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生物育种步入“超级赛道”如何布局才能抢抓机遇?

发布日期:2024-04-04 01:33:00来源:欧宝体育登陆入口点击量:1]

  世界种业已进入到“常规育种+现代生物技术育种+信息化育种”的育种4.0时代。在生物育种技术及其产业高质量发展制高点,与其相匹配的农药市场空间被打开,特别是耐除草剂种类不断丰富,触发了农化企业与种企的战略联动布局。我国生物育种与除草剂的产业布局和发展,慢慢的变成了新一轮核心竞争力的重大战略选择。

  9月17日,2023(第二届)生物育种与除草剂产业高质量发展论坛在安徽巢湖成功举办,会议吸引了来自生物育种与耐除草剂领域的权威专家、研究团队、优势企业、渠道代表等300多人参会。本次会议由《农资导报》主办,山东先达农化股份有限公司冠名、安徽厚天种业有限公司承办。

  《中国化工报》社有限公司董事长助理、《农资导报》常务副总编辑蒋善军在会议致辞中表示,本次会议是一场深层次地融合的会议,是一场高效协同的会议。加快农业生物育种创新,是贯彻落实党中央决策部署实现高水平科技自立自强的关键举措,是促进种业振兴、实现种源自主可控的根本路径。而其中,生物育种与除草剂产业的融合和协同,不仅是种业的创新,也是农药行业的创新与变革。目前,我国基本上仍是农药企业与种子企业独立运营,但两种技术的不断融合,都必将对两个行业带来重新洗牌的巨大改变。随着耐除草剂作物研发慢慢的变成了行业新方向,相与之融合、协同的除草剂正站在一个全新的起点。农药和种子行业将不可避免地融合为一个行业,种药一体化将是大势所趋!

  《中国化工报》社有限公司董事长助理、《农资导报》常务副总编辑 蒋善军(左上),巢湖市农业农村局局长徐道文(右上),先达股份集团技术及市场总监陈恩昌(左下),安徽厚天种业有限公司副总经理陈路路为会议致辞(右下)。

  受益于种子行业快速地发展,全球生物育种市场持续增长。在此背景下,许多发达国家和头部种企都纷纷布局生物育种这条“超级赛道”,大力研究开发转基因、基因编辑、全基因组选育等技术,并且各国先后将生物育种确定为国家发展的策略。在我国,生物育种虽然仍面临着多重挑战,但产业化政策正稳步加码。

  2023(第二届)生物育种与除草剂产业高质量发展论坛的举办,为行业一同探讨生物育种与除草剂产业相结合的破局之路,探索更多种药结合、协同发展新机遇,提供了一个非常好的交流平台。

  这所位于山东潍坊的北京大学现代农业研究院(下称研究院),目前包括作物育种、生物技术、生物信息与大数据分析、生物微观结构、质谱分析、单细胞组学和单分子分析的六大公共科研服务平台。两年来,研究院已形成了院士领衔,杰青、长江为两翼,中青年骨干为主体的雁阵人才团队,力图以科学技术创新实现国家战略,为中国农业插上科技的翅膀。

  研究院通过大豆玉米间作洁田模式+机械化潍坊市油料作物重点实验室实现“油桶子”计划,通过大宗蔬菜水果及设施农业潍坊市瓜类重点实验室实现“菜篮子美好生活”,通过小麦第三代杂交技术小麦及特色玉米的丰产稳产技术体系实现“金饭碗”。

  在杂交育种研究方面,其研究的第三代杂交育种技术具有不育性稳定、杂交配组自由、杂种优势利用率高、不育系的扩繁和保存步骤简化等特点。在未来的推广上,将配套栽培技术和智能农机,实现可商业化杂交组合。同时,研究院的“大豆玉米带状复合种植”技术,使用抗除草剂玉米即洁田模式,可解决中国大豆的进口依赖。此外,基于完整基因组的精准设计育种4.0,通过研究院六大公共科研服务平台,各课题组开展不同作物的资源收集与分析,基因组分析,多组学分析,弄清其基因形态与性状关系,并开展了特定底盘品系的精准基因活性改变的合作。

  此外,在山东省科技厅的支持下,还完成了基于多组学的杂交小麦精准分子育种平台建设、大豆玉米带状复合种植的精准分子育种与相关智慧农机平台建设、基于多组学的一年/多年生经济作物精准分子育种技术平台建设等,研发了一批附加值高、商品性好的新市场品种,以科技助力中国农业发展。

  生物育种是现代生物技术育种的统称,最重要的包含利用转基因、基因编辑、全基因组选择、合成生物等技术,对动物、植物、微生物开展高效、精准、定向改良和品种培育。生物育种技术是发展现代种业、保障国家粮食安全的重要支撑,研发应用水平已成为衡量一个国家农业核心竞争力的重要标志。生物育种技术是迄今为止全球发展速度最快,应用场景范围最广,产业影响最大的现代生物技术。

  生物育种技术具备四大优势:一是快速精准高效。传统育种技术基因重组和突变的随机性很大,靠科学家的经验,常常要几年甚至几十年时间才可以做到目的,而生物育种能够准确知道目标基因进去之后会起到什么样的作用效率高。二是打破生殖隔离。不一样的物种间存在生殖隔离,传统育种只能在亲缘关系较近的种群内交换遗传物质,可用的遗传资源有限。生物育种技术则打破了物种间基因重组的界限,可用的遗传资源多。三是解决瓶颈问题。常规作物中不存在抗虫基因,因此,传统育种无法培育出抗虫作物。但生物育种技术能将来源于微生物的抗虫基因导入作物,使其具有抗虫性状,因此,生物育种技术是解决虫害等问题的有效手段。四是变革生产方式。如通过生物育种的大豆玉米使用同种易降解除草剂,有利于带状复合种植统一开展除草作业,破解化学除草难题;有利于大豆玉米轮作中,有效解决常规大豆玉米轮作时常规除草剂残留对下茬作物产生药害的隐患;有利于大豆平作密植方面减去起垄、中耕等环节,利于省工密植,进行一次除草即可;有利于玉米高留茬免耕秸秆覆盖等,能够大大减少耕翻环节、提高蓄水保墒能力。

  目前,我国生物育种作物产业化试点已经取得一定成效,大多数表现在:生物育种作物如大豆、玉米品种耐除草剂抗虫等优良特性得到充分验证;增产增效及生态效果得到充分展现;生产配套措施进一步完备;法律和法规配套性操作性加强完善;社会接受程度显著提升;常规化种植条件基本成熟。

  同时,要注意的是,“种子+农药+种植指导”业务模式备受农户欢迎,将成为以后种业经营的主要模式,这将导致农药企业业务模式重构。同时,耐除草剂作物整体推进将成为区域性控草的主要模式,生物育种作物田杂草种群监测及杂草抗性治理将成为一个持续研究课题。

  在除草剂发展历史上,有三个重要里程碑:第一个是2,4-D的发现,选择性除草剂的开端;第二个磺酰脲类除草剂的发现,超高效除草剂时代;第三个则是草甘膦和转基因作物,育种和除草剂相结合。

  农药产品与转基因作物的结合,对农业生产方式、农药产品结构、农药新产品研发都产生了重大影响。虽然它们之间的结合在杂草防控方面取得了巨大成功,但也导致了创制新除草剂的动力急剧下降。目前,除草剂市场已被六种类型的除草剂所控制,其中4种已经产生了严重的抗性。

  我们能够正常的看到,生物技术与除草剂创制的结合越来越紧密。就目前看,还存在着绝大多数是抗草甘膦的转基因作物、抗性杂草发展迅猛,缺乏具有自主知识产权的抗性基因,急需发展抗性基因的分子设计技术的问题。由于原卟啉原氧化酶(PPO)类除草剂具有高效、广谱、低毒、环境友好等特点,抗性风险低和作物安全性差,因此是开发抗除草剂作物的理想靶标。

  针对耐除草剂转基因大豆新品种的培育,分析了不同商品化除草剂对转基因大豆的敏感性,发现转基因大豆对三氟草嗪、吡草醚、苯嘧磺草胺、丙炔氟草胺、甲磺草胺等PPO类除草剂,没有表现出明显的抗性。同时,转基因大豆对唑草酮的安全性有一定的提高。对新型高效除草活性候选化合物YH20258试验发现,其在土壤封闭和茎叶处理时,对阔叶、禾本科和莎草科杂草表现出高效除草活性,尤其是对禾本科杂草的活性显著优于唑草酮。

  先达股份是国内最早开始布局生物育种耐除草剂作物的企业。2014年便开始生物育种与除草剂结合的研发工作,开始了抗咪唑啉酮作物的试验,2017年开始依托咪唑啉酮类原药和制剂的优势与拥有抗咪唑啉酮类水稻品种的种子公司合作。2020年登记下证应用于谷子田的烯禾啶,属于中国首家登记用于抗性品种的除草剂。

  在抗咪唑啉酮除草剂作物中 ,大面积种植的有抗咪唑啉酮玉米、油菜与甜菜 ,特别是抗咪唑啉酮水稻于2002年商品化种植后,引起美国南部地区水稻生产的革命,成功解决了最难治的杂草稻及其他杂草。而先达,正是世界上咪唑啉酮类和环己烯酮类除草剂主要的原药生产供应商。

  然而,抗咪唑啉酮水稻在中国的推广还存在着技术和市场层面的问题,而解决这样一些问题的解决之道便是“种药一体化”!先达股份“种药一体化”的战略布局便在于,专利化合物+特有的抗除草剂性状种子的结合,是未来“种药一体化”经营模式的解决之道。

  作为最早进行“种药一体化”模式探索的公司,先达股份在“种药一体化”有三个目标市场:一是耐咪唑啉酮类作物。依托先达股份强大的咪唑啉酮类除草剂生产及推广经验,积极推广甲氧咪草烟在耐咪唑啉酮水稻、玉米、葵花等种子上的结合。二是耐ACC靶标除草剂水稻。依托专利化合物苯丙草酮在水稻上的登记,推出一系列超高的性价比防除杂草稻的产品,使耐ACC的水稻种子和苯丙草酮强势结合。三是耐HPPD除草剂作物。公司储备了一系列高活性的、有专利的HPPD化合物,适合时机,公司将启动有关产品的登记。

  在农业科技新技术加速发展的当下,一定要坚持创新发展,开辟新领域、新赛道!安徽厚天种业与多家拥有现代化科技的国家级科研院所共同合作,充分的利用作物性状高效筛选、分子生物辅助选择信息化育种等现代农业新技术,培育高产、优质、环境友好型的作物新品种。以“做抗除草剂作物引领者”为目标,安徽厚天种业已在多个作物板块研发出多项品种成果。

  在杂交水稻板块,研发出了优质的中籼品种、可麦后种植、节水抗旱、并载有ABCD型抗体。在小麦板块,其实现了高抗、杂交、红麦白麦共同发力的格局,发展的抗除草剂小麦能有效抗甲基二磺隆、防除田间杂草、解决后茬残留。在玉米板块,厚天已实现带状复合种植持续发力和转基因的持续储备,其发展的抗除草剂玉米能轻松实现大豆玉米一体化除草、省工省时省钱、实现规模化种植,其研发的如ACC类,烯草酮,精奎禾灵等剂型的玉米品种已持续投放市场。油菜板块,厚天也在全力筛选品种、积极登记审定,研发抗除草剂、抗冻、高产的油菜品类,力图将试验品于今年内投放市场。在大豆板块,厚天配合复合种植-徐豆24等、对抗除大豆进行品种储备、产出抗硝磺草酮大豆,在抗除草剂作物板块持续发力。

  基于除草剂研发的瓶颈和分子生物学技术的突破,国外更多的企业由创制新除草剂转向耐除草剂作物的培育。培育作用新材料,利用现有的、优秀或者是有特点的除草剂来除草。草甘膦具有防治谱宽泛、土壤残留期短、成本低等诸多优点,成为了前瞻性科学家们的首选。

  种植耐除草剂作物增产、节本、增效,为种植国带来了显著经济、社会和生态效益。耐除草剂提高了作物对除草剂的抗性,可以安全使用非选择性除草剂草甘膦等;保证了高效、低成本和作物安全生产;大幅度减少依赖的除草剂品种和用量;减少施药次数。我国对转基因作物有着强烈市场需求,这种需求是我国提高国际市场竞争力的一种需要。

  针对我国耐除草剂作物应用前景,我国在抗虫耐除草剂玉米和大豆的生物育种上已经有了较好的储备,产业化条件也基本成熟,可以预测,耐除草剂作物也将成为杂草综合治理的一个重要环节,草甘膦等目标除草剂的大面积应用也将引起产业以及草害防控技术的变革。

  同时,“种子+除草剂+好农户+种植指导”的模式可能会成为除草剂配套的主要模式。而采用标识制度,对获得登记证的配套目标除草剂实行特别标识,可避免除草剂误用。由于我国种植主体规模小和草甘膦的特性,在适宜种植区整县域或者是整乡域推进耐除草剂作物种植,或将成为区域性控草模式的最佳选择。

  从国外经验来看,耐除草剂作物品种纳入草害综合管理体系后,杂草种群监测与抗性治理将成为持续和常态化的研究。而建立基于监测结果的耐除草剂作物草害治理策略,也将推动我们国家耐除草剂作物草害治理向着可持续方向发展。

  大豆玉米带状复合种植模式具备4个优势,即高效的光能利和养分循环,天然防病、虫害区隔,低碳减排、CO2排放降低5.2%,以及固氮减肥、节本增产提效。然而,机具、除草、品质,仍是大豆玉米带状复合种植模式的瓶颈和挑战。

  目前大豆玉米带状复合种植模式下的除草现状注意有:杂草导致作物减产,间作优势得不到发挥,挫伤农户种植积极性;人工成本增加,错过最佳除草时间形成草荒;药害风险增大,减产降收风险加大;机械投入成本高,封地条件有限。

  复合种植模式除草难的最终的原因则在于,第一,玉米大豆不同科从生理、代谢、遗传上对除草剂的耐受能力、解毒能力不同;第二,除草剂既要满足玉米大豆不受伤害,又要杀死禾本科、阔叶和莎草科等不一样杂草;第三,目前全世界没有当前能用,并满足这类除草剂特别是苗后除草剂,尤其没有大豆玉米安全且能杀死禾本科杂草的除草剂。因此,复合种植除草很难。作为优选,应首先防除大豆带的杂草,特别是禾本科杂草,玉米应该耐大豆田禾本科除草剂。

  大豆玉米带状复合种植洁田模式是一种新型农业模式,是大豆玉米带状复合种植的创新发展,是通过耐同一个除草剂的玉米、大豆品种,采用带状套作或间作,充分的利用边行优势、年际间交替轮作,能适应机械化播种、田间管理和收获作业,大豆玉米兼容发展、一季双收、协同除草、增产高效的种植模式。

  这种模式能解决的核心问题和优点是:一是不区分作物:玉米大豆一体化苗后除草;二是不挑剔方式:用现有除草方式或机具进行除草剂喷洒;三是能规避风险:避免用禾、阔类两类除草剂对玉米大豆形成的药害风险;四是能节省本金:极大节约劳动力和生产所带来的成本,除草效率最高可提升2-3倍;五是能提高产量:提升复合种植系统作物产量,尤其是大豆产量;六是能增加效益:与耐相同除草剂小麦配套,可解决小麦近缘杂草难题,提高模式效益。

  为解决客户持续盈利模式的最后一公里,可以通过从同质化转向差异化,从价格战转向价值战,从制造驱动、渠道驱动到品牌驱动,从多产品升级到大单品的竞争战略,以助力企业成长为细致划分领域头部企业。

  差异化产品需打造新定位竞争,当前人们对种子品类认知单一、对除草剂品类认知也单一。作为产品的打造者,首先要对品牌画像,即明确产品属于什么品类;第二要明确功能内涵,即品牌核心功能;第三是要明确价值传递,即种植户带来的好处;第四是要对产品定位,即对品类细致划分领域进行设计;第五是要明确市场定位,即目标市场作物定位。

  在大单品打造的新定位竞争方面,过去是由扩张市场到精耕细作再触及到更多用户的模式,现在已变成用户破圈到击穿渠道再到扩张市场的模式。差异化是品牌的起点和工具,势能是品牌的终点和目的。最终则是要将资源和重点投入到给品牌带来势能的重点人群上,以此来拥抱差异化、与趋势同行,最终引爆品牌势能。

  “十四五”规划在强化国家战略科技力量部分将生物育种列入前沿领域,中央一号文件也明白准确地提出,要启动农业生物育种重点项目,加快实施农业关键核心技术攻关工程。生物育种进入产业化时代,是育种领域的革命性技术,是研发及产业化的重要战略机遇期,是一定要抢占的新领域、新赛道。让我们借助这场会议的精彩内容,共同为生物育种与除草剂产业的深层次地融合和高效协同呐喊助威!同时,也期盼着生物育种领导的科研专家,能为中国生物育种破解更多难题、取得更多重大突破!