本篇報(bào)告從地緣優(yōu)勢和技術(shù)視角出發(fā),梳理分析了轉(zhuǎn)基因作物在全球應(yīng)用現(xiàn)狀的成因、國際巨頭崛起的動(dòng)力、乃至全球糧食貿(mào)易格局變遷的隱線,構(gòu)建了以功能基因和專利布局來評(píng)估國內(nèi)生物育種產(chǎn)業(yè)鏈公司的分析框架。我們認(rèn)為,玉米和大豆在中國的生物育種產(chǎn)業(yè)化即將啟動(dòng),為中國農(nóng)業(yè)帶來新機(jī)遇,建議積極布局種業(yè)。

核心觀點(diǎn)

應(yīng)用現(xiàn)狀：美洲為主,三大作物

轉(zhuǎn)基因作物在全球推廣已有二十余年,2021年的推廣面積約29.3億畝,其主要擁護(hù)者是研發(fā)應(yīng)用較早、重視農(nóng)產(chǎn)品出口的美洲國家。前七大推廣國中,僅中國和印度不是美洲國家、主要推廣轉(zhuǎn)基因棉花。美國、巴西、阿根廷等主推國的種植結(jié)構(gòu)導(dǎo)致大豆、玉米和棉花成為轉(zhuǎn)基因應(yīng)用最廣的三大作物。由于具備降本增效、便于管理等優(yōu)勢,除了歐盟這種政策轉(zhuǎn)向的個(gè)例,轉(zhuǎn)基因作物一旦在某個(gè)國家開始推廣,其滲透率大多能提升至90%以上的高位。

壁壘與紅利：三大門檻,農(nóng)業(yè)重塑

憑借技術(shù)優(yōu)勢及相應(yīng)而來的定價(jià)優(yōu)勢,轉(zhuǎn)基因作物的推廣曾帶動(dòng)全球種業(yè)市場規(guī)模持續(xù)了十幾年的高速增長,促使農(nóng)化行業(yè)形成了轉(zhuǎn)基因種子+除草劑的捆綁銷售模式,并帶動(dòng)了全球糧食貿(mào)易格局的變遷、南美大豆和印度巴西棉花的崛起。而在技術(shù)門檻、知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)和資源投入等壁壘的護(hù)航下,領(lǐng)軍企業(yè)也實(shí)現(xiàn)了規(guī)模和市占率的大幅提升。

新興機(jī)會(huì)：中國市場大單品啟動(dòng)在即

儲(chǔ)備多年,應(yīng)時(shí)而發(fā),我們預(yù)計(jì)2024年將是玉米和大豆在中國的生物育種產(chǎn)業(yè)化元年,這將會(huì)強(qiáng)化國內(nèi)種業(yè)的漲價(jià)趨勢,帶動(dòng)中國種業(yè)市場規(guī)模新一輪的高增長。政策限制疊加專利過期的影響,跨國種企或難以在中國轉(zhuǎn)基因市場大展拳腳。通過對(duì)安全證書、功能基因和專利儲(chǔ)備的梳理,我們預(yù)測了國內(nèi)生物育種玉米性狀環(huán)節(jié)的三大龍頭,而布局早、研發(fā)強(qiáng)的傳統(tǒng)種企有望憑借先發(fā)優(yōu)勢和知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)力度的提高在種子銷售環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)市占率的提升。我國糧食乃至肉制品等農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)成本有望受益改善、國際競爭力或可提高。

投資建議：技術(shù)紅利期將至,積極布局種業(yè)

在海外成熟經(jīng)驗(yàn)可參考、國內(nèi)技術(shù)路徑梳理清晰的背景下,種業(yè)相關(guān)上市公司的盈利增長可預(yù)見性提高,當(dāng)前種業(yè)板塊仍具備明顯的投資價(jià)值。

風(fēng)險(xiǎn)提示：轉(zhuǎn)基因品種推廣進(jìn)度不及預(yù)期,轉(zhuǎn)基因作物對(duì)產(chǎn)量的提升不及預(yù)期,種業(yè)監(jiān)管力度不及預(yù)期,發(fā)生嚴(yán)重自然災(zāi)害,糧價(jià)表現(xiàn)不及預(yù)期等。

報(bào)告亮點(diǎn)

有別于市場的觀點(diǎn)：

我們看好轉(zhuǎn)基因商業(yè)化啟動(dòng)后的爆發(fā)力和高滲透率的可實(shí)現(xiàn)性：從海外經(jīng)驗(yàn)來看,轉(zhuǎn)基因性狀的增產(chǎn)降本效果可為農(nóng)作物的種植帶來良好收益和示范效應(yīng),因此除了歐盟這種政策轉(zhuǎn)向的個(gè)例之外,在推廣國、推廣作物上大多能實(shí)現(xiàn)90%以上的滲透率,且推廣得越晚、推廣期的糧價(jià)越高,推廣速度越快。而目前,國內(nèi)外糧價(jià)均處于高位,轉(zhuǎn)基因玉米和大豆的商業(yè)化流程接近啟動(dòng),結(jié)合消費(fèi)習(xí)慣和構(gòu)成情況,我們判斷轉(zhuǎn)基因玉米在國內(nèi)也有望實(shí)現(xiàn)90%左右的高滲透率。更重要的是,我們覺得,不必過多糾結(jié)第一年或第二年的推廣面積情況(因其主要受政策、制種安排等因素的干擾),技術(shù)的優(yōu)越性決定了轉(zhuǎn)基因玉米在中國的推廣也有望復(fù)制巴西的模式、在充分市場化階段實(shí)現(xiàn)快速增長。

我們看好轉(zhuǎn)基因玉米商業(yè)化帶來的盈利兌現(xiàn)性：我們認(rèn)為,轉(zhuǎn)基因盈利兌現(xiàn)的核心在于技術(shù)的優(yōu)越性和壁壘(特別是知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù))。而知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)主要涉及兩個(gè)層面,一是法規(guī)法律的官方要求,二是執(zhí)法層面的實(shí)際落實(shí)。關(guān)于后者,市場根據(jù)2021年以來的種業(yè)振興計(jì)劃、品種審定標(biāo)準(zhǔn)的修改等政策的梳理已有一定認(rèn)知,未來僅需跟蹤驗(yàn)證。關(guān)于前者,我們?cè)诒酒獔?bào)告的梳理中試圖理清國際上在專利、品種權(quán)等層面分別是如何對(duì)育種技術(shù)進(jìn)行保護(hù)的。同時(shí),我們預(yù)計(jì),由于相關(guān)專利和技術(shù)掌握在領(lǐng)軍企業(yè)自己手里,本輪轉(zhuǎn)基因玉米的商業(yè)化在盈利端具備強(qiáng)兌現(xiàn)性。

我們認(rèn)為轉(zhuǎn)基因商業(yè)化的影響并不僅僅局限在種子行業(yè),農(nóng)藥、甚至中國農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)模式和國際競爭力都有望發(fā)生變革：由于轉(zhuǎn)基因性狀的特性,除草劑耐受種子+除草劑的捆綁銷售在海外已是成熟的模式。而國內(nèi)過往尚未推廣過除草劑耐性的轉(zhuǎn)基因種子。預(yù)計(jì)本輪轉(zhuǎn)基因抗蟲+除草劑耐受玉米和除草劑耐受大豆的商業(yè)化將帶動(dòng)國內(nèi)草甘膦除草劑的需求增長,甚至引發(fā)玉米和大豆種植模式的變革、加快玉米大豆帶狀復(fù)合種植模式的推廣。另外,由于玉米和大豆是飼料加工、畜禽養(yǎng)殖的主要原料,我們預(yù)計(jì)本輪轉(zhuǎn)基因玉米和大豆的商業(yè)化將通過糧食成本的改善進(jìn)而傳導(dǎo)至飼料、肉制品等環(huán)節(jié),從而提高我國農(nóng)產(chǎn)品的整體國際競爭力。

我們構(gòu)建了以功能基因和專利布局來評(píng)估國內(nèi)轉(zhuǎn)基因作物產(chǎn)業(yè)鏈公司的分析框架：我們認(rèn)為,對(duì)于轉(zhuǎn)基因作物產(chǎn)業(yè)鏈公司的技術(shù)競爭力分析不能僅僅停留在有無轉(zhuǎn)基因布局、轉(zhuǎn)基因安全證書數(shù)量的層面。從海外經(jīng)驗(yàn)來看,不同性狀的轉(zhuǎn)基因技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)的推廣面積和盈利效應(yīng)不盡相同。而從國內(nèi)目前的技術(shù)儲(chǔ)備來看,部分企業(yè)間也存在類似的技術(shù)布局。因此,功能基因的分析可以作為評(píng)估企業(yè)技術(shù)部分的重要參考。而產(chǎn)品梯隊(duì)和專利布局的梳理則可以作為判斷企業(yè)未來市占率和盈利兌現(xiàn)力的重要參考。

轉(zhuǎn)基因育種技術(shù)概述

作物育種歷經(jīng)了原始育種、傳統(tǒng)育種及生物育種三時(shí)代。

1)原始育種：始于新石器時(shí)代,期間由于缺乏科學(xué)育種理論及方法,人類只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)積累和肉眼觀察,選擇發(fā)生基因自然變異的農(nóng)業(yè)生物,再經(jīng)過長期人工馴化獲得具有優(yōu)良性狀的品種。

2)傳統(tǒng)育種：19世紀(jì)中葉到20世紀(jì)初,遺傳學(xué)三大定律奠定了雜交育種應(yīng)用的理論基礎(chǔ),育種家依賴經(jīng)驗(yàn)的同時(shí),將統(tǒng)計(jì)學(xué)、數(shù)量遺傳學(xué)和雜交育種策略應(yīng)用到優(yōu)良品種選育中,相繼培育出矮稈、耐肥、抗倒伏和高產(chǎn)作物新品種,開啟了傳統(tǒng)育種時(shí)代。傳統(tǒng)主要包括常規(guī)育種和雜交育種,通過不同的技術(shù)手段、將各種有利于提高糧食產(chǎn)量和品質(zhì)的優(yōu)良基因不斷向某個(gè)品種中聚集,但在種間生殖隔離限制、育種的效率和精準(zhǔn)度等方面仍存在缺陷。

3)生物育種：20世紀(jì)中后期,伴隨生命科學(xué)與生物技術(shù)的飛速發(fā)展,分子標(biāo)記輔助選擇和轉(zhuǎn)基因育種興起,可以實(shí)現(xiàn)已知功能基因跨物種的定向高效轉(zhuǎn)移。如今,全球育種已向智能設(shè)計(jì)育種時(shí)代邁進(jìn),融合了遺傳學(xué)、分子生物學(xué)、計(jì)算生物學(xué)等前沿學(xué)科,利用基因編輯、合成生物、人工智能等技術(shù)培育新品種。其中,轉(zhuǎn)基因育種是應(yīng)用較廣的生物育種技術(shù)之一,主要指將抗病蟲、除草劑耐受、提高營養(yǎng)品質(zhì)等已知功能性狀的基因通過現(xiàn)代科技手段轉(zhuǎn)入到目標(biāo)生物體中,使得受體生物在原有遺傳特性基礎(chǔ)上增加新的功能特性,從而獲得新的品種。

轉(zhuǎn)基因育種技術(shù)可準(zhǔn)確、高效、穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)跨物種基因重組。與雜交育種相比,轉(zhuǎn)基因育種具有準(zhǔn)確、直接、高效的特點(diǎn)：

1)基因資源層面：轉(zhuǎn)基因育種可以對(duì)不同植物之間、乃至于微生物/動(dòng)物界的基因加以應(yīng)用,豐富了新品種培育的可能性；

2)精度和效率：轉(zhuǎn)基因育種能夠準(zhǔn)確地某個(gè)基因進(jìn)行操作和選擇、也可以同時(shí)轉(zhuǎn)入多個(gè)基因,對(duì)于基因轉(zhuǎn)入后的效果及表型可以提前準(zhǔn)確預(yù)測,選擇效率明顯高于傳統(tǒng)育種；

3)穩(wěn)定性：轉(zhuǎn)基因育種可以使得功能明確、具有實(shí)用價(jià)值的基因在同一物種的不同品系間穩(wěn)定表達(dá),即所獲得的性狀不易受品種或地域環(huán)境的影響。

應(yīng)用現(xiàn)狀：美洲為主,三大作物

推廣二十余年,暫處平穩(wěn)期

商業(yè)化二十余年,近年推廣面積增速放緩。1996年開始,隨著轉(zhuǎn)基因作物在美國的大面積推廣,全球轉(zhuǎn)基因作物的商業(yè)化進(jìn)程開啟。在之后的時(shí)間里,轉(zhuǎn)基因作物的推廣可分為兩個(gè)階段：

1)1996年至2013年的高速增長期：推廣國家數(shù)量的增加及單個(gè)國家的滲透率提升帶動(dòng)轉(zhuǎn)基因作物種植面積持續(xù)保持高速擴(kuò)張,復(fù)合增速約31%；截至2013年,全球轉(zhuǎn)基因作物的種植面積約26.3億畝；

2)2013年至今的平穩(wěn)增長期：歐盟、俄羅斯等國家/地區(qū)對(duì)待轉(zhuǎn)基因作物的種植限制較多,導(dǎo)致轉(zhuǎn)基因作物拓展新市場的難度提高,而固有市場的滲透率已至高位,轉(zhuǎn)基因作物的種植面積增長放緩,2013年至2021年間的復(fù)合增速約1.38%。截至2021年,全球轉(zhuǎn)基因作物的總種植面積約29.3億畝。

主要區(qū)域：美國、巴西和阿根廷

美洲國家是轉(zhuǎn)基因作物的主要擁護(hù)者。根據(jù)ISAAA的統(tǒng)計(jì),2019年種植轉(zhuǎn)基因作物的29個(gè)國家/地區(qū)中,12個(gè)為美洲國家/地區(qū)、占比約41%,其他為8個(gè)亞洲國家/地區(qū)、6個(gè)非洲國家/地區(qū)和2個(gè)歐洲國家。從種植面積上來說,2019年美洲國家/地區(qū)的轉(zhuǎn)基因作物種植面積約占全球的88.12%,其次為亞洲國家/地區(qū)(面積占比約10.2%)。2019年,全球有7個(gè)國家的轉(zhuǎn)基因作物種植面積超過4500萬畝,其中排名前三的美國、巴西和阿根廷均為美洲國家。具體來說：

1)美國(轉(zhuǎn)基因作物種植面積約10.7億畝)：全球轉(zhuǎn)基因作物推廣的先驅(qū)者,也是轉(zhuǎn)基因作物推廣種類最豐富的國家之一。生物技術(shù)的進(jìn)步及美國國家戰(zhàn)略的支持推進(jìn)了轉(zhuǎn)基因作物在美國的推廣應(yīng)用。1983年,4家機(jī)構(gòu)發(fā)表了″在植物中導(dǎo)入DNA,并成功表達(dá)其他物種基因″的論文,開啟了重組DNA技術(shù)在植物領(lǐng)域的應(yīng)用。1986年,美國農(nóng)業(yè)部的動(dòng)植物安全檢疫局(APHIS)批準(zhǔn)4種轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物(1種玉米、2種番茄、1種油菜)進(jìn)入田間試驗(yàn),拉開了美國轉(zhuǎn)基因商業(yè)化的序幕。20世紀(jì)90年代,在國際農(nóng)產(chǎn)品市場競爭加劇、美國農(nóng)產(chǎn)品出口量明顯下滑的背景下,美國政府開始強(qiáng)調(diào)生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用。1991年美國競爭力總統(tǒng)委員會(huì)起草的《國家生物技術(shù)政策報(bào)告》確立了轉(zhuǎn)基因農(nóng)業(yè)的國家戰(zhàn)略,明確提出要″調(diào)動(dòng)全部力量推動(dòng)轉(zhuǎn)基因技術(shù)的開發(fā)和商品化種植,確保美國農(nóng)業(yè)品的出口競爭力,保障美國農(nóng)業(yè)的發(fā)展與從業(yè)者利益″。1996年開始,美國開始進(jìn)行轉(zhuǎn)基因大豆、玉米和棉花等作物的大規(guī)模種植。2001年,轉(zhuǎn)基因大豆在美國的推廣滲透率率先突破75%。2004年和2007年,轉(zhuǎn)基因棉花和轉(zhuǎn)基因玉米在美國的推廣滲透率也陸續(xù)突破75%。2019年,美國共種植有約4.98億畝轉(zhuǎn)基因玉米、4.56億畝轉(zhuǎn)基因大豆、7965萬畝轉(zhuǎn)基因棉花和近4000萬畝其他轉(zhuǎn)基因作物(油菜、甜菜、苜蓿、馬鈴薯、木瓜、南瓜、蘋果等),三大作物的轉(zhuǎn)基因滲透率均在90%以上。截至目前,美國共有44個(gè)轉(zhuǎn)基因玉米轉(zhuǎn)化事件、26個(gè)轉(zhuǎn)基因大豆轉(zhuǎn)化事件和29個(gè)轉(zhuǎn)基因棉花轉(zhuǎn)化事件和獲準(zhǔn)商業(yè)化種植。

2)巴西(轉(zhuǎn)基因作物種植面積約7.92億畝)：被技術(shù)優(yōu)勢倒逼放開轉(zhuǎn)基因作物種植的國家。1996年開始,轉(zhuǎn)基因大豆逐漸通過黑市交易從阿根廷流入巴西。1998年,巴西政府實(shí)施轉(zhuǎn)基因大豆種植禁令。但由于私下種植的現(xiàn)象屢禁不止,巴西政府在2003年3月出臺(tái)臨時(shí)解禁措施、正式認(rèn)可轉(zhuǎn)基因大豆種植的事實(shí)、同意2002/03年度收獲的轉(zhuǎn)基因大豆可以上市進(jìn)行合法交易,并于2004年修訂出臺(tái)《生物安全法》、正式放開轉(zhuǎn)基因大豆的商業(yè)化種植。2005年,巴西首次批準(zhǔn)種植轉(zhuǎn)基因棉花MON531。2008年,巴西批準(zhǔn)種植轉(zhuǎn)基因玉米。2009年,巴西超越阿根廷成為全球第二大轉(zhuǎn)基因作物種植國。大豆和玉米是巴西主要種植的兩類轉(zhuǎn)基因作物。2019年,巴西種植的轉(zhuǎn)基因作物包括約5.27億畝轉(zhuǎn)基因大豆、2.45億畝轉(zhuǎn)基因玉米、2100萬畝轉(zhuǎn)基因棉花和少量抗蟲甘蔗。截至目前,巴西共有61個(gè)轉(zhuǎn)基因玉米事件、17個(gè)轉(zhuǎn)基因大豆事件和23個(gè)轉(zhuǎn)基因棉花事件獲準(zhǔn)商業(yè)化種植。

3)阿根廷(轉(zhuǎn)基因作物種植面積約3.58億畝)：償債壓力下引入轉(zhuǎn)基因作物技術(shù)。20世紀(jì)90年代中期,阿根廷由于石油危機(jī)而背下巨額債務(wù)。而大豆作為阿根廷的主要農(nóng)產(chǎn)品、在當(dāng)時(shí)面臨全球旺盛的肉牛飼用需求,阿根廷政府通過對(duì)大豆及其副產(chǎn)品收取32%~35%的高額關(guān)稅可獲取可觀收入。于是,阿根廷政府自1996年開始批準(zhǔn)種植轉(zhuǎn)基因大豆,并在1998年批準(zhǔn)了轉(zhuǎn)基因玉米和棉花的商業(yè)化種植。和巴西類似,大豆和玉米是阿根廷主要種植的兩類轉(zhuǎn)基因作物。2019年,阿根廷種植了約2.63億畝轉(zhuǎn)基因大豆、8850萬畝轉(zhuǎn)基因玉米、720萬畝轉(zhuǎn)基因棉花和少量轉(zhuǎn)基因苜蓿。截至目前,阿根廷共有52個(gè)轉(zhuǎn)基因玉米事件、16個(gè)轉(zhuǎn)基因大豆事件和6個(gè)轉(zhuǎn)基因棉花事件獲準(zhǔn)商業(yè)化種植。

4)加拿大(轉(zhuǎn)基因作物種植面積約1.87億畝)：全球第一個(gè)大面積商業(yè)化種植轉(zhuǎn)基因油菜的國家、也是全球最大的轉(zhuǎn)基因油菜種植國。與美國相鄰的地域優(yōu)勢使得加拿大在轉(zhuǎn)基因的商業(yè)化上同樣推行較早。1995年,加拿大開始商業(yè)化種植轉(zhuǎn)基因抗除草劑油菜；2005年,轉(zhuǎn)基因油菜的種植面積達(dá)到加拿大油菜總面積的77%；2010年,轉(zhuǎn)基因油菜在加拿大的種植滲透率已達(dá)93%。2019年,加拿大的轉(zhuǎn)基因油菜種植面積約1.3億畝、約占全球轉(zhuǎn)基因油菜種植總面積的85%以上。截至目前,加拿大共有144個(gè)轉(zhuǎn)基因作物事件獲批商業(yè)化種植,包括66個(gè)轉(zhuǎn)基因玉米事件、21個(gè)轉(zhuǎn)基因大豆事件等。

5)印度(轉(zhuǎn)基因作物種植面積約1.78億畝)：轉(zhuǎn)基因棉花種植大國。20世紀(jì)90年代初,印度開始了自獨(dú)立以來最大規(guī)模的全面經(jīng)濟(jì)改革,并提出了″第二次綠色革命″的口號(hào)、把轉(zhuǎn)基因作物的推廣作為綠色革命的重要內(nèi)容。1999年,印度在全國40個(gè)不同地區(qū)同時(shí)開始Bt轉(zhuǎn)基因棉花的大田種植試驗(yàn)。2002年,印度政府批準(zhǔn)了轉(zhuǎn)基因棉花的商業(yè)化種植。之后的數(shù)年里,轉(zhuǎn)基因棉花在印度快速推廣。2008年,轉(zhuǎn)基因棉花在印度的滲透率已提升至80.9%。但是,由于政治、經(jīng)濟(jì)、文化等原因,印度公眾對(duì)待轉(zhuǎn)基因食品的態(tài)度偏謹(jǐn)慎,印度政府并未批準(zhǔn)棉花之外的轉(zhuǎn)基因作物進(jìn)行商業(yè)化種植。印度政府曾在2009年就轉(zhuǎn)基因茄子的商業(yè)化種植進(jìn)行社會(huì)咨詢,由于社會(huì)大眾多持反對(duì)態(tài)度,最終在2010年2月宣布無限期暫停轉(zhuǎn)基因茄子的商業(yè)化。2014年,莫迪新政府上臺(tái),對(duì)待轉(zhuǎn)基因的態(tài)度趨于積極,不僅呼吁熱門投資雜交種子和轉(zhuǎn)基因種子,而且提出政府堅(jiān)持″科學(xué)仍需繼續(xù)″的態(tài)度、批準(zhǔn)了15個(gè)轉(zhuǎn)基因作物新品種的田間實(shí)驗(yàn)。另外,印度也允許轉(zhuǎn)基因大豆油的進(jìn)口。

6)巴拉圭(轉(zhuǎn)基因作物種植面積約6150萬畝)：阿根廷及巴西轉(zhuǎn)基因推廣的跟隨者。巴拉圭地處巴西和阿根廷兩國之間,其常駐人口中有不少巴西人。此外,受阿根廷國內(nèi)局勢的影響,也有部分阿根廷農(nóng)戶在巴拉圭種植大豆。巴拉圭大豆通過巴西和阿根廷港口轉(zhuǎn)運(yùn)、并出口到歐盟和日本等地。2004年,巴拉圭政府正式批準(zhǔn)轉(zhuǎn)基因大豆種植。2019年,巴拉圭種植有約5400萬畝轉(zhuǎn)基因大豆,但轉(zhuǎn)基因玉米的種植面積僅數(shù)百萬畝、滲透率不足1%。截至目前,巴拉圭共有22個(gè)轉(zhuǎn)基因事件獲批種植安全許可,包括15個(gè)轉(zhuǎn)基因玉米事件、3個(gè)轉(zhuǎn)基因大豆事件和4個(gè)轉(zhuǎn)基因棉花事件。

7)中國(轉(zhuǎn)基因作物種植面積約4800萬畝)：已種植轉(zhuǎn)基因棉花,即將推廣轉(zhuǎn)基因玉米和大豆。改革開放初期,紡織品是中國外匯的主要來源。而上世紀(jì)90年代末,國內(nèi)連年爆發(fā)棉鈴蟲災(zāi)害,帶來重大經(jīng)濟(jì)損失之余,還因過量使用化學(xué)農(nóng)藥造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染以及人、畜中毒死亡事故。在這樣的時(shí)代背景下,我國在1996年引入了孟山都的抗蟲棉、在河北省進(jìn)行推廣。1997年,中國農(nóng)科院的單價(jià)抗蟲棉獲批種植用的轉(zhuǎn)基因生物安全證書,我國相應(yīng)擁有了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉。1998年,國產(chǎn)抗蟲棉在山西、安徽、山東和湖北四省通過審定。1999年,中國農(nóng)科院的雙價(jià)抗蟲棉也獲得了種植用的轉(zhuǎn)基因生物安全證書,政府將轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的商業(yè)化范圍擴(kuò)大到長江中下游棉區(qū)。2003年,政府又新增批準(zhǔn)轉(zhuǎn)基因抗蟲棉在新疆等其他五個(gè)省份進(jìn)行種植,至此轉(zhuǎn)基因抗蟲棉的種植范圍已覆蓋了當(dāng)時(shí)中國的所有棉花主產(chǎn)區(qū)域(黃淮海流域、長江流域和西北)。也是在2003年,國產(chǎn)棉憑借價(jià)格優(yōu)勢在推廣面積上超過了美國抗蟲棉。2011年,轉(zhuǎn)基因抗蟲棉在中國的推廣滲透率已提升至84%,其中95%為國產(chǎn)抗蟲棉。2019年年底,農(nóng)業(yè)農(nóng)村部首度給抗蟲抗除草劑玉米和抗除草劑大豆頒發(fā)種植用轉(zhuǎn)基因生物安全證書。隨著相關(guān)法案及試驗(yàn)的推進(jìn),我們預(yù)計(jì)轉(zhuǎn)基因玉米和大豆有望在國內(nèi)逐漸推廣種植。

歐盟和俄羅斯對(duì)待轉(zhuǎn)基因作物的態(tài)度謹(jǐn)慎。

1)歐盟：在早期也曾積極參與轉(zhuǎn)基因作物的種植推廣。1998年,西班牙和法國就分別種植了30萬畝和3萬畝轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米。之后的九年里,歐盟地區(qū)種植轉(zhuǎn)基因作物的國家數(shù)量持續(xù)增加。2007年,歐盟共有8個(gè)國家種植轉(zhuǎn)基因玉米。但是,隨著政府的政策引導(dǎo)和小規(guī)模的公眾反對(duì)及抗議行為,歐盟的轉(zhuǎn)基因作物種植國數(shù)量自2008年起持續(xù)減少,自2016年起已僅剩西班牙和葡萄牙仍在繼續(xù)種植轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米。2019年,西班牙和葡萄牙分別種植了161萬畝和7.1萬畝轉(zhuǎn)基因玉米,合計(jì)種植面積同比下降了7.5%。截至目前,歐盟僅在1998年批準(zhǔn)過兩個(gè)轉(zhuǎn)基因玉米事件的種植安全證書、在2018年批準(zhǔn)過巴斯夫的轉(zhuǎn)基因棉花GHB811的種植安全證書,從未批準(zhǔn)過轉(zhuǎn)基因油菜或轉(zhuǎn)基因大豆的種植許可,但是允許多種轉(zhuǎn)基因作物的進(jìn)口。

2)俄羅斯：對(duì)待轉(zhuǎn)基因作物極為保守、從未批準(zhǔn)過種植。1948年8月的全蘇列寧農(nóng)業(yè)科學(xué)院會(huì)議上,李森科對(duì)于孟德爾基于基因的遺傳學(xué)持否定論調(diào)、并獲得了斯大林的支持。政治影響下,蘇聯(lián)的遺傳學(xué)研究逐漸落后。20世紀(jì)80年代末至90年代初,蘇聯(lián)的生物技術(shù)一度快速發(fā)展。但是,20世紀(jì)90年代初的市場經(jīng)濟(jì)改革對(duì)俄羅斯經(jīng)濟(jì)造成了災(zāi)難性影響,生物技術(shù)行業(yè)也陷入衰退,導(dǎo)致美國和中國在90年代末相繼開發(fā)出自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的轉(zhuǎn)基因作物時(shí)俄羅斯卻缺席了。而在引入應(yīng)用海外轉(zhuǎn)基因技術(shù)方面,俄羅斯的態(tài)度非常謹(jǐn)慎,從未批準(zhǔn)過轉(zhuǎn)基因作物的種植。一方面,俄羅斯的科學(xué)界對(duì)轉(zhuǎn)基因作物及食品存疑,另一方面,俄羅斯政府擔(dān)心在沒有本國技術(shù)支撐的背景下推廣種植轉(zhuǎn)基因作物將提升其種子農(nóng)藥采購成本和栽培成本,而禁止轉(zhuǎn)基因作物的種植則可以有利于俄羅斯在國際市場上打造綠色食品生產(chǎn)大國的形象。另外,國際環(huán)境的變化(俄美關(guān)系等)也影響著俄羅斯對(duì)待轉(zhuǎn)基因的態(tài)度。2012年加入WTO世貿(mào)組織后,俄羅斯對(duì)待轉(zhuǎn)基因的態(tài)度一度和緩。2012年年底,俄羅斯政府拒絕了民間組織確定″無轉(zhuǎn)基因區(qū)″的建議,并簡化了轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品、種子、飼料的登記程序。2013年9月,俄羅斯也曾頒布政府決議,允許在俄羅斯境內(nèi)指定區(qū)域種植轉(zhuǎn)基因改良谷物。但是,2014年2月,俄羅斯起草法案禁止轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的流通。總統(tǒng)普京支持該法案,發(fā)布臨時(shí)禁令倡議、禁止轉(zhuǎn)基因作物的種植。2016年,俄羅斯針對(duì)轉(zhuǎn)基因出臺(tái)了更為嚴(yán)厲的法規(guī),規(guī)定除科學(xué)研究之外,俄羅斯境內(nèi)禁止轉(zhuǎn)基因的商業(yè)化運(yùn)作,即禁止轉(zhuǎn)基因作物的種植和轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的飼養(yǎng)以及轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的進(jìn)口。此外,國家杜馬安全委員會(huì)還擬定了法案禁止在俄羅斯聯(lián)邦境內(nèi)種植以生產(chǎn)食品為目的的基因改良作物。

三大作物：大豆、玉米和棉花

美國等主推國家的種植結(jié)構(gòu)導(dǎo)致大豆、玉米和棉花成為轉(zhuǎn)基因應(yīng)用最廣的三大作物。從推廣國家數(shù)量來看,截至2019年,全球已有14種轉(zhuǎn)基因作物在29個(gè)國家種植,其中種植轉(zhuǎn)基因棉花的國家最多(18個(gè))、其次是轉(zhuǎn)基因玉米(14個(gè))和大豆(8個(gè))。種植面積方面,大豆、玉米、棉花和油菜是全球種植面積最多的轉(zhuǎn)基因作物；2019年,轉(zhuǎn)基因大豆的種植面積約13.8億畝(占轉(zhuǎn)基因作物總面積的48%),轉(zhuǎn)基因玉米、棉花和油菜的面積分別約9.1億畝、3.9億畝和1.5億畝,另外還有少量的轉(zhuǎn)基因苜蓿、甜菜、甘蔗等種植。從滲透率來看,2019年,全球74%的大豆、79%的棉花和31%的玉米是轉(zhuǎn)基因作物。我們認(rèn)為,大豆、玉米和棉花之所以會(huì)成為轉(zhuǎn)基因種植推廣的三大作物,與全球農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)分布、及主產(chǎn)國/地區(qū)的轉(zhuǎn)基因政策息息相關(guān),簡言之就由轉(zhuǎn)基因主推國的種植結(jié)構(gòu)所決定。近代以來,小麥、玉米、水稻、大豆、棉花和油菜是全球種植面積最大的六類谷物,其中小麥和水稻屬于口糧作物、轉(zhuǎn)基因的推進(jìn)較為審慎緩慢,而水稻和油菜的主產(chǎn)區(qū)不在轉(zhuǎn)基因政策較為開明的美洲,因此種植面積廣且轉(zhuǎn)基因滲透率高的大豆、種植面積廣且有一定轉(zhuǎn)基因滲透率的玉米和轉(zhuǎn)基因滲透率高的棉花逐漸成為全球轉(zhuǎn)基因應(yīng)用最廣的三大作物。

1)小麥：2019年全球種植面積約32.4億畝,其中印度、俄羅斯、歐盟、中國和美國是前五大種植國家/地區(qū),合計(jì)種植面積占比約56%；而美國、巴西和阿根廷三大轉(zhuǎn)基因推廣國家的小麥種植面積僅占全球的11%。不僅如此,由于小麥?zhǔn)橇扼w作物,基因組較為復(fù)雜,所以小麥的基因轉(zhuǎn)化難度較玉米、大豆等要更高。直到1992年,全球第一株轉(zhuǎn)基因小麥才問世,比第一株轉(zhuǎn)基因大豆和玉米分別晚了4年和2年。更為重要的是,作為口糧作物,小麥的轉(zhuǎn)基因推廣較為審慎緩慢。截至目前,全球僅有除草劑耐受小麥MON71800和抗旱小麥HB4獲得過轉(zhuǎn)基因生物安全證書,其中前者僅在2004年獲得了四個(gè)國家的進(jìn)口許可、并未獲批種植許可,后者獲得了七個(gè)國家的進(jìn)口許可和阿根廷的種植許可、但尚未開始商業(yè)化種植。

2)玉米：2019年全球種植面積約29.5億畝,其中中國、美國、巴西、印度和歐盟是前五大種植國家/地區(qū),合計(jì)種植面積占比約57%。由于中國尚未開始轉(zhuǎn)基因玉米的大規(guī)模商業(yè)化種植,而歐盟內(nèi)部對(duì)轉(zhuǎn)基因作物分歧眾多、實(shí)際種植面積偏低,因此轉(zhuǎn)基因玉米在全球的推廣主力仍是美洲國家。美國、巴西和阿根廷三大轉(zhuǎn)基因推廣國家的玉米種植面積約占全球的29%,而轉(zhuǎn)基因玉米在三個(gè)國家的種植滲透率在2019年已高達(dá)90%左右,加上加拿大、菲律賓、南非、歐盟和越南均有一定比例的轉(zhuǎn)基因玉米種植,全球的轉(zhuǎn)基因玉米種植面積約9.14億畝、種植滲透率約31%。

3)水稻：2019年全球種植面積約24.3億畝,主要分布在亞洲區(qū)域(占比約86%),而美國、巴西和阿根廷的種植面積占比僅1.8%。目前,全球共有7個(gè)轉(zhuǎn)基因水稻事件獲批有種植用的轉(zhuǎn)基因生物安全證書,包括有拜耳的除草劑耐受水稻LLRICE62(1999年獲批美國的種植許可)、除草劑耐受水稻LLRICE06(1999年獲批美國的種植許可)和除草劑耐受水稻LLRICE601 (2006年獲批美國的種植許可),伊朗農(nóng)業(yè)生物技術(shù)研究所的抗蟲水稻Tarom molaii + cry1Ab(2004年獲批伊朗的種植許可),華中農(nóng)大的抗蟲水稻汕優(yōu)63和抗蟲水稻華恢1號(hào)(均于2009年獲批中國的種植許可),和國際水稻研究中心的富含胡蘿卜素水稻GR2E(即黃金大米,2021年獲批菲律賓的種植許可)。但因口糧的特殊地位、及亞洲地區(qū)的轉(zhuǎn)基因政策限制,這些轉(zhuǎn)基因水稻均未進(jìn)入到商業(yè)化推廣階段。

4)大豆：2019年全球種植面積約18.5億畝。其中,前十大種植國中,巴西、美國、阿根廷、巴拉圭、加拿大和玻利維亞均為美洲國家、有著高比例的轉(zhuǎn)基因大豆種植(美國和阿根廷的轉(zhuǎn)基因大豆?jié)B透率約100%,巴西約96%),而五個(gè)國家大豆的合計(jì)種植面積約占全球的74%,加上烏拉圭、墨西哥和南非也有一定數(shù)量的轉(zhuǎn)基因大豆種植,帶動(dòng)轉(zhuǎn)基因大豆在全球的滲透率高達(dá)74%左右。

5)棉花：2019年全球種植面積約5.17億畝。其中,前十大種植國中,印度、美國、中國、巴基斯坦和巴西均有高比例的轉(zhuǎn)基因棉花種植(印度約79%,巴西約86%,美國中國和巴基斯坦均在90%以上),而這五個(gè)國家的棉花合計(jì)種植面積約占全球的79%。同時(shí),澳大利亞、緬甸和蘇丹等地區(qū)也有一定數(shù)量的轉(zhuǎn)基因棉花種植,帶動(dòng)轉(zhuǎn)基因棉花在全球的滲透率高達(dá)79%左右。

6)油菜：2019年全球種植面積約5.14億畝。其中,前十大種植國中,僅加拿大、澳大利亞和美國推廣種植了轉(zhuǎn)基因油菜,而三個(gè)國家的油菜合計(jì)種植面積約占全球的33%。因此,雖然轉(zhuǎn)基因油菜在推廣國實(shí)現(xiàn)了高滲透率(美國和加拿大基本是全覆蓋),但在全球的平均滲透率僅27%左右。

兩大性狀：抗蟲&除草劑耐受

從上述梳理中不難看出,除了像歐盟這種政策轉(zhuǎn)向的情況,轉(zhuǎn)基因作物一旦開始在某個(gè)國家開始推廣,其滲透率大多能提升至90%以上的高位。我們認(rèn)為這是由于轉(zhuǎn)基因作物的性狀優(yōu)勢可帶來增產(chǎn)降本等效果所導(dǎo)致的。

目前全球應(yīng)用最廣的兩大類轉(zhuǎn)基因性狀是抗蟲和除草劑耐受。轉(zhuǎn)基因技術(shù)可以通過外源基因的引入來賦予作物新的性狀。而按照性狀的功能特性來,目前全球開發(fā)的轉(zhuǎn)基因性狀可以分為三種類型：

1)輸入性狀：包括抗蟲(IR)、除草劑耐受(HT)、抗病等,賦予作物其原本不具備的功能,減少其在種植過程中的損失從而被動(dòng)的實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量的提升；

2)輸出性狀：包括增加食物的營養(yǎng)、提高油料作物的含油量等,依靠加強(qiáng)作物自身特性來提升作物產(chǎn)量和/或質(zhì)量；

3)增值性狀：使得作物可以合成不同的化學(xué)物質(zhì)用于其他領(lǐng)域的生產(chǎn),如用作藥物、生物燃料等。從推廣面積來看,抗蟲(IR)、除草劑耐受性狀(HT)是目前全球最應(yīng)用最廣的兩大類性狀。轉(zhuǎn)基因商業(yè)化初期,市場上主要應(yīng)用的是抗蟲或除草劑耐受的單功能性狀。1999年,美國開始推廣抗蟲+除草劑耐受雙功能(IR/HT)的復(fù)合性狀作物。根據(jù)ISAAA的數(shù)據(jù),截至2019年,大面積商業(yè)推廣的轉(zhuǎn)基因作物仍主要是抗蟲、耐除草劑品種,種植面積合計(jì)占比超過90%,其中抗蟲性狀占比約12%、抗蟲+除草劑耐受性狀占比約45%、除草劑耐受性狀占比約43%。

轉(zhuǎn)基因性狀賦予作物增產(chǎn)降本、便于管理等效果,能夠明顯提升農(nóng)民的種植收益。從種植意愿的角度來看,根據(jù)USDA在2001~2003年開展的農(nóng)業(yè)和資源管理調(diào)查數(shù)據(jù),農(nóng)民選擇種植轉(zhuǎn)基因作物的主要原因是其能夠通過產(chǎn)量提升、成本降低以及管理時(shí)間減少等帶來收益增加。具體地來看,約60%~80%的農(nóng)民主要是因?yàn)檗D(zhuǎn)基因作物能夠通過改進(jìn)病蟲害防治、雜草管理等使得產(chǎn)量增加,約10%~20%的農(nóng)民則主要是由于轉(zhuǎn)基因作物能減少殺蟲劑等農(nóng)藥的使用、并實(shí)現(xiàn)成本節(jié)約；此外,還有約5%~25%的農(nóng)民是因?yàn)樽魑锕芾硭璧臅r(shí)間、精力能得到明顯的減少,將這部分時(shí)間用于從事其他活動(dòng)能掙得額外的收入。從實(shí)際種植效果來看,根據(jù)Graham Brooks(2022)的統(tǒng)計(jì),轉(zhuǎn)基因作物的種植在1996~2020年期間為全球的種植者增加了約2613億美元的收益,其中約72%來自于產(chǎn)量提升和二季作物的種植、約28%來自于成本的節(jié)約；以2020年單個(gè)年份來看,轉(zhuǎn)基因作物給全球種植者帶來的收益規(guī)模約188億美元,其中91%來自于產(chǎn)量提升和二季作物的種植。

具體來說：

1)產(chǎn)量提升：根據(jù)Graham Brooks的統(tǒng)計(jì)分析,1996年~2020年,轉(zhuǎn)基因抗蟲性狀為玉米、棉花等作物帶來了明顯的增產(chǎn)效果,不同國家增產(chǎn)幅度不一、多在7%~30%的范圍內(nèi)。從美國部分農(nóng)場的調(diào)查數(shù)據(jù)來看,轉(zhuǎn)基因大豆的單產(chǎn)在1998年~2016年期間平均較非轉(zhuǎn)基因大豆提升約29%,轉(zhuǎn)基因玉米的單產(chǎn)在2000年~2014年期間平均較非轉(zhuǎn)基因玉米提升約19%。

2)二季作物的種植：阿根廷和巴拉圭的大豆種植對(duì)此受益尤其明顯。在轉(zhuǎn)基因耐除草劑(HT)作物推廣之前,農(nóng)民通常需要把土地翻開來更好地除草。而HT作物可以在高濃度除草劑殺滅雜草的時(shí)候保護(hù)作物不受損害,從而使得農(nóng)民可以減少翻耕甚至免耕。相應(yīng)的,HT大豆的種植促使阿根廷、巴拉圭等南美國家可以更多地采用免耕和減耕技術(shù)、縮短了生產(chǎn)周期,從而能夠在傳統(tǒng)的一季大豆種植之外、還能種植二季大豆,農(nóng)民收益明顯提升。1996年~2020年,阿根廷和巴拉圭的農(nóng)民因種植二季大豆而實(shí)現(xiàn)的平均增收分別約19.6美元/畝和20.7美元/畝。

3)成本的節(jié)約：除草劑耐受性狀表現(xiàn)更為明顯。一方面,轉(zhuǎn)基因作物的種植可以減少殺蟲劑甚至除草劑的投入,另一方面,除草劑耐受性狀和對(duì)應(yīng)的除草劑搭配使用可以精準(zhǔn)殺滅雜草、而非轉(zhuǎn)基因作物,田間管理乃至于人力成本也得以下降。根據(jù)美國農(nóng)業(yè)部的調(diào)查統(tǒng)計(jì),1997年~2005年,隨著轉(zhuǎn)基因技術(shù)滲透率的持續(xù)快速提升,美國玉米的單畝殺蟲劑用量下降了65%、美國玉米和大豆的單畝除草劑用量下降了7%和4%；美國玉米和大豆種植中的農(nóng)藥成本分別下降了15%和48%(0.27美元/畝和0.85美元/畝)、人力成本分別下降了27%和4%(0.59美元/畝和0.05美元/畝)；如果剔除通脹的影響,則美國玉米和大豆種植的農(nóng)藥和人力成本降幅更為明顯、且在轉(zhuǎn)基因滲透率飽和后也仍然低于推廣前的水平。而從Graham Brooks的統(tǒng)計(jì)分析報(bào)告來看,除草劑耐受的轉(zhuǎn)基因作物成本下降尤為明顯,降幅約1~3美元/畝；如果剔除轉(zhuǎn)基因性狀使用費(fèi)用的影響,則成本降幅多在3~5美元/畝。

壁壘所在：三大門檻,道阻且長

從全球經(jīng)驗(yàn)來看,技術(shù)門檻、知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)和資源投入三方面的壁壘使得轉(zhuǎn)基因作物技術(shù)主要集中在少數(shù)龍頭種企手中。

技術(shù)門檻：新基因難尋,高性能不易

轉(zhuǎn)基因的技術(shù)壁壘主要包括兩方面：

1)挖掘新的MOA(mode of action)：狹義上理解就是挖掘新的功能基因。廣義上理解就是挖掘新的作用機(jī)制(包括基因、雙鏈RNA技術(shù)等)來達(dá)成抗蟲、除草劑耐受、抗旱等功能效果。新MOA的挖掘是轉(zhuǎn)基因研發(fā)中的核心難點(diǎn)之一。一方面,新的MOA是企業(yè)用以建立技術(shù)及產(chǎn)品優(yōu)勢的關(guān)鍵；另一方面,隨著轉(zhuǎn)基因技術(shù)的推廣應(yīng)用,昆蟲抗性的問題也隨之顯現(xiàn)(例如殺蟲蛋白Cry1F在美國、巴西和阿根廷均已出現(xiàn)了草地貪夜蛾的抗性問題),需要新的MOA來提高作物的抗蟲性。而經(jīng)過三十年左右的研究挖掘,目前全球也僅開發(fā)了25個(gè)抗蟲基因、26個(gè)除草劑耐受基因,其中應(yīng)用推廣較多的基因不過十?dāng)?shù)個(gè)。

2)配套技術(shù)：如轉(zhuǎn)化方式、啟動(dòng)子等元件、插入位點(diǎn)、庇護(hù)所等。

①轉(zhuǎn)化方式：轉(zhuǎn)基因作物的開發(fā),早期主要通過基因槍的方式導(dǎo)入外源基因,但容易造成基因多拷貝轉(zhuǎn)化、基因沉默、DNA斷裂等問題,后來都采用農(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)化、利用質(zhì)粒載體的構(gòu)建將外源基因轉(zhuǎn)入植物細(xì)胞。

②元件及位點(diǎn)等：一般而言,抗蟲基因/除草劑耐受基因的表達(dá)量與抗蟲/除草劑耐受效果正相關(guān),而質(zhì)粒載體的選擇、啟動(dòng)子與終止子等元件、及外源基因在植物染色體上的插入位點(diǎn)則會(huì)影響基因表達(dá)效果,從而影響轉(zhuǎn)基因作物的田間表現(xiàn)。啟動(dòng)子位于功能基因上游,是RNA聚合酶識(shí)別、結(jié)合的部分,驅(qū)動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄合成；終止子則是轉(zhuǎn)化載體上終止目的基因轉(zhuǎn)錄的核苷酸序列。啟動(dòng)子的不同結(jié)構(gòu)可影響它與 RNA 聚合酶 II 的識(shí)別、結(jié)合,從而影響基因表達(dá)的水平,進(jìn)而影響轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品效果。啟動(dòng)子大致可分為

• a)組成型啟動(dòng)子：外界因素對(duì)其啟動(dòng)的外源基因表達(dá)幾乎沒有影響,已被廣泛應(yīng)用于啟動(dòng)外源基因的表達(dá)。

  
  

• b)組織特異性啟動(dòng)子：除包含應(yīng)有的一般啟動(dòng)子元件外,還具有增強(qiáng)子以及沉默子的特性,避免外源基因的不必要表達(dá),節(jié)約植物體的整體能量消耗。因此可實(shí)現(xiàn)外源基因在植物不同器官與組織中的表達(dá)。

  
  

• c)誘導(dǎo)型啟動(dòng)子：這類轉(zhuǎn)錄因子分別在不同植株應(yīng)對(duì)不同環(huán)境條件(光、干旱、高溫、低溫和激素)等方面發(fā)揮著極其重要的作用。而外源基因如果插入到植物基因組轉(zhuǎn)錄活性較低的區(qū)域,可能無法正常表達(dá)；如果插入到植物基因組的功能基因區(qū)域,可能會(huì)影響作物原本的農(nóng)藝性狀。所以,海外龍頭種企在基因挖掘之余,還會(huì)進(jìn)行大量的配套功能元件的研究、及轉(zhuǎn)化事件的田間測試,以篩選到田間效果最佳的轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品；而同樣是改良海外成熟轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品,國內(nèi)的不同機(jī)構(gòu)得到的轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品效果也不盡相同。

③庇護(hù)所：通過在田間種植轉(zhuǎn)基因作物時(shí)配套種植一定比例的非轉(zhuǎn)基因作物作為害蟲的庇護(hù)所,以達(dá)到延緩昆蟲抗性產(chǎn)生、進(jìn)而拉長轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品生命周期的效果。而由于庇護(hù)所的設(shè)置會(huì)帶來產(chǎn)量的犧牲、且早期操作復(fù)雜,因此海外的龍頭種業(yè)也致力于研發(fā)降低庇護(hù)所比例的技術(shù)來保證更好的產(chǎn)品效果。

目前,全球開發(fā)的抗蟲MOA按照其編碼蛋白/作用機(jī)制可分為4大類：

• 編碼晶體蛋白基因家族Cry蛋白：主要從蘇云金芽孢桿菌中提?。荒壳叭蜷_發(fā)的25個(gè)殺蟲基因中,有19個(gè)是編碼晶體Cry蛋白；

• 編碼營養(yǎng)殺蟲蛋白(VIP, vegetative incecticidal protein),也是主要從蘇云金芽孢桿菌中提??；

• 蛋白酶抑制劑：廣泛存在于動(dòng)物、植物和微生物中,應(yīng)用較多的為植物來源的蛋白酶抑制劑；

• RNAi技術(shù)：通過一段與靶標(biāo)基因同源的雙鏈RNA(dsRNA)來降解靶標(biāo)基因的mRNA或抑制其翻譯、從而沉默靶標(biāo)基因,阻礙害蟲的正常生長和繁殖。

而25個(gè)抗蟲MOA按照其殺蟲譜也可分為4大類：

• 鱗翅目昆蟲抗性基因：主要針對(duì)地上害蟲,如玉米螟、草地貪夜蛾、黏蟲、棉鈴蟲等。這類基因開發(fā)最多、應(yīng)用也最廣。共有15個(gè)已開發(fā)基因,其中大部分編碼Cry晶體蛋白,2個(gè)編碼營養(yǎng)殺蟲蛋白(vip3A(a)和vip3Aa20),另有1個(gè)編碼蛋白酶抑制劑蛋白PinII。

• 鞘翅目昆蟲抗性基因：主要針對(duì)地下害蟲,如玉米根蟲、蠐螬等。這類基因共有6個(gè),包括cry34Ab1、cry35Ab1、cry3A、cry3Bb1、dvsnf7和mcry3A。

• 半翅目昆蟲抗性基因：主要針對(duì)半翅目害蟲,如盲蝽蟓、稻黑蝽等。已開發(fā)的半翅目昆蟲抗性基因目前僅有mCry51Aa2一個(gè)。

多昆蟲抗性基因：包括有API、CpTI和ecry3.1Ab。這類基因的抗蟲譜較廣。

目前全球開發(fā)的26個(gè)除草劑耐受基因按照其對(duì)應(yīng)的除草劑可分為9大類：

• 草甘膦(glyphosate)耐受基因：全球應(yīng)用最廣的一類除草劑耐受基因,2015年的推廣種植面積約2.33億英畝、約占抗除草劑作物總種植面積的95%。這類基因共包含有8個(gè)。

• 草銨膦(glufosinate)耐受基因：也是全球應(yīng)用較廣的除草劑耐受基因。

  
  

• 2,4-D類除草劑耐受基因：包括aad-1、aad-12、ft_t這3個(gè)基因。

  
  

• 麥草畏(dicamba)耐受基因：主要包括新型除草劑耐受基因dmo。既抗草甘膦又抗麥草畏的雙抗除草劑大豆MON-87708(Genuity® Roundup Ready™ 2 Xtend™),在2015年和2016年分別獲批美國和巴西的種植許可。

  
  

• 磺酰脲類除草劑耐受基因：包括有g(shù)m-hra和zm-hra、csr1-2等6個(gè)基因。

  
  

• Oxynil類除草劑耐受基因bxn：代表產(chǎn)品是抗除草劑棉花BXN™ Cotton和抗蟲抗除草劑棉花BXN™ Plus Bollgard™ Cotton。

  
  

• 異草酰(Isoxaflutole)除草劑耐受基因hppdPF W336：代表產(chǎn)品是多抗除草劑大豆Liberty Link® GT27™,其轉(zhuǎn)有2mepsps、hppdPF W336和pat三個(gè)除草劑耐受基因,能夠抗草甘膦、草銨膦和異草酰三類除草劑。

  
  

• 硝酸草酮(Mesotrione)除草劑耐受基因avhppd-03：代表產(chǎn)品是多抗除草劑大豆SYHT0H2(Herbicide-tolerant Soybean line),其轉(zhuǎn)有pat和avhppd-03兩個(gè)除草劑耐受基因,能夠抗草銨膦和硝酸草酮兩類除草劑。

  
  

• 咪唑啉酮(Imazamox)除草劑耐受基因AtAHAS。

  
  

資源投入：需時(shí)久、耗費(fèi)高、風(fēng)險(xiǎn)大

轉(zhuǎn)基因作物的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化流程需時(shí)久、耗費(fèi)高。據(jù)Phillips McDougall 2011年調(diào)查顯示,研發(fā)一個(gè)新的轉(zhuǎn)基因作物時(shí)間平均需要花費(fèi)1.36億美金、平均費(fèi)時(shí)13.1年、可能會(huì)在20多個(gè)國家申請(qǐng)法規(guī)安全審批、涉及40個(gè)左右的監(jiān)管部門。原因在于,除了初期的基因開發(fā)和測試之外,轉(zhuǎn)基因作物還需要進(jìn)行全球的法規(guī)審批、以變成全球化的產(chǎn)品,在保證轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品安全有效的同時(shí),也使得農(nóng)民種植時(shí)沒有后顧之憂、銷售通暢。

1)時(shí)間及花費(fèi)方面：據(jù)Phillips Mcdougall,一般來說,轉(zhuǎn)基因作物的完整研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化流程包含5個(gè)環(huán)節(jié)：

①基因發(fā)掘：平均需要花費(fèi)約3100萬美金,耗時(shí)4~5年；

②轉(zhuǎn)化子構(gòu)建及優(yōu)化：平均需要花費(fèi)約2830萬美金,耗時(shí)1.5~2.5年；

③轉(zhuǎn)化事件形成及篩選：平均需要花費(fèi)約1360萬美金,耗時(shí)2~2.5年；

④性狀導(dǎo)入及大規(guī)模田間測試：平均需要花費(fèi)約2800萬美金,耗時(shí)3~3.5年；

⑤法規(guī)科學(xué)、注冊(cè)及審批：一般在這個(gè)階段還會(huì)同步進(jìn)行性狀的滲透導(dǎo)入、及親本的繁育等工作；這一環(huán)節(jié)平均需要花費(fèi)約3510萬美金,耗時(shí)7~8年。

可以看出,轉(zhuǎn)基因商業(yè)化的最大壁壘其實(shí)是因?yàn)楸O(jiān)管帶來的長時(shí)間投入、高耗費(fèi)和高風(fēng)險(xiǎn)。有很多產(chǎn)品都到了最后的注冊(cè)階段,又發(fā)現(xiàn)有問題,就不得不放棄。2002年之前上市的轉(zhuǎn)基因事件,平均需要在基因發(fā)掘早期測試1638個(gè)基因才能對(duì)應(yīng)1個(gè)成功上市的產(chǎn)品。不僅如此,隨著法規(guī)監(jiān)管等的加強(qiáng),每個(gè)轉(zhuǎn)基因事件在不同研發(fā)階段需測試的樣本(基因/轉(zhuǎn)化子/事件)數(shù)量也顯著增加。2008年至2012年引入的轉(zhuǎn)基因事件需要的基因發(fā)掘早期個(gè)體數(shù)量已提高至6204個(gè)。

2)安全審批方面：法規(guī)科學(xué)、注冊(cè)及審批環(huán)節(jié)主要是在作物的主要種植國家/地區(qū)申請(qǐng)種植許可、在作物的主要進(jìn)口國家/地區(qū)申請(qǐng)飼用/糧用的進(jìn)口許可。比如玉米轉(zhuǎn)基因性狀,通常會(huì)在已放開轉(zhuǎn)基因種植的美國、巴西、阿根廷等主要種植國申請(qǐng)種植安全許可,并在歐盟、墨西哥、日本、中國、韓國等主要進(jìn)口國申請(qǐng)進(jìn)口許可。而大豆轉(zhuǎn)基因性狀則會(huì)尤其重視中國和歐盟的進(jìn)口安全許可,因?yàn)橹袊倪M(jìn)口量約占全球進(jìn)口量的62%。其中,中國通常要求轉(zhuǎn)基因性狀在海外已經(jīng)獲批種植許可才能來申請(qǐng)進(jìn)口許可,歐盟的審批周期較長,常常會(huì)影響限制轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的商業(yè)化進(jìn)程。

3)涉及的監(jiān)管部門方面：以美國為例,轉(zhuǎn)基因作物的產(chǎn)業(yè)化需得到農(nóng)業(yè)部(USDA)、食品藥品監(jiān)管局(FDA)、環(huán)境保護(hù)署(EPA)三個(gè)大的部門的審批。農(nóng)業(yè)部(USDA)負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品的種植安全,主要通過下屬的動(dòng)植物安全檢疫局(APHIS)進(jìn)行監(jiān)管。食品藥品監(jiān)管局(FDA)負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)基因作物的食品和飼料安全。環(huán)境保護(hù)署(EPA)管理殺蟲蛋白對(duì)農(nóng)業(yè)的影響、確定或免除殺蟲蛋白在食品中最高殘留量的管理。

海外的龍頭種企往往花費(fèi)高額的研發(fā)費(fèi)用在轉(zhuǎn)基因的研發(fā)上。

另外,人才隊(duì)伍也是轉(zhuǎn)基因研發(fā)產(chǎn)業(yè)化的重要資源投入。

知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)：專利+品種權(quán)+合約,多效保護(hù)

轉(zhuǎn)基因技術(shù)的知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)主要通過專利、和/或品種權(quán)保護(hù)、商業(yè)化許可、技術(shù)使用合約等多維度來實(shí)現(xiàn)。具體來說：

1)專利保護(hù)：轉(zhuǎn)基因技術(shù)在美國等地區(qū)最重要的保護(hù)方式之一,可以覆蓋轉(zhuǎn)基因技術(shù)的原始材料、方法及成品。保護(hù)期限一般在申請(qǐng)日起20年。根據(jù)中國科學(xué)院成都文獻(xiàn)情報(bào)中心在2020年的統(tǒng)計(jì),2000年至2019年,全球授權(quán)的轉(zhuǎn)基因作物專利共計(jì)9569項(xiàng),其中一大半都是跨國龍頭種企所申請(qǐng)的。在美國,基因?qū)徟局灏l(fā)明在先″的原則,一些科研機(jī)構(gòu)/公司往往一找到某個(gè)基因、就先到專利局搶注專利。而前面提到,一個(gè)轉(zhuǎn)基因事件從研發(fā)、法規(guī)安全審批到最終批準(zhǔn)商業(yè)化需要13~17年的時(shí)間,因此在研發(fā)初期階段申請(qǐng)的基因和表達(dá)載體等的專利,等到轉(zhuǎn)基因品種正式上市時(shí),其保護(hù)期限往往僅剩3~5年的時(shí)間、保護(hù)力度被迫減弱。因此,海外的龍頭種企通常還會(huì)通過專利矩陣、專利延續(xù)等方式來延長全力期限、實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)基因品種的全程保護(hù)。①專利矩陣：就是對(duì)功能基因及其突變體、輔助基因、表達(dá)載體、相關(guān)元件(啟動(dòng)子終止子等)、構(gòu)建體、檢測方法、轉(zhuǎn)化技術(shù)、轉(zhuǎn)化事件、相關(guān)農(nóng)作物品種等進(jìn)行一系列的專利申請(qǐng),以延長技術(shù)的保護(hù)時(shí)長和擴(kuò)大保護(hù)范圍。其中,單一的功能基因、調(diào)控元件等都很容易被后來者修飾、改進(jìn)或者替代,甚至在此基礎(chǔ)上再申請(qǐng)新的專利,但是轉(zhuǎn)化事件的技術(shù)難度高、權(quán)利要求多,很難被后來者繞開或者規(guī)避。

在專利權(quán)的保護(hù)框架及嚴(yán)密的專利布局下,跨國種企也積極的通過訴訟的方式防范競爭公司對(duì)其技術(shù)的侵犯(一旦其他公司涉及到對(duì)專利權(quán)所有公司的研究,就必須獲得專利權(quán)所有公司的專利許可并向其繳納大量許可費(fèi)用)、并對(duì)農(nóng)民的留種行為進(jìn)行監(jiān)管。

2)品種權(quán)：主要是從轉(zhuǎn)基因作物成品的維度對(duì)轉(zhuǎn)基因技術(shù)進(jìn)行知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)。目前國際上對(duì)植物新品種的保護(hù)有三種模式：一類是所謂雙軌制,包括以美國為代表的專門法(一般指植物新品種權(quán))加上專利法的全面保護(hù),和以德國/法國/荷蘭/日本為代表的雖然采用雙軌制保護(hù)植物品種、但在專利法中僅保護(hù)未被列入政府頒布的植物品種明細(xì)表中的植物品種、列入其中的則受專門法的保護(hù)(即雙軌存在、但擇一運(yùn)行的模式)；第二類是專利保護(hù)的方法,如意大利、新西蘭；第三類是專門法保護(hù),如阿根廷、巴西、中國。目前,不管是通過何種技術(shù)路徑獲取的植物新品種在我國均不給予專利保護(hù)；其中,符合條件的植物新品種可以獲得植物品種權(quán)的專門保護(hù)。專利權(quán)和品種權(quán)的保護(hù)主要存在四方面的差異：

①審查條件不同：專利保護(hù)要求具備創(chuàng)造性、新穎性、實(shí)用性,而品種權(quán)授予則要求該品種具有新穎性、特異性、一致性、穩(wěn)定性；

②保護(hù)范圍不同：專利權(quán)著重保護(hù)植物發(fā)明的方法和產(chǎn)品,品種權(quán)著重保護(hù)繁殖材料；

③權(quán)利內(nèi)容不同/例外范圍不同：專利權(quán)的例外是單純科研目的的使用可以不經(jīng)許可,而品種權(quán)的例外除了科研之外還有農(nóng)民特權(quán),即農(nóng)民可以不經(jīng)允許自行留種繁用；

④保護(hù)水平不同：專利法向權(quán)利人提供的壟斷權(quán)保護(hù)要強(qiáng)于專門法。由于阿根廷、巴西和中國這三個(gè)糧食種植大國采取的是專門法單軌保護(hù)植物新品種的方式,因此,一方面種子公司仍然會(huì)通過方法專利的方式盡可能的對(duì)其技術(shù)形成專利保護(hù),另一方面,植物新品種權(quán)就成了轉(zhuǎn)基因品種在這三個(gè)國家的重要保護(hù)方式。

3)商業(yè)化許可：主要針對(duì)轉(zhuǎn)基因技術(shù)的合作公司。為了轉(zhuǎn)基因性狀的廣泛推廣和滲透,跨國種企常常采用授權(quán)許可其他種企使用其性狀的方式,但會(huì)限制其他種企對(duì)其性狀/技術(shù)的使用范圍、并將核心的法規(guī)事務(wù)申請(qǐng)仍掌握在自己手里。另外,法規(guī)數(shù)據(jù)的所有權(quán)是永久的,但法規(guī)數(shù)據(jù)(regular package)需要持續(xù)更新并申請(qǐng)延期(比如中國的進(jìn)口/種植轉(zhuǎn)基因生物安全證書有效期為5年)、即需要技術(shù)原有公司的核心數(shù)據(jù)及投入,因此即便專利過期后,性狀使用公司仍要對(duì)性狀所有公司支付性狀授權(quán)費(fèi)用。

4)技術(shù)使用合約：主要是針對(duì)農(nóng)民留種(特別是轉(zhuǎn)基因大豆)的情況。

歷史紅利：種業(yè)擴(kuò)容洗牌,糧食格局變遷

技術(shù)溢價(jià)升級(jí),全球種業(yè)規(guī)模加速擴(kuò)張

轉(zhuǎn)基因商業(yè)化帶動(dòng)全球種業(yè)市場規(guī)模持續(xù)增長。2001年至2020年,全球種業(yè)的市場規(guī)模從164億美金增長至441億美金、復(fù)合增速約5.4%,背后的主要驅(qū)動(dòng)就是轉(zhuǎn)基因作物的商業(yè)化推廣。具體來說：

1)作物種植面積的擴(kuò)張僅貢獻(xiàn)1.1個(gè)百分點(diǎn)的增長動(dòng)力：2001年至2020年,全球六大作物(玉米、大豆、水稻、小麥、棉花、油菜)的種植面積由90.9億畝增長至112.1億畝,復(fù)合增速約1.1%；

2)轉(zhuǎn)基因種子市場規(guī)模的復(fù)合增速明顯高于常規(guī)種子：其中,轉(zhuǎn)基因作物滲透率快速提升的2001年至2013年間 ,轉(zhuǎn)基因種子市場規(guī)模的復(fù)合增速高達(dá)17.9%,而非轉(zhuǎn)基因種子市場規(guī)模的復(fù)合增速僅3.0%；

3)轉(zhuǎn)基因應(yīng)用較廣的作物/區(qū)域,其種業(yè)市場規(guī)模具備明顯溢價(jià)：2016年,全球玉米和大豆的種植面積在9類重要作物(其他為棉花、油菜、蔬菜、小麥、水稻、甜菜和向日葵)中的占比為23%和14%,但其對(duì)應(yīng)的種業(yè)市場規(guī)模占比卻高達(dá)41%和21%；而北美和南美的主要作物種植面積占比約15%和13%,但其對(duì)應(yīng)的種業(yè)市場規(guī)模占比卻高達(dá)44%和21%。

高定價(jià)是轉(zhuǎn)基因驅(qū)動(dòng)種業(yè)市場擴(kuò)容的核心。據(jù)威斯康星大學(xué)2009年的統(tǒng)計(jì),美國的轉(zhuǎn)基因玉米種子售價(jià)較常規(guī)雜交種子要高出10%~50%,其中轉(zhuǎn)入基因數(shù)量越多的種子定價(jià)通常越高。而從USDA的數(shù)據(jù)來看,美國的玉米和大豆種植成本中,單畝種子費(fèi)用在轉(zhuǎn)基因推廣前的復(fù)合增速分別約5.3%和2.3%,而在轉(zhuǎn)基因快速推廣的1997年~2013年期間復(fù)合增速分別提至7.9%和7.0%。我們分析,轉(zhuǎn)基因種子之所以實(shí)現(xiàn)高定價(jià)的原因在于：

1)價(jià)值創(chuàng)造：即通過抗蟲、除草劑耐受等性狀提升種子的產(chǎn)品力、為農(nóng)民帶來增收貢獻(xiàn)(前文第19~22頁已有總結(jié)分析,不再贅述),而種子從中抽取部分收益作為提價(jià)基礎(chǔ)。根據(jù)USDA的統(tǒng)計(jì)分析,1997年美國種植轉(zhuǎn)基因抗蟲棉所產(chǎn)生的效益中,29%留存在了性狀公司端、6%留存在了種子公司端、29%留存給了農(nóng)民；而種植轉(zhuǎn)基因除草劑耐受大豆產(chǎn)生的收益在這三個(gè)環(huán)節(jié)的留存比例分別約28%、40%和20%。

2)產(chǎn)品的迭代升級(jí)：即通過技術(shù)的優(yōu)化、多基因的疊加等方式開發(fā)性能更強(qiáng)的新產(chǎn)品、同時(shí)一定程度上對(duì)核心基因?qū)崿F(xiàn)專利保護(hù)期的延長(即前文提到的專利延續(xù)/拓展),從而實(shí)現(xiàn)定價(jià)的進(jìn)一步提升。例如,2007年美國的四價(jià)、三價(jià)和雙價(jià)的轉(zhuǎn)基因玉米種子定價(jià)分別較常規(guī)雜交種子高出50%、42%和33%。

梳理轉(zhuǎn)基因性狀產(chǎn)品的迭代升級(jí)策略,我們發(fā)現(xiàn)主要有四條路徑：

• 插入位點(diǎn)優(yōu)化：同樣的基因,插入到植物染色體的不同位點(diǎn),從而形成不同的轉(zhuǎn)基因事件。性狀公司可能會(huì)將多個(gè)轉(zhuǎn)基因事件同時(shí)進(jìn)行生物安全證書的法規(guī)申請(qǐng),最后根據(jù)法規(guī)申請(qǐng)進(jìn)度、專利保護(hù)情況、和田間效果等因素而選取一到多個(gè)轉(zhuǎn)基因事件推向商業(yè)化。

  
  

• 轉(zhuǎn)化技術(shù)優(yōu)化：同樣的基因,通過不同的轉(zhuǎn)化技術(shù)轉(zhuǎn)入植物染色體中,從而形成不同的轉(zhuǎn)基因事件產(chǎn)品。例如,NK603(Roundup Ready™ 2 Maize)和MON87427(Roundup Ready Maize)都是抗草甘膦玉米,轉(zhuǎn)入的都是cp4 epsps基因,分別在2000年和2013年獲得美國的種植許可。所不同的是,NK603是通過微粒子轟擊(或稱基因槍)的技術(shù)手段將cp4 epsps基因轉(zhuǎn)入玉米的雙拷貝轉(zhuǎn)基因事件,而MON87427基因則是通過農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化的技術(shù)手段完成基因轉(zhuǎn)入的單拷貝轉(zhuǎn)基因事件。

  
  

• 多作物應(yīng)用：同樣的基因,應(yīng)用到不同的作物中。

• 多基因疊加：通過二次轉(zhuǎn)化、雜交技術(shù)、優(yōu)化轉(zhuǎn)基因載體的構(gòu)建,從而實(shí)現(xiàn)多個(gè)外源基因在作物基因組內(nèi)的組合疊加、開發(fā)多價(jià)的轉(zhuǎn)基因事件。其中,二次轉(zhuǎn)化和雜交技術(shù)會(huì)導(dǎo)致玉米基因組有兩個(gè)或多個(gè)位點(diǎn)被外源基因插入,而優(yōu)化載體構(gòu)建是單次轉(zhuǎn)入更多基因、插入位點(diǎn)僅一個(gè)。

  
  

值得注意的是,通過不同的技術(shù)路徑開發(fā)多基因疊加性狀有時(shí)候會(huì)出現(xiàn)殊途同歸的組合。比如,MON863和NK603雜交后的轉(zhuǎn)基因事件、與MON88107的效果是一樣的,又例如TC1507和59122雜交后的轉(zhuǎn)基因事件、和4114的效果是一樣的。

種子+農(nóng)藥,農(nóng)化銷售模式變化

除草劑耐受作物的推廣帶動(dòng)草甘膦的崛起。草甘膦,上市于1972年,是一種廣譜滅生性除草劑,商品名有″農(nóng)達(dá)″等。由于其作用靶標(biāo)為僅存在于植物和某些細(xì)菌中的EPSP(5-烯醇丙酮酰莽草酸-3-磷酸)合成酶,因此草甘膦具備雜草殺滅效果好、低毒、在動(dòng)物和水生物中不積累等特點(diǎn)；同時(shí),其合成原料易得、工藝方法多樣且簡單,草甘膦的價(jià)格也較為低廉。上市初期,由于對(duì)作物生長的破壞性,草甘膦主要用在果園、桑園、茶園、道路沿線、森林苗圃、防護(hù)林帶等非作物應(yīng)用場所。1994年,全球草甘膦原藥的使用量約4.25萬噸；1994以前,全球草甘膦銷售額最高值為10億美元。而1994年起,轉(zhuǎn)基因的Roundup系列作物(草甘膦耐受作物)開始在美國等地區(qū)推廣,其可搭配使用高劑量的草甘膦除草劑殺滅雜草而不影響作物生長,使得草甘膦的應(yīng)用進(jìn)一步擴(kuò)大到作物上,帶動(dòng)了草甘膦的第二成長曲線。根據(jù)現(xiàn)代農(nóng)藥(2005年),在草甘膦耐受大豆推廣前,美國大豆除草劑市場由咪唑啉酮類除草劑主導(dǎo),當(dāng)時(shí)Pursuit(咪草煙)的使用面積占美國大豆種植使用面積的86%。2004年,草甘膦在美國大豆的防治面積占比已提升至90%,而咪草煙的份額則萎縮至3%、且退出美國大豆使用前五大的除草劑行列；同時(shí),草甘膦的全球市場價(jià)值提升至31.9億元、遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于其他農(nóng)藥產(chǎn)品。截至2019年,草甘膦依然維持著全球市場規(guī)模最大除草劑的龍頭地位、市場價(jià)值約52.5億元。

轉(zhuǎn)基因帶動(dòng)農(nóng)化行業(yè)形成種子+除草劑捆綁銷售的新模式。我們認(rèn)為,這種成功經(jīng)驗(yàn)背后的核心在于：

技術(shù)研發(fā)層面：找到了特定針對(duì)草甘膦的耐受基因epsps,從而達(dá)到了轉(zhuǎn)有epsps基因的Roundup作物在噴灑高濃度的草甘膦后仍能正常生長、而雜草已被草甘膦除草劑殺滅的效果,使得農(nóng)戶在種植階段可以減少田間管理/人力投入、甚至實(shí)現(xiàn)免耕。另外,農(nóng)化公司在研發(fā)除草劑和轉(zhuǎn)基因種子搭配的作物保護(hù)解決方案過程中,有時(shí)還需要對(duì)農(nóng)藥進(jìn)行再開發(fā)才能與轉(zhuǎn)基因作物形成最佳的組合。比如,陶氏益農(nóng)為了它的耐2,4-D作物,通過制造與加工工藝的結(jié)合,研發(fā)出了新的變體2,4-D膽堿(2,4-Dcholine),以降低除草劑的揮發(fā)性、減少氣味、縮小潛在漂移。

技術(shù)保護(hù)層面：公司及時(shí)并完善的通過專利和植物品種權(quán)等法律手段保護(hù)了其核心技術(shù)(基因、轉(zhuǎn)基因載體、轉(zhuǎn)基因事件等等)。

市場定位層面：草甘膦是全球應(yīng)用最廣、市場規(guī)模最大的除草劑,其目前市場規(guī)模約相當(dāng)于排名第二的草銨膦的5倍以上、在Roundup作物推廣前的市場價(jià)值就已達(dá)10億元(而草銨膦在推廣了配套轉(zhuǎn)基因作物十?dāng)?shù)年后、2019年市場價(jià)值才達(dá)到了10億元量級(jí)),這在某種程度上就決定了耐受草甘膦的基因應(yīng)用范圍會(huì)明顯高于耐受其他除草劑的基因。事實(shí)上,針對(duì)草甘膦的epsps基因/Roundup作物并不是全球最先研發(fā)獲批的耐除草劑作物,耐草銨膦的pat基因/Liberty Link作物早在1995年就獲批了美國的種植用安全證書。但是,草銨膦的高價(jià)格等因素影響下,Liberty Link作物并未能取得和Roundup作物同樣量級(jí)的成功。

全球糧食格局變遷,南美大豆和印度棉崛起

轉(zhuǎn)基因作物在不同國家/地區(qū)的應(yīng)用差異,帶動(dòng)了全球糧食貿(mào)易格局的變遷,南美的大豆和玉米順勢崛起,印度和巴西則從棉花凈進(jìn)口國逐步變身棉花凈出口國、躋身全球四大棉花主產(chǎn)國。具體來說：

1)南美大豆：前文提到,1996年起,轉(zhuǎn)基因大豆開始陸續(xù)在美國、阿根廷、巴西等美洲家開始推廣、并迅速滲透,帶動(dòng)美洲的大豆單產(chǎn)明顯提升。而南美國家更是積極把握了這一契機(jī),通過開墾荒地、推廣二季大豆等方式加快擴(kuò)種大豆。1995年至2019年,巴西、阿根廷和巴拉圭三國(以下簡稱南美三國)的大豆種植面積占全球的比例由29%持續(xù)提升至47%；疊加單產(chǎn)提升的帶動(dòng),南美三國的大豆產(chǎn)量占比提升至50%左右。而轉(zhuǎn)基因技術(shù)的推廣也使得美洲大豆的成本優(yōu)勢進(jìn)一步放大。2017年,美國和巴西的大豆種植成本分別約2234元/噸和1717元/噸,較中國的種植成本低2500元/噸以上；美國、巴西和阿根廷的大豆出口到中國的到岸完稅價(jià)也僅3300元/噸,較大連的國產(chǎn)大豆現(xiàn)貨價(jià)低580元/噸以上；其中巴西和阿根廷的大豆到岸完稅價(jià)比美國還要再低32元/噸左右。成本及耕地優(yōu)勢帶動(dòng)下,南美國家在全球大豆出口市場的比重越來越高,2004年正式超越美國、近幾年的出口量占比約55%左右。特別是2018年中美貿(mào)易戰(zhàn)影響美國對(duì)中國的大豆出口時(shí),南美國家更是順利承接了中國訂單、大豆出口量占全球的比例在當(dāng)年高達(dá)60%。

2)南美玉米：和大豆的路徑類似,轉(zhuǎn)基因的推廣帶動(dòng)美洲玉米的單產(chǎn)明顯提升。原本單產(chǎn)水平不及中國的阿根廷,在轉(zhuǎn)基因大豆推廣后,單產(chǎn)逐漸趕超中國；而美國、巴西和阿根廷三國的平均單產(chǎn),也從低于中國單產(chǎn)的水平上升為超越歐盟單產(chǎn)的水平。截至2020年,美巴阿三國玉米的十年移動(dòng)平均單產(chǎn)約499公斤/畝,其中阿根廷玉米的十年移動(dòng)平均單產(chǎn)約462公斤/畝,均高于歐盟(443公斤/畝)和中國(401公斤/畝)。和大豆不同的是,南美國家對(duì)于玉米的擴(kuò)種積極性沒有明顯的高于全球其他國家。1996年以來,南美三國和美國分別保持了12%左右和21%左右的玉米收獲面積占比。單產(chǎn)提升和成本優(yōu)勢的帶動(dòng)下,巴西和阿根廷的玉米產(chǎn)量占比在轉(zhuǎn)基因推廣后由8%左右提升至12%左右、玉米出口量占比由7%左右提升至33%左右。

3)印度棉和巴西棉：在轉(zhuǎn)基因棉花的應(yīng)用帶動(dòng)下,中國、印度、美國和巴西等國家的棉花單產(chǎn)都實(shí)現(xiàn)了明顯提升。其中,受益于新型轉(zhuǎn)基因棉花性狀的持續(xù)迭代等因素,巴西的棉花單產(chǎn)提升幅度尤為明顯。2018年,巴西的棉花產(chǎn)量正式超越巴基斯坦、成為全球第四大的棉花主產(chǎn)國。不僅如此,在轉(zhuǎn)基因的帶動(dòng)下,巴西和印度先后在2003年和2005年由棉花凈進(jìn)口國轉(zhuǎn)型為棉花凈出口國。截至2022年,巴西和印度分別凈出口棉花768萬包和50萬包,相當(dāng)于中國該年棉花進(jìn)口量的102%、6.7%。

新興機(jī)會(huì)：生物育種商業(yè)化可期,中國農(nóng)業(yè)迎來新機(jī)遇

商業(yè)化即將啟動(dòng),僅待審定號(hào)下發(fā)

儲(chǔ)備多年、應(yīng)時(shí)而發(fā),國內(nèi)轉(zhuǎn)基因玉米及大豆的商業(yè)化即將啟動(dòng)。對(duì)于轉(zhuǎn)基因技術(shù)在國內(nèi)的應(yīng)用,我國政府遵循″非食用性經(jīng)濟(jì)作物(棉花等)→間接食用性經(jīng)濟(jì)作物(玉米、大豆等)→食用性作物″的推廣路線,也就是說,繼棉花之后,玉米和大豆將是國內(nèi)轉(zhuǎn)基因作物接下來推廣的重點(diǎn)。1999年,科技部、財(cái)政部聯(lián)合啟動(dòng)″國家轉(zhuǎn)基因植物研究與產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng)″。2008年,國家正式啟動(dòng)轉(zhuǎn)基因重大專項(xiàng)、并投入了200多億資金,目標(biāo)是獲得一批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和重要應(yīng)用價(jià)值的功能基因,培育一批抗病蟲、抗逆、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效的重大轉(zhuǎn)基因動(dòng)植物新品種,提高農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物研究和產(chǎn)業(yè)化整體水平。

此外,我國在十三五規(guī)劃(2016年~2020年)和十四五規(guī)劃(2021年~2025年)中提出″加速推動(dòng)基因組學(xué)等生物技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用,推進(jìn)生物育種等新一代生物技術(shù)產(chǎn)品和服務(wù)的規(guī)?；l(fā)展″的綱要。經(jīng)過多年的研究和儲(chǔ)備,我國的轉(zhuǎn)基因作物研究已躋身世界領(lǐng)先水平。根據(jù)國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局在2022年的統(tǒng)計(jì),我國的轉(zhuǎn)基因玉米專利申請(qǐng)數(shù)量自2017年起明顯增加、與世界范圍內(nèi)專利申請(qǐng)數(shù)量的差距顯著縮??；1990年至2021年,中國申請(qǐng)人在世界范圍內(nèi)提交了2006件專利,申請(qǐng)數(shù)量占比約達(dá)24%、僅次于美國。而糧食安全的戰(zhàn)略重要性、及草地貪夜蛾蟲害在國內(nèi)的傳播也使得轉(zhuǎn)基因玉米和大豆的商業(yè)化放開更為必要和緊迫。

具體來說：1)糧食安全：我國的大豆消費(fèi)在過去二十年主要有賴于進(jìn)口供應(yīng)、玉米消費(fèi)對(duì)進(jìn)口的依賴度在近三年也明顯抬升,且進(jìn)口的大豆和玉米大多為轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品。2021/22年度,我國進(jìn)口大豆9157萬噸、占消費(fèi)量的比重高達(dá)85%,進(jìn)口玉米2188萬噸、占消費(fèi)量的比重達(dá)8%。其中,進(jìn)口大豆中有97%來自于美國、巴西和阿根廷這三個(gè)轉(zhuǎn)基因大豆種植國、僅美國的占比就達(dá)62%,進(jìn)口玉米中有71%來自于美國。而2018年的中美貿(mào)易摩擦、2020年以來的全球糧價(jià)上漲、多國限制糧食出口、2022年的俄烏沖突等事件使得糧食安全的戰(zhàn)略意義愈加凸顯。近幾年的中央一號(hào)文件也反復(fù)強(qiáng)調(diào)糧食安全。

2)草地貪夜蛾在國內(nèi)的傳入及擴(kuò)散：草地貪夜蛾是一種新入侵我國的重大遷飛性害蟲,自2019年1月入侵云南省后,在我國西南部形成了高風(fēng)險(xiǎn)入侵區(qū)域、并迅速擴(kuò)散至27省(區(qū)、市),2022年截至9月1日的發(fā)生面積達(dá)3531萬畝,已成為我國玉米上的重大害蟲。草地貪夜蛾幼蟲取食危害農(nóng)作物的葉鞘、心葉等生長點(diǎn),對(duì)玉米和水稻的危害非常明顯。若不采取防控措施,草地貪夜蛾平均可令玉米減產(chǎn)20%~40%,蟲量大的地區(qū)甚至可減產(chǎn)70%以上。2020年9月,草地貪夜蛾被農(nóng)業(yè)農(nóng)村部列為《一類農(nóng)作物病蟲害名錄》之首。2020年至2022年連續(xù)3年的一號(hào)文件均明確提出做好草地貪夜蛾等重大病蟲害防控要求。目前我國對(duì)草地貪夜蛾的防控策略是以應(yīng)急化學(xué)防控(即農(nóng)藥施用)為主。但是部分地區(qū)的草地貪夜蛾已開始對(duì)農(nóng)藥產(chǎn)生抗性,如2020年入侵安徽的草地貪夜蛾對(duì)氟苯蟲酰胺產(chǎn)生了中等水平抗性。同時(shí),從美洲國家的經(jīng)驗(yàn)來看,2017年當(dāng)?shù)氐牟莸刎澮苟暌褜?duì)氨基甲酸酯類、有機(jī)磷類、擬除蟲菊酯類等29種殺蟲劑產(chǎn)生了抗性。在這樣的背景下,轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米的推廣必要性再度凸顯。

品種審定號(hào)的發(fā)放將是國內(nèi)轉(zhuǎn)基因玉米和大豆商業(yè)化的信號(hào)彈。轉(zhuǎn)基因作物在我國的商業(yè)化流程主要包括四個(gè)環(huán)節(jié)：

1)轉(zhuǎn)基因生物安全證書的申請(qǐng)：由農(nóng)業(yè)農(nóng)村部負(fù)責(zé)審核,主要是監(jiān)管轉(zhuǎn)基因性狀的安全性(包括食品安全、飼料安全和環(huán)境安全三方面)和有效性(具備所聲稱的抗蟲和/或除草劑耐受功能),一般需要5年~10年的時(shí)間。2009年,我國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部曾首次批準(zhǔn)過奧瑞金(SEED.O)的轉(zhuǎn)植酸酶玉米的安全證書,但后者受制于商業(yè)化價(jià)值的限制等因素而未曾成功上市。2020年1月,我國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部頒發(fā)了兩張轉(zhuǎn)基因玉米的生物安全證書給大北農(nóng)和杭州瑞豐的抗蟲抗除草劑玉米、并頒發(fā)了轉(zhuǎn)基因大豆的安全證書,至此轉(zhuǎn)基因玉米和大豆在國內(nèi)商業(yè)化的重要限速環(huán)節(jié)得以突破。

2)性狀導(dǎo)入/回交轉(zhuǎn)育：由企業(yè)自主完成。通過8~10代的回交轉(zhuǎn)育將轉(zhuǎn)基因性狀導(dǎo)入到商業(yè)化品種的親本中,一般需要2年~3年的時(shí)間。這一步可以與安全證書的申請(qǐng)同步進(jìn)行,但許多企業(yè)考慮到成本和風(fēng)險(xiǎn)的控制,也常常會(huì)等到安全證書落地后再進(jìn)行。

3)品種審定：由農(nóng)業(yè)農(nóng)村部負(fù)責(zé)審核。在2021年之前,國內(nèi)的作物品種審定辦法僅針對(duì)雜交玉米/水稻、常規(guī)大豆和轉(zhuǎn)基因棉花,而無針對(duì)轉(zhuǎn)基因玉米的品種審定頒發(fā),導(dǎo)致2020年轉(zhuǎn)基因玉米和大豆生物安全證書頒發(fā)之后、商業(yè)化進(jìn)程卻無法向前推進(jìn)。2021年11月,農(nóng)業(yè)農(nóng)村部發(fā)布對(duì)《主要農(nóng)作物品種審定辦法》、《農(nóng)作物種子生產(chǎn)經(jīng)營許可管理辦法》、《農(nóng)業(yè)植物品種命名規(guī)定》、《農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全評(píng)價(jià)管理辦法》四項(xiàng)規(guī)章的修改決定(征求意見稿),明確了轉(zhuǎn)基因品種的審定方法及生產(chǎn)、經(jīng)營許可管理辦法?！迳暾?qǐng)審定的適宜種植區(qū)域在受體品種適宜種植區(qū)域范圍內(nèi),可簡化試驗(yàn)程序,只需開展一年的生產(chǎn)試驗(yàn)；申請(qǐng)審定的適宜種植區(qū)域不在受體品種適宜種植區(qū)域范圍內(nèi)的,應(yīng)當(dāng)開展兩年區(qū)域試驗(yàn)、一年生產(chǎn)試驗(yàn)。對(duì)于轉(zhuǎn)育的新品種,應(yīng)當(dāng)開展兩年區(qū)域試驗(yàn)、一年生產(chǎn)試驗(yàn)和DUS測試?！灏凑招碌摹吨饕r(nóng)作物品種審定辦法》的要求,如果是以前已經(jīng)審定過的老品種在之前獲得審定號(hào)的老區(qū)域申請(qǐng)轉(zhuǎn)基因版本的品種審定號(hào),則只需要進(jìn)行一年的生產(chǎn)試驗(yàn)即可?？紤]到2022年已足夠重新做一年的生產(chǎn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)用以提交審定,預(yù)計(jì)2023年第一批轉(zhuǎn)基因玉米/大豆品種有望獲批審定號(hào)。

4)制種銷售：一般來說,只有獲得了品種審定號(hào),才能進(jìn)行大規(guī)模的商業(yè)化制種和商業(yè)化銷售。在審定號(hào)獲取之前,企業(yè)僅可在試驗(yàn)田、在符合政策要求的前提下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)性的小范圍制種、不能對(duì)外銷售。從以上流程的梳理,我們可以看出,目前國內(nèi)轉(zhuǎn)基因玉米和大豆的商業(yè)化只待品種審定號(hào)下發(fā)、就有望開始啟動(dòng)商業(yè)化銷售?？紤]到2023年的春耕已經(jīng)啟動(dòng)、玉米種子大多已銷售至農(nóng)戶端,而從我們2023年3月在東北地區(qū)的草根調(diào)研來看,前期試制種的轉(zhuǎn)基因玉米種子在今年開始在東北、云南等部分縣城進(jìn)行試點(diǎn)銷售,我們預(yù)計(jì)2024年將是國內(nèi)轉(zhuǎn)基因玉米和大豆大范圍商業(yè)化種植的元年。

農(nóng)業(yè)迎來新機(jī)遇,擴(kuò)容重塑可期

漲價(jià)紅利強(qiáng)化,玉米種業(yè)規(guī)模有望翻倍增長

高糧價(jià)支撐疊加成本壓力,傳統(tǒng)種業(yè)景氣本就在回升。2021/22銷售季,以玉米種子為代表,傳統(tǒng)種子行業(yè)已開始了景氣復(fù)蘇。隆平、登海、荃銀和豐樂這4家上市種企的玉米種子銷售價(jià)格均錄得雙位數(shù)增長,4家公司的合計(jì)銷量同比增長19%、平均售價(jià)同比增長16%。不僅如此,2022年的三季報(bào)顯示,8家上市種企合計(jì)實(shí)現(xiàn)預(yù)收款67億元,同比增長41%、增速同比抬升約26個(gè)百分點(diǎn),而從過去十年的情況來看,預(yù)收款的增速通常與下一銷售季的收入增速趨勢一致,我們相應(yīng)預(yù)計(jì)2022/23銷售季傳統(tǒng)種業(yè)的景氣還將加速回升。高糧價(jià)的支撐和制種成本的壓力或是傳統(tǒng)種業(yè)景氣回升的主要驅(qū)動(dòng)。

具體來說：

1)受俄烏沖突、石油漲價(jià)、低庫存等因素的影響,近兩年國內(nèi)外糧價(jià)持續(xù)上漲并維持高位運(yùn)行。截至2023年3月,國內(nèi)玉米、小麥、中晚秈稻的現(xiàn)貨價(jià)較2020年的低點(diǎn)分別上漲了51%、39%、13%。而根據(jù)美國農(nóng)業(yè)部和中國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部的統(tǒng)計(jì)預(yù)測,預(yù)計(jì)2022/23年度玉米等糧食的期末庫銷比仍將維持在低位,即低庫存的供需矛盾短期難以解決。我們預(yù)計(jì)糧價(jià)在未來2~3年或仍將維持高位運(yùn)行,種子的價(jià)格有望受益于良好的種植收益而提升、而種子的銷量或可受益于種植面積的擴(kuò)張而增長,其中龍頭種企受益或更為明顯。

2)受地租、人力成本上升等因素的影響,近兩年國內(nèi)的制種成本普遍上升。根據(jù)農(nóng)財(cái)網(wǎng)的統(tǒng)計(jì),2022年甘肅張掖的玉米畝制種成本相比2020年已上漲約53%。不僅如此,2021年和2022年,甘肅等地區(qū)還受異常天氣的影響出現(xiàn)了不同程度的制種減產(chǎn),導(dǎo)致玉米種子的單公斤成本進(jìn)一步承壓。相應(yīng)的,種子企業(yè)在近兩年也紛紛通過漲價(jià)以轉(zhuǎn)移成本壓力。根據(jù)全國農(nóng)技推廣中心的價(jià)格監(jiān)測,2023年3月全國玉米種子的銷售均價(jià)約63.8元/畝、同比上漲14.1%。

轉(zhuǎn)基因帶來技術(shù)紅利,玉米種子漲價(jià)或被強(qiáng)化。以歷史經(jīng)驗(yàn)來看,種子漲價(jià)的核心驅(qū)動(dòng)力來自于兩方面：技術(shù)創(chuàng)新帶來的性能提升、糧價(jià)上漲帶來的種植收益提升,其中前者為主要?jiǎng)恿?。我國的玉米育種和大豆育種在過去數(shù)十年僅僅依靠雜交等傳統(tǒng)育種方式,其中玉米的雜交育種受制于種質(zhì)資源等限制、已多年沒有明顯突破。轉(zhuǎn)基因技術(shù)的商業(yè)化推廣將為國內(nèi)的玉米種業(yè)和大豆種業(yè)帶來新的技術(shù)紅利,帶動(dòng)其價(jià)格的進(jìn)一步上漲。其中,考慮到大豆種子尚未實(shí)現(xiàn)雜交、農(nóng)民可直接留種且受法律保護(hù),我們預(yù)計(jì)本輪轉(zhuǎn)基因技術(shù)的商業(yè)化更多的是帶動(dòng)玉米種業(yè)的持續(xù)漲價(jià),其實(shí)現(xiàn)機(jī)制或主要包括三方面：

1)轉(zhuǎn)基因替代非轉(zhuǎn)基因從而帶動(dòng)玉米種子漲價(jià)：

首先,以國際經(jīng)驗(yàn)來看,轉(zhuǎn)基因種子的定價(jià)普遍高于非轉(zhuǎn)基因種子。我們從兩個(gè)視角來估算轉(zhuǎn)基因玉米種子的漲價(jià)空間：①以目前的玉米價(jià)格(2900元/噸左右)、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部對(duì)2022年玉米的估算單產(chǎn)(427.3公斤/畝)、國內(nèi)轉(zhuǎn)基因玉米種子的表觀增產(chǎn)幅度(5%~10%)進(jìn)行折算,預(yù)計(jì)轉(zhuǎn)基因玉米種子在中國可為農(nóng)民創(chuàng)造62~124元/畝的收入增厚機(jī)會(huì)。同時(shí),考慮到轉(zhuǎn)基因種子可減少田間管理和殺蟲劑噴灑、為農(nóng)民節(jié)約人力成本和農(nóng)藥成本,我們估計(jì)轉(zhuǎn)基因玉米種子整體可為中國農(nóng)民帶來100~150元/畝的價(jià)值。參考海外種企的定價(jià)思路(提取30%價(jià)值創(chuàng)造作為種子漲價(jià)基礎(chǔ)),我們估計(jì)轉(zhuǎn)基因玉米種子的漲價(jià)幅度有望達(dá)30~45元/畝。②參考國內(nèi)轉(zhuǎn)基因棉花推廣時(shí)的定價(jià)情況(轉(zhuǎn)基因棉花種子比非轉(zhuǎn)基因的貴20~30元/畝,詳見圖表125),我們估計(jì)轉(zhuǎn)基因玉米種子的漲價(jià)幅度至少在20元/畝。綜合考慮,我們保守估計(jì)轉(zhuǎn)基因玉米種子的定價(jià)或較非轉(zhuǎn)基因玉米種子上漲20~30元/畝。

其次,考慮到轉(zhuǎn)基因性狀的功能優(yōu)勢及示范效應(yīng),預(yù)計(jì)轉(zhuǎn)基因玉米種子的滲透率有望快速提升、到2027年或可達(dá)75%以上,滲透率的提升將帶動(dòng)玉米種子價(jià)格實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)式的增長。以美國、阿根廷、巴西的轉(zhuǎn)基因推廣經(jīng)驗(yàn)來看,越晚推廣轉(zhuǎn)基因技術(shù)的國家、其滲透率提升越快,而高位的糧價(jià)也會(huì)助推轉(zhuǎn)基因技術(shù)的推廣。轉(zhuǎn)基因玉米是從2008年在巴西開始推廣的,當(dāng)時(shí)全球糧價(jià)處于高位、且有美國和阿根廷的成功推廣經(jīng)驗(yàn)、經(jīng)銷商及農(nóng)民對(duì)轉(zhuǎn)基因玉米的抗蟲效果認(rèn)知度更高,因此轉(zhuǎn)基因玉米只用了5年的時(shí)間就在巴西實(shí)現(xiàn)了75%以上的滲透率、推廣時(shí)間明顯短于美國的12年和阿根廷的9年。同時(shí),按照我國現(xiàn)行的農(nóng)作物品種審定辦法和轉(zhuǎn)基因商業(yè)化流程,一個(gè)全新的轉(zhuǎn)基因玉米品種拿到審定號(hào)并制種上市大概需要5~7年的時(shí)間,即便考慮到玉米品種的適應(yīng)性和推廣區(qū)域限制,我們估計(jì)國內(nèi)種企在5年內(nèi)也有望開發(fā)出更多轉(zhuǎn)基因品種以覆蓋盡可能多的細(xì)分區(qū)域市場。

參考我國玉米的下游消費(fèi)構(gòu)成及行業(yè)監(jiān)管秩序的向好,保守預(yù)計(jì)合法轉(zhuǎn)基因玉米在國內(nèi)的滲透率天花板或在90%~95%。根據(jù)中國匯易的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),在過去十年的時(shí)間里,飼用消費(fèi)和工業(yè)消費(fèi)(淀粉加工、燃料乙醇加工等)等非食用消費(fèi)占玉米總消費(fèi)量的比重約96%。而以國際經(jīng)驗(yàn)來看,轉(zhuǎn)基因玉米的低霉素等特質(zhì)使得其往往較非轉(zhuǎn)基因玉米更受飼用消費(fèi)和工業(yè)消費(fèi)的歡迎。因此,即便考慮到玉米食用環(huán)節(jié)或存在非轉(zhuǎn)基因的偏好,轉(zhuǎn)基因玉米的滲透率在國內(nèi)仍有廣闊空間。同時(shí),隨著2021年國家修改《種子法》、修改《國家級(jí)玉米、稻品種審定標(biāo)準(zhǔn)》并提高玉米品種的審定標(biāo)準(zhǔn)、發(fā)布《關(guān)于審理侵害植物新品種權(quán)糾紛案件的司法解釋》、推出《種業(yè)振興行動(dòng)方案》等一系列政策的革新推進(jìn),國內(nèi)種子行業(yè)對(duì)于知識(shí)產(chǎn)權(quán)的監(jiān)管和執(zhí)行逐漸得到改善,我們預(yù)計(jì)非法轉(zhuǎn)基因玉米種植、及″套牌侵權(quán)″的過往亂象有望明顯減少。綜合考慮消費(fèi)和監(jiān)管兩方面的影響,我們估計(jì)國內(nèi)合法轉(zhuǎn)基因玉米的滲透率天花板或在90%~95%。

2)轉(zhuǎn)基因事件的升級(jí)迭代從而帶動(dòng)玉米種子漲價(jià)：

截至2023年1月,國內(nèi)共有13個(gè)轉(zhuǎn)基因玉米事件獲批了種植用的生物安全證書,其中7個(gè)為抗蟲抗除草劑事件、2個(gè)為抗蟲事件、4個(gè)為除草劑耐受事件。從功能基因的角度來看,國際上推廣較多的抗鱗翅目昆蟲類基因基本都已覆蓋。結(jié)合海外的產(chǎn)業(yè)化經(jīng)驗(yàn),我們預(yù)計(jì)中國轉(zhuǎn)基因玉米未來的產(chǎn)品升級(jí)迭代有三種可能性：

• ①事件疊加以實(shí)現(xiàn)更多功能基因的組合,例如不同公司之間的相互授權(quán)、等等；

• ②轉(zhuǎn)化技術(shù)的優(yōu)化,例如大北農(nóng)的DBN3601T是通過雜交的方式將兩個(gè)抗蟲基因組合到了一起、涉及到玉米基因組上兩個(gè)插入位點(diǎn),未來也可考慮通過單載體轉(zhuǎn)入多基因的方式完成；又例如海南生物就正在開發(fā)通過單載體轉(zhuǎn)入4個(gè)基因的新事件；

• ③新基因的優(yōu)化和挖掘：目前國內(nèi)的玉米害蟲以鱗翅目類昆蟲為主(玉米螟等),但生態(tài)環(huán)境的動(dòng)態(tài)變化或可能導(dǎo)致未來鞘翅目類昆蟲在國內(nèi)發(fā)生,屆時(shí)cry3Bb1等抗鞘翅目昆蟲的基因開發(fā)將具備必要性。

3)或可抑制非轉(zhuǎn)基因種子的制種面積,從而帶動(dòng)玉米種業(yè)供需格局偏緊、種子漲價(jià)阻力減小。

預(yù)計(jì)轉(zhuǎn)基因有望帶動(dòng)我國種業(yè)規(guī)模再增長。2021年,我國的玉米種子零售價(jià)僅50元/畝,對(duì)應(yīng)的零售價(jià)口徑市場規(guī)模約325億元、種企銷售規(guī)模約162億元?？紤]到傳統(tǒng)種業(yè)景氣的回升、轉(zhuǎn)基因技術(shù)帶來的溢價(jià)、轉(zhuǎn)基因滲透率的快速提升、及糧價(jià)變化對(duì)玉米總種植面積的影響,我們預(yù)計(jì)到2028年零售價(jià)口徑的玉米種業(yè)市場規(guī)模將增, 長82%至592億元(復(fù)合增速約8.9%)、其中種企銷售規(guī)模增長89%至306億元(復(fù)合增速約9.5%)；其中,2025年和2026年或是增速較高年份。

性狀三杰格局初現(xiàn),種業(yè)集中化趨勢難改

政策限制+專利過期,跨國種企或難以在國內(nèi)轉(zhuǎn)基因市場大展拳腳。外商在我國國內(nèi)的投資活動(dòng)需符合《外商投資目錄》的規(guī)定,而《外商投資目錄》中規(guī)定″玉米新品種選育和種子生產(chǎn)須由中方控股″″禁止投資農(nóng)作物、種畜禽、水產(chǎn)苗種轉(zhuǎn)基因品種選育及其轉(zhuǎn)基因種子(苗)生產(chǎn)″。因此,外資種業(yè)龍頭在國內(nèi)多采用和中資種子集團(tuán)組成49%：51%持股比例的合資公司來進(jìn)行雜交玉米種子也在、且無法在國內(nèi)開展轉(zhuǎn)基因技術(shù)的研發(fā)和商業(yè)化活動(dòng)。瑞士先正達(dá)也是在被中國化工集團(tuán)收購后、成為中資集團(tuán)的子公司,其轉(zhuǎn)基因性狀才得以通過中國種子集團(tuán)在國內(nèi)申請(qǐng)轉(zhuǎn)基因生物安全證書、并推進(jìn)后續(xù)的商業(yè)化行為的。另外,由于跨國種企普遍早在1990s就已經(jīng)開始了轉(zhuǎn)基因技術(shù)的商業(yè)化活動(dòng),其部分專利已經(jīng)過期,也可能影響到其在中國的轉(zhuǎn)基因商業(yè)活動(dòng)。相應(yīng)的,預(yù)計(jì)轉(zhuǎn)基因玉米性狀環(huán)節(jié)在我國將主要是中資企業(yè)的競爭″戰(zhàn)場″。

種業(yè)集中化趨勢難改,布局早、研發(fā)強(qiáng)的傳統(tǒng)種企有望實(shí)現(xiàn)市占率的抬升。對(duì)于傳統(tǒng)種企而言,未來行業(yè)集中度的提升或主要來自于兩方面：

1)轉(zhuǎn)基因替代非轉(zhuǎn)基因：無法拿到轉(zhuǎn)基因性狀授權(quán)的中小種企被淘汰,能獲得轉(zhuǎn)基因性狀授權(quán)的中大型種企實(shí)現(xiàn)市占率的提升,其中布局早的種企或更容易實(shí)現(xiàn)″搶跑″、提升其渠道和客戶粘性；

2)雜交育種/區(qū)域市場拓展/產(chǎn)品營銷構(gòu)建的突破：前面我們分析了,預(yù)計(jì)在5年左右的時(shí)間內(nèi),轉(zhuǎn)基因性狀的滲透率有望提升至75%,則能獲得轉(zhuǎn)基因性狀授權(quán)的種企屆時(shí)或都已具備轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品,那么他們之間的競爭則將落在雜交育種、轉(zhuǎn)基因性狀和種質(zhì)資源的結(jié)合、區(qū)域市場的拓展及產(chǎn)品營銷等方面。舉例來說,同樣是轉(zhuǎn)有某性狀的品種,種質(zhì)資源更佳(或者說雜交育種做得更好)的品種更易實(shí)現(xiàn)高銷量；考慮到區(qū)域容量的市占率天花板限制,而我國的玉米種植包括東北、黃淮海、西南等多個(gè)生態(tài)區(qū)域,預(yù)計(jì)區(qū)域布局廣、雜交研發(fā)實(shí)力強(qiáng)的公司更易實(shí)現(xiàn)全國口徑的高市占率。

轉(zhuǎn)基因的商業(yè)化推廣或可帶動(dòng)傳統(tǒng)種子銷售環(huán)節(jié)的單畝盈利提升。對(duì)于傳統(tǒng)種企來說,雖然轉(zhuǎn)基因種子的溢價(jià)一部分需通過性狀授權(quán)使用費(fèi)用的形式支付給上游的性狀公司、一部分需讓利給經(jīng)銷商等渠道環(huán)節(jié),但是其雜交種子是轉(zhuǎn)基因技術(shù)的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化載體、且需承擔(dān)制種推廣等環(huán)節(jié)責(zé)任,預(yù)計(jì)仍有望留存部分溢價(jià)、實(shí)現(xiàn)單畝盈利的提升。

農(nóng)業(yè)競爭力有望提升,糧食安全戰(zhàn)略再鞏固

轉(zhuǎn)基因作物的推廣有望改善我國農(nóng)產(chǎn)品的生產(chǎn)成本,從而提高我國農(nóng)產(chǎn)品的國際競爭力。轉(zhuǎn)基因作物可以通過抗蟲性狀減少殺蟲劑的田間噴灑、通過除草劑耐受性狀推進(jìn)免耕或者減耕的種植面積,從而減少田間管理、降低人力成本。對(duì)比中國和美國、巴西的玉米、大豆種植成本構(gòu)成,不難發(fā)現(xiàn),人力成本正是其中最為關(guān)鍵的差異項(xiàng)。我們預(yù)計(jì),轉(zhuǎn)基因玉米和大豆在國內(nèi)的商業(yè)化有望復(fù)制海外的成功經(jīng)驗(yàn)、通過人工投入的改善而降低我國糧食生產(chǎn)的成本。不僅如此,由于玉米和大豆是飼料加工的主要原料(成本占比分別約50%~60%和20%~30%)、而飼料又是畜禽養(yǎng)殖的主要成本項(xiàng)(占比約48%~70%),我們預(yù)計(jì)國內(nèi)轉(zhuǎn)基因玉米和大豆的商業(yè)化有望引發(fā)連鎖反應(yīng)、進(jìn)而帶動(dòng)我國畜禽養(yǎng)殖乃至肉類產(chǎn)品的成本下降。

耕地節(jié)約+助推玉米大豆帶狀復(fù)合種植模式,轉(zhuǎn)基因作物的推廣有望進(jìn)一步鞏固我國的糧食安全戰(zhàn)略。一方面,以海外經(jīng)驗(yàn)來看,抗蟲性狀對(duì)作物單產(chǎn)的提升有明顯的帶動(dòng)力,我們預(yù)計(jì)轉(zhuǎn)基因玉米的推廣有望提升國內(nèi)玉米單產(chǎn),從而實(shí)現(xiàn)耕地的賦能和節(jié)約。假設(shè)轉(zhuǎn)基因玉米在中國的表觀增產(chǎn)幅度為5%、假設(shè)2028年國內(nèi)轉(zhuǎn)基因玉米的滲透率達(dá)到80%,那么我們預(yù)計(jì)滿足玉米靜態(tài)消費(fèi)量所需要的土地約6億畝、較不推廣轉(zhuǎn)基因可以節(jié)約2398萬畝的耕地；如果考慮玉米的消費(fèi)量保持2%的復(fù)合增速,則推廣轉(zhuǎn)基因玉米會(huì)比不推廣節(jié)約2695萬畝的耕地。假設(shè)玉米的表觀增產(chǎn)幅度可達(dá)10%,則滿足玉米靜態(tài)/動(dòng)態(tài)消費(fèi)量所需要的土地會(huì)比不推廣轉(zhuǎn)基因分別節(jié)約4619萬畝和5190萬畝。另一方面,轉(zhuǎn)基因作物的應(yīng)用更利于玉米大豆復(fù)合帶狀種植模式的推廣。我國近年來開始推廣玉米大豆帶狀復(fù)合種植的模式,即2~4行玉米中間插種2~6行大豆、形成一高一矮的兩條帶狀作物復(fù)合種植,從而實(shí)現(xiàn)玉米單產(chǎn)不受明顯影響之外多收一季大豆的效果。但是,由于目前玉米和大豆慣用的除草劑不同,玉米大豆帶狀復(fù)合種植的模式給除草劑的田間噴灑帶來了挑戰(zhàn),目前這種模式的推廣面積仍然較為有限(2022年約1500多萬畝)。我們分析,轉(zhuǎn)基因玉米和大豆的應(yīng)用,可通過耐受同樣類型(草甘膦或/和草銨膦)除草劑的轉(zhuǎn)基因玉米和轉(zhuǎn)基因大豆復(fù)合種植來解決除草劑噴灑的難題,從而助推玉米大豆帶狀復(fù)合種植模式,提升國內(nèi)糧食產(chǎn)量。

另外,轉(zhuǎn)基因作物的推廣有望帶動(dòng)國內(nèi)草甘膦需求的提升。根據(jù)前文的梳理,抗除草劑性狀+對(duì)應(yīng)的除草劑是種子和農(nóng)藥的一個(gè)經(jīng)典搭配,比如農(nóng)達(dá)(Roundup)玉米MON810和草甘膦、農(nóng)達(dá)大豆GTS40-3-2和草甘膦、TC1507和草銨膦等?？紤]到不管是玉米還是大豆,國內(nèi)現(xiàn)在批準(zhǔn)的轉(zhuǎn)基因性狀主要是針對(duì)草甘膦或/和草銨膦的,同步考慮到草甘膦的價(jià)格優(yōu)勢及海外成功經(jīng)驗(yàn),我們預(yù)計(jì)轉(zhuǎn)基因玉米和大豆的商業(yè)化或許對(duì)草甘膦的帶動(dòng)力更強(qiáng)。假設(shè)草甘膦的單位面積用量折算約1.5公斤原藥/公頃、國內(nèi)轉(zhuǎn)基因玉米的滲透率在2030年達(dá)到90%、國內(nèi)大豆的種植保留40%的比例以滿足豆腐/豆?jié){等高蛋白的需求,我們預(yù)計(jì)到2030年國內(nèi)的草甘膦或新增6.5萬噸原藥需求,其中5.6萬噸增量來自玉米作物的耕種、0.9萬噸增量來自大豆作物的耕種。

投資建議：技術(shù)紅利期將至,積極布局種業(yè)

轉(zhuǎn)基因技術(shù)紅利將至,國內(nèi)種業(yè)有望迎來新一輪的高速增長期。憑借技術(shù)優(yōu)勢及相應(yīng)而來的定價(jià)優(yōu)勢,轉(zhuǎn)基因作物的推廣曾帶動(dòng)全球種業(yè)市場規(guī)模持續(xù)了十幾年的高速增長、并形成了種子+農(nóng)藥的捆綁銷售模式。而在技術(shù)門檻、知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)和資源投入等壁壘的護(hù)航下,領(lǐng)軍企業(yè)也實(shí)現(xiàn)了規(guī)模和市占率的大幅提升。而目前,經(jīng)過多年儲(chǔ)備后,轉(zhuǎn)基因玉米和大豆這兩個(gè)大單品僅待審定號(hào)的發(fā)放就有望在中國啟動(dòng)商業(yè)化,2024年或成中國轉(zhuǎn)基因玉米和大豆商業(yè)化的元年。我們預(yù)計(jì),這將會(huì)強(qiáng)化在高位糧價(jià)支撐下國內(nèi)種業(yè)的漲價(jià)趨勢,帶動(dòng)我國種業(yè)市場規(guī)模新一輪的高速增長。我們認(rèn)為,在海外成熟經(jīng)驗(yàn)可參考、國內(nèi)技術(shù)路徑梳理清晰的背景下,當(dāng)前種業(yè)板塊仍具備明顯的投資價(jià)值。

風(fēng)險(xiǎn)提示

1、轉(zhuǎn)基因品種推廣進(jìn)度不及預(yù)期。我國目前對(duì)轉(zhuǎn)基因技術(shù)的運(yùn)用和監(jiān)管仍相當(dāng)謹(jǐn)慎,轉(zhuǎn)基因玉米、大豆種子落地政策若不及預(yù)期,可能影響對(duì)應(yīng)品種在國內(nèi)的推廣進(jìn)度。

2、轉(zhuǎn)基因作物對(duì)產(chǎn)量的提升不及預(yù)期。若轉(zhuǎn)基因品種種植對(duì)產(chǎn)量提升不及預(yù)期,則其提價(jià)能力、推廣能力等或受影響。

3、種業(yè)監(jiān)管力度不及預(yù)期。轉(zhuǎn)基因育種技術(shù)研究投入大,若知識(shí)產(chǎn)權(quán)不能得到有效保護(hù),可能影響研發(fā)主體利用技術(shù)和轉(zhuǎn)基因性狀在市場中保持競爭力。

4、糧價(jià)表現(xiàn)不及預(yù)期。天氣、農(nóng)資價(jià)格、種植面積、糧食需求等因素都會(huì)影響糧食價(jià)格,若糧價(jià)不及預(yù)期,農(nóng)民種植積極性可能受挫,轉(zhuǎn)基因種子推廣和提價(jià)可能受影響。

來源：華泰證券研究所研報(bào)--農(nóng)業(yè) • 轉(zhuǎn)基因百頁深度：生物育種產(chǎn)業(yè)化元年的到來

作者： 熊承慧 馮源