资源库和性状组合,培育出具有不同产量、抗性、农艺性状和成熟期的新型品种。
(1)全球种业发展概况
全球农业市场调研公司Kynetec数据显示,全球种业的市场规模由2015年的435亿美元增长至2020年463亿美元,年均复合增长率为1.3%,预计2025年整体市场规模将增至527亿美元,年均复合增长率为2.6%。全球商品化种子市场呈现出明显的区域性,70%以上的商品种子市场集中在20个国家,其中美国市场规模位列第一,约占全球三分之一;其次是中国,约占全球份额四分之一;法国、巴西、加拿大、印度、日本、德国等位列其后。国际种业巨头凭借其领先的研发能力、研发投入和专利保护机制所带来的巨大法律成本建立了极高的竞争壁垒,国际前五大种企市场份额合计占比超五成,其中拜耳位居首位。
(2)我国种业发展概况
与美国等西方农业发达国家相比,我国种子行业起步较晚,研发能力较弱,种子研发以科研院所和少数龙头企业为主,研究与商业化相分离,市场产品同质化现象较为普遍,这导致近年来行业集中度偏低。根据2022年《中国农作物种业发展报告》统计,行业前5名实现销售收入96.27亿元,占比10.94%。
目前我国种企规模偏小且分布分散,近三成企业经营玉米种子。根据2022年《中国农作物种业发展报告》统计,2021年我国种子企业7,668家,销售收入超过1亿元的企业仅有173家,占比仅为2.26%。按照所属地域划分,山东和河南种子企业数量分居一、二名,分别占到全国种子企业数量的8.83%和8.71%。按照经营品种划分,经营玉米、小麦和水稻三大作物的种企最多,占比达58.14%,企业数量分别为1,920家、1,356家和1,182
我国是种质资源大国,种质资源长期保存量位居世界前列,常规杂交育种技术处于世界领先水平。而种质资源开发利用水平,与发达国家相比仍有一定差距,目前国际种业研发中主流的高通量基因测序技术、分子标记辅助选择技术、基因编辑技术,我国处于积极应用阶段。近年来,我国政府持续加大对生物育种的政策支持力度,我国种子有望在生物育种技术的加持下,实现种植密度、种子单价等方面提升,进而为我国种子市场规模带来可观的增量空间。
全球农业市场调研公司Kynetec数据显示,2020年我国种业市场规模达552亿元,位居全球第二,仅次于美国,过去5年年均复合增长率2.3%。预计到2025年,市场规模将达732亿元,年均复合增长率5.8%,我国市场增速明显高于世界其他主要农产地区,增长潜力较大。得益于较高的商品化率、农产品单价和较广的种植区域,玉米种子市值长期位居我国农作物种子市场价值首位。
在种业振兴政策和行业周期景气度的加持下,我国转基因商业化正在有序推进,借鉴发达国家经验,转基因种子价格将有所提升。随着人民生活水平的提高,人们对农作物的种植要求从单纯追求产量转向安全性和品质的提高。由于良种对提高单产、降低农药用量等方面作用显著,下游种植业需求的转变将对种子行业提出更高要求,转基因种子的渗透率有望快速提升,从而推动种子行业市值进一步走高。
3、种业发展趋势
(1)种业发展体系不断完善,政策监管逐步加强
随着 2000 年《种子法》的实施,我国种业正式进入市场化时代。2021 年 12 月,新《种子法》的修订和实施,标志着我国种业顶层设计基本完成。同时随着《农作物种子生产经营许可管理办法》、《主要农作物品种审定办法》、《非主要农作物品种登记办法》、《农作物种子标签和使用说明管理办法》、《农作物种子质量监督抽查管理办法》等一系列配套法规的颁布,我国种业正式执行生产、经营许可“两证合一”,以“简政放权、放管结合”为核心指导思想的法律体系基本形成。
对生产经营相结合、“育繁推一体化”的种业公司,自主研发的主要农作物品种设立“绿色通道”,下放生产经营许可证审批权,取消种子质量检验机构检验员的资格许可,极大地激发了我国种业市场的市场活力。
在简政放权的同时,加大监管和执法力度。此前,全国人大组织有关部委开展相关省执法检查,组织各地开展种子企业督查、春秋季市场检查和生产基地检查等行动,重点抽查有违纪记录的生产经营主体和问题品种,建立省际联查联打工作机制,加大对制假售假、无证生产经营等问题的检查力度。随着稽查力度的加大,种子市场秩序明显好转,套牌侵权行为明显减少,同时实质性派生品种(EDV)制度的建立,原始创新将受到进一步鼓励和保护,我国种业市场竞争秩序有望得到边际改善。
(2)种子产业一体化程度大幅提高
种子产业内部各相关环节之间的关系更加密切。越来越多的种子公司向集研究、开发、生产、加工、销售等环节于一体的大型种子公司发展,以此降低外部环境不确定性带来的经营风险,同时种子公司经营品种与业务范围也更加多元化。为增强市场竞争力,大型种子公司在种子经营上都采用以一种或几种农作物种子为主、兼营其他多种作物种子的经营模式。多元化的经营模式既可保证种子公司主营品种在市场上占有较大份额,又可使其次要经营品种拥有一定市场声誉,同时进一步优化产品结构,明确其未来业务开发方向。
(3)收购与兼并兴起,行业不断整合
技术进步是提升农业生产效率的主要因素,而收购与兼并则是推动种业企业研发能力提高的重要驱动因素。在主要种企的知识产权保护下,中小种企难以突破大型企业形成的技术封锁。面对育种耗时较长、多轮育种时间不确定、投入产出比偏低等问题,中小型种业企业缺乏资金和技术,难以形成有效的研发实力。
因此并购整合以迅速提升规模,增强研发实力将成为未来种业企业的发展趋势。自 20 世纪 70 年代开始,全球种业进入持续的行业整合期,世界种业格局由此也发生了根本性的变革,行业集中度大幅提升。20 世纪 70 年代至 80 年代、20 世纪 80 年代末至 21 世纪初,种业经历了两次并购浪潮。2014 年开始,随着全球经济下滑、粮价持续走低,农业巨头开始积极谋求以兼并的方式来整合资源,种业的全球化整合活动达到了巅峰,包括杜邦与陶氏合并、拜耳收购孟山都、中国化工收购先正达以及隆平高科收购陶氏益农巴西玉米种子业务。
(4)种企研发能力不断增强
育种研发是种业公司发展的核心驱动力,跨国种业公司凭借其雄厚资本持续加大研发投入,掌握了绝大多数领先的育种技术,并依靠专利保护所带来的巨大法律成本建立了极高的竞争壁垒。计划经济时代,由于育种活动主要集中在农业科研院所,种子企业整体育种热情不高,参与度较少,也不具备足够的经济实力和科研人才与科研院所展开深入合作,因而中国种业研发成果及新品种的推广一直较少。
改革开放以来,尤其自 2000年《种子法》颁布后,脱离计划经济体制的我国种业及种子公司,逐步走上了自主研发育种,集“育、繁、推”为一体的综合型企业道路。根据 2019-2022 年《中国农作物种业发展报告》统计,2018-2021 年,种子企业科研总投入从 40.24 亿元涨至 57.5 亿元,年均复合增速达 12.63%,分别占同期营业收入 5.82%、5.88%、7.51%和 6.53%。
目前,我国种企愈发重视科研创新,自主科研投入不断加大,已逐步成为种业科研的主导力量。2021 年,种子企业申请和授权植物新品种权数量占总数的 50%以上。种子企业通过国家审定品种数占总数的 75%以上,通过省级审定品种数占总数的 80%以上。
(5)联合创新育种将成为趋势
我国玉米种植生态区复杂,多山且南北跨度大,每一个生态区都有表现突出的玉米品种,各大种子企业和科研院所也都各自掌握一些独特的玉米种质资源。育种技术的突破,源头在于种质资源。2023 年一号文件提出“构建开放协作、共享应用的种质资源精准鉴定评价机制、扎实推进国家育种联合攻关”,若能够把全国独特的种质资源放到共享共创平台上,实现联合育种创新,有利于我国育种水平进一步提高。
(6)大数据和人工智能推动行业实现智慧育种
放眼全球,育种技术已经迈进了以“生物技术+信息技术+人工智能+大数据技术”为基础的种业 4.0 阶段,但目前国内人工智能等技术在育种上的应用还不普及,更加偏向于实验阶段。传统育种主要依靠育种人员的经验选种,育种家把材料种到大田里,人工记录不同时间段的各类信息数据,进行统计学分析并筛选,通常需要 8-10 年的培育周期。
而智慧育种是利用大数据和人工智能等技术,模拟作物生长气候、土壤以及生长周期等信息,综合各类数据实现基因型与表型精准解析,进行智能育种决策,提升育种成功率,缩短育种周期和时间。