生物育种:前沿生物技术改造下的新农业|华兴报告“种子”是农业的“芯片”, 全球生物育种经由技术推动,经历了1.0原始驯化选育和2.0常规育种阶段,当前正处于3.0分子育种迈入4.0分子设计育种/智慧育种阶段。
本文将聚焦在3.0和4.0阶段代表技术——转基因和基因编辑技术在农业的应用。并从生物育种行业的市场变化出发,探讨变化下催生的行业机会点。而我们也相信,各类育种方式也将长期共存、相互补位结合,共同推动生物育种行业的发展。
转基因技术和基因编辑技术都可以改变生物体的基因组,从而使重组生物获得可遗传的优良性状,但两者又存在很大的差别。
转基因会引入目标物种基因库之外的外源DNA序列(注:来源于所关注或研究的生物体之外的基因),也就是做“加法”,可培育出具有特异性性状的颠覆性品种,但在遗传过程中,外源基因易沉默,因此农户一般不会自留种。
基因编辑也可引入外源基因,但目前应用中更多的是做“减法” ,在基因组中特定位置产生位点特异性双链断裂,使得目标基因组位点得到精准缺失或者精准修饰,不引入外源DNA序列,也就无法具备原物种不具备的性状,但子代性状较为稳定。
转基因技术开发单一品种通常需要10+年,以及1.36亿美金的投入;而基因编辑只需要3+年,以及20+万美元的投入,因此更多企业能够参与到基因编辑赛道中来。
下游种企、种植方和消费者对于创新品种的需求日益增长,而技术的突破使精准育种和满足上述需求成为可能,生物育种的市场需求天花板被进一步打开至更多作物和更多性状:从侧重粮食作物拓展到经济和蔬果作物,从侧重关注抗虫抗除草剂性状等解决“吃得饱”的性状,拓展到提升品质等关注“吃得好”的性状,以及复合性状。其中一个重要的原因是,单一经济及蔬果作物品种的市场规模不如单一粮食作物大,因此这些品种和改良性状需求以往不是传统育种和转基因技术的发展重点,而基因编辑技术为满足该需求,提供了成本更低、效率更高的解决方案。
全球转基因技术的主要应用产品是大豆、棉花、玉米等。在中国,转基因作物的监管较为审慎,目前有棉花和木瓜两个品种实现产业化种植推广。
而基因编辑技术已经在全球范围内产生众多新品种和产品,如抗白粉病小麦、杂交稻无融合生殖体系、高油酸大豆上市等。
转基因种子的经济价值远高于传统种子,如转基因大豆和玉米种子的价格几乎为非转基因种子的2倍。核心原因是转基因种子能够有效提升种植端亩产、降低成本等,因此能够与种植端分享产业链上的经济利益增量。同时,转基因作物也包含着大量的专利。
基因编辑因其底层技术的高效性使得产品管线丰富、培育高效、资源节约,也有望同样为产业链带来经济效益的增值。
转基因因其舆论问题和对食品、环境风险的争议,普遍面临相对严格的监管。而从全球趋势来看,基因编辑技术在植物育种中所展现的优势和潜力,使更多国家对基因编辑的植物产品展实行更快速、简化的监管审批流程。
从行业格局来看,当前育种行业在转基因为主流的情况下,因为转基因育种的高资金和时间壁垒,且巨头通过产业并购等深度绑定上下游,巨头先发优势明显,强者恒强。
基因编辑技术有效打破了成本和周期的桎梏且产业链更加细分,产品应用场景更加广泛多元,有望能容纳更多的专注不同细分领域的玩家。
首先,国家对于生物育种长期支持的基调明确,并从关注研发创新到推进产业化。其次,知识产权保护不断完善,有望提升企业研发创新意愿。2022年3月1日新《种子法》实施,强化了种业知识产权保护。
而农业农村部于2022年1月颁布的基因编辑安全指南,更是完善了产业化政策基础,标志基因编辑产业化重大进展。
转基因领域同样进展喜人,2021年以来转基因生物安全证书审批节奏明显加快,目前已颁发17张安全证书。
我国基因编辑技术发文排名和在三种基因编辑技术中的专利发明量均位居世界第二。中国关注基因编辑技术在农业的应用,将有利于抢占农业领域的领先地位,提升中国种子自主化率。
政策和技术基础已具备,中国生物育种行业快速发展的大趋势下,国内企业机会在哪?什么样的企业能抓住机会?
转基因育种的高投入和开发周期使进入壁垒非常高,已拿到安全证书的现有玩家有强大的先发优势,且有机会在转基因作物的基础上通过基因编辑技术做性状叠加。
相较之下,基因编辑育种进入门槛相对低、产业链分散,商业化的经费也通常仅为转基因的1/10,新公司切入机会大。基因编辑育种的产业链分工更加细化,且各环节均在发展早期,因此在部分技术环节有出现平台级公司的机会,包括基因发现与性状匹配、基因功能研究、基因编辑工具酶等。
此外从整个行业上下游来看,一方面传统巨头亟需覆盖上游育种环节,因此可能存在较多的产业链横纵向整合、并购机会;同时下游种植端和应用场景也处在变革趋势中,与生物育种的结合,也有望催生新的长期机会点。
在基因挖掘、靶点设计等具有较高壁垒和较长回报周期的基础研究领域,国内起步晚、积累少,企业过去的投入意愿也较弱。而当行业发展到差异化竞争阶段,必定需要进行底层研究的创新。创新挖掘和利用底盘品种的企业将具有更强的竞争力,能够赋能行业在基础研究端降本增效的公司也有望成为平台型企业。


