2024年中国基因编辑育种行业发展现状

-1-2024年中国基因编辑育种行业发展现状内容概要：基因编辑育种技术能够通过改良作物和畜禽的遗传性状，提高农产品的产量和质量，满足市场需求，展现出巨大的市场潜力。自2021年初中央一号文件发出“打好种业翻身仗”的号召以来，我国种业支持政策密集出台，为基因编辑育种行业发展注入了强大的活力。在国家政策及市场驱动下，基因编辑育种商业化进程持续加快。以大豆基因编辑育种为例，2023年4月，舜丰生物高油酸大豆获得全国首个植物基因编辑生产应用安全证书，率先开启了育种技术的产业化，推动大豆基因编辑育种商业化进程。关键词：基因编辑育种政策、基因编辑育种技术、基因编辑育种竞争格局、基因编辑育种发展趋势一、基因编辑育种行业概述基因编辑技术是一种在天然基因组的特定位置添加、删除或更改遗传物质的生物技术。基因编辑育种是通过基因编辑育种技术对农作物的目标基因进行修饰（主要是基因的敲除、品种对应性状的基因插入、替换等操作），人为创造变异，进而产生新品种的过程。它是继野生驯化、杂交、转基因之后，最具代表性的4.0育种技术。与传统育种相比，基因编辑育种技术可使新品种开发更加高效。从基因编辑育种技术发展历程看，目前基因编辑技术的发展经历了三个阶段，分别为第一代ZFN技术、第二代TALEN技术和第三代CRISPR/Cas9技术。从中国基因编辑育种技术发展历程看，我国基因编辑育种技术开始于21世纪初，2000-2010年，基因编辑技术开始进入中国的科研视野，并逐渐建立起基础。一些科研机构和高校开始涉足基因编辑领域，进行初步的研究和尝试。2010-2015年，随着CRISPR-Cas9技术的发现和应用，中国基因编辑育种行业迎来了突破性的发展。2015年至今，随着CRISPR技术的商业化和临床应用，基因编辑育种行业逐步进入商业化应用阶段。目前，我国正在加大对基因编辑育种技术的研发和应用投入，以加速行业商业化进程。从三大基因编辑技术优缺点看，ZFNs的缺点是产生高频突变的能力有限，而TALENs的缺点是难以避免脱靶效应，容易产生有害突变，难以产生理想的突变性状。前两代技术采用的是蛋白质-DNA的识别模式，导致切割位点有较高的特异性，无法随心所欲地选择切割位点。而CRISPR/Cas工具则有效避免了二者的缺陷，可高效、精准地编辑基因，因此是目前业界基因编辑育种时最普遍采用的技术。二、基因编辑育种发展环境分析粮食是人类生存的根基，近年因极端天气和自然灾害频发、新冠肺炎疫情持续冲击、部分地区暴力冲突等情况，导致全球不少国家面临着粮食短缺的严峻问题。据联合国粮农组织等权威机构联合发布的《2023年世界粮食安全与营养状况》报告显示，2020至2022年间，全球粮食不足的现象比新冠疫情前更为严重。特别是在2022年，无法稳定获取所需食物人数高达24亿人，即全球近三成的人口，其中更有9亿人处于重度粮食不安全状态。从地域分布来看，尽管亚洲和拉丁美洲的饥饿人口比例有所减少，但非洲地区的饥饿问题依然严峻，饥饿人口比例远超全球平均水平，且呈现上升趋势。这种不均衡的粮食安全状况，无疑为全球稳定与可持续发展蒙上了阴影。如果继续放任这种趋势发展，到2030年，全球消除饥饿的宏伟目标将难以实现。根据联合国粮农组织预测，到2030年全世界仍将有近6亿人面临饥饿，全球粮食安全形势堪忧，加强粮食安全势在必行。在此背景下，发展基因编辑育种、推动生物育种产业化显得尤为关键。通过利用现代生物技术手段，加速作物品种的改良与优化，提高农作物的产量和营养价值，从而增强全球粮食供应的稳定性和可持续性。这不仅有助于缓解粮食短缺问题，更能为民众提供更多元化、更健康的膳食选择，为全球营养改善工作注入新的动力。全球来看，尽管转基因、基因编辑生物技术的潜力巨大，但不同国家对于其法律法规却存在显著差异，这导致全球范围内的法规碎片化。一些国家采用宽松的法规，鼓励转基因作物的种植和商业化，而另一些国家则采取相对严格的法规，限制或禁止转基因作物的种植和销售。随着粮食安全问题日益突出，世界各国政府对采用基因编辑农产品的态度越来越开放。其中，美国、日本、印度等国家和地区对于基因编辑技术的监管已持开放态度，并且已有基因编辑产品上市。以欧盟为例，长期以来，受政治、宗教等的影响，欧洲公众对转基因作物持持续反对态度，这使得欧盟对农作物应用转基因生物技术一直保持着谨慎保守的立场。在欧盟的法规体系中，基因组编辑的生物体被置于转基因法规的监管之下。这意味着，如果利用基因组编辑技术提取的生物体没有长期的安全使用历史，它们将被视为转基因生物，并受到欧盟环境释放指令的严格监管。然而，随着科学技术的进步和社会认知的变化，欧盟也开始逐步调整其监管策略。2023年7月，欧盟委员会提出监管提案，提议放宽对基因编辑技术的限制。2024年2月，欧洲议会通过基因编辑法案，决定减轻对一种DNA编辑方式产生的作物的监管，这一举措反映了欧盟在平衡科技创新与公众关切方面的努力，有望加快全球基因编辑育种产业化进程。我国在转基因作物和基因编辑作物的监管方面采取一套介于严格和宽松之间的管理框架，旨在创造一个既有利于技术创新又确保安全可控的发展环境。在基因编辑作物的监管方面，我国于2022年颁布了《农业用基因编辑植物安全评价指南（试行）》，这是国内首个专门针对基因编辑植物的安全性评估标准。该指南详细规定了基因编辑植物的安全评价要点和步骤，涵盖了分子特性、遗传稳定性、环境安全和食品安全性等多个维度，为科学、规范地评估基因编辑作物的安全性提供了有力保障。为加强转基因生物的安全管理，我国还设立了农业转基因生物安全管理办公室，专门负责研究和决策转基因生物安全管理中的重大问题。同时，我国还建立了相应的监督检验和测试机构，以确保《农业转基因生物安全管理条例》及其配套法规得到有效执行。三、基因编辑育种行业发展现状基因编辑技术作为新兴生物技术，近年来在全球范围内引发了广泛的研发热潮。特别是随着第三代CRISPR-Cas9技术的成熟与普及，其精准、高效的编辑能力得到了充分释放，推动了基因编辑技术在多个领域的深入应用。在农业领域，基因编辑技术的应用取得了显著成果。糯玉米、高油酸大豆、抗褐变马铃薯、高GABA番茄、抗褐变蘑菇、抗除草剂水稻、抗除草剂玉米等基因编辑产品已陆续在美国、日本等国家推广上市，为农业生产带来了革命性的变化，基因编辑技术规模也稳步扩大。数据显示：2017年至2022年，全球基因编辑育种技术市场规模实现了从31.9亿美元到62.8亿美元的大幅增长，年复合增长率高达11.95%。进入2023年，随着更多基因编辑育种产品的上市，全球基因编辑技术市场规模继续扩大，达到了66.19亿美元。我国作为农业大国，对农作物种子的需求极为旺盛。自2021年初中央一号文件发出“打好种业翻身仗”的号召以来，我国种业支持政策密集出台，为行业发展注入了强大的活力。在市场需求旺盛和种业技术持续升级的双重推动下，我国种子市场规模展现出稳健的增长态势。据农业农村部数据显示，2022年中国农作物种子市场规模已达到1293亿元，同比增长0.97%，继续保持了平稳且积极的增长趋势，为基因编辑育种行业发展提供了广阔的发展空间。我国农作物种质资源居全球第二，但只有10%左右完成精准鉴定并得到育种应用。在种业振兴的大背景下，我国正不断加速推进生物育种产业化的扩面与提速进程。自2019年起，中国农业农村部积极作为，陆续发布了多批农业转基因生物安全证书批准清单。这些清单涵盖了转基因玉米、大豆等重要作物的生产应用，标志着我国在转基因作物研发与应用方面取得了显著进展。随着转基因玉米和大豆等作物的陆续获批，我国农业生物技术领域迎来了新的发展机遇。这些转基因作物的商业化种植，不仅有助于提高我国农作物的产量和品质，更能增强农作物的抗逆性，降低农业生产风险。同时，这也为基因编辑育种行业的快速发展奠定了坚实的技术及经验基础。四、基因编辑育种细分市场情况我国在基因编辑领域的专利研发已处于全球较高水平。目前，基因编辑技术已经用于小麦、水稻、玉米、大豆、拟南芥、西红柿、烟草、马铃薯的基因功能和性状改良等育种研究中，其优势在于可筛选优势性状、设计和改造品种、提高产量和品质等。从重要细分领域看，玉米是我国重要粮食作物，玉米种业也是中国种业市场规模最大的细分行业，玉米种子商品化率位居行业第一。2023年，我国进口玉米2713万吨，同比增长31.6%，占全国玉米总产量的9.39%。此外，从玉米单产上来看，我国玉米产量只有美国的60%，更可怕的是这个差距还在以每年36公斤/公顷的速度扩大。因此，玉米成为基因编辑育种重点领域。目前，我国农业领域的基因编辑育种技术正处于应用初期。人类首次利用CRISPR工具对玉米进行基因编辑的里程碑事件，要追溯到2014年。这一开创性的工作由中国农业大学植物生理学与生物化学国家重点实验室的研究团队完成，标志着我国在基因编辑育种领域迈出了坚实的步伐。然而，在此后的近十年时间里，由于国内对转基因等生物育种技术的政策态度相对谨慎，玉米基因编辑育种商业化的进程受到了一定程度的制约，其步伐相对放缓。在国际市场上，2024年3月，OriginAgritechLtd.宣布玉米生产取得突破。据悉，OriginAgritech利用精确的基因编辑技术，开发出高产玉米自交系，其生产力显著超过传统玉米50%以上。大豆是我国重要的油料作物和高蛋白粮饲兼用作物，种植面积仅次于水稻、玉米和小麦，居第四位。我国大豆产业面临着依赖进口的危机。2018-2023年我国大豆进口量保持在8800万吨以上，进口依赖度超过80%。面对我国大豆产业发展的严峻现实，中央政府采取了一系列应急措施。2019年农业农村部制定了《2019年种植业工作要点》，明确提出提升大豆和油料供给能力：落实加强油料生产保障供给的意见，组织实施大豆振兴计划，推进大豆良种增产增效行动，进一步提高大豆补贴标准，扩大东北、黄淮海地区大豆面积，研发推广高产高油高蛋白新品种。在国家政策及市场驱动下，大豆基因编辑育种技术快速发展。2023年4月，舜丰生物高油酸大豆获得全国首个植物基因编辑生产应用安全证书，率先开启了育种技术的产业化。2024年1月，舜丰生物再次获得长童期大豆，也是国内第二张基因编辑生产应用安全证书，标志着我国大豆基因编辑育种技术产品进入产业化快车道。此外，2024年3月，中国农科院成功通过种子和子叶颜色快速实现“transgenefree”基因编辑大豆植株的筛选，建立了基因编辑大豆可视化识别技术体系，这有助于提高大豆基因编辑检测效率、降低检测成本。此外，随着国家大力推进良种工程建设，动物育种基地建设同时加速。中国陆续实现了多个动物育种领域0的突破，如2021年经过审定的自主培育白羽肉鸡、2022获得国家畜禽新品种证书的华西牛等。在动物品系培养方面，基因编辑技术也发挥着重要作用，研究者能够借此技术培育出具有优良性状的猪、牛、羊等家畜，为畜牧业的发展注入了新的活力。其中，猪肉在我国一直占据着重要的地位，不仅是居民日常餐桌上的主要肉类来源，也是畜牧业的重要组成部分。其产量的稳定与增长，对于保障国内肉类供应、满足人民日益增长的消费需求具有重要意义。中国是世界猪肉消费和生猪养殖大国，随着消费者对高品质猪肉的需求不断增加，市场对优质种猪的需求也在持续扩大。然而生猪育种产业却相对滞后——生猪育种业大而不精，优质的种猪资源大多被国外企业所垄断，我国需要进口高效种猪以维持繁育。其中，2020-2021年我国从国外引进种猪数量超过2万头，2023年改良种用猪进口量虽有所减少，但仍进口了7997头，同比增长51.46%。当前中国基因编辑育种猪产业尚处于起步阶段，各企业在细分赛道和业务模式上呈现出较大的差异。尽管如此，已有部分企业开始崭露头角。例如，中农种源在2022年12月和2023年8月分别获得了未来光锥和联想创投的投资，成为国内首个成功获得融资的基因编辑培育种猪企业，这标志着我国在这一领域的研究与应用正逐步走向成熟。与此同时，国际市场上的基因编辑育种猪产业已取得了显著进展。早在2016年，美国密苏里大学的RandallPrather教授团队就与Geneus公司的研发人员合作，首次利用CRISPR基因编辑技术，在不引入外源基因的情况下，成功破坏了编码CD163蛋白的等位基因，从而阻断了PRRS病毒入侵猪呼吸细胞的路径。时隔八年，Genus公司已完成了从小规模“概念验证”到大规模种群“商业应用”的关键性突破。这意味着，一旦获得监管部门的批准，这些基因编辑抗蓝耳猪将迅速进入商业销售阶段，大幅缩短上市时间，为生猪产业的健康发展注入新的活力。五、基因编辑育种行业发展趋势基因编辑育种技术以其操作简便、效果稳定、安全性高等显著优势，正逐渐成为农业领域的重要技术革新方向，并展现出积极的发展态势。随着科技的不断突破与创新，这一技术在农业育种领域的应用前景愈发广阔。在“农业强国”战略