生物农业

2016年度生物农业发展态势分析

2016年，现代生物技术、信息技术、材料技术与先进制造技术等迅猛发展，重大技术创新不断涌现，已成为生物农业发展的重要引擎。

一、国际生物农业发展动态 

1.生物技术引领农业发展进入新阶段

生物组学和基因技术的发展，培育出转基因玉米、转基因牛、多利克隆羊等动植物新品种，催生了蛋白质与酶制剂工程、微生物发酵工程等新兴业态。生物芯片技术带动农业食品卫生、新药开发等不断进步。生物基因重组技术和动物营养学结合催生了以高比活植酸酶为代表的饲料用酶产业的兴起；采用生物技术和新材料技术开展污染土壤和退化生态系统的绿色修复正在催生生态修复产业的形成。以转基因技术为代表的生物技术革新不断推出抗虫、抗除草剂、抗旱等优良品种，使农业机械化、集约化和标准化生产得以实现，同时带动了农机、化肥、农药等产业发展，催生了新型产业集群。

2.信息技术促进农业向精准化发展

以大数据技术、网络技术结合构成以无线保真技术为基础的物联网技术推动了农业智能化进程加速。农业物联网产业与工业化深入融合，推动了农业物联网产业的发展。我国在2009年启动的“小麦数字化苗情远程监控与诊断管理系统”的研发项目，基于物联网技术构建四大生态类型区小麦苗情和灾害监控网络，为小麦长势分析、灾害监测预警、生产管理提供支撑。在农产品监测预警方面，采用大数据和物联网技术实时捕捉数据，形成信息流，通过大数据分析将全面揭示信息流的流量、流向，实现动态预警和精准调控。

3.新材料与先进制造技术带动农业生产变革

在现代新技术推动下，生物制剂、生物质能源、生物基材料、纳米材料等一批农业新兴产业迅猛发展。如将纳米材料与技术应用于农药领域，可改变农药理化性质，提高农药利用率，减少农药残留，降低环境污染。采用纳米材料技术构建、医药微胶囊技术和化工微乳化技术改性而形成的全新肥料，可有效防止肥料迅速溶解，最大限度地提高营养元素的利用效率，降低环境污染。以纳米材料作为载体生产的疫苗，可降低使用剂量和毒副作用，提高动物疫苗的免疫功能与效果。以纳米材料与技术应用为主的新材料、新技术变革有效提高了农业投入品生物利用率，实现农业生产节本增效、持续发展、生态环境保护。

4.农产品加工向多领域、多梯度方向发展

生物技术、信息技术、纳米技术等先进技术应用于食品制造业，全面推进了食品产业技术升级，正在向多领域、多梯度、深层次、低能耗、高效益、可持续方向发展。全球农产品加工正向可预测性的高品质、高营养、高技术含量方向发展，绿色制造、高效节能技术正成为农产品加工业发展的新亮点。农产品加工与质量安全科技相结合推动加工业高效、绿色与智能化。

二、我国生物农业发展态势

1.转基因研发取得新进展

我国已建立起涵盖基因克隆、遗传转化、品种培育、安全评价等全链条的自主研发体系和生物安全评价技术体系，整体达到国际先进水平。2016年产品研发稳步提高。审定抗虫棉新品种13个，国产抗虫棉种植比例达到96%以上。创制出一批具有重要应用前景的抗虫、抗除草剂、抗旱节水和功能型转基因重大产品。抗虫玉米、抗除草剂玉米、抗虫水稻已申报安全证书，具备了产业化条件；抗除草剂大豆、抗旱节水小麦已申报生产性试验，达到国际先进水平。攻克了水稻和小麦转化技术瓶颈，构建的五大作物规模化转基因技术体系，满足了我国转基因品种培育需求。在国际上率先将基因编辑技术应用于水稻和小麦等作物育种，创新了基因定点重组等新技术。建立了高效精准的转基因生物安全评价和检测监测技术体系。

2.生物饲料不断发展

2015年，全国工业饲料总产量2亿吨，其中猪饲料产量为8344万吨，蛋禽饲料3020万吨。农业部推出粮改饲专项，秸秆饲料化利用稳步推进。2015年年末，全国共有饲料厂6772家，年产量50万吨以上的饲料企业48家，饲料产量占全国总产量的56.5%，饲料企业“走出去”发展步伐明显加快。酶制剂和微生物制剂等产品继续保持高速增长。生物寡糖、植物提取物等抗菌性产品逐渐显现增长苗头，发酵饲料和发酵类的饲料原料逐渐受到重视。饲用微生物市场保持高速发展。我国拥有各类微生态制剂生产企业约400家，实现了产业化生产。2015年，全国饲用维生素产量28万吨，占全球的68.5%；饲用氨基酸产量152万吨，占全球的38.7%。其中，蛋氨酸产量超过10万吨，改变了完全依赖进口的局面。

3.生物农药产品不断推新

目前，国内生物农药年产量为12万吨，防治面积达2670万公顷。生产微生物农药、植物源农药、生物农药的企业有260多家，生产抗生素的企业1700多家。生物农药有效成分登记超过90种，登记产品约3000个，其中抗生素产品约占登记产品总数的70%。生物农药产品约占我国登记农药总数的12%。微生物农药有效成分27种，产品约300个，主要商业化产品有苏云金杆菌、枯草芽孢杆菌、蜡质芽孢杆菌、棉铃虫核型多角体病毒。新近登记的产品有黏虫核型多角体病毒、甘蓝夜蛾核型多角体病毒、短稳杆菌、木霉菌。植物源农药有效成分19种，产品超过200个。抗生素类农药有效成分21种，产品2200多个，主要产品为阿维菌素、井冈霉素、春雷霉素。

4.生物疫苗研发能力逐步上升

目前，我国使用的动物疫苗仍然由强制免疫疫苗和常规疫苗两大类构成。强制免疫疫苗包括高致病性禽流感、口蹄疫、高致病性猪蓝耳病、猪瘟和小反刍兽疫5种强制免疫产品，全部由政府统一采购，下拨使用。常规疫苗针对鸡新城疫、猪圆环病毒病、猪伪狂犬病、鸡传染性支气管炎等非强制免疫常发疾病，由养殖企业根据实际需要自主选择，购买使用。按照使用动物种类，可以分为禽用、猪用、牛羊用、宠物和经济动物5大类疫苗，其中禽用疫苗170种，猪用疫苗87种，牛羊用疫苗39种。2008～2015年，我国共批准180个新兽药注册证书，其中一类9个，二类43个，三类128个。从产品结构来看，主要是禽用疫苗和猪用疫苗。2015年，我国研究机构与生产企业共研发出31种新型生物制品，其中疫苗27种，诊断试剂4种。整体而言，我国兽用生物制品研发水平和研发能力呈上升趋势。

三、生物农业发展方向

在生物组学、信息学、新材料和先进制造技术带动下，我国将抓住新技术革命的发展机遇，重点突破基因组编辑、合成生物、药物靶标设计等前沿技术，加快创制新型生物农业产品，推进产业化。

1.加强生物技术品种选育与应用

创新基因挖掘、分子标记、转基因、全基因组选择、基因组编辑等育种关键技术，建立高效的分子聚合育种技术体系；开展分子设计，聚合优异基因，创制高产、优质、抗病虫、抗逆、养分高效利用等突破性育种材料，培育适应我国农业生产转型发展需要的重大新品种。

2.加强生物农药创制与应用

创新植物免疫诱导技术，研发植物免疫诱抗剂为代表的生物农药新品种（如蛋白激发子、寡糖、脱落酸、枯草芽孢杆菌及木霉等），提升绿色生物防治能力。研究RNAi技术精确干扰或沉默病虫害关键基因表达机制，实现抑制病虫的生长、发育以及致病性。鉴定、合成和应用昆虫信息素和昆虫性诱剂，创新绿色植保技术。研究高效专化性和多功能天敌昆虫和微生物菌株，创建工程天敌昆虫、雄性不育卫生工程昆虫、生物反应器类工程昆虫。

3.加强生物疫苗创制与应用

加强基因组编辑技术研究及在新型疫苗研究的应用；研发新型基因工程疫苗，如伪狂犬病疫苗、活载体疫苗（伪狂犬、新城疫、马立克病毒、痘病毒、腺病毒为抗原载体）、亚单位疫苗、DNA疫苗等；创新规模化抗原生产工艺、抗原纯化工艺、疫苗佐剂、疫苗保护剂等，加强疫苗质量控制、疫苗评价技术研究；创新猪支原体肺炎活疫苗的规模群接种技术，鸡传染性法氏囊活疫苗、禽痘活疫苗及火鸡疱疹病毒活疫苗的胚内接种技术，以及鸡新城疫活疫苗胚内免疫技术等；加强研发牛羊及伴侣动物疫苗等。

4.加强生物饲料研发与应用

稳定提高营养改良型酶制剂生产水平，加快研发具有抗氧化、抗应激、分解霉菌毒素等特殊功能的新型酶制剂。开发具有耐酸、耐热等不同特点的微生物制剂，以及满足不同动物种类、不同生长阶段差异化需求的微生物制剂。加强药食同源类植物功能挖掘，鼓励提取工艺稳定、功能成分清楚、应用效果明确的产品申报新饲料添加剂。开发饲用多糖和寡糖产品。制定完善质量安全标准和评价技术规范，引导新型饲料添加剂产业规范有序发展。研发推广安全环保饲料产品。集成氨基酸平衡配方、酶制剂、微生物制剂、植物提取物等技术，发展改善动物整体健康新型饲料产品，促进药物饲料添加剂减量使用。

5.加快农业生物制造产业发展

采用生物质全组分选择性分离及生物基纳米纤维绿色制备技术，加强生物基材料制造过程中的核心关键技术研发，引领生物基材料新兴产业发展。开发智慧型生物能源环保系统工程，生产清洁生物能源和生物基肥料；开发新型生物材料，研究提出相应的植物幼苗培育以及种子重构策略。

（撰稿专家：李新海）

2016年度生物饲料产业发展报告

一、发展概况

“十二五”期间，我国饲料业保持了快速发展，取得了一系列巨大成就。饲料业作为养殖业的重要物质基础，将面临饲料资源严重短缺、质量安全形势日趋复杂、饲料源性污染屡有发生等一系列新问题。饲料及资源的需求将持续上升，我国每年粮食类精饲料占粮食资源的50%以上，蛋白质饲料的进口依存度达80%，“人畜争粮”已成为影响我国粮食安全的最主要因素，并且，丰富的非粮饲料资源并没有得到合理利用。如何科学合理地利用饲料资源逐渐成为更重要的方向，尤其是新型蛋白饲料资源的开发迫在眉睫。畜禽粪便及养殖废弃物造成的环境污染越来越严重，畜禽粪污资源化利用是重要任务。治理畜禽粪污，减量排放是第一环节。饲料安全问题仍然存在，滥用违禁药品、非法添加物时有报道，检测手段不完善等基础工作依然不牢固。

基于生物技术手段的生物饲料开发技术及其产品在开发新饲料资源、提高传统饲料粮品质、减轻环境污染、提高饲料转化率、减少抗生素使用等方面正在发挥越来越大的作用。生物饲料的研发与应用发展迅猛，我国生物饲料产值以年均20%的速度递增，尤其是我国饲用酶制剂在部分技术领域居于国际领先地位，引领了产业的发展。2016年，益生菌继续扩张，植物提取物类添加剂快速增长，抗菌肽机理研究和高效生产技术受到了世界范围的关注。

生物饲料的应用不仅能够促进饲料养分的消化和吸收，降解抗营养因子，改善适口性，提高消化利用率，而且更重要的是改善动物肠道平衡，提高机体免疫力。同时使难利用饲料资源的高效转化利用成为可能，大大缓解我国饲料资源严重短缺的瓶颈问题，降低饲料成本，促进养殖业的持续稳定发展。

二、主要产品

国家发展改革委2016年发布了《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录》，其中关于生物饲料的表述相较2013年版有了变化，重点产品和技术服务包括基因分离与修饰、酶工程与发酵工程技术、系列化饲用酶制剂和氨基酸等添加剂、新型饲料蛋白、酵母源生物饲料、高活性生物发酵饲料、微生态制剂、无抗全价生物饲料、生物活性肽基抗菌肽、饲料用寡聚糖和生物色素、幼龄动物专用饲料、植物提取添加剂、益生素添加剂、生物药物饲料添加剂及动物性饲料源替代产品等。

农业部发布的《饲料添加剂品种目录（2013）》中，新型饲料添加剂共计97种，主要包括微生物制剂产品34种；饲料用酶共13类产品，包括植酸酶、淀粉酶、蛋白酶及非淀粉多糖酶等；饲用功能性多糖和寡糖类产品9种。其他还有微生物发酵产品及副产品包括发酵豆粕、发酵果渣、发酵棉籽蛋白等饼粕、糟渣发酵产品；单细胞蛋白产品；菌体蛋白类产品；糟渣类发酵副产物。

三、市场分析

据农业部统计，2015年，全国工业饲料总产量2亿吨，比2010年增长23.5%，保持世界第一。其中猪饲料产量8344万吨，比2010年增长40.3%，蛋禽饲料产量3020万吨，与2010年持平。农业部推出粮改饲专项，秸秆饲料化利用稳步推进。2015年年末，全国共有饲料厂6772个，比2010年减少4071个。年产量50万吨以上的饲料企业48家，饲料产量占全国总产量的56.5%，饲料企业“走出去”发展步伐明显加快，在境外投资建设饲料厂上百个，销售收入近百亿元。

酶制剂和微生物制剂等产品继续保持高速增长，生产技术和应用技术水平将大幅度提高并标准化。生物寡糖、植物提取物等抗菌性产品逐渐显现增长苗头，发酵饲料和发酵类的饲料原料逐渐引起大家的注意。据农业部统计，2015年相比2010年的5年间酶制剂产量已经翻番，占领了国内饲用酶制剂大部分市场份额，且在国际市场上也得到更快的推广。饲用微生物市场保持高速发展。我国拥有各类微生态制剂生产企业约400家，实现了产业化生产，但需要继续在工艺和产品质量方面提升。2015年，全国饲用维生素产量28万吨，占全球的68.5%，分别比2010年增长1.5倍和22.5个百分点；饲用氨基酸产量152万吨，占全球的38.7%，分别比2010年增长1.1倍和9.6个百分点。其中，蛋氨酸产量超过10万吨，改变了完全依赖进口的局面。

四、研发动向

我国在饲料及相关生物技术研究多个领域已经处于世界前列水平。互联网、生物技术、智能制造等新型技术已经被广泛关注和应用。“十三五”时期，我国养殖业进入生产减速、结构优化、质量升级、布局调整、产业整合的新阶段，饲料工业发展面临着市场空间拓展更难、质量安全要求更严、资源环境约束更紧等诸多挑战，迫切要求加快推进供给侧结构性改革，实现发展动能转换。基于生命科学前沿技术如生物组学、生物芯片、转基因技术、生物信息等基础的生物技术对于产品开发、质量安全及应用等方面助益较大，这些新技术是饲料创新发展中面临的主要压力和必须突破的瓶颈。我国的生物饲料技术蓬勃发展，饲用微生物、酶制剂等产品种类不断增加、功能不断拓展，已经成为饲料技术竞争的核心领域。

主要研发内容包括：稳定提高营养改良型酶制剂生产水平，加快研发具有抗氧化、抗应激、分解霉菌毒素等特殊功能的新型酶制剂；开发具有耐酸、耐热等不同特点的微生物制剂，以及满足不同动物种类、不同生长阶段差异化需求的微生物制剂；加强药食同源类植物功能挖掘，鼓励提取工艺稳定、功能成分清楚、应用效果明确的产品申报新饲料添加剂；开发饲用多糖和寡糖产品；制定完善质量安全标准和评价技术规范，引导新型饲料添加剂产业规范有序发展；研发推广安全环保饲料产品；集成氨基酸平衡配方、酶制剂、微生物制剂、植物提取物等技术，发展改善动物整体健康新型饲料产品，促进药物饲料添加剂减量使用。

另外，农业发展的改革提出了新的要求，需要按照以养带种、因地制宜的原则，引导发展全株青贮玉米、苜蓿等优质饲草料及相关生物技术和产品的生产。通过生物发酵等技术促进农副资源饲料化利用，转化为便于工业化生产使用的饲料原料。抗生素替代品及环境安全相关技术仍然是目前行业亟待解决的问题且日益重要。

五、自主创新情况

我国在生物饲料领域的科技支撑能力不断增强。“十二五”期间，国家对动物营养和饲料科学研究的投入大幅增加，推动动物营养需要和饲料原料营养价值动态预测、饲用酶技术体系创新及重点产品创制、微生态制剂高密度发酵等领域取得大量科技成果，获得7项国家科学技术奖励。大型企业逐渐成为创新主体，普遍增加科技投入，通过产学研联盟等方式创建了10多个国家级企业研发中心，新技术、新工艺和新产品集成应用能力明显提高。“十三五”以来，我国除了在支撑计划、行业专项等延续项目的继续支持外，在国家科技重点专项等方面对于饲料微生物基础及应用的研究给予立项资助。尤其在养殖环境综合治理、霉菌毒素防控等方面加大了力度。

我国在饲用酶制剂、饲用微生物、抗生素替代品等生物饲料制剂的研发方面取得了较大成果。饲用酶制剂及益生菌相关专利申请的数量继续处于国际先进水平，2016年又有多项成果获得了国家级及省部级成果奖励。饲用益生菌的研究注重了菌株作用分子机理的研究，探索菌株在动物消化道中吸附、定殖及其对动物消化道内免疫、微生物群落等方面的影响，对于饲用微生物应用具有较高的理论指导价值。抗菌肽研究在分子改良、作用机理与高效表达方面已取得重要进展。中国农业科学院对菌丝霉素进行改良，使其抗菌活性提高40倍，并实现系列产品的高效分泌表达，其研究成果被国际专家高度评价，认为其极有可能率先进入临床治疗领域。我国还开发了10余种特殊功能寡糖物质及寡糖衍生物等，针对不同动物的寡糖安全性、应用效果评价及作用机理的研究均成效显著，促进了饲用功能性寡糖产品的应用。

（撰稿专家：杨培龙）

2016年度生物农药产业发展报告

一、发展概况

党的十八届五中全会把“绿色发展”作为创新协调绿色开放共享五大发展理念之一，节约资源和保护环境已作为基本国策写入国家的总体发展规划。农药是农业不可或缺的重要和特殊的投入品，与粮食安全、生态环境安全和人类健康安全息息相关，科学合理的生产、经营、使用农药是现代农业发展的重要内容之一，也是农业绿色发展理念的具体体现。为此，2015年年初，农业部通过了《农药使用量零增长行动方案》。这是农业部门首个关于农药减量控害的具体执行文件，目的是有效控制农药使用量，力争到2020年农作物农药使用总量实现零增长，推进高效、低毒、低残留农药替代高毒、高残留农药，扩大低毒生物农药示范补贴试点范围。

世界各国在大力推广使用生物农药，据Markets and Markets发布的《2012～2017年全球生物农药市场趋势与预测》报告显示，2017年有望达到32亿美元，2012～2017年将以15.8%的年复合增长率增长。欧洲市场由于农药管理制度严格且对天然产品的需求日益增大，有望在将来成为生物农药发展最快的市场。从我国生物农药的发展历程来看，与国际生物农药发展同轨。经过50多年的发展，目前我国已经掌握了许多生物农药的关键技术与产品研制的技术路线，在研发水平上与世界水平相当，在人工扩繁赤眼蜂技术、虫生真菌的工业化生产与应用技术、捕食螨商品化、植物线虫的生防制剂、植物免疫生物诱抗药物研制等某些领域国际领先。我国生物农药产品剂型从不稳定向稳定发展，由剂型单一向剂型多样化方向发展，由短效向缓释高效性发展。研究和发现新型先导化合物和明确新型药物作用靶标已经成为新型生物农药创制与开发的重要基础性工作。随着植物免疫理论的快速发展，植物抗病免疫诱抗剂近年来取得了引人瞩目的发展，随着我国生物农业的发展，生物农药及健康植物保护相关研究的开展已经成为国家发展的重大趋势和需求。

二、主要产品

在国家倡导、科研人员努力、企业家紧跟的形势下，我国生物农药的登记、生产得到了快速发展。目前国内生物农药的年产量为12万吨，防治面积达2670万公顷，约占农药市场份额的5%。生产微生物农药、植物源农药、生物农药的企业共有260多家，生产抗生素的企业共1700多家，大部分生产企业生产生物农药的同时，也生产化学农药。生物农药有效成分登记超过90种，登记产品约3000个，其中抗生素产品约占登记产品总数的70%。生物农药产品占我国登记农药总数的11%～13%。微生物农药有效成分27种，产品约300个。主要商业化产品有苏云金杆菌、枯草芽孢杆菌、蜡质芽孢杆菌、棉铃虫核型多角体病毒。新近登记的产品有黏虫核型多角体病毒、甘蓝夜蛾核型多角体病毒、短稳杆菌、木霉菌。植物源农药有效成分19种，产品超过200个，主要品种有烟碱、鱼藤酮、苦参碱、除虫菊、印楝素、芸苔素内酯、乙蒜素等。抗生素类农药有效成分21种，产品2200多个。主要产品为阿维菌素、井冈霉素、春雷霉素。近期新登记的产品有：中生菌素、宁南霉素、伊维菌素（杀线虫、卫生用）。天敌生物类农药中赤眼蜂和平腹小蜂产品在我国已登记并产品化，登记产品4种，主要是杀虫卵卡、杀虫卵袋。主要天敌产品有赤眼蜂、平腹小蜂。另外，以腐植酸、甲壳素、鱼蛋白、海藻酸等为代表的生物刺激素类产品，正逐渐从欧美走向中国，成为助力化肥、农药提质增效的一大利器，生物刺激素已成为农资企业争相抢滩的农资蓝海。

武汉武大绿洲生物技术有限公司与武汉大学联合开发出一系列昆虫病毒杀虫剂、昆虫病毒与苏云金杆菌复配制剂，其是国内种类最多、产能最大的企业。其中菜青虫颗粒体病毒是国内唯一产品，蟑螂病毒是全世界唯一产品。开发的茶尺蠖核型多角体病毒·苏云金杆菌悬浮剂防治茶园茶尺蠖、茶毛虫、茶小绿叶蝉等茶叶主要害虫效果明显，同时可减少用药次数，解决茶叶残留超标问题，恢复茶园生态环境，特别是天敌的恢复可控制其他病虫害的发生，将茶园带上了良性发展循环，取得了巨大的生态和经济效益。

由中国农业科学院植物保护研究所研制的我国首个抗病毒蛋白质农药——“阿泰灵”成为行业热点。2016年，“阿泰灵”销售额达到7800万元，推广应用面积53万公顷次（800万亩次），累计产生经济社会效益8亿元。另外，中国农业科学院植物保护研究所与国际生化公司爱利思达签订了阿泰灵海外独家代理权协议，代理费1000万元。“阿泰灵”凭借先进的专利技术和在国内成功的推广应用，成为我国成功走向海外的第一个拥有自主知识产权的生物农药。

三、市场分析

近年来，我国食品安全事件屡屡发生，引发了广大消费者对农产品的高度关注。农民食品安全意识也开始发生改变，低毒、安全、高效和使用方便的农药产品将成为市场的主流，最终消费者在选择农产品的时候也更加关注农药的残留问题。我国出台了《农产品质量安全法》以及新的《食品安全法》，对农药残留标准和农药质量监管都提出了更高的要求。截至2015年12月31日，我国已经禁止生产、销售、使用41个化学农药成分。可以说，高毒农药的削减给其他农药的发展提供了较大的市场空间，尤其是新型生物农药；同时，也给一些有经济实力的中国农药企业提供了广阔的市场，许多大型农业生产企业的发展重心已经转向高效低毒的生物农药研发。

目前，被国内众多行业人士看好的是微生物制剂，属于生物农药的一种，如荧光假单胞杆菌、枯草芽孢杆菌等。此类生物农药对环境安全、对土壤有改良作用，可保障食品、动植物和人类的健康和安全，已经成为新兴的安全环保的细菌性杀菌剂，发展潜力较大。生物农药因其安全、环保，近年来受到无公害蔬菜基地、出口蔬菜基地、绿色食品基地和有机食品基地的追捧和欢迎。在人民需求和国家政策引导下，生物农药展现出巨大的发展前景。

四、研发动向

随着人民生活水平的提高，我国对粮食和农产品量和质的要求都将有所提升，以及“十三五”植物健康绿色治理产业巨大的市场需求，必须有重大突破和颠覆性技术来引领生物农药产业的发展。近年已显示出良好前景的植物免疫诱导技术、RNA干扰技术、昆虫信息素很有可能成为各种新型生物农药的重点研发方向。

1.植物免疫诱导技术

通过诱导植物免疫性，提高植物抗性，减少减轻病虫害发生，从而减少化学农药使用，以预防为主，促进植物健康是农作物病虫害绿色防控的新技术。

近年来，植物免疫诱抗剂的研发与应用在应用绿色生物防治手段防治植物病虫害的基础上又有了新的突破。利用免疫诱导技术提高植物自身抗性，是有害生物绿色防控的新技术和新方法，能大幅度减轻病虫害发生，减少或免用化学农药，是解决环境污染、农产品安全、实现农药零增长的有效途径，成为作物健康解决方案的重要基础，在作物病虫害综合防治以及增产增收计划中发挥越来越重要的作用。2. RNA干扰技术

利用RNA干扰技术暂时性关闭病虫发育过程中的关键基因，阻碍其正常的生长和繁殖，从而达到抑制病原物致病力，阻止害虫生长发育的目的，是国际上近年推出的一项精准控害新技术。该技术还可以针对某种害虫自身的特异基因而设计，不会影响包括天敌在内的任何其他生物，不会对生态系统产生影响，实现目标害虫的精准防控。同时，也可以利用几种害虫共有的靶标基因设计多种害虫种间广谱性杀虫剂，提高害虫防治的效率。

由于RNA作为杀虫剂的天然优势，目前国际上众多大学、研究机构和农药生产厂商均投入巨资进行研发。2015年8月，孟山都公司对外宣布开发出了针对马铃薯甲虫的RNA喷雾剂，并利用化学合成的方法获得了成本较低的RNA产品，该产品杀死1英亩（0.405hm2）农田中的作物害虫的生产成本仅需要5美元，目前正在等待监管部门的审批，预计2020年其产品就可以应用于农业生产。

3.昆虫信息素

利用昆虫信息素的监测、测报方法灵敏度高、操作简便、费用低的特点，可指导适时用药，并有效减少化学防治次数。利用昆虫信息素及配套诱捕器，可调查害虫发生的世代，诱捕各时期的害虫，掌握发生规律，从而使虫害发生区根据捕到的害虫数量，及时准确地监测害虫发生期、发生量、发生范围和消长动态，为防治害虫提供可靠的依据。

昆虫信息素只对同种间个体的昆虫起作用，具有不伤害天敌的特性，对人畜、野生动物、昆虫等通常无毒性问题。由于其高度专一性，用量少，而且在种群密度低时效果更好，长期使用不产生抗药性而受到人们的信赖。目前昆虫信息素主要用于虫情监测调查和防治抑制害虫，降低虫口密度。1999年，我国农业部颁布的《生产绿色食品的农药使用准则》中指定昆虫信息素是AA级和A级绿色食品生产中唯一允许使用的动物源农药。

五、自主创新情况

进入 21 世纪，生物防治在病虫害综合防治及“绿色植保”中占有重要地位，在政府部门的扶持下，我国在生物农药的研究和开发方面均取得了重大进展。目前，我国已成为世界上最大的井冈霉素、阿维菌素、赤霉素生产国，其中井冈霉素、 阿维菌素是我国农药杀菌剂、杀虫剂销售和使用量居前列的品种。从综合产业化规模与研究深度上分析，井冈霉素、阿维菌素、赤霉素、苏云金杆菌（简称Bt）4个品种已成为我国生物农药产业中的拳头产品和领军品种，而农用链霉素、 农抗120、苦参碱、多抗霉素和中生菌素等产业化品种已成为我国生物农药产业的中坚力量。

与发达国家相比，我国的生物农药生产企业仍处于小且分散的生产现状，这使得我国的生物农药产品缺乏市场竞争力。例如我国登记的细菌杀菌剂仅 32 个，却有 22 个农药企业生产；我国登记的苏云金杆菌制剂有175个品种，却有97 个农药企业在生产销售。与国外产品相比，美国目前登记的 36 个农用细菌杀菌剂品种，仅由 12 家企业生产，并且这些企业中不乏国际农药巨头，他们有财力和人力做好具有市场竞争力的产品。同时，我国各生物农药品种的生产发展亦不平衡。产品以苏云金芽孢杆菌、阿维菌素、井冈霉素为主，其生产量和销售额均占到上述整个生物农药产品的90%以上。而天敌生物类登记产品数却寥寥无几。

为解决我国的生物农药“产、学、研、销、用”脱节、企业小而分散、原始创新能力不强的问题，国内首个生物农药与生物防治产业技术创新联盟于2013年10月11日经科技部审批公示，联盟由中国农业科学院植物保护研究所牵头组织，并于2014年3月22日在北京召开了联盟理事会成立大会且举行了授牌仪式。截至目前，联盟理事会已发展会员单位149家，占生物农药生产研发单位总数的50%以上。初步统计，现联盟理事会会员单位总体销售额情况预计占国内生物农药行业总体产值的40%左右。联盟以科技创新为指导，以组织技术研发、成果转化和健全创新体系为重点，带动和促进产业技术进步，推动产业结构调整和优化升级，提升我国生物农药与生物防治技术产业的国际竞争力和健康快速发展。

该联盟是由农业部作为推荐单位，经科技部批准公示的我国第一个生物农药产业联盟。这个联盟是由中国农业科学院植物保护研究所作为责任主体单位，拥有来自全国149家从事生物农药生产应用相关企业的创新资源。目前已经创制出了蛋白农药1个、防治病毒病的抗生素农药1个和应用于土壤消毒的产气真菌1株。发掘了一批生防相关基因，获得了木霉菌等生物农药的发酵新工艺，开展了昆虫病毒工业化生产技术优化，降低了生产成本。获得大北农科技奖等奖励成果2项，获得专利 8 项，制定地方和企业标准4个。

建立产业联盟体系，凝聚主创力量，增强产业联合。紧紧围绕“粮食安全、食品安全、生态环境安全”三大主题，组织联盟成员企业和相关大学及科研院所围绕生物农药产业发展中的瓶颈问题联合攻关。联盟内部开放使用已有的技术平台，组成基础研究、产品中试、产品工业化生产和大规模生产示范应用的完整产业链的创新体系。促进联盟成员之间的资源共享和互惠互利，提升联盟成员的群体竞争力。聚集产品资源、技术资源、人才资源，带动和促进产业技术进步，推动产业结构调整和优化升级，创造互利共赢、共同发展的新局面。

（撰稿专家： 邱德文）

2016年度生物疫苗产业发展报告

一、发展概况

2016年，我国畜牧业在整体刚性需求的大背景下，依然表现良好，生猪存栏占世界总量的50%，年出栏7亿头，养禽140亿羽，禽肉产量世界第一，畜牧业占农业总产值的29%，已经成为农业的重要支柱。但是国家在环保方面不断出台新政策，环保压力的不断提升及监管，在区域与布局上受到一定影响。由于集约化、规模化养殖水平不断提高，地区经济发展不平衡，加上多种养殖模式并存，使得动物疫病防控面临巨大挑战。高致病性猪蓝耳病、猪伪狂犬病变异株疫情、猪病毒性腹泻等仍然是危害养猪业的主要疫病，周边国家口蹄疫、高致病性禽流感、猪冠状病毒引起腹泻、非洲猪瘟等疫情不断出现，毒株变异不断和新的病毒的发生等都给家禽、生猪、肉羊产业带来巨大的威胁。由于动物疫病防控依然是养殖企业发展中的关键环节，作为疫病防控的核心关键，生物疫苗产业面对畜牧业与水产行业等发展需求，在产品研发、工艺改进和生产销售等环节不断创新、增强实力，为绿色健康养殖业发展做出较大贡献。

2015年动物生物制品实现销售收入107.08亿元，比2014年增长3.1个百分点，由77家企业生产的296种产品构成，其中，销售额前十位的企业占全部销售额的61.48%，其余67家企业的销售额只占38.52%。企业间的竞争非常激烈。296种产品中，高致病性禽流感、口蹄疫、猪瘟、高致病性猪蓝耳病和小反刍兽疫这5种强制免疫产品的销售额为64.64亿元，占全部产品的60.37%，比2014年增加6.8个百分点，强制免疫产品的占比越来越高。同时，2015年共研发29种新型疫苗或诊断试剂，比2014年增加45%，研发能力不断增强。

二、主要产品 

由于2016年度全国兽用疫苗的销售统计情况尚未完成，本文主要引用2015年度兽药发展报告的统计数据进行分析。

2015年，我国使用的动物疫苗仍然由强制免疫疫苗和常规疫苗两大类构成。其中，强制免疫疫苗包括高致病性禽流感、口蹄疫、高致病性猪蓝耳病、猪瘟和小反刍兽疫5种强制免疫产品，全部由政府统一采购，下拨使用。常规疫苗针对鸡新城疫、猪圆环病毒病、猪伪狂犬病、鸡传染性支气管炎等非强制免疫常发疾病，由养殖企业根据实际情况自主选择，购买使用。按照使用动物种类，可以分为禽用、猪用、牛羊用、宠物和经济动物5大类疫苗，其中禽用疫苗170种，猪用疫苗87种，牛羊用疫苗39种。2015年生物制品销量与销售额见表2-26。

数据来源：2015年度兽药产业发展报告，中国兽药协会。

三、市场分析

1. 总体情况

2015年，全国共有动物疫苗生产企业88家，共有77家企业提供了统计数据。77家企业拥有有效的产品批准文号1592个，实际使用1163个，主要生产296种猪、禽、牛羊用疫苗。根据调查，77家企业中，大型企业拥有资产150.52亿元，占生药企业资产总额的55.87%；中型企业拥有资产98.11亿元，占生药企业资产总额的36.42%；小型企业拥有资产20.79亿元，占生药企业资产总额的7.71%。从生产能力和产能利用率看，活疫苗生产能力为4102.05亿羽份/亿头份，产能利用率为26.79%；灭活疫苗生产能力为673.11亿毫升，产能利用率为30.48%。

2. 销售情况

2015年生产销售各类疫苗1239.64亿毫升/亿头份/亿羽份，销售额107.08亿元，销售额同比增加3.3亿元，增幅达3.18%。其中猪用生物制品销售额50.13亿元，占生物制品总销售额的46.82%，禽用生物制品销售额35.21亿元，占32.88%，牛羊用生物制品销售额19.65亿元，占18.35%（表2-27）。

3.不同种类疫苗市场分析

（1）禽用疫苗　2015年，禽用生物制品共有170种产品生产销售，销量1121.99亿羽份/亿毫升，销售额35.21亿元。其中，强制免疫疫苗高致病性禽流感疫苗的销量为80.75亿羽份/亿毫升，销售额12.64亿元，占禽用生物制品销售额的35.9%，与2014年相比，该疫苗的销量增加0.25%，销售额增加41.55%。常规疫苗中，鸡新城疫、禽流感（H9亚型）二联灭活疫苗（La Sota 株+F株）销量7.93亿毫升，销售额2.17亿元，比2014年增加4.3%，是销售额最高的禽用常规疫苗。其次分别为鸡新城疫、传染性支气管炎二联活疫苗（La Sota 株+H120株）（2.03亿元）和鸡新城疫活疫苗（La Sota 株）（0.99亿元），分别比2014年增加43.97%和减少42.44%。

（2）猪用疫苗　2015年，猪用生物制品共有87种产品生产销售，销量82.29亿头份/亿毫升，销售额50.13亿元，与2014年相比销量减少5.67%，销售额增加2.81%。强制免疫产品的销量67.15亿头份/亿毫升，销售额34.54亿元，占猪用生物制品销售额的68.9%，与2014年相比，销量和销售额分别减少了7.34%和1%。常规苗中，猪圆环病毒2型灭活疫苗销量2.66亿毫升，销售额6.75亿元，销售额同比增加90%，已经成为常规疫苗中市场份额最大的产品。猪繁殖与呼吸综合征疫苗（蓝耳病，非政府采购）销量0.61亿头份/亿毫升，销售额1.25亿元，销售额同比增加3.3%。

（3）牛、羊用疫苗　2015年，牛羊用生物制品共有39种产品生产销售，销量30.2亿头份/亿毫升，销售额19.65亿元。其中，强制免疫产品口蹄疫和小反刍兽疫疫苗销量15.1亿毫升，销售额17.46亿元，同比增加5.68亿元，增幅为48.22%，占牛羊生物制品销售额的88.85%。

（4）进口疫苗市场份额不断增加　2015年，进口疫苗销售额9.95亿元，占2015年常规疫苗销售额的23.44%，同比增长7.33个百分点。其中，猪用疫苗销售额8.05亿元，占进口疫苗销售总额的80.9%；禽用疫苗销售额0.84亿元，占8.4%；宠物及其他疫苗销售额1.06亿元，占10.7%。按照整体销量和销售额计算，进口疫苗每单位价格是0.65元，而国产常规疫苗每单位价格为0.08元，两者相差8.1倍，单位价格差是2014年的一倍。

（5）疫苗出口有所下降　2015年向5个国家或地区出口疫苗，共计3926.69万元，比2014年减少1.1%，出口额仅为进口产品的3.9%。

四、研发动向

1. 从动物生物疫苗靶向动物种类来看

中国动物生物疫苗还主要是针对食用动物，主要品种集中在猪用、禽用（包括水禽）及牛、羊用疫苗，且以猪用疫苗和禽用疫苗占据主要动物生物疫苗市场。经济动物（狐狸、貉、貂及兔等）及马属动物疫苗占市场份额较小。最近随着水生动物产业的兴起及其疫病发生与流行，鱼、虾等水产用疫苗成为新兴的动物疫苗品种，将成为产业内新的增长点。宠物疫苗是国外动物疫苗领域的重要组成，随着我国生活水平的提高，已经成为我国动物疫苗领域的最具潜力的疫苗品种，目前主要是以国外产品为主，未来将成为疫苗产业的主要部分。

2.从动物生物疫苗含有的抗原种类来看

根据动物疫苗含有的抗原种类看，我国动物疫苗中以预防病毒性疾病的动物疫苗为主，其次为细菌和寄生虫类疫苗。在国家不断严格规范和限制使用抗生素的前提下，细菌疫苗会在未来的产业结构中呈上升的趋势。寄生虫类疫苗由于其研发难度较大，目前仅有球虫等个别的疫苗产品问世，市场份额也不大。

3.从动物生物疫苗研发的技术层面来看

疫苗分为传统经典疫苗和工程疫苗，根据目前的产业状况和研发情况，传统经典疫苗仍然是市场的主要品种，在传统疫苗研发中，主要以新发和病原变异毒株的新疫苗为主要研究方向。另外，在提供肉蛋奶的动物不断集约化、工厂化养殖模式下，在多病原混合感染的压力下，在减少应激及改善动物福利的需求下，多联多价疫苗仍然是传统疫苗的一个重要方向，其中要解决很多产品的工艺问题。在基因工程疫苗方面，重点是基因工程标记疫苗和基因工程重组疫苗等，DNA疫苗也将以其独有的技术优势进入产业。亚单位疫苗的研发和应用也成为新常态。目前市场上已经有效应用的是基因缺失疫苗，如伪狂犬病的单基因或双基因缺失疫苗。同时，活载体疫苗（鸭瘟、伪狂犬、新城疫、马立克病毒、火鸡疱疹病毒、痘病毒、腺病毒为抗原载体）的研究也方兴未艾，国外已经有火鸡疱疹病毒为载体的疫苗在我国注册，我国自主研发且已经商品化的是新城疫病毒和痘病毒为载体的基因工程重组活疫苗，目前其他载体重组疫苗的研发也正在进行。动物疫苗不断追求安全、有效、可鉴别、易保存与运输等方面的特性，根据这些需求，加之随着新技术、新理论的不断突破，基于结构生物学、分子免疫学精准设计的疫苗将成为未来基因工程疫苗的主要方向。根据《国家中长期动物疫病防治规划（2012～2020）》具体部署，对于一些要求扑灭和净化的动物疫病，疫苗毒株与野毒株鉴别诊断的动物疫苗是其必然趋势和实现这一规划的必经之路。

4.从动物生物疫苗规模化生产工艺角度来看

大规模的细胞悬浮培养技术已经在我国口蹄疫疫苗等疫苗上广泛应用，并成为未来产业生产模式的主要方向，可以实现更大规模的生产，并便于质量稳定控制，同时节约劳动力成本。加之大规模抗原纯化工艺已经成熟并应用，这对于联合疫苗的开发和减少免疫副反应十分重要。在悬浮培养新技术上，趋于使用无载体的纯悬浮培养工艺，与此相呼应的是无血清培养基和低血清培养基的使用。无载体的悬浮将降低成本，无（或低）血清培养可以减少血清带来的污染问题和过敏反应问题。在细菌疫苗规模化生产上，用发酵罐的大规模培养工艺早已解决，其核心问题是如何减少细菌毒素对疫苗品质的影响。在疫苗的佐剂研究上，副反应小、符合食品安全和动物生产安全的佐剂是其主要方向，水性佐剂、纳米佐剂及生物佐剂等新型佐剂的研发和使用方兴未艾。在疫苗冻干的保护剂上，耐热保护剂和免疫增强剂的研究和应用成为新趋势，工艺的日益成熟将为更可靠的活疫苗的开发提供产品与技术支撑，是产业升级的重要组成部分。

五、自主创新情况

1. 研发成果

2008～2015年，我国共批准183个新兽药注册证书，其中一类9个，二类43个，三类131个（表2-28）。从产品结构来看，主要是禽用疫苗和猪用疫苗。2015年，我国研究机构与生产企业共研发出31种新型生物制品，其中疫苗27种，诊断试剂4种（表2-29）。大菱鲆迟钝爱德华氏菌活疫苗（EIBAV1株）获得一类新兽药证书，为世界首创。整体而言，我国兽用生物制品研发水平和研发能力呈上升趋势。

数据来源：农业部。

数据来源：农业部。

2. 研发机构和人员

我国从事兽医生物制品研发的单位包括国家、省级研究所，大学和企业，有140多个研发机构。对77家企业调查数据显示，截至2015年，企业中从事兽用生物制品的科研人员为2486人，其中28.32%的研发人员具有中级职称，11.06%的人员具有高级职称。

3. 研发投入

2008～2015年，企业研发资金投入和占年总销售额的比重逐年增加，平均年度研发资金总投入6.1亿元。2015年77家企业研发投入9.80亿元，占年总销售额的9.15%，研发投入比2014年增长16.3%，显示企业越来越重视研发投入。从研发资金投入方式看，71家企业选择自主或与研究单位联合开发，可见目前产-学-研结合仍然是主要的研发方式。从研发资金使用方向上看，选择新产品研发的生药企业65家，同时还有79%的企业选择生产工艺改进，两者有交叉，反映出企业对提高产品质量的迫切需求，同时也表明企业与科研机构的协同创新日趋紧密。

（撰稿专家：王笑梅　冯力　刘益民）

2016年度转基因作物育种发展报告

一、发展概况

全球转基因作物产业化持续发展，2015年种植面积达到1.793亿公顷（26.9亿亩），相当于我国耕地面积的1.5倍。全球28个国家种植转基因作物，美国是世界上最大的转基因作物种植国，占全球39%。其中，90%的玉米和棉花、93%的大豆、99%的油菜都是转基因品种。排在第二到第五的转基因作物种植国家分别为巴西、阿根廷、印度和加拿大，其中巴西、阿根廷以转基因大豆、玉米和棉花为主，印度是全球第一大转基因棉花生产国，加拿大以转基因油菜、玉米、大豆为主。

转基因产品不断拓展。目前，转基因产品已实现由间接食用（如玉米、大豆、油菜等）向直接食用（如鲜食玉米、马铃薯、番茄、苹果等）转变。全球转基因产品研发重点已从抗虫、抗除草剂转向抗旱、抗病、品质改良、耐盐碱等，从单一性状向多基因叠加、多性状复合发展。2015年复合性状作物的全球种植面积为0.585亿公顷（8.78亿亩），占转基因作物种植总面积的33%。

我国转基因植物研发和产业化能力稳步提高，国产抗虫棉份额达到96%以上，社会经济与生态效益显著。创制出一批具有重要应用前景的抗虫、抗除草剂、抗旱节水和功能型转基因重大产品；核心技术创新取得重大进展，构建了五大作物规模化转基因技术体系，在国际上率先将基因编辑技术应用于水稻和小麦等作物育种，建立了高效精准的转基因生物安全评价和检测监测技术体系，能够确保转基因产品研发与产业化安全。

二、主要产品

目前，全球种植的转基因作物主要是转基因大豆和玉米。

（1）转基因大豆　全球批准商业化种植的转基因大豆共34种，包括抗除草剂、抗虫、高油酸等性状，其中，单一性状转基因大豆22种，复合性状转基因大豆12种。其中抗除草剂品种仍然是转基因大豆品种的主体，而投入商业化推广的也主要是抗草甘膦的转基因大豆。目前世界各大著名农药公司投入了大量人力、物力开发抗除草剂植物新品种，已经培育出抗八大除草剂类型、20余种除草剂的各种植物新品种。孟山都公司提出了草甘膦和麦草畏结合使用的解决方案，并命名为 Roundup Ready Xtend 作物系统。2016年 11 月，美国环境保护署（EPA）批准孟山都公司麦草畏制剂 Xtend iMax 在美国使用，目前美国近三分之二的州允许种植 Roundup Ready 2 Xtend 大豆并使用 Xtend iMax 制剂。目前国际上进入商业化种植的抗虫转基因大豆主要有4种，其中独立转化事件共3种，即美国陶氏益农公司研发的DAS81419（抗鳞翅目害虫，2013年）、美国孟山都公司研发的MON87701（抗鳞翅目害虫，2010年）和MON87751（抗鳞翅目害虫，2014年）。在优质转基因大豆方面的主要产品是杜邦先锋公司开发的GmFad2-1基因沉默产生高油酸大豆（DP-305123）。

（2）转基因玉米　目前市场上种植的抗虫转基因玉米产品最多，美国孟山都公司研发的大面积推广的转化体MON810（cry1Ab）、MON80100（cry1Ab）和MON863（cry3Bb1），MON89034含有两个相互补充的抗虫基因cry2Ab2和cry1A.105。先正达公司开发的转化体5307拥有ecry3.1Ab和pmi两个外源基因，抗虫玉米176和MIR604分别携带cry1Ab和cry3A抗虫基因。美国陶氏益农公司和先锋公司共同研发出TC1507（cry1F）以及美国迪卡公司研制出抗虫玉米DBT418（cry1Ac）。

抗除草剂转化体主要有美国孟山都公司研发的NK603、MON832，先正达公司研发的GA21，德国拜耳公司研制的T14，这些转化体含有抗性基因EPSPS，高抗除草剂草甘膦。此外，还有其他抗草铵膦转基因玉米产品，如B16（DLL25）由美国迪卡公司通过转化抗草铵膦基因pat所获得的转化株系等。加拿大Genective SA公司研制的转基因抗除草剂玉米VCO-Ø1981-5等。

抗虫和抗除草剂转基因玉米产品主要包括：孟山都和陶氏公司研发的抗虫抗除草剂转基因玉米SmartStax，含有8个基因；先正达公司开发的抗虫且抗草铵膦除草剂的转基因玉米176，抗虫抗除草剂玉米Bt11，含有抗虫基因cry1Ab和抗除草剂基因pat；美国杜邦先锋公司开发的转基因抗虫耐除草剂玉米4114；孟山都公司研制的MON802、MON809（cry1Ab、EPSPS）、MON88017（cry3Bb1 、EPSPS）；陶氏益农公司和先锋公司共同研发的抗虫抗草铵膦转基因玉米59122（cry34Ab1 、 cry35Ab1和pat）等。

相对于抗虫和抗除草剂转基因玉米，其他的转基因玉米产品研发难度较大，目前市场上推广种植的产品相对较少，主要有以下几类。孟山都公司的抗旱转基因玉米MON87460又称为DroughtGard，2013年首次在美国推广种植。先正达公司的耐高温淀粉酶玉米3272，用于生产燃料乙醇。美国孟山都公司主导研发的高赖氨酸玉米LY038，种子中的赖氨酸含量大幅提高，大大提高了饲料的营养价值。

（3）转基因水稻　1990～2015年，全世界共批准了7个转基因水稻生产应用安全证书，中国2个（华恢1号和bt汕优63）、伊朗1个、日本1个和美国3个。其中3个国家批准了转基因水稻的产业化生产：美国1999年批准了抗除草剂的转基因水稻品种LLRice62的商业化种植，2006年批准了LLRice601的商业化种植；伊朗2004年批准了转Bt基因抗虫水稻商业化种植；日本2007年批准了抗花粉敏感类的治疗型水稻的商业化种植。

（4）转基因小麦　抗病虫转基因小麦研发是国际上关注的重点之一，美国批准的转基因小麦田间试验中，抗赤霉病以及DOU毒素降解的材料占25%。孟山都、陶氏益农、拜尔和先正达公司都在集中发掘蚜虫的RNAi靶标基因和RNAi介导的抗蚜虫转基因小麦，可望成为研发抗蚜虫转基因小麦的新途径。孟山都、拜耳等跨国公司，澳大利亚、阿根廷、加拿大以及国际玉米小麦改良中心分别启动了抗逆转基因小麦研发项目，研发的抗旱、耐盐转基因小麦已经进入田间测试。此外，2016年英国批准洛桑研究所研发的新型转基因小麦进行田间种植试验，该产品比常规小麦品种具有更高的光合效率，可显著提高小麦产量。

三、市场分析

我国农产品刚性需求增长与资源环境约束趋紧并存，提高土地产出率和资源利用率，由过度依赖资源消耗向追求绿色生态可持续转变，已成为新时期我国农业供给侧结构性改革的重要任务。转基因技术的应用在支撑农业供给侧结构性改革方面能发挥重大作用。转基因作物的产业化应用，减少了农药用量和产量损失，节省了劳动成本，生产效率大幅度提高。人工成本是玉米生产的最重要成本，据统计2014年我国玉米的人工成本占比达44.62%，美国只有 4.05%，而同期美国转基因玉米的产量是我国的1.4倍。20年来转基因技术给农民带来超过1500亿美元的收益。例如，转基因抗虫玉米可提高抗倒伏能力，促进机械化作业的普及，同时降低籽粒毒素水平，少施农药，从而降低生产成本，大幅度提高产量和提升品质。抗除草剂玉米的商业化种植大大提高免耕或少耕播种水平，从而节省作业费、增强土壤蓄水保墒能力，以及减少燃油等能源的使用量和碳排放量。在美国，1997～2014年抗除草剂转基因玉米的种植使得传统耕作播种面积减少了73%，而免耕和少耕面积分别增加了79%和11%。2014年数据显示，抗除草剂转基因玉米对免耕播种的贡献约为99%。由此可见，转基因产品市场前景广阔，发展潜力巨大。

四、研发动向

转基因产品类型趋于多元化。通过杂交方法或多基因聚合转化的手段，针对不同害虫、不同杀虫机理、不同除草剂，研发多基因复合/叠加的抗虫抗除草剂转基因作物，如抗虫抗除草剂玉米和棉花（如Bt+HT）。抗旱玉米、生产乙醇特用玉米、高赖氨酸玉米等已经开始实现产业化，而且规模也在逐步扩大。能降低天冬酰胺、抑制还原糖形成、阻止黑点瘀伤扩展和抗晚疫病的转基因马铃薯（5个基因叠加），抗除草剂且油酸含量高、饱和脂肪酸含量低的转基因大豆（4个基因叠加）等复合性状转基因作物不断涌现。

基因编辑产品研发速度加快。近年来，基因组编辑技术取得突破性进展，出现了ZFN、TALEN、CRISPR/Cas9等不同形式的基因编辑工具，实现了动植物基因的精准改良，开创人类按照自身需求设计农业生物的新纪元。利用TALEN技术研发的两个单不饱和脂肪酸含量与橄榄油和菜籽油相当的大豆品种已在美国种植。利用CRISPR技术培育的抗磺酰脲除草剂油菜已产业化，基因编辑玉米和蘑菇获美国农业部批准商业化生产。基因编辑抗除草剂水稻、稻瘟病抗病水稻和抗白粉病小麦也研发成功。

五、自主创新情况

在基因挖掘方面，针对抗病虫、抗逆和抗除草剂、高产、优质、高效等重要农艺性状，克隆功能基因3000多个，获得重大育种利用价值新基因100多个。其中抗虫基因cry1Ie、抗旱基因DREB、抗水稻褐飞虱基因Bph14、理想株型基因IPA1等基因，已应用于转基因育种或分子标记育种。

在核心技术研发方面，CRISPR技术取得突破，创制出抗除草剂、抗稻瘟病水稻和抗白粉病小麦；构建了水稻、棉花、玉米、大豆、小麦等规模化转基因技术体系，整体达到国际先进水平。其中粳稻转化效率达到80%以上，籼稻转化效率由1%提高到40%以上，小麦转化效率由1%提高到20%以上。

产品研发方面，抗虫转基因玉米新品系已进入安全证书申报阶段，组配的杂交组合高抗玉米螟，品质、产量等农艺性状突出，整体达到国际先进水平。抗除草剂转基因大豆新品系进入生产性试验阶段，可以免除人工除草，每公顷降低成本525～600元，产量比对照品种增产5%以上。培育的新型抗虫水稻抗虫效果达95%以上，可减少农药用量60%以上，每公顷节省农药投入成本300～450元，比对照增产5%以上。高抗性淀粉、低谷蛋白等功能型水稻正在开展安全评价。我国转基因水稻整体研发水平居国际领先。抗旱节水转基因小麦新品系水分利用效率提高15%以上，氮、磷、钾高效利用转基因小麦新品系正在开展安全评价，养分利用效率提高8%以上，可有效降低化肥投入，促进绿色环保。

（撰稿专家：马有志）

2016年度转基因动物育种产业发展报告

一、发展概况

动物转基因技术是指运用基因工程等实验技术手段，对动物基因组进行有目的的遗传修饰，并使修饰改造的基因稳定遗传给后代动物的一种生物技术。主要涉及显微注射、精子载体法、RNA干扰、基因打靶、病毒载体等，尤其是1997年克隆羊多莉面世之后，体细胞核移植成为大动物制备的主流方法。

借助相关转基因技术，国内外转基因动物的研发取得了一系列重要进展：1982年，美国获得首例转生长激素（GH）基因“超级鼠”之后，各国学者们制备出了各种不同用途的转基因动物，包括1985年我国学者朱作言等培育出世界上第一批转基因鱼，以及世界各国培育出的转GH基因猪、羊、兔，转类胰岛素生长因子1（IGF1）基因猪（1989年）和羊（1996年），转植酸酶基因的环保猪（2001年），提高肉质的转fat1基因猪（2006年），抗口蹄疫猪（2015年），转人溶菌酶基因的牛（2014年），转人溶葡萄球菌酶基因牛（2013年），血清白蛋白基因牛（2015年）等一系列农用转基因动物；制备出α-1，3-半乳糖苷转移酶（GGTA1）基因敲除猪（2002年）、PCSK9突变体转基因猪（2013年），以及各种大鼠、小鼠、斑马鱼、猴、犬等医用转基因动物。

目前，美国食品药品监督管理局（FDA）已批准了多例转基因动物上市，包括：2009年，批准利用转基因山羊的奶生产抗凝血酶用于治疗遗传性抗凝血酶缺乏症；2014年，批准利用转基因兔生产C1酯酶抑制剂，用于治疗遗传性血管性水肿；2015年12月，批准利用转基因鸡产下的蛋来生产名为“Kanuma”的药物，治疗人类的溶酶体酸性脂肪酶缺乏症；2015年11月19日，批准转基因三文鱼上市，是全球第一种获准上市供人类食用的转基因动物。这种鱼生长速度更快，能够在18个月成长为可以上市的尺寸，而非转基因的同类三文鱼则需要3年。

近几年来，随着锌指核酸酶（ZFN）、类转录激活因子效应物核酸酶（TALEN）、成簇规律间隔短回文重复/Cas9（CRISPR/Cas9）和结构引导内切酶（SGN）等基因组编辑技术的发展，使转基因动物制备变得更安全、高效、低成本，同时大幅度缩短了育种周期。

二、主要产品

目前，农用转基因动物培育主要集中在我国。在转基因生物新品种培育重大专项的支持下，国内转基因动物育种取得了长足发展。权威机构检索表明，我国利用基因工程制备猪、牛、羊等家畜的种类，发表的英文论文数量和申报的相关专利等均居国际领先。

1.转基因猪

2008年，中国农业科学院北京畜牧兽医研究所获得了肌肉中富含ω-3不饱和脂肪酸的转sFat-1基因猪，对改善人类的饮食健康具有重要的意义，该转基因猪已完成了环境释放阶段的转基因生物安全评价。该团队在多基因复合性状改良转基因猪的研发方面也取得了突破，制备了转植酸酶（appA）基因和黏病毒抗性基因A（MxA）双基因猪，该转基因猪已获准开展中间试验，并获得国内、国际专利各1项。同时，该团队改造了Tet-on调控表达系统，实现外源GH基因表达的安全、可控，并制备了可控表达转GH基因猪。目标性状鉴定结果表明，转基因诱导组猪的屠宰率、屠体长、眼肌面积和瘦肉率均较对照组有了显著提高。可控表达转GH基因猪的制备和检测方法已申请国际发明专利1项，授权国内发明专利2项。该团队利用ZFN技术成功制备并培育出具有“双肌”表型的肌肉生长抑制素（MSTN）双等位基因编辑梅山猪新种群。该猪健康状况良好，目前已繁育到第三代。经屠宰试验测定，与MSTN+/+野生梅山猪相比，MSTN-/-梅山猪瘦肉率提高11.62%，MSTN-/+梅山猪瘦肉率提高3.54%，目前该MSTN基因编辑猪已经完成了农业转基因生物安全评价的中间试验，并获准开展环境释放。2013年和2014年，该单位又利用TALEN技术分别成功制备了MSTN基因编辑梅山猪、大白猪，且已获得MSTN双等位基因编辑梅山猪初代群。目前这两种MSTN基因编辑猪已获准开展转基因生物安全评价的中间试验。2016年，中国农业科学院北京畜牧兽医研究所利用CRISPR/Cas9技术获得抗PRRSV的CD163基因编辑猪，该育种新材料对于家畜的抗病育种具有重要意义。

2015年，《Nature》杂志网站报道，韩国首尔大学和中国延边大学的研究小组共同利用TALEN技术培育出了体格大且脂肪含量极低的MSTN基因编辑“超级猪”。此后，吉林大学和湖北省农业科学院畜牧兽医研究所也利用CRISPR/Cas9技术成功制备了MSTN基因编辑猪。

此外，国内各高校、科研院所还培育出转PPAR γ、FSH基因猪等数十种优质、高繁殖力、抗病、环保型育种新材料。

2.转基因牛

2011年，中国农业大学获得了ZFN技术介导的BLG敲除牛，消除了牛奶中的过敏原——β-乳球蛋白（BLG）。

西北农林科技大学于2013年和2014年，采用ZFN介导的基因打靶技术，将人溶菌酶基因、溶葡萄球菌酶插入牛体细胞的β-酪蛋白基因座，分别制备了溶葡萄球菌素转基因克隆牛和人溶菌酶转基因克隆牛。乳头管内注射细菌液后检测证明溶葡萄球菌素转基因克隆牛可有效抵抗金黄色葡萄球菌的感染，人溶菌酶转基因克隆牛乳腺可有效抵抗葡萄球菌、链球菌和大肠杆菌的感染，这两种转基因牛均已进入中间试验阶段。此外，该团队还采用TALEN介导的基因打靶技术，将巨噬细胞清道夫受体1（MSR1）启动子和Ipr1基因定点插入牛成纤维细胞的肺表面活性蛋白A（SFTPA1）与蛋氨酸腺苷转移酶Ια（MAT1A）之间，将中靶细胞作为核供体进行体细胞克隆，研制出Ipr1（SP110）基因打靶抗结核克隆牛。经检测，其血液单核细胞对结核分枝杆菌均有显著抗性，抗病力提高50%以上，可作为抗结核病新品种牛培育的育种材料。2017年，该单位又利用基因组编辑技术制备出抗结核病的定点整合自然抗性相关噬蛋白1基因（NRAMP1）牛。

3. 转基因羊

2014年，中国农业大学动物科技学院和生物学院合作，利用CRISPR/Cas9以及靶向RNA直接显微注射受精卵，成功获得了肌肉生长抑制素基因（MSTN）敲除的绵羊。2015年，西北农林科技大学、榆林学院、南京大学与上海科技大学合作，将靶定两个功能基因（MSTN和FGF5）的Cas9 mRNA和sgRNAs，共注射到单细胞阶段的胚胎中，成功地产生了一个或两个基因被修饰的转基因山羊，在98只试验动物中，MSTN和FGF5的修饰效率分别为15%和21%，双基因修饰的效率为10%，成功获得MSTN基因编辑山羊。2016年，新疆畜牧科学院利用基因组编辑技术对绵羊基因组中影响毛色的Agouti信号蛋白基因（ASIP）进行修饰改造，培育出能够产生不同色彩羊毛的细毛羊。

此外，2015年中国科学院广州生物医药与健康研究院和南京大学-南京生物医药研究院、广州医药研究总院等合作，利用CRISPR/Cas9技术成功培育两只MSTN基因敲除狗，在世界上首次建立了狗的基因打靶技术体系。所获得的基因敲除狗的肌肉在4月龄时就显得比普通狗更为发达，成年以后将具有更强的运动能力。

三、市场分析

优良畜禽品种是畜牧业增产增效和长期可持续发展的重要因素。传统的动物育种方法受到种源的限制，其过程需要耗费大量的人力、物力和财力，经历漫长的培育过程。而且不同种间的杂交很困难，育种成果很难取得突破性进展。现代动物分子育种中，分子标记技术能够定位与经济性状相关的分子标记，锁定基因与性状的对应关系，从而快捷可靠地对动物后代进行筛选。但是，利用分子标记技术辅助筛选，改良的程度依然受限于品种自身已有的基因，而利用转基因技术进行品种改良，可以突破种源的限制及种间杂交的瓶颈，创造新性状或新品种，因此转基因育种更为本质和直接。

目前，转基因动物的制备存在着效率低、费用高等问题，同时，不少人还对转基因技术抱有抵触心理，认为转基因动物具有潜在的危险，这在一定程度上限制了转基因动物育种产业的发展，增加了已有转基因育种新材料的推广难度。但是，随着科研人员的不懈努力及新技术的不断应用，如基因组编辑技术等，转基因动物制备将越来越安全高效，成本将大大降低。同时，转基因生物安全评价管理越来越系统化和规范化。相信在不远的将来，将会有越来越多的转基因动物，如三文鱼一样，推向市场，摆上餐桌。

四、研发动向

近年来，随着基因组编辑技术的发展，大量具有优良性状的转基因动物不断涌现，未来转基因动物的研究方向主要集中于以下几个方面。

（1）多基因复合性状　利用多基因协同表达技术，培育复合性状的转基因动物是未来发展的趋势之一，不仅能使多基因在动物体内协同表达，而且大大提高转基因效率。

（2）定点整合　外源基因在基因组上随机整合，其可能因插入的位点不同而导致表达水平的不同，或可能会影响动物体内基因的正常表达而影响动物自身的健康。因此，需要探索可使外源基因广泛高效表达并稳定遗传的位点，即“友好”位点，并结合基因组编辑工具，实现制备高表达、遗传稳定的转基因动物的目标。

（3）精细突变模拟天然突变或基因置换　利用基因组编辑等转基因工具，精确模仿其他物种的天然突变基因型（SNP），对目标动物的基因组进行编辑；或者直接将其他物种或者本物种中不同品种动物的决定其优良性状的关键基因（整个基因替换），替换到需进行改造的目标动物基因组的相应座位上，避免杂交选育漫长的过程，从而制备具有优良表型的基因组编辑动物育种新材料。

五、自主创新情况

1.动物基因组定点整合技术

西北农林科技大学利用ΦC31整合酶系统，制备了定点整合于假性attP位点的不同启动子驱动的人β-防御素3基因抗乳腺炎牛、抗结核牛（Yu，et al.2013；Yu，et al.2014）；利用ZFN技术制备定点整合于β-酪蛋白基因座的转溶葡萄球菌素基因牛（Liu，et al.2013）和转人溶菌酶基因牛（Liu，et al.2014）；利用TALEN技术制备定点整合于肺表面活性蛋白A（SFTPA1）与蛋氨酸腺苷转移酶Ια（MAT1A）之间位点的转Ipr1（SP110）基因抗结核病克隆牛（Wu，et al.2015）。

2015年，中国农业科学院北京畜牧兽医研究所开发了猪“H11”友好基因座。利用CRISPR/Cas9系统能在pH11位点进行高效的基因插入，有药物筛选的情况下效率可达54%，无药物筛选的情况下效率可达6%。插入pH11位点的基因能够在细胞、胚胎和动物体内高水平表达。2013年，该团队针对猪的Rosa26位点设计了ZFN质粒对，制备了定点整合于Rosa26位点的转sfat1基因猪。

2. MSTN基因座调控表达技术

湖北省农业科学院畜牧兽医研究所构建了MSTN基因座表达载体，外源基因的表达受到猪内源MSTN基因座表达的调控。并制备了转IGF1基因猪，该猪不带筛选标记，更加安全可控，目前已完成农业转基因生物安全评价的中间试验，正在申报环境释放。

3. ZFN技术介导的基因大片段敲除技术

中国农业大学采用ZFN技术介导的基因大片段敲除技术对奶牛β-乳球蛋白基因进行进一步的大片段敲除，制备了基因敲除牛，牛奶中的乳球蛋白被完全去除。是国际上首次将这一大片段基因敲除技术应用于大动物并获得基因大片段缺失个体的成功案例。

4. Marker-free技术

中国农业大学利用Marker-free技术体系，制备新一代的不含标记基因的重组人乳清白蛋白转基因奶牛和重组人乳铁蛋白转基因奶牛，标志着转基因动物向生物安全性及产业化发展方向上又迈出了坚实的一步。

（撰稿专家：李奎）

2016年度转基因棉花发展报告

一、发展概况

据国际农业生物技术应用服务组织（The International Service for the Acquisition of Agri-biotech Applications，ISAAA）2016年统计报告，从1996年转基因作物开始商业化种植，全球转基因作物种植面积从170万公顷，上升至2015年的1.797亿公顷，20年间增长近百倍，累计达到20亿公顷。其中，2015年转基因作物种植面积排名前五位的国家依次为美国、巴西、阿根廷、印度和加拿大。

棉花作为最早商业化种植的转基因农作物，截止到2015年，共有15个国家种植，播种面积累计达到3亿公顷，上述国家分别为美国、巴西、阿根廷、印度、中国、巴拉、巴基斯坦、南非、澳大利亚、布基纳法索、缅甸、墨西哥、哥伦比亚、苏丹、哥斯达黎加。2011年，世界棉花种植面积达3600万公顷，其中转基因棉花种植面积为2470万公顷，占全球转基因作物面积的15%，棉花种植面积的68%；2013年，全球转基因棉花种植面积2510万公顷。2015年，澳大利亚转基因棉花播种面积21.4万公顷，值得注意的是其99%以上为复合性状转基因棉花（抗虫和抗除草剂），Bollgard Ⅲ进行了田间试验，播种面积3万公顷。南亚地区，2015年，孟加拉国进行了抗虫棉田间试验；缅甸进行了Bt棉新品种的商业化种植。

作为棉花主产国之一，我国从1998年开始种植转基因抗虫棉，当时以美国品种为主。随着中国自主研发的转基因抗虫棉逐步成熟，市场占有率逐年提高，到2001年，转基因棉花播种面积首次超过非转基因棉花，2003年国产转基因抗虫棉市场占有率首次超过美国品种。截至目前，国产转基因抗虫棉市场占有率已经超过了99%。但是，2015年我国棉花种植面积为379.6万公顷，转基因抗虫棉种植比例为93%，皮棉总产量为560.3万吨，较2014年的617.8万吨，降幅超过9.0%。从普及率来讲，虽然我国转基因棉花得到了快速发展，但由于新疆等西北内陆棉区没有完全放开转基因棉花的种植，我国转基因棉花普及速率慢于美国、印度、巴基斯坦等国家。

从转基因性状来看，多基因叠加复合性状转基因棉花发展方兴未艾。截止到2017年2月20日，在ISAAA GM Approval Database数据中，共有57个棉花转基因事件可以检索到，排名前三位的研发机构分别为Monsanto、Dow AgroSciences LLC和Bayer CropScience（见表2-30），其登记转基因事件数目分别为8个、6个和5个，涉及性状包括抗虫、抗除草剂及复合性状。

数据来源：ISAAA GM Approval Database资料。

二、主要产品

利用中国农业科学院生物技术研究所研发的抗虫基因，结合我国各棉区产业需求，我国科学家进行联合攻关，先后培育适合长江流域的中棉所38、47、48、63、83，邯杂301 等多个杂交抗虫棉品种，适合黄河流域的中棉所41、45、sGK321，鲁棉研15，中棉所60等一系列抗虫棉新品种，以及适于纺织高支纱的中棉所70、78、96等优质棉新品种。以上述品种为支撑，国产转基因抗虫棉市场份额迅速提高，由1999年的5%迅速攀升至2011年的99%。2015年我国通过国家审定的转基因棉花品种11个，2016年我国通过国家审定的转基因棉花品种13个（见表2-31）。

除了转基因抗虫棉，在科技部、农业部和国家自然科学基金委员会等机构的资助下，我国科学家利用转基因、分子标记等技术，创制出一大批高产、优质、抗虫、抗除草剂及抗逆等转基因棉花新材料，如转iaaM基因改良纤维品质、转RRM2基因提高产量、转EDT1基因增加抗旱性以及CkTLP基因提高抗病性等材料，以上述材料为代表，我国第二代转基因研究总体水平跃居世界领先水平，并拥有了国际发明专利的自主知识产权，为摆脱高端原棉长期依赖进口的不利局面，打下了良好物质基础。由中国农业科学院棉花研究所培育的中棉所70是第一个通过国家审定的优质棉新品种，品种是利用海岛棉渐渗系与转基因抗虫棉杂交，并通过标记辅助选择技术选育而成的优质棉新品种，其纤维上半部平均长度达到32.5mm，断裂比强度33.5cN/tex，达到双30的优质棉标准。

三、市场分析

棉花是关系国计民生的重要战略物资，主要涉及农业和纺织工业两大产业，在我国国民经济中起着举足轻重的作用。近年来，棉花产量已经达到平台期，加上粮棉争地、植棉比较效益逐年下降、自然灾害频发等原因，我国棉花生产规模呈现逐年减少的趋势。在新的生产形势下，我国棉花发展呈现出“西进、东移、北上”的趋势，预计未来10年左右，将会形成新的棉花带，棉花产量预计可以占到全国产能的80%以上。据国家统计局资料，2015年新疆棉花产量350.3万吨，占全国比重的62.5%，播种面积（190.0万公顷）占全国（379.7万公顷）比重的50.04%。2016年，新疆棉花产量359.4万吨，占全国（534.3万吨）比重的67.2%，棉花播种面积（180万公顷），占全国（337.6万公顷）比重的53.3%。由于新疆等西北内陆棉区未放开转基因棉花的种植，所以，未来我国转基因棉花还具有广泛的发展空间，特别是聚合抗虫、抗除草剂，以及抗旱、抗盐碱等复合性状的转基因棉花更是未来新的增长点。

四、研发动向

随着中国农业科学院棉花研究所主导的棉花基因组计划（Cotton Genome Project，CGP）的实施，2012年，中国农业科学院棉花研究所首先主导完成了雷蒙德氏棉全基因组草图的构建；2014年以中国农业科学院棉花研究所为主导，完成了二倍体栽培棉-亚洲棉全基因组图谱的构建；2015年，我国科学家主导完成了主栽棉种——陆地棉和海岛棉等全基因组图谱的构建。棉花基因组图谱的完成对棉花重要农艺性状分子机制解析、基因资源挖掘与利用、异源多倍体形成及演化、重要性状功能基因挖掘等多个研究领域提供良好的数据支持。在上述研究条件下，转基因棉花研发呈现出新动向。

1.多学科研究手段交叉融合将拓展棉花功能基因组学研究的广度，为转基因棉花研发提供更多的基因资源

在基因组学研究的基础上，以及随着高通量测序技术不断发展完善，研究成本逐步降低，使综合运用生物信息学、比较基因组学、正向遗传学等方法，在全基因水平上研究棉花的遗传变异（包括SNP、InDel、SV、CNV和转座子变异等）成为可能，科学家可以批量获得控制棉花产量、品质、抗性等性状优异基因，为棉花转基因育种提供基因资源。

2.随着研究深度从单基因向基因调控网络扩展，发掘适应生产需求的功能基因将逐步成为研究重点

在拓展棉花功能基因组研究广度的基础上，综合利用蛋白组学、转录组学以及CHIPs、基因组编辑等技术，从研究棉花纤维品质、产量（株型）、抗逆性等重要性状相关基因的功能研究向基因调控网络逐渐深入，棉花抗旱、抗盐，耐高温、低温以及耐渍水等生产急需的功能基因有望被鉴定出来，为培育具有更好耐受非生物胁迫的棉花新品种提供基因资源。

3.随着棉花转基因技术平台的完善和基因组编辑技术的发展，功能基因研究成果将逐步应用于棉花分子设计育种实践

近年来，随着棉花转基因技术平台的不断完善，中棉所李付广团队建立了以农杆菌介导法和花粉管通道法为主、基因枪轰击法为辅，高效的工厂化棉花转基因技术体系，实现了流水线操作，年产转基因植株6000株以上，有效降低了转基因成本，初步实现了棉花转基因的规模化，并有效拓宽了受体的基因型范围。利用上述平台，可以大量验证候选基因，批量获得转基因材料，通过田间试验，创制出具有育种价值的转基因材料，为棉花分子设计育种提供新材料。随着以CRISPR/Cas9为代表的基因编辑技术的快速发展，将为棉花功能基因的研究成果逐步应用于棉花分子设计育种实践开辟新的发展空间。

4.多基因叠加培育复合性状产品成为未来的发展趋势

转基因抗虫棉已取得巨大成功，但在种植单一Bt基因棉花的国家，其挑战是在抗性失效之前尽快完成向两种基因产品的转换，未来战略应是从两种基因产品尽快向三种基因产品转换，使其兼具抗虫性和耐除草剂性状，最终成为复合性状产品。

五、自主创新情况

近年来，棉花产量已经达到平台期，严重影响了棉花产业的可持续发展，如何进一步提高棉花产量、增加棉农收入，是稳定棉花产业的重要问题之一。针对上述问题，我国科学家立足国内棉花资源材料，综合利用遗传学、基因组学和功能基因组学等手段，针对纤维品质、产量、株型、抗逆等重要农艺性状形成的分子机制开展研究，在棉花基因组图谱构建、纤维品质形成遗传机制、抗逆机理以及株型调控等方面的研究均取得重要进展，利用上述研究成果，结合转基因平台，创制出一系列转基因棉花新材料，为转基因棉花研究奠定了良好的材料基础。

1.产量性状改良相关转基因棉花新材料创制

株型是影响棉花产量的重要因素，利用反向和正向遗传学技术，中国农业科学院棉花研究所李付广团队、张永山团队和西南大学张正圣团队同时鉴定到了GhPAG1、Gh_ D07G10750等株型相关基因。利用上述基因，中国农业科学院棉花研究所李付广团队创制了转PAG1基因棉花新材料，通过调控PAG1基因的表达量能够得到株高不同程度改变的转基因棉花植株。该基因已申请国际专利，相关研究发表在《New Phytologist》。西南大学裴炎研究团队利用种皮特异启动子FBP7控制iaaM基因表达而创制的高产优质转基因棉花新品系目前已进入安全性评价的环境释放阶段，该材料通过促使更多的胚珠外表皮细胞发育成纤维，显著提高衣分值（转FBP7：iaaM基因品系IF1-1衣分高达49%），为增加棉花产量提供了新思路。中国农业科学院与复旦大学合作，将csRRM2基因转入陆地棉中棉所12等品种，多年田间试验表明，上述材料生长势强，单铃重从受体的4.8～5.2g增加到6.4～7.8g，其中有几份材料的单铃重达到10.5g。而且结铃性增加，由每株13.5个增加到17.7个，单株产量增加15%～50%。除此之外，转基因材料的纤维品质得以改良，与转基因受体相比，纤维长度增加2mm以上，比强度增加10%以上，5个材料的纤维品质达到双31以上。该成果2013年获国家发明专利。

2.纤维品质性状改良相关转基因材料研发

棉花纤维品质是多基因控制的复杂数量性状，其表现型受基因型和环境的共同影响，纤维品质形成遗传机制是棉花功能基因组学研究中最重要的领域之一。近年来，我国科学家在该研究领域取得了一系列重要成果，并创制了一系列的优质转基因棉花新材料。北京大学朱玉贤研究团队研究发现，赤霉素诱导下的3-酮酯酰-辅酶A合酶（KCS）基因的表达在超长链脂肪酸-乙烯通路的上游调控纤维伸长。中国农业科学院棉花研究所利用该基因，创制了转棉花KCS基因新材料，部分材料纤维长度和强度显著大于对照中24，其中E6-KCS6的一个转化株系已经测定了T-DNA的插入序列，正在申请国际和国内专利。华中农业大学将拥有自主知识产权的海岛棉细胞壁伸展蛋白基因GbEXPATR转化陆地棉，得到了马克隆值降低、断裂比强度提高的转基因棉花新材料，为我国棉花优质育种提供了优异的新材料。此外，还得到了转GhHOX3、AnxGb9、GbHD1、Gbmyb25、GhEXPA1、ACO2-E6、GbKTN1、GbXET、TIP等基因的棉花新材料，为第二代转基因棉花的研发奠定了良好的材料基础。

3.抗逆转基因棉花材料研发

棉花生产受到各种生物和非生物胁迫的制约。我国科学家从抗虫、抗病、抗旱和耐盐碱等不同角度开展研究，取得了一系列研究成果，利用得到的基因进行转化棉花，获得一系列抗生物逆境和非生物逆境抗性的转基因棉花新材料。在非生物逆境抗性方面，得到了转GaJA1、GaJA6、SNAC1、AtHUBEDT1、GhABF2、TsVP等新材料。其中转GaJA1、GaJA6基因T3代转基因棉花在含盐量2‰盐碱地上的出苗率、整体长势、结铃性均优于对照组。利用转EDT1、GhABF2、TsVP等材料，已经得到了一系列耐旱、耐盐碱棉花新品系，其中5个转基因新品系已完成中间试验，正申请环境释放，另有10个转基因新品系获准进入中间试验。

（撰稿专家：李付广　商海红）