众所周知，现有的食品系统与不断变化的消费者需求之间的对称性矛盾越发凸显，行业大部分玩家还停留在比较低质量的竞争状态。

  如何创建一个反应更灵敏、更健康的食品系统——需要一个整合模型从源头实现创新，其核心与关键在于种子的创新。源头创新将会成为整个农业食品，甚至整个科技产业新动能爆发的增长点，基因编辑将作为一个更好的切入点产生颠覆性的作用，推动传统育种业进入精准育种的时代。

  本报告由知耕与华兴资本联合发布，将聚焦3.0分子育种和4.0分子设计育种/智慧育种阶段代表技术——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。知耕也期待基因编辑全产业链和谐共进，愿携手更多农食科技领域有志之士共同推动生物育种行业持续发展。

  随着现代生命科学快速发展，以及生物技术与信息、材料、能源等技术加速融合,高通量测序、基因组编辑和生物信息分析等现代生物技术突破与产业化快速演进,生物经济时代即将来临，人类经济生产与生活方式将发生根本性变革。

  基因编辑因在基础科研的突破下，使得生物遗传物质能够精准、快捷、低成本编辑等特点，已成为当前生命科学领域备受瞩目的颠覆式技术，并正在改写人类未来的“创世纪引擎”。基因编辑引领相关产业，兼具战略性与全局性、新兴型与前瞻性、显著的带动效应与渗透力，在医药、健康、农业、工业等领域都产生对国际社会产生深远影响，并成为全球新一轮生物科技革命和产业竞争的关键点。

  拨开关于基因编辑技术的种种迷雾，基因编辑正朝着两个方面飞速发展：在基础研究方面，包括基因编辑工具的原始创新研发与现有编辑工具的优化、广谱高效的递送体系以及优质性状挖掘等；在技术应用方面，面向下游市场的痛点需求，加速研究成果的转化应用，实现更深层次的飞跃，搭建以基因编辑技术为支柱的生物经济。我国对基因编辑研发高度重视，已将其列为“十四五”时期重点攻关目标。今年 1 月，国家出台了相关安全管理指南，也为基因编辑漫漫长路中点燃了光亮。

  基因编辑产业正在萌芽，创新力量逐渐涌现，资本也开始介入。产业崛起的马拉松中，需要推动基因编辑原创性、颠覆性的基础研究成果产出，催化跨界资源之间的化学反应，加快研究成果转化和技术产业化应用。我们希望知耕能像一扇窗，能够看到技术演进和外延的更多可能性；我们希望知耕能像一盏灯，照亮未来生物技术创新要素之路；我们希望知耕能像一片沃土，孵化出真正能够推动产业变革的活力种子。

  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。

  据IDTechEx Research，2031年植物生物技术育种整体有望达443亿美元。下游应用的无限创新需求和种子经济价值的增加将使市场持续强势扩张。新技术使得更多企业可以入场、满足了增量的需求、政策鼓励的力度大、同时近期资本也不断涌入支持，因此相较于传统植物育种，基因编辑育种和转基因育种将承载市场未来十年的新增量。

  转基因技术开发单一品种通常需要10+年，1.36亿美金的投入；而基因编辑只需要3+年，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。

  CRISPR-Cas是基因编辑的核心技术，商业化的必备条件是获得技术授权或有自主知识产权。

  国外对于基因编辑基础核酸酶的研究早于国内，且进行了全方面的国际化专利布局保护，当今全球共有6种具备编辑活性的Cas酶，其中以Cas9为代表的4种酶由美国掌握。国内学者对工具的安全性与效率进行了诸多改良，但仍以延伸性、尾随性工具研发居多，原始创新性工具被国外卡脖子的状态。因此具有自主知识产权的基因编辑新技术、新方法，或者能够开发或者获得更好用的编辑工具的企业具有弯道超车的机会。

  中国农业大学赖锦盛教授已开发的新型DNA编辑系统包括Cas12i.3，Cas12j.19，Cas3C等。前两者已经在2021年获得国家专利授权，并向美国、欧盟、日本等多个国家递交了专利申请。在应用上，Cas12i/j在单子叶植物、水稻的编辑效率上优于Cas9，Cas3C则在大片段编辑场景优于Cas9。

  转基因巨头企业凭借在靶向基因、种质资源等领域的先发优势，在新技术的加持下，可以更高效地开发新性状，亦可通过基因编辑技术做性状叠加。此外，这些传统种企在新技术背景下也有本质内生需求，需要和具备技术优势的基因编辑新企业合作，或者收购相关重点技术，从而构建育繁推一体化产业平台，补足部分基因编辑企业在产业化能力上的短板。

  在育种下游的种植端和应用场景，我们也观察到了诸多趋势，如数字农业、垂直农业、微生物农化、植物细胞工厂等将对上游育种提出新的需求或给到更多助力，上游育种也将推动下游趋势发展的提速，从而实现互相促进、协同发展。与下游结合地更紧密的育种公司有望抓住新的长期机会点。

  廖鹏飞、聂旺等《ZFNs、TALENs和CRISPR Cas基因组靶向编辑技术及其在植物中的应用》

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  艾格农业创立于1999年，是中国领先的农业食品领域专业咨询及投融资服务机构，通过23年的数据和经验积累，致力于为政府、企业、机构等客户提供顶层设计、产业研究、市场调研、战略咨询及投融资专业服务。旗下艾格资本已成立8只基金，发掘具有成长潜力的涉农企业，完成引导性直接投资20亿元，融资服务金额超50亿元，多个投资项目已成功上市。