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生物技術(shù)加速農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的步伐~

早在2022年5月10日，國(guó)家發(fā)展改革委發(fā)布《“十四五”生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》，這是我國(guó)首部生物經(jīng)濟(jì)五年規(guī)劃。規(guī)劃聚焦人民群眾在“醫(yī)”、“食”、“美”、“安”領(lǐng)域的更高層次需求，提出發(fā)展生物醫(yī)藥、生物農(nóng)業(yè)、生物質(zhì)替代、生物安全四大重點(diǎn)領(lǐng)域。規(guī)劃將生物經(jīng)濟(jì)作為今后一段時(shí)期我國(guó)科技經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要內(nèi)容，為應(yīng)對(duì)生命健康、氣候變化、資源能源安全、糧食安全等重大挑戰(zhàn)提供新的解決方案。

農(nóng)業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2021年我國(guó)農(nóng)業(yè)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)增加值為18.4萬(wàn)億元，占GDP總值的16.05%。生物技術(shù)極大地提高了農(nóng)業(yè)育種效率、種質(zhì)資源保護(hù)和利用水平，傳統(tǒng)育種逐漸被生物技術(shù)育種取代，生物育種技術(shù)通過(guò)改善農(nóng)作物產(chǎn)量、品質(zhì)與抗逆等性狀，在保障糧食、飼料等重要農(nóng)產(chǎn)品供給上扮演了重要角色。

生物農(nóng)業(yè)是指將生物技術(shù)廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，并生產(chǎn)新型作物品種和生物制品。根據(jù)生物技術(shù)所應(yīng)用的不同領(lǐng)域，我國(guó)生物農(nóng)業(yè)可劃分為生物育種、生物肥料、生物獸藥及疫苗、生物農(nóng)藥、生物飼料等領(lǐng)域。生物農(nóng)業(yè)雖沒有生物能源和生物醫(yī)藥等領(lǐng)域發(fā)展迅速，但在美國(guó)、歐盟的生物經(jīng)濟(jì)中已占據(jù)重要地位，美國(guó)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)每年生產(chǎn)超十億噸的生物質(zhì)，歐盟注重與包括《共同農(nóng)業(yè)政策》在內(nèi)的其他政策聯(lián)動(dòng)，推動(dòng)生物經(jīng)濟(jì)在農(nóng)業(yè)農(nóng)村地區(qū)的發(fā)展。我國(guó)生物農(nóng)業(yè)的發(fā)展仍處于起步階段，接下來(lái)需要順應(yīng)我國(guó)從“解決溫飽”到“營(yíng)養(yǎng)多元”的需求轉(zhuǎn)換新趨勢(shì)，滿足人民群眾對(duì)食品消費(fèi)更高層次的新期待。

我國(guó)生物農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

1.生物育種

生物育種是利用遺傳學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)等方法培育生物新品種，是一種人工改良物種性狀，獲得目標(biāo)新品種的生物技術(shù)。

在植物育種方面，在水稻、玉米、大豆、小麥、油菜、棉花等領(lǐng)域，我國(guó)已經(jīng)培育出400個(gè)品質(zhì)優(yōu)良并具備抗病蟲、抗除草劑等特征的轉(zhuǎn)基因新品種，自主研發(fā)了轉(zhuǎn)基因抗蟲棉、轉(zhuǎn)基因番茄、轉(zhuǎn)基因甜椒、抗病毒木瓜等。獲批的商業(yè)化種植品種包括抗蟲棉和番木瓜等，其中轉(zhuǎn)基因抗蟲棉已經(jīng)在全國(guó)大面積推廣運(yùn)用，累計(jì)推廣面積達(dá)3133萬(wàn)hm2，為農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、增收發(fā)揮重要作用。

在動(dòng)物育種方面，全球首例轉(zhuǎn)基因魚在我國(guó)誕生，家畜育種中大量分子標(biāo)記得到驗(yàn)證，以轉(zhuǎn)基因奶牛為代表的全基因組選擇技術(shù)研發(fā)取得重要進(jìn)展，中國(guó)對(duì)蝦黃海一號(hào)、中國(guó)美利奴羊、中國(guó)荷斯坦牛等一大批動(dòng)物育種重大成果相繼誕生。

2.生物肥料

生物肥料又稱為微生物肥料，是指通過(guò)微生物生命活動(dòng)使農(nóng)作物獲得特定肥料效應(yīng)的肥料制品。與常規(guī)化肥相比，生物肥料通常不直接為作物提供營(yíng)養(yǎng)元素，而是通過(guò)增進(jìn)土壤肥力，改良土壤結(jié)構(gòu)，促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)元素吸收，減輕病原微生物的致病作用等機(jī)制間接發(fā)揮作用。

作為世界上較早開發(fā)利用生物肥料的國(guó)家之一，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，我國(guó)生物肥料產(chǎn)業(yè)已形成較大規(guī)模，開發(fā)出根瘤菌以及解磷、溶磷、解鉀、促生磷細(xì)菌等一批生物肥料產(chǎn)品。例如，我國(guó)率先研制了高效固氮耐氮工程菌，并實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化;通過(guò)微生物功能基因組研發(fā)，建立了世界覆蓋率最高的植物病原細(xì)菌突變體庫(kù)。

3.生物獸藥及疫苗

動(dòng)物疫苗是畜禽集約化養(yǎng)殖的生產(chǎn)必需品，也是生物農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)重要的構(gòu)成部分。

我國(guó)已開發(fā)出豬偽狂犬病活疫苗、豬口蹄疫基因工程疫苗、幼畜腹瀉疫苗、禽流感系列疫苗、雙價(jià)大腸桿菌疫苗等一批獸用生物制品，并實(shí)現(xiàn)了不同程度的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

4.生物農(nóng)藥

生物農(nóng)藥是指利用生物活體或其代謝產(chǎn)物針對(duì)農(nóng)業(yè)有害生物進(jìn)行殺滅或抑制的制劑。生物農(nóng)藥具有安全環(huán)保、針對(duì)性強(qiáng)、研發(fā)投入較少、不易產(chǎn)生耐藥性等優(yōu)點(diǎn)。

我國(guó)生物農(nóng)藥產(chǎn)品的生產(chǎn)已經(jīng)形成了一定規(guī)模，我國(guó)已有生物農(nóng)藥研究機(jī)構(gòu)30多家，生產(chǎn)企業(yè)260余家，登記的生物農(nóng)藥產(chǎn)品4300多個(gè)，主要有Bt殺蟲劑，農(nóng)用抗生素，植物源農(nóng)藥以及其他病毒、真菌類的農(nóng)藥。其中，年產(chǎn)值超過(guò)億元的品種已經(jīng)有4個(gè)，分別為井岡霉素、赤霉素、阿維菌素和Bt殺蟲劑。

5.生物飼料

生物飼料是利用新一代生物工程技術(shù)及發(fā)酵工藝制成的飼料添加劑或新型功能性飼料原料。

我國(guó)擁有生物飼料生產(chǎn)企業(yè)有1000多家，年總產(chǎn)值近500億元，并在以年均20%的速度遞增。如今已擁有北京大北農(nóng)集團(tuán)、浙江新昌制藥、長(zhǎng)春大成實(shí)業(yè)集團(tuán)等一批國(guó)際化的氨基酸、維生素生產(chǎn)企業(yè)。生產(chǎn)的產(chǎn)品主要包括氨基酸、維生素、飼用酶制劑、發(fā)酵飼料等，其中植酸酶、木聚糖酶等產(chǎn)品質(zhì)量處于國(guó)際領(lǐng)先水平。

我國(guó)生物農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)存問(wèn)題

1.生物育種缺乏原始創(chuàng)新性技術(shù)、市場(chǎng)集中度低

我國(guó)生物技術(shù)育種領(lǐng)域研發(fā)活躍，但缺乏原始創(chuàng)新性技術(shù)。以CRISPR/Cas基因編輯育種技術(shù)為例，雖然國(guó)內(nèi)學(xué)者針對(duì)原始的基因編輯技術(shù)在安全性和效率方面進(jìn)行了諸多改進(jìn)，也獲得了一些自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，但存在延伸性、尾隨性研發(fā)居多、原始創(chuàng)新不足的問(wèn)題。目前，在植物基因編輯技術(shù)領(lǐng)域，全球共有17項(xiàng)關(guān)鍵核心技術(shù)，其中美國(guó)有15項(xiàng)，丹麥有2項(xiàng)。因此在規(guī)模化商業(yè)應(yīng)用方面存在“卡脖子”風(fēng)險(xiǎn)。

拜耳、科迪華、先正達(dá)集團(tuán)占全球農(nóng)作物種業(yè)市場(chǎng)約46%。而中國(guó)尚未有種業(yè)公司的市場(chǎng)份額超過(guò)10%，整體上企業(yè)規(guī)模小、研發(fā)能力低、市場(chǎng)集中度低。

2.生物肥料推廣應(yīng)用難度依然較大

由于生物肥料的反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)效率低于傳統(tǒng)化學(xué)肥料，疊加農(nóng)民對(duì)生物肥料的接納度不高，因此在當(dāng)前農(nóng)業(yè)追求單位面積產(chǎn)量的目標(biāo)導(dǎo)向下，生物肥料在全國(guó)肥料市場(chǎng)中占比不到20%，傳統(tǒng)肥料的使用占據(jù)主導(dǎo)地位。在實(shí)際使用過(guò)程中，農(nóng)民往往還會(huì)選擇在生物肥料中添加一些養(yǎng)分，以提升生物肥料的速效性、擴(kuò)大肥效的可見度。

3.生物獸藥及疫苗仍處于產(chǎn)業(yè)化初期

從技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域來(lái)看，我國(guó)獸用生物制品多為仿制產(chǎn)品或工藝改進(jìn)型產(chǎn)品，而基因重組技術(shù)、基因工程技術(shù)、中藥提取分離技術(shù)等新技術(shù)應(yīng)用較少，在懸浮培養(yǎng)、抗原濃縮等一些關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域尚未取得實(shí)質(zhì)性突破。從產(chǎn)品劑型來(lái)看，在我國(guó)獸用生物制品中，產(chǎn)量最高為分散劑、預(yù)混劑等傳統(tǒng)劑型，而靶向制劑、透皮吸收劑等一些高科技劑型則十分缺乏。

4.生物農(nóng)藥取代化學(xué)農(nóng)藥任重道遠(yuǎn)

我國(guó)生物農(nóng)藥在技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新方面都有所欠缺，某些生物農(nóng)藥在毒性和活性上仍然有缺陷，市場(chǎng)使用度不如傳統(tǒng)農(nóng)藥的接納程度高。雖然我國(guó)生物農(nóng)藥登記已取得明顯成效，但是在讓生物農(nóng)藥真正落地、在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)中讓經(jīng)營(yíng)主體愿意使用生物農(nóng)藥替代傳統(tǒng)農(nóng)藥，仍然存在突出的問(wèn)題和挑戰(zhàn)。

5.生物飼料生產(chǎn)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比存在差距

生物飼料在歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的使用比例已經(jīng)超過(guò)一半，如德國(guó)、丹麥、荷蘭、法國(guó)、芬蘭都有較大比例的養(yǎng)豬場(chǎng)采用生物液體飼料等喂養(yǎng)豬。但是，我國(guó)生物飼料研發(fā)的關(guān)鍵共性技術(shù)比較缺乏，許多關(guān)鍵生物飼料的生產(chǎn)嚴(yán)重依賴國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，缺乏自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在一定的差距。

我國(guó)生物農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展建議

1.生物育種：注重保護(hù)培育優(yōu)良品種

強(qiáng)化現(xiàn)有優(yōu)良品種保護(hù)并繼續(xù)培育，通過(guò)搜集整理優(yōu)質(zhì)種質(zhì)資源、建立種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫(kù)、引進(jìn)國(guó)內(nèi)外優(yōu)良品種、改良和更新核心種質(zhì)資源、對(duì)名特優(yōu)品種進(jìn)行保種等手段，豐富優(yōu)質(zhì)種質(zhì)資源品種和內(nèi)容，促進(jìn)種質(zhì)資源高效開發(fā)利用。集中資源開發(fā)具備高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、安全、多抗特征的動(dòng)植物新品種，發(fā)展壯大糧食、果蔬、畜禽、水產(chǎn)、林木等生物育種產(chǎn)業(yè)群，大力推進(jìn)動(dòng)植物新品種選育、擴(kuò)繁和產(chǎn)業(yè)化。

2.生物肥料：優(yōu)化產(chǎn)品拓展市場(chǎng)需求

圍繞提升生物肥料高品質(zhì)、低成本、無(wú)污染特性，進(jìn)一步強(qiáng)化生物技術(shù)制造， 提升動(dòng)、植物組織和細(xì)胞等生物體和活體肥料有效利用率，大力開發(fā)生物有機(jī)肥、微生物接種劑、乳酸菌有機(jī)肥、復(fù)合微生物肥料、光合細(xì)菌肥料等生物肥料。規(guī)范政府政策管理，完善生物肥料企業(yè)發(fā)展的相關(guān)政策，通過(guò)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、市場(chǎng)準(zhǔn)入規(guī)范等政策措施，優(yōu)化現(xiàn)有生物肥料產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝，提升生物肥料產(chǎn)品質(zhì)量。

3.生物獸藥及疫苗:強(qiáng)化技術(shù)創(chuàng)新及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展

針對(duì)特定動(dòng)物、某種階段、某些疾病，大力開發(fā)生物獸藥及疫苗專用制劑， 使其向高效、專一的方向發(fā)展。大力開發(fā)亞單位疫苗、基因缺失疫苗、DNA疫苗和重組活載體疫苗等第二代動(dòng)物疫苗，加大細(xì)胞疫苗、蛋白質(zhì)/多肽疫苗、核酸疫苗等第三代動(dòng)物疫苗的研發(fā)力度，進(jìn)一步強(qiáng)化動(dòng)物疫病新型疫苗和診斷試劑的研制。

4.生物農(nóng)藥：多元化發(fā)展，緊追市場(chǎng)需求

生物農(nóng)藥的研發(fā)要以農(nóng)業(yè)長(zhǎng)期可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)，鼓勵(lì)企業(yè)研發(fā)防治病蟲害效果更穩(wěn)定的微生物源和植物源農(nóng)藥;通過(guò)基因工程技術(shù)對(duì)天然菌株進(jìn)行改造，使其效果更穩(wěn)定。以國(guó)家生物農(nóng)業(yè)整體戰(zhàn)略為前提，在企業(yè)的技術(shù)研發(fā)中納入新型的或經(jīng)過(guò)優(yōu)化的生物農(nóng)藥產(chǎn)品，例如春雷霉素、赤霉素、白僵菌等，并與生物農(nóng)藥各個(gè)領(lǐng)域的產(chǎn)品綜合形成完善的生物農(nóng)藥產(chǎn)品體系。在積極開發(fā)產(chǎn)品的同時(shí)，也要加強(qiáng)對(duì)生物農(nóng)藥的藥理等進(jìn)行研究，防止植物產(chǎn)生抗藥性。

5.生物飼料:以資源整合突破關(guān)鍵核心技術(shù)

圍繞保障畜禽水產(chǎn)品安全和改善畜禽水產(chǎn)品品質(zhì)，整合科研創(chuàng)新資源，大力開發(fā)飼料用寡聚糖、植物提取添加劑、飼用氨基酸添加劑等新型飼料添加劑，開發(fā)植酸酶、木聚糖酶、纖維素酶、復(fù)合酶等新型飼料酶制劑，利用微生物工程發(fā)酵技術(shù)開發(fā)高活性生物發(fā)酵飼料和酵母源生物飼料。

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