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分析轉基因作物在全球應用現狀的成因、全球糧食貿易格局的變遷
責任編輯:左彬彬 來源:華泰睿思 日期:2023-04-15

 

本篇報告從地緣優勢和技術視角出發,梳理分析了轉基因作物在全球應用現狀的成因、國際巨頭崛起的動力、乃至全球糧食貿易格局變遷的隱線,構建了以功能基因和專利布局來評估國內生物育種產業鏈公司的分析框架。我們認為,玉米和大豆在中國的生物育種產業化即將啟動,為中國農業帶來新機遇,建議積極布局種業。


核心觀點


應用現狀:美洲為主,三大作物

轉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,其主要擁護者是研發應用較早、重視農產品出口的美洲國家。前七大推廣國中,僅中國和印度不是美洲國家、主要推廣轉基因棉花。美國、巴西、阿根廷等主推國的種植結構導致大豆、玉米和棉花成為轉基因應用最廣的三大作物。由于具備降本增效、便于管理等優勢,除了歐盟這種政策轉向的個例,轉基因作物一旦在某個國家開始推廣,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,農業重塑

憑借技術優勢及相應而來的定價優勢,轉基因作物的推廣曾帶動全球種業市場規模持續了十幾年的高速增長,促使農化行業形成了轉基因種子+除草劑的捆綁銷售模式,并帶動了全球糧食貿易格局的變遷、南美大豆和印度巴西棉花的崛起。而在技術門檻、知識產權保護和資源投入等壁壘的護航下,領軍企業也實現了規模和市占率的大幅提升。


新興機會:中國市場大單品啟動在即

儲備多年,應時而發,我們預計2024年將是玉米和大豆在中國的生物育種產業化元年,這將會強化國內種業的漲價趨勢,帶動中國種業市場規模新一輪的高增長。政策限制疊加專利過期的影響,跨國種企或難以在中國轉基因市場大展拳腳。通過對安全證書、功能基因和專利儲備的梳理,我們預測了國內生物育種玉米性狀環節的三大龍頭,而布局早、研發強的傳統種企有望憑借先發優勢和知識產權保護力度的提高在種子銷售環節實現市占率的提升。我國糧食乃至肉制品等農產品的生產成本有望受益改善、國際競爭力或可提高。


投資建議:技術紅利期將至,積極布局種業

在海外成熟經驗可參考、國內技術路徑梳理清晰的背景下,種業相關上市公司的盈利增長可預見性提高,當前種業板塊仍具備明顯的投資價值。


風險提示:轉基因品種推廣進度不及預期,轉基因作物對產量的提升不及預期,種業監管力度不及預期,發生嚴重自然災害,糧價表現不及預期等。


報告亮點


有別于市場的觀點:


我們看好轉基因商業化啟動后的爆發力和高滲透率的可實現性:從海外經驗來看,轉基因性狀的增產降本效果可為農作物的種植帶來良好收益和示范效應,因此除了歐盟這種政策轉向的個例之外,在推廣國、推廣作物上大多能實現90%以上的滲透率,且推廣得越晚、推廣期的糧價越高,推廣速度越快。而目前,國內外糧價均處于高位,轉基因玉米和大豆的商業化流程接近啟動,結合消費習慣和構成情況,我們判斷轉基因玉米在國內也有望實現90%左右的高滲透率。更重要的是,我們覺得,不必過多糾結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),技術的優越性決定了轉基因玉米在中國的推廣也有望復制巴西的模式、在充分市場化階段實現快速增長。


我們看好轉基因玉米商業化帶來的盈利兌現性:我們認為,轉基因盈利兌現的核心在于技術的優越性和壁壘(特別是知識產權保護)。而知識產權的保護主要涉及兩個層面,一是法規法律的官方要求,二是執法層面的實際落實。關于后者,市場根據2021年以來的種業振興計劃、品種審定標準的修改等政策的梳理已有一定認知,未來僅需跟蹤驗證。關于前者,我們在本篇報告的梳理中試圖理清國際上在專利、品種權等層面分別是如何對育種技術進行保護的。同時,我們預計,由于相關專利和技術掌握在領軍企業自己手里,本輪轉基因玉米的商業化在盈利端具備強兌現性。


我們認為轉基因商業化的影響并不僅僅局限在種子行業,農藥、甚至中國農業的生產模式和國際競爭力都有望發生變革:由于轉基因性狀的特性,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。而國內過往尚未推廣過除草劑耐性的轉基因種子。預計本輪轉基因抗蟲+除草劑耐受玉米和除草劑耐受大豆的商業化將帶動國內草甘膦除草劑的需求增長,甚至引發玉米和大豆種植模式的變革、加快玉米大豆帶狀復合種植模式的推廣。另外,由于玉米和大豆是飼料加工、畜禽養殖的主要原料,我們預計本輪轉基因玉米和大豆的商業化將通過糧食成本的改善進而傳導至飼料、肉制品等環節,從而提高我國農產品的整體國際競爭力。


我們構建了以功能基因和專利布局來評估國內轉基因作物產業鏈公司的分析框架:我們認為,對于轉基因作物產業鏈公司的技術競爭力分析不能僅僅停留在有無轉基因布局、轉基因安全證書數量的層面。從海外經驗來看,不同性狀的轉基因技術可以實現的推廣面積和盈利效應不盡相同。而從國內目前的技術儲備來看,部分企業間也存在類似的技術布局。因此,功能基因的分析可以作為評估企業技術部分的重要參考。而產品梯隊和專利布局的梳理則可以作為判斷企業未來市占率和盈利兌現力的重要參考。


轉基因育種技術概述


作物育種歷經了原始育種、傳統育種及生物育種三時代。


1)原始育種:始于新石器時代,期間由于缺乏科學育種理論及方法,人類只能根據經驗積累和肉眼觀察,選擇發生基因自然變異的農業生物,再經過長期人工馴化獲得具有優良性狀的品種。


2)傳統育種:19世紀中葉到20世紀初,遺傳學三大定律奠定了雜交育種應用的理論基礎,育種家依賴經驗的同時,將統計學、數量遺傳學和雜交育種策略應用到優良品種選育中,相繼培育出矮稈、耐肥、抗倒伏和高產作物新品種,開啟了傳統育種時代。傳統主要包括常規育種和雜交育種,通過不同的技術手段、將各種有利于提高糧食產量和品質的優良基因不斷向某個品種中聚集,但在種間生殖隔離限制、育種的效率和精準度等方面仍存在缺陷。


3)生物育種:20世紀中后期,伴隨生命科學與生物技術的飛速發展,分子標記輔助選擇和轉基因育種興起,可以實現已知功能基因跨物種的定向高效轉移。如今,全球育種已向智能設計育種時代邁進,融合了遺傳學、分子生物學、計算生物學等前沿學科,利用基因編輯、合成生物、人工智能等技術培育新品種。其中,轉基因育種是應用較廣的生物育種技術之一,主要指將抗病蟲、除草劑耐受、提高營養品質等已知功能性狀的基因通過現代科技手段轉入到目標生物體中,使得受體生物在原有遺傳特性基礎上增加新的功能特性,從而獲得新的品種。


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轉基因育種技術可準確、高效、穩定地實現跨物種基因重組。與雜交育種相比,轉基因育種具有準確、直接、高效的特點:


1)基因資源層面:轉基因育種可以對不同植物之間、乃至于微生物/動物界的基因加以應用,豐富了新品種培育的可能性;


2)精度和效率:轉基因育種能夠準確地某個基因進行操作和選擇、也可以同時轉入多個基因,對于基因轉入后的效果及表型可以提前準確預測,選擇效率明顯高于傳統育種;


3)穩定性:轉基因育種可以使得功能明確、具有實用價值的基因在同一物種的不同品系間穩定表達,即所獲得的性狀不易受品種或地域環境的影響。


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應用現狀:美洲為主,三大作物


推廣二十余年,暫處平穩期


商業化二十余年,近年推廣面積增速放緩。1996年開始,隨著轉基因作物在美國的大面積推廣,全球轉基因作物的商業化進程開啟。在之后的時間里,轉基因作物的推廣可分為兩個階段:


1)1996年至2013年的高速增長期:推廣國家數量的增加及單個國家的滲透率提升帶動轉基因作物種植面積持續保持高速擴張,復合增速約31%;截至2013年,全球轉基因作物的種植面積約26.3億畝;


2)2013年至今的平穩增長期:歐盟、俄羅斯等國家/地區對待轉基因作物的種植限制較多,導致轉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,轉基因作物的種植面積增長放緩,2013年至2021年間的復合增速約1.38%。截至2021年,全球轉基因作物的總種植面積約29.3億畝。


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主要區域:美國、巴西和阿根廷


美洲國家是轉基因作物的主要擁護者。根據ISAAA的統計,2019年種植轉基因作物的29個國家/地區中,12個為美洲國家/地區、占比約41%,其他為8個亞洲國家/地區、6個非洲國家/地區和2個歐洲國家。從種植面積上來說,2019年美洲國家/地區的轉基因作物種植面積約占全球的88.12%,其次為亞洲國家/地區(面積占比約10.2%)。2019年,全球有7個國家的轉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:


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1)美國(轉基因作物種植面積約10.7億畝):全球轉基因作物推廣的先驅者,也是轉基因作物推廣種類最豐富的國家之一。生物技術的進步及美國國家戰略的支持推進了轉基因作物在美國的推廣應用。1983年,4家機構發表了″在植物中導入DNA,并成功表達其他物種基因″的論文,開啟了重組DNA技術在植物領域的應用。1986年,美國農業部的動植物安全檢疫局(APHIS)批準4種轉基因農作物(1種玉米、2種番茄、1種油菜)進入田間試驗,拉開了美國轉基因商業化的序幕。20世紀90年代,在國際農產品市場競爭加劇、美國農產品出口量明顯下滑的背景下,美國政府開始強調生物技術在農業上的應用。1991年美國競爭力總統委員會起草的《國家生物技術政策報告》確立了轉基因農業的國家戰略,明確提出要″調動全部力量推動轉基因技術的開發和商品化種植,確保美國農業品的出口競爭力,保障美國農業的發展與從業者利益″。1996年開始,美國開始進行轉基因大豆、玉米和棉花等作物的大規模種植。2001年,轉基因大豆在美國的推廣滲透率率先突破75%。2004年和2007年,轉基因棉花和轉基因玉米在美國的推廣滲透率也陸續突破75%。2019年,美國共種植有約4.98億畝轉基因玉米、4.56億畝轉基因大豆、7965萬畝轉基因棉花和近4000萬畝其他轉基因作物(油菜、甜菜、苜蓿、馬鈴薯、木瓜、南瓜、蘋果等),三大作物的轉基因滲透率均在90%以上。截至目前,美國共有44個轉基因玉米轉化事件、26個轉基因大豆轉化事件和29個轉基因棉花轉化事件和獲準商業化種植。


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


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


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


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5)印度(轉基因作物種植面積約1.78億畝):轉基因棉花種植大國。20世紀90年代初,印度開始了自獨立以來最大規模的全面經濟改革,并提出了″第二次綠色革命″的口號、把轉基因作物的推廣作為綠色革命的重要內容。1999年,印度在全國40個不同地區同時開始Bt轉基因棉花的大田種植試驗。2002年,印度政府批準了轉基因棉花的商業化種植。之后的數年里,轉基因棉花在印度快速推廣。2008年,轉基因棉花在印度的滲透率已提升至80.9%。但是,由于政治、經濟、文化等原因,印度公眾對待轉基因食品的態度偏謹慎,印度政府并未批準棉花之外的轉基因作物進行商業化種植。印度政府曾在2009年就轉基因茄子的商業化種植進行社會咨詢,由于社會大眾多持反對態度,最終在2010年2月宣布無限期暫停轉基因茄子的商業化。2014年,莫迪新政府上臺,對待轉基因的態度趨于積極,不僅呼吁熱門投資雜交種子和轉基因種子,而且提出政府堅持″科學仍需繼續″的態度、批準了15個轉基因作物新品種的田間實驗。另外,印度也允許轉基因大豆油的進口。


6)巴拉圭(轉基因作物種植面積約6150萬畝):阿根廷及巴西轉基因推廣的跟隨者。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,受阿根廷國內局勢的影響,也有部分阿根廷農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運、并出口到歐盟和日本等地。2004年,巴拉圭政府正式批準轉基因大豆種植。2019年,巴拉圭種植有約5400萬畝轉基因大豆,但轉基因玉米的種植面積僅數百萬畝、滲透率不足1%。截至目前,巴拉圭共有22個轉基因事件獲批種植安全許可,包括15個轉基因玉米事件、3個轉基因大豆事件和4個轉基因棉花事件。


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7)中國(轉基因作物種植面積約4800萬畝):已種植轉基因棉花,即將推廣轉基因玉米和大豆。改革開放初期,紡織品是中國外匯的主要來源。而上世紀90年代末,國內連年爆發棉鈴蟲災害,帶來重大經濟損失之余,還因過量使用化學農藥造成了嚴重的環境污染以及人、畜中毒死亡事故。在這樣的時代背景下,我國在1996年引入了孟山都的抗蟲棉、在河北省進行推廣。1997年,中國農科院的單價抗蟲棉獲批種植用的轉基因生物安全證書,我國相應擁有了自主知識產權的轉基因抗蟲棉。1998年,國產抗蟲棉在山西、安徽、山東和湖北四省通過審定。1999年,中國農科院的雙價抗蟲棉也獲得了種植用的轉基因生物安全證書,政府將轉基因抗蟲棉的商業化范圍擴大到長江中下游棉區。2003年,政府又新增批準轉基因抗蟲棉在新疆等其他五個省份進行種植,至此轉基因抗蟲棉的種植范圍已覆蓋了當時中國的所有棉花主產區域(黃淮海流域、長江流域和西北)。也是在2003年,國產棉憑借價格優勢在推廣面積上超過了美國抗蟲棉。2011年,轉基因抗蟲棉在中國的推廣滲透率已提升至84%,其中95%為國產抗蟲棉。2019年年底,農業農村部首度給抗蟲抗除草劑玉米和抗除草劑大豆頒發種植用轉基因生物安全證書。隨著相關法案及試驗的推進,我們預計轉基因玉米和大豆有望在國內逐漸推廣種植。


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歐盟和俄羅斯對待轉基因作物的態度謹慎。


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


2)俄羅斯:對待轉基因作物極為保守、從未批準過種植。1948年8月的全蘇列寧農業科學院會議上,李森科對于孟德爾基于基因的遺傳學持否定論調、并獲得了斯大林的支持。政治影響下,蘇聯的遺傳學研究逐漸落后。20世紀80年代末至90年代初,蘇聯的生物技術一度快速發展。但是,20世紀90年代初的市場經濟改革對俄羅斯經濟造成了災難性影響,生物技術行業也陷入衰退,導致美國和中國在90年代末相繼開發出自主知識產權的轉基因作物時俄羅斯卻缺席了。而在引入應用海外轉基因技術方面,俄羅斯的態度非常謹慎,從未批準過轉基因作物的種植。一方面,俄羅斯的科學界對轉基因作物及食品存疑,另一方面,俄羅斯政府擔心在沒有本國技術支撐的背景下推廣種植轉基因作物將提升其種子農藥采購成本和栽培成本,而禁止轉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大國的形象。另外,國際環境的變化(俄美關系等)也影響著俄羅斯對待轉基因的態度。2012年加入WTO世貿組織后,俄羅斯對待轉基因的態度一度和緩。2012年年底,俄羅斯政府拒絕了民間組織確定″無轉基因區″的建議,并簡化了轉基因產品、種子、飼料的登記程序。2013年9月,俄羅斯也曾頒布政府決議,允許在俄羅斯境內指定區域種植轉基因改良谷物。但是,2014年2月,俄羅斯起草法案禁止轉基因產品的流通?偨y普京支持該法案,發布臨時禁令倡議、禁止轉基因作物的種植。2016年,俄羅斯針對轉基因出臺了更為嚴厲的法規,規定除科學研究之外,俄羅斯境內禁止轉基因的商業化運作,即禁止轉基因作物的種植和轉基因動物的飼養以及轉基因產品的進口。此外,國家杜馬安全委員會還擬定了法案禁止在俄羅斯聯邦境內種植以生產食品為目的的基因改良作物。


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三大作物:大豆、玉米和棉花


美國等主推國家的種植結構導致大豆、玉米和棉花成為轉基因應用最廣的三大作物。從推廣國家數量來看,截至2019年,全球已有14種轉基因作物在29個國家種植,其中種植轉基因棉花的國家最多(18個)、其次是轉基因玉米(14個)和大豆(8個)。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基因作物;2019年,轉基因大豆的種植面積約13.8億畝(占轉基因作物總面積的48%),轉基因玉米、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%的玉米是轉基因作物。我們認為,大豆、玉米和棉花之所以會成為轉基因種植推廣的三大作物,與全球農產品的生產分布、及主產國/地區的轉基因政策息息相關,簡言之就由轉基因主推國的種植結構所決定。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、轉基因的推進較為審慎緩慢,而水稻和油菜的主產區不在轉基因政策較為開明的美洲,因此種植面積廣且轉基因滲透率高的大豆、種植面積廣且有一定轉基因滲透率的玉米和轉基因滲透率高的棉花逐漸成為全球轉基因應用最廣的三大作物。


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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,合計種植面積占比約56%;而美國、巴西和阿根廷三大轉基因推廣國家的小麥種植面積僅占全球的11%。不僅如此,由于小麥是六倍體作物,基因組較為復雜,所以小麥的基因轉化難度較玉米、大豆等要更高。直到1992年,全球第一株轉基因小麥才問世,比第一株轉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獲得過轉基因生物安全證書,其中前者僅在2004年獲得了四個國家的進口許可、并未獲批種植許可,后者獲得了七個國家的進口許可和阿根廷的種植許可、但尚未開始商業化種植。


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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,合計種植面積占比約57%。由于中國尚未開始轉基因玉米的大規模商業化種植,而歐盟內部對轉基因作物分歧眾多、實際種植面積偏低,因此轉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基因推廣國家的玉米種植面積約占全球的29%,而轉基因玉米在三個國家的種植滲透率在2019年已高達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基因玉米種植,全球的轉基因玉米種植面積約9.14億畝、種植滲透率約31%。


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3)水稻:2019年全球種植面積約24.3億畝,主要分布在亞洲區域(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個轉基因水稻事件獲批有種植用的轉基因生物安全證書,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),伊朗農業生物技術研究所的抗蟲水稻Tarom molaii + cry1Ab(2004年獲批伊朗的種植許可),華中農大的抗蟲水稻汕優63和抗蟲水稻華恢1號(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、及亞洲地區的轉基因政策限制,這些轉基因水稻均未進入到商業化推廣階段。


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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、有著高比例的轉基因大豆種植(美國和阿根廷的轉基因大豆滲透率約100%,巴西約96%),而五個國家大豆的合計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量的轉基因大豆種植,帶動轉基因大豆在全球的滲透率高達74%左右。


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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),而這五個國家的棉花合計種植面積約占全球的79%。同時,澳大利亞、緬甸和蘇丹等地區也有一定數量的轉基因棉花種植,帶動轉基因棉花在全球的滲透率高達79%左右。


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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基因油菜,而三個國家的油菜合計種植面積約占全球的33%。因此,雖然轉基因油菜在推廣國實現了高滲透率(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。


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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向的情況,轉基因作物一旦開始在某個國家開始推廣,其滲透率大多能提升至90%以上的高位。我們認為這是由于轉基因作物的性狀優勢可帶來增產降本等效果所導致的。


目前全球應用最廣的兩大類轉基因性狀是抗蟲和除草劑耐受。轉基因技術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,目前全球開發的轉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的實現產量的提升;


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


3)增值性狀:使得作物可以合成不同的化學物質用于其他領域的生產,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)是目前全球最應用最廣的兩大類性狀。轉基因商業化初期,市場上主要應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)的復合性狀作物。根據ISAAA的數據,截至2019年,大面積商業推廣的轉基因作物仍主要是抗蟲、耐除草劑品種,種植面積合計占比超過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%。


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轉基因性狀賦予作物增產降本、便于管理等效果,能夠明顯提升農民的種植收益。從種植意愿的角度來看,根據USDA在2001~2003年開展的農業和資源管理調查數據,農民選擇種植轉基因作物的主要原因是其能夠通過產量提升、成本降低以及管理時間減少等帶來收益增加。具體地來看,約60%~80%的農民主要是因為轉基因作物能夠通過改進病蟲害防治、雜草管理等使得產量增加,約10%~20%的農民則主要是由于轉基因作物能減少殺蟲劑等農藥的使用、并實現成本節約;此外,還有約5%~25%的農民是因為作物管理所需的時間、精力能得到明顯的減少,將這部分時間用于從事其他活動能掙得額外的收入。從實際種植效果來看,根據Graham Brooks(2022)的統計,轉基因作物的種植在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%來自于產量提升和二季作物的種植、約28%來自于成本的節約;以2020年單個年份來看,轉基因作物給全球種植者帶來的收益規模約188億美元,其中91%來自于產量提升和二季作物的種植。


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具體來說:


1)產量提升:根據Graham Brooks的統計分析,1996年~2020年,轉基因抗蟲性狀為玉米、棉花等作物帶來了明顯的增產效果,不同國家增產幅度不一、多在7%~30%的范圍內。從美國部分農場的調查數據來看,轉基因大豆的單產在1998年~2016年期間平均較非轉基因大豆提升約29%,轉基因玉米的單產在2000年~2014年期間平均較非轉基因玉米提升約19%。


2)二季作物的種植:阿根廷和巴拉圭的大豆種植對此受益尤其明顯。在轉基因耐除草劑(HT)作物推廣之前,農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候保護作物不受損害,從而使得農民可以減少翻耕甚至免耕。相應的,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、縮短了生產周期,從而能夠在傳統的一季大豆種植之外、還能種植二季大豆,農民收益明顯提升。1996年~2020年,阿根廷和巴拉圭的農民因種植二季大豆而實現的平均增收分別約19.6美元/畝和20.7美元/畝。

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3)成本的節約:除草劑耐受性狀表現更為明顯。一方面,轉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應的除草劑搭配使用可以精準殺滅雜草、而非轉基因作物,田間管理乃至于人力成本也得以下降。根據美國農業部的調查統計,1997年~2005年,隨著轉基因技術滲透率的持續快速提升,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藥和人力成本降幅更為明顯、且在轉基因滲透率飽和后也仍然低于推廣前的水平。而從Graham Brooks的統計分析報告來看,除草劑耐受的轉基因作物成本下降尤為明顯,降幅約1~3美元/畝;如果剔除轉基因性狀使用費用的影響,則成本降幅多在3~5美元/畝。


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壁壘所在:三大門檻,道阻且長


從全球經驗來看,技術門檻、知識產權保護和資源投入三方面的壁壘使得轉基因作物技術主要集中在少數龍頭種企手中。


技術門檻:新基因難尋,高性能不易


轉基因的技術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制(包括基因、雙鏈RNA技術等)來達成抗蟲、除草劑耐受、抗旱等功能效果。新MOA的挖掘是轉基因研發中的核心難點之一。一方面,新的MOA是企業用以建立技術及產品優勢的關鍵;另一方面,隨著轉基因技術的推廣應用,昆蟲抗性的問題也隨之顯現(例如殺蟲蛋白Cry1F在美國、巴西和阿根廷均已出現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。而經過三十年左右的研究挖掘,目前全球也僅開發了25個抗蟲基因、26個除草劑耐受基因,其中應用推廣較多的基因不過十數個。


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2)配套技術:如轉化方式、啟動子等元件、插入位點、庇護所等。


轉化方式:轉基因作物的開發,早期主要通過基因槍的方式導入外源基因,但容易造成基因多拷貝轉化、基因沉默、DNA斷裂等問題,后來都采用農桿菌介導轉化、利用質粒載體的構建將外源基因轉入植物細胞。


元件及位點等:一般而言,抗蟲基因/除草劑耐受基因的表達量與抗蟲/除草劑耐受效果正相關,而質粒載體的選擇、啟動子與終止子等元件、及外源基因在植物染色體上的插入位點則會影響基因表達效果,從而影響轉基因作物的田間表現。啟動子位于功能基因上游,是RNA聚合酶識別、結合的部分,驅動基因轉錄合成;終止子則是轉化載體上終止目的基因轉錄的核苷酸序列。啟動子的不同結構可影響它與 RNA 聚合酶 II 的識別、結合,從而影響基因表達的水平,進而影響轉基因產品效果。啟動子大致可分為


  • a)組成型啟動子:外界因素對其啟動的外源基因表達幾乎沒有影響,已被廣泛應用于啟動外源基因的表達。


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


  • c)誘導型啟動子:這類轉錄因子分別在不同植株應對不同環境條件(光、干旱、高溫、低溫和激素)等方面發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錄活性較低的區域,可能無法正常表達;如果插入到植物基因組的功能基因區域,可能會影響作物原本的農藝性狀。所以,海外龍頭種企在基因挖掘之余,還會進行大量的配套功能元件的研究、及轉化事件的田間測試,以篩選到田間效果最佳的轉基因產品;而同樣是改良海外成熟轉基因產品,國內的不同機構得到的轉基因產品效果也不盡相同。


庇護所:通過在田間種植轉基因作物時配套種植一定比例的非轉基因作物作為害蟲的庇護所,以達到延緩昆蟲抗性產生、進而拉長轉基因產品生命周期的效果。而由于庇護所的設置會帶來產量的犧牲、且早期操作復雜,因此海外的龍頭種業也致力于研發降低庇護所比例的技術來保證更好的產品效果。


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目前,全球開發的抗蟲MOA按照其編碼蛋白/作用機制可分為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;目前全球開發的25個殺蟲基因中,有19個是編碼晶體Cry蛋白;

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

  • 蛋白酶抑制劑:廣泛存在于動物、植物和微生物中,應用較多的為植物來源的蛋白酶抑制劑;

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


而25個抗蟲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。這類基因開發最多、應用也最廣。共有15個已開發基因,其中大部分編碼Cry晶體蛋白,2個編碼營養殺蟲蛋白(vip3A(a)和vip3Aa20),另有1個編碼蛋白酶抑制劑蛋白PinII。

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

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


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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。


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目前全球開發的26個除草劑耐受基因按照其對應的除草劑可分為9大類:


  • 草甘膦(glyphosate)耐受基因:全球應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。


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  • 草銨膦(glufosinate)耐受基因:也是全球應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gm-hra和zm-hra、csr1-2等6個基因。


  • Oxynil類除草劑耐受基因bxn:代表產品是抗除草劑棉花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:代表產品是多抗除草劑大豆Liberty Link® GT27™,其轉有2mepsps、hppdPF W336和pat三個除草劑耐受基因,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:代表產品是多抗除草劑大豆SYHT0H2(Herbicide-tolerant Soybean line),其轉有pat和avhppd-03兩個除草劑耐受基因,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。


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資源投入:需時久、耗費高、風險大


轉基因作物的研發和產業化流程需時久、耗費高。據Phillips McDougall 2011年調查顯示,研發一個新的轉基因作物時間平均需要花費1.36億美金、平均費時13.1年、可能會在20多個國家申請法規安全審批、涉及40個左右的監管部門。原因在于,除了初期的基因開發和測試之外,轉基因作物還需要進行全球的法規審批、以變成全球化的產品,在保證轉基因產品安全有效的同時,也使得農民種植時沒有后顧之憂、銷售通暢。


1)時間及花費方面:據Phillips Mcdougall,一般來說,轉基因作物的完整研發和產業化流程包含5個環節:


①基因發掘:平均需要花費約3100萬美金,耗時4~5年;

②轉化子構建及優化:平均需要花費約2830萬美金,耗時1.5~2.5年;

③轉化事件形成及篩選:平均需要花費約1360萬美金,耗時2~2.5年;

④性狀導入及大規模田間測試:平均需要花費約2800萬美金,耗時3~3.5年;

⑤法規科學、注冊及審批:一般在這個階段還會同步進行性狀的滲透導入、及親本的繁育等工作;這一環節平均需要花費約3510萬美金,耗時7~8年。


可以看出,轉基因商業化的最大壁壘其實是因為監管帶來的長時間投入、高耗費和高風險。有很多產品都到了最后的注冊階段,又發現有問題,就不得不放棄。2002年之前上市的轉基因事件,平均需要在基因發掘早期測試1638個基因才能對應1個成功上市的產品。不僅如此,隨著法規監管等的加強,每個轉基因事件在不同研發階段需測試的樣本(基因/轉化子/事件)數量也顯著增加。2008年至2012年引入的轉基因事件需要的基因發掘早期個體數量已提高至6204個。


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2)安全審批方面:法規科學、注冊及審批環節主要是在作物的主要種植國家/地區申請種植許可、在作物的主要進口國家/地區申請飼用/糧用的進口許可。比如玉米轉基因性狀,通常會在已放開轉基因種植的美國、巴西、阿根廷等主要種植國申請種植安全許可,并在歐盟、墨西哥、日本、中國、韓國等主要進口國申請進口許可。而大豆轉基因性狀則會尤其重視中國和歐盟的進口安全許可,因為中國的進口量約占全球進口量的62%。其中,中國通常要求轉基因性狀在海外已經獲批種植許可才能來申請進口許可,歐盟的審批周期較長,常常會影響限制轉基因產品的商業化進程。


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3)涉及的監管部門方面:以美國為例,轉基因作物的產業化需得到農業部(USDA)、食品藥品監管局(FDA)、環境保護署(EPA)三個大的部門的審批。農業部(USDA)負責轉基因產品的種植安全,主要通過下屬的動植物安全檢疫局(APHIS)進行監管。食品藥品監管局(FDA)負責轉基因作物的食品和飼料安全。環境保護署(EPA)管理殺蟲蛋白對農業的影響、確定或免除殺蟲蛋白在食品中最高殘留量的管理。


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海外的龍頭種企往往花費高額的研發費用在轉基因的研發上。


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另外,人才隊伍也是轉基因研發產業化的重要資源投入。


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知識產權保護:專利+品種權+合約,多效保護


轉基因技術的知識產權保護主要通過專利、和/或品種權保護、商業化許可、技術使用合約等多維度來實現。具體來說:


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1)專利保護:轉基因技術在美國等地區最重要的保護方式之一,可以覆蓋轉基因技術的原始材料、方法及成品。保護期限一般在申請日起20年。根據中國科學院成都文獻情報中心在2020年的統計,2000年至2019年,全球授權的轉基因作物專利共計9569項,其中一大半都是跨國龍頭種企所申請的。在美國,基因審批本著″發明在先″的原則,一些科研機構/公司往往一找到某個基因、就先到專利局搶注專利。而前面提到,一個轉基因事件從研發、法規安全審批到最終批準商業化需要13~17年的時間,因此在研發初期階段申請的基因和表達載體等的專利,等到轉基因品種正式上市時,其保護期限往往僅剩3~5年的時間、保護力度被迫減弱。因此,海外的龍頭種企通常還會通過專利矩陣、專利延續等方式來延長全力期限、實現對轉基因品種的全程保護。①專利矩陣:就是對功能基因及其突變體、輔助基因、表達載體、相關元件(啟動子終止子等)、構建體、檢測方法、轉化技術、轉化事件、相關農作物品種等進行一系列的專利申請,以延長技術的保護時長和擴大保護范圍。其中,單一的功能基因、調控元件等都很容易被后來者修飾、改進或者替代,甚至在此基礎上再申請新的專利,但是轉化事件的技術難度高、權利要求多,很難被后來者繞開或者規避。


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在專利權的保護框架及嚴密的專利布局下,跨國種企也積極的通過訴訟的方式防范競爭公司對其技術的侵犯(一旦其他公司涉及到對專利權所有公司的研究,就必須獲得專利權所有公司的專利許可并向其繳納大量許可費用)、并對農民的留種行為進行監管。


2)品種權:主要是從轉基因作物成品的維度對轉基因技術進行知識產權保護。目前國際上對植物新品種的保護有三種模式: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)加上專利法的全面保護,和以德國/法國/荷蘭/日本為代表的雖然采用雙軌制保護植物品種、但在專利法中僅保護未被列入政府頒布的植物品種明細表中的植物品種、列入其中的則受專門法的保護(即雙軌存在、但擇一運行的模式);第二類是專利保護的方法,如意大利、新西蘭;第三類是專門法保護,如阿根廷、巴西、中國。目前,不管是通過何種技術路徑獲取的植物新品種在我國均不給予專利保護;其中,符合條件的植物新品種可以獲得植物品種權的專門保護。專利權和品種權的保護主要存在四方面的差異:


審查條件不同:專利保護要求具備創造性、新穎性、實用性,而品種權授予則要求該品種具有新穎性、特異性、一致性、穩定性;


保護范圍不同:專利權著重保護植物發明的方法和產品,品種權著重保護繁殖材料;


權利內容不同/例外范圍不同:專利權的例外是單純科研目的的使用可以不經許可,而品種權的例外除了科研之外還有農民特權,即農民可以不經允許自行留種繁用;


保護水平不同:專利法向權利人提供的壟斷權保護要強于專門法。由于阿根廷、巴西和中國這三個糧食種植大國采取的是專門法單軌保護植物新品種的方式,因此,一方面種子公司仍然會通過方法專利的方式盡可能的對其技術形成專利保護,另一方面,植物新品種權就成了轉基因品種在這三個國家的重要保護方式。


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3)商業化許可:主要針對轉基因技術的合作公司。為了轉基因性狀的廣泛推廣和滲透,跨國種企常常采用授權許可其他種企使用其性狀的方式,但會限制其他種企對其性狀/技術的使用范圍、并將核心的法規事務申請仍掌握在自己手里。另外,法規數據的所有權是永久的,但法規數據(regular package)需要持續更新并申請延期(比如中國的進口/種植轉基因生物安全證書有效期為5年)、即需要技術原有公司的核心數據及投入,因此即便專利過期后,性狀使用公司仍要對性狀所有公司支付性狀授權費用。


4)技術使用合約:主要是針對農民留種(特別是轉基因大豆)的情況。


歷史紅利:種業擴容洗牌,糧食格局變遷


技術溢價升級,全球種業規模加速擴張


轉基因商業化帶動全球種業市場規模持續增長。2001年至2020年,全球種業的市場規模從164億美金增長至441億美金、復合增速約5.4%,背后的主要驅動就是轉基因作物的商業化推廣。具體來說:


1)作物種植面積的擴張僅貢獻1.1個百分點的增長動力: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,復合增速約1.1%;


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


3)轉基因應用較廣的作物/區域,其種業市場規模具備明顯溢價: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%,但其對應的種業市場規模占比卻高達41%和21%;而北美和南美的主要作物種植面積占比約15%和13%,但其對應的種業市場規模占比卻高達44%和21%。


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高定價是轉基因驅動種業市場擴容的核心。據威斯康星大學2009年的統計,美國的轉基因玉米種子售價較常規雜交種子要高出10%~50%,其中轉入基因數量越多的種子定價通常越高。而從USDA的數據來看,美國的玉米和大豆種植成本中,單畝種子費用在轉基因推廣前的復合增速分別約5.3%和2.3%,而在轉基因快速推廣的1997年~2013年期間復合增速分別提至7.9%和7.0%。我們分析,轉基因種子之所以實現高定價的原因在于:


1)價值創造:即通過抗蟲、除草劑耐受等性狀提升種子的產品力、為農民帶來增收貢獻(前文第19~22頁已有總結分析,不再贅述),而種子從中抽取部分收益作為提價基礎。根據USDA的統計分析,1997年美國種植轉基因抗蟲棉所產生的效益中,29%留存在了性狀公司端、6%留存在了種子公司端、29%留存給了農民;而種植轉基因除草劑耐受大豆產生的收益在這三個環節的留存比例分別約28%、40%和20%。


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2)產品的迭代升級:即通過技術的優化、多基因的疊加等方式開發性能更強的新產品、同時一定程度上對核心基因實現專利保護期的延長(即前文提到的專利延續/拓展),從而實現定價的進一步提升。例如,2007年美國的四價、三價和雙價的轉基因玉米種子定價分別較常規雜交種子高出50%、42%和33%。


梳理轉基因性狀產品的迭代升級策略,我們發現主要有四條路徑:


  • 插入位點優化:同樣的基因,插入到植物染色體的不同位點,從而形成不同的轉基因事件。性狀公司可能會將多個轉基因事件同時進行生物安全證書的法規申請,最后根據法規申請進度、專利保護情況、和田間效果等因素而選取一到多個轉基因事件推向商業化。


  • 轉化技術優化:同樣的基因,通過不同的轉化技術轉入植物染色體中,從而形成不同的轉基因事件產品。例如,NK603(Roundup Ready™ 2 Maize)和MON87427(Roundup Ready Maize)都是抗草甘膦玉米,轉入的都是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)的技術手段將cp4 epsps基因轉入玉米的雙拷貝轉基因事件,而MON87427基因則是通過農桿菌轉化的技術手段完成基因轉入的單拷貝轉基因事件。


  • 多作物應用:同樣的基因,應用到不同的作物中。


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  • 多基因疊加:通過二次轉化、雜交技術、優化轉基因載體的構建,從而實現多個外源基因在作物基因組內的組合疊加、開發多價的轉基因事件。其中,二次轉化和雜交技術會導致玉米基因組有兩個或多個位點被外源基因插入,而優化載體構建是單次轉入更多基因、插入位點僅一個。


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


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種子+農藥,農化銷售模式變化


除草劑耐受作物的推廣帶動草甘膦的崛起。草甘膦,上市于1972年,是一種廣譜滅生性除草劑,商品名有″農達″等。由于其作用靶標為僅存在于植物和某些細菌中的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、在動物和水生物中不積累等特點;同時,其合成原料易得、工藝方法多樣且簡單,草甘膦的價格也較為低廉。上市初期,由于對作物生長的破壞性,草甘膦主要用在果園、桑園、茶園、道路沿線、森林苗圃、防護林帶等非作物應用場所。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,轉基因的Roundup系列作物(草甘膦耐受作物)開始在美國等地區推廣,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,使得草甘膦的應用進一步擴大到作物上,帶動了草甘膦的第二成長曲線。根據現代農藥(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,當時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,草甘膦的全球市場價值提升至31.9億元、遠遠領先于其他農藥產品。截至2019年,草甘膦依然維持著全球市場規模最大除草劑的龍頭地位、市場價值約52.5億元。


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轉基因帶動農化行業形成種子+除草劑捆綁銷售的新模式。我們認為,這種成功經驗背后的核心在于:


技術研發層面:找到了特定針對草甘膦的耐受基因epsps,從而達到了轉有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,使得農戶在種植階段可以減少田間管理/人力投入、甚至實現免耕。另外,農化公司在研發除草劑和轉基因種子搭配的作物保護解決方案過程中,有時還需要對農藥進行再開發才能與轉基因作物形成最佳的組合。比如,陶氏益農為了它的耐2,4-D作物,通過制造與加工工藝的結合,研發出了新的變體2,4-D膽堿(2,4-Dcholine),以降低除草劑的揮發性、減少氣味、縮小潛在漂移。


技術保護層面:公司及時并完善的通過專利和植物品種權等法律手段保護了其核心技術(基因、轉基因載體、轉基因事件等等)。


市場定位層面:草甘膦是全球應用最廣、市場規模最大的除草劑,其目前市場規模約相當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值就已達10億元(而草銨膦在推廣了配套轉基因作物十數年后、2019年市場價值才達到了10億元量級),這在某種程度上就決定了耐受草甘膦的基因應用范圍會明顯高于耐受其他除草劑的基因。事實上,針對草甘膦的epsps基因/Roundup作物并不是全球最先研發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,草銨膦的高價格等因素影響下,Liberty Link作物并未能取得和Roundup作物同樣量級的成功。


全球糧食格局變遷,南美大豆和印度棉崛起


轉基因作物在不同國家/地區的應用差異,帶動了全球糧食貿易格局的變遷,南美的大豆和玉米順勢崛起,印度和巴西則從棉花凈進口國逐步變身棉花凈出口國、躋身全球四大棉花主產國。具體來說:


1)南美大豆:前文提到,1996年起,轉基因大豆開始陸續在美國、阿根廷、巴西等美洲家開始推廣、并迅速滲透,帶動美洲的大豆單產明顯提升。而南美國家更是積極把握了這一契機,通過開墾荒地、推廣二季大豆等方式加快擴種大豆。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%持續提升至47%;疊加單產提升的帶動,南美三國的大豆產量占比提升至50%左右。而轉基因技術的推廣也使得美洲大豆的成本優勢進一步放大。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也僅3300元/噸,較大連的國產大豆現貨價低580元/噸以上;其中巴西和阿根廷的大豆到岸完稅價比美國還要再低32元/噸左右。成本及耕地優勢帶動下,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年中美貿易戰影響美國對中國的大豆出口時,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年高達60%。


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2)南美玉米:和大豆的路徑類似,轉基因的推廣帶動美洲玉米的單產明顯提升。原本單產水平不及中國的阿根廷,在轉基因大豆推廣后,單產逐漸趕超中國;而美國、巴西和阿根廷三國的平均單產,也從低于中國單產的水平上升為超越歐盟單產的水平。截至2020年,美巴阿三國玉米的十年移動平均單產約499公斤/畝,其中阿根廷玉米的十年移動平均單產約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,南美國家對于玉米的擴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。單產提升和成本優勢的帶動下,巴西和阿根廷的玉米產量占比在轉基因推廣后由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。


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


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新興機會:生物育種商業化可期,中國農業迎來新機遇


商業化即將啟動,僅待審定號下發


儲備多年、應時而發,國內轉基因玉米及大豆的商業化即將啟動。對于轉基因技術在國內的應用,我國政府遵循″非食用性經濟作物(棉花等)→間接食用性經濟作物(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轉基因作物接下來推廣的重點。1999年,科技部、財政部聯合啟動″國家轉基因植物研究與產業化專項″。2008年,國家正式啟動轉基因重大專項、并投入了200多億資金,目標是獲得一批具有自主知識產權和重要應用價值的功能基因,培育一批抗病蟲、抗逆、優質、高產、高效的重大轉基因動植物新品種,提高農業轉基因生物研究和產業化整體水平。


此外,我國在十三五規劃(2016年~2020年)和十四五規劃(2021年~2025年)中提出″加速推動基因組學等生物技術大規模應用,推進生物育種等新一代生物技術產品和服務的規;l展″的綱要。經過多年的研究和儲備,我國的轉基因作物研究已躋身世界領先水平。根據國家知識產權局在2022年的統計,我國的轉基因玉米專利申請數量自2017年起明顯增加、與世界范圍內專利申請數量的差距顯著縮;1990年至2021年,中國申請人在世界范圍內提交了2006件專利,申請數量占比約達24%、僅次于美國。而糧食安全的戰略重要性、及草地貪夜蛾蟲害在國內的傳播也使得轉基因玉米和大豆的商業化放開更為必要和緊迫。


具體來說:1)糧食安全:我國的大豆消費在過去二十年主要有賴于進口供應、玉米消費對進口的依賴度在近三年也明顯抬升,且進口的大豆和玉米大多為轉基因產品。2021/22年度,我國進口大豆9157萬噸、占消費量的比重高達85%,進口玉米2188萬噸、占消費量的比重達8%。其中,進口大豆中有97%來自于美國、巴西和阿根廷這三個轉基因大豆種植國、僅美國的占比就達62%,進口玉米中有71%來自于美國。而2018年的中美貿易摩擦、2020年以來的全球糧價上漲、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略意義愈加凸顯。近幾年的中央一號文件也反復強調糧食安全。


2)草地貪夜蛾在國內的傳入及擴散: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險入侵區域、并迅速擴散至27省(區、市),2022年截至9月1日的發生面積達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作物的葉鞘、心葉等生長點,對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20%~40%,蟲量大的地區甚至可減產70%以上。2020年9月,草地貪夜蛾被農業農村部列為《一類農作物病蟲害名錄》之首。2020年至2022年連續3年的一號文件均明確提出做好草地貪夜蛾等重大病蟲害防控要求。目前我國對草地貪夜蛾的防控策略是以應急化學防控(即農藥施用)為主。但是部分地區的草地貪夜蛾已開始對農藥產生抗性,如2020年入侵安徽的草地貪夜蛾對氟苯蟲酰胺產生了中等水平抗性。同時,從美洲國家的經驗來看,2017年當地的草地貪夜蛾已對氨基甲酸酯類、有機磷類、擬除蟲菊酯類等29種殺蟲劑產生了抗性。在這樣的背景下,轉基因抗蟲玉米的推廣必要性再度凸顯。


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品種審定號的發放將是國內轉基因玉米和大豆商業化的信號彈。轉基因作物在我國的商業化流程主要包括四個環節:


1)轉基因生物安全證書的申請:由農業農村部負責審核,主要是監管轉基因性狀的安全性(包括食品安全、飼料安全和環境安全三方面)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年的時間。2009年,我國農業農村部曾首次批準過奧瑞金(SEED.O)的轉植酸酶玉米的安全證書,但后者受制于商業化價值的限制等因素而未曾成功上市。2020年1月,我國農業農村部頒發了兩張轉基因玉米的生物安全證書給大北農和杭州瑞豐的抗蟲抗除草劑玉米、并頒發了轉基因大豆的安全證書,至此轉基因玉米和大豆在國內商業化的重要限速環節得以突破。


2)性狀導入/回交轉育:由企業自主完成。通過8~10代的回交轉育將轉基因性狀導入到商業化品種的親本中,一般需要2年~3年的時間。這一步可以與安全證書的申請同步進行,但許多企業考慮到成本和風險的控制,也常常會等到安全證書落地后再進行。


3)品種審定:由農業農村部負責審核。在2021年之前,國內的作物品種審定辦法僅針對雜交玉米/水稻、常規大豆和轉基因棉花,而無針對轉基因玉米的品種審定頒發,導致2020年轉基因玉米和大豆生物安全證書頒發之后、商業化進程卻無法向前推進。2021年11月,農業農村部發布對《主要農作物品種審定辦法》、《農作物種子生產經營許可管理辦法》、《農業植物品種命名規定》、《農業轉基因生物安全評價管理辦法》四項規章的修改決定(征求意見稿),明確了轉基因品種的審定方法及生產、經營許可管理辦法!迳暾垖彾ǖ倪m宜種植區域在受體品種適宜種植區域范圍內,可簡化試驗程序,只需開展一年的生產試驗;申請審定的適宜種植區域不在受體品種適宜種植區域范圍內的,應當開展兩年區域試驗、一年生產試驗。對于轉育的新品種,應當開展兩年區域試驗、一年生產試驗和DUS測試!灏凑招碌摹吨饕r作物品種審定辦法》的要求,如果是以前已經審定過的老品種在之前獲得審定號的老區域申請轉基因版本的品種審定號,則只需要進行一年的生產試驗即可?紤]到2022年已足夠重新做一年的生產試驗數據用以提交審定,預計2023年第一批轉基因玉米/大豆品種有望獲批審定號。


4)制種銷售:一般來說,只有獲得了品種審定號,才能進行大規模的商業化制種和商業化銷售。在審定號獲取之前,企業僅可在試驗田、在符合政策要求的前提下進行實驗性的小范圍制種、不能對外銷售。從以上流程的梳理,我們可以看出,目前國內轉基因玉米和大豆的商業化只待品種審定號下發、就有望開始啟動商業化銷售?紤]到2023年的春耕已經啟動、玉米種子大多已銷售至農戶端,而從我們2023年3月在東北地區的草根調研來看,前期試制種的轉基因玉米種子在今年開始在東北、云南等部分縣城進行試點銷售,我們預計2024年將是國內轉基因玉米和大豆大范圍商業化種植的元年。


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農業迎來新機遇,擴容重塑可期


漲價紅利強化,玉米種業規模有望翻倍增長


高糧價支撐疊加成本壓力,傳統種業景氣本就在回升。2021/22銷售季,以玉米種子為代表,傳統種子行業已開始了景氣復蘇。隆平、登海、荃銀和豐樂這4家上市種企的玉米種子銷售價格均錄得雙位數增長,4家公司的合計銷量同比增長19%、平均售價同比增長16%。不僅如此,2022年的三季報顯示,8家上市種企合計實現預收款67億元,同比增長41%、增速同比抬升約26個百分點,而從過去十年的情況來看,預收款的增速通常與下一銷售季的收入增速趨勢一致,我們相應預計2022/23銷售季傳統種業的景氣還將加速回升。高糧價的支撐和制種成本的壓力或是傳統種業景氣回升的主要驅動。


具體來說:

1)受俄烏沖突、石油漲價、低庫存等因素的影響,近兩年國內外糧價持續上漲并維持高位運行。截至2023年3月,國內玉米、小麥、中晚秈稻的現貨價較2020年的低點分別上漲了51%、39%、13%。而根據美國農業部和中國農業農村部的統計預測,預計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。我們預計糧價在未來2~3年或仍將維持高位運行,種子的價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,近兩年國內的制種成本普遍上升。根據農財網的統計,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,甘肅等地區還受異常天氣的影響出現了不同程度的制種減產,導致玉米種子的單公斤成本進一步承壓。相應的,種子企業在近兩年也紛紛通過漲價以轉移成本壓力。根據全國農技推廣中心的價格監測,2023年3月全國玉米種子的銷售均價約63.8元/畝、同比上漲14.1%。


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轉基因帶來技術紅利,玉米種子漲價或被強化。以歷史經驗來看,種子漲價的核心驅動力來自于兩方面:技術創新帶來的性能提升、糧價上漲帶來的種植收益提升,其中前者為主要動力。我國的玉米育種和大豆育種在過去數十年僅僅依靠雜交等傳統育種方式,其中玉米的雜交育種受制于種質資源等限制、已多年沒有明顯突破。轉基因技術的商業化推廣將為國內的玉米種業和大豆種業帶來新的技術紅利,帶動其價格的進一步上漲。其中,考慮到大豆種子尚未實現雜交、農民可直接留種且受法律保護,我們預計本輪轉基因技術的商業化更多的是帶動玉米種業的持續漲價,其實現機制或主要包括三方面:


1)轉基因替代非轉基因從而帶動玉米種子漲價:


首先,以國際經驗來看,轉基因種子的定價普遍高于非轉基因種子。我們從兩個視角來估算轉基因玉米種子的漲價空間:①以目前的玉米價格(2900元/噸左右)、農業農村部對2022年玉米的估算單產(427.3公斤/畝)、國內轉基因玉米種子的表觀增產幅度(5%~10%)進行折算,預計轉基因玉米種子在中國可為農民創造62~124元/畝的收入增厚機會。同時,考慮到轉基因種子可減少田間管理和殺蟲劑噴灑、為農民節約人力成本和農藥成本,我們估計轉基因玉米種子整體可為中國農民帶來100~150元/畝的價值。參考海外種企的定價思路(提取30%價值創造作為種子漲價基礎),我們估計轉基因玉米種子的漲價幅度有望達30~45元/畝。②參考國內轉基因棉花推廣時的定價情況(轉基因棉花種子比非轉基因的貴20~30元/畝,詳見圖表125),我們估計轉基因玉米種子的漲價幅度至少在20元/畝。綜合考慮,我們保守估計轉基因玉米種子的定價或較非轉基因玉米種子上漲20~30元/畝。


其次,考慮到轉基因性狀的功能優勢及示范效應,預計轉基因玉米種子的滲透率有望快速提升、到2027年或可達75%以上,滲透率的提升將帶動玉米種子價格實現結構式的增長。以美國、阿根廷、巴西的轉基因推廣經驗來看,越晚推廣轉基因技術的國家、其滲透率提升越快,而高位的糧價也會助推轉基因技術的推廣。轉基因玉米是從2008年在巴西開始推廣的,當時全球糧價處于高位、且有美國和阿根廷的成功推廣經驗、經銷商及農民對轉基因玉米的抗蟲效果認知度更高,因此轉基因玉米只用了5年的時間就在巴西實現了75%以上的滲透率、推廣時間明顯短于美國的12年和阿根廷的9年。同時,按照我國現行的農作物品種審定辦法和轉基因商業化流程,一個全新的轉基因玉米品種拿到審定號并制種上市大概需要5~7年的時間,即便考慮到玉米品種的適應性和推廣區域限制,我們估計國內種企在5年內也有望開發出更多轉基因品種以覆蓋盡可能多的細分區域市場。


參考我國玉米的下游消費構成及行業監管秩序的向好,保守預計合法轉基因玉米在國內的滲透率天花板或在90%~95%。根據中國匯易的統計數據,在過去十年的時間里,飼用消費和工業消費(淀粉加工、燃料乙醇加工等)等非食用消費占玉米總消費量的比重約96%。而以國際經驗來看,轉基因玉米的低霉素等特質使得其往往較非轉基因玉米更受飼用消費和工業消費的歡迎。因此,即便考慮到玉米食用環節或存在非轉基因的偏好,轉基因玉米的滲透率在國內仍有廣闊空間。同時,隨著2021年國家修改《種子法》、修改《國家級玉米、稻品種審定標準》并提高玉米品種的審定標準、發布《關于審理侵害植物新品種權糾紛案件的司法解釋》、推出《種業振興行動方案》等一系列政策的革新推進,國內種子行業對于知識產權的監管和執行逐漸得到改善,我們預計非法轉基因玉米種植、及″套牌侵權″的過往亂象有望明顯減少。綜合考慮消費和監管兩方面的影響,我們估計國內合法轉基因玉米的滲透率天花板或在90%~95%。


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2)轉基因事件的升級迭代從而帶動玉米種子漲價:


截至2023年1月,國內共有13個轉基因玉米事件獲批了種植用的生物安全證書,其中7個為抗蟲抗除草劑事件、2個為抗蟲事件、4個為除草劑耐受事件。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。結合海外的產業化經驗,我們預計中國轉基因玉米未來的產品升級迭代有三種可能性:


  • ①事件疊加以實現更多功能基因的組合,例如不同公司之間的相互授權、等等;

  • ②轉化技術的優化,例如大北農的DBN3601T是通過雜交的方式將兩個抗蟲基因組合到了一起、涉及到玉米基因組上兩個插入位點,未來也可考慮通過單載體轉入多基因的方式完成;又例如海南生物就正在開發通過單載體轉入4個基因的新事件;

  • ③新基因的優化和挖掘:目前國內的玉米害蟲以鱗翅目類昆蟲為主(玉米螟等),但生態環境的動態變化或可能導致未來鞘翅目類昆蟲在國內發生,屆時cry3Bb1等抗鞘翅目昆蟲的基因開發將具備必要性。


3)或可抑制非轉基因種子的制種面積,從而帶動玉米種業供需格局偏緊、種子漲價阻力減小。


預計轉基因有望帶動我國種業規模再增長。2021年,我國的玉米種子零售價僅50元/畝,對應的零售價口徑市場規模約325億元、種企銷售規模約162億元?紤]到傳統種業景氣的回升、轉基因技術帶來的溢價、轉基因滲透率的快速提升、及糧價變化對玉米總種植面積的影響,我們預計到2028年零售價口徑的玉米種業市場規模將增, 長82%至592億元(復合增速約8.9%)、其中種企銷售規模增長89%至306億元(復合增速約9.5%);其中,2025年和2026年或是增速較高年份。

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性狀三杰格局初現,種業集中化趨勢難改


政策限制+專利過期,跨國種企或難以在國內轉基因市場大展拳腳。外商在我國國內的投資活動需符合《外商投資目錄》的規定,而《外商投資目錄》中規定″玉米新品種選育和種子生產須由中方控股″″禁止投資農作物、種畜禽、水產苗種轉基因品種選育及其轉基因種子(苗)生產″。因此,外資種業龍頭在國內多采用和中資種子集團組成49%:51%持股比例的合資公司來進行雜交玉米種子也在、且無法在國內開展轉基因技術的研發和商業化活動。瑞士先正達也是在被中國化工集團收購后、成為中資集團的子公司,其轉基因性狀才得以通過中國種子集團在國內申請轉基因生物安全證書、并推進后續的商業化行為的。另外,由于跨國種企普遍早在1990s就已經開始了轉基因技術的商業化活動,其部分專利已經過期,也可能影響到其在中國的轉基因商業活動。相應的,預計轉基因玉米性狀環節在我國將主要是中資企業的競爭″戰場″。


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種業集中化趨勢難改,布局早、研發強的傳統種企有望實現市占率的抬升。對于傳統種企而言,未來行業集中度的提升或主要來自于兩方面:


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


2)雜交育種/區域市場拓展/產品營銷構建的突破:前面我們分析了,預計在5年左右的時間內,轉基因性狀的滲透率有望提升至75%,則能獲得轉基因性狀授權的種企屆時或都已具備轉基因產品,那么他們之間的競爭則將落在雜交育種、轉基因性狀和種質資源的結合、區域市場的拓展及產品營銷等方面。舉例來說,同樣是轉有某性狀的品種,種質資源更佳(或者說雜交育種做得更好)的品種更易實現高銷量;考慮到區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、西南等多個生態區域,預計區域布局廣、雜交研發實力強的公司更易實現全國口徑的高市占率。


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轉基因的商業化推廣或可帶動傳統種子銷售環節的單畝盈利提升。對于傳統種企來說,雖然轉基因種子的溢價一部分需通過性狀授權使用費用的形式支付給上游的性狀公司、一部分需讓利給經銷商等渠道環節,但是其雜交種子是轉基因技術的產品轉化載體、且需承擔制種推廣等環節責任,預計仍有望留存部分溢價、實現單畝盈利的提升。


農業競爭力有望提升,糧食安全戰略再鞏固


轉基因作物的推廣有望改善我國農產品的生產成本,從而提高我國農產品的國際競爭力。轉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。對比中國和美國、巴西的玉米、大豆種植成本構成,不難發現,人力成本正是其中最為關鍵的差異項。我們預計,轉基因玉米和大豆在國內的商業化有望復制海外的成功經驗、通過人工投入的改善而降低我國糧食生產的成本。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%)、而飼料又是畜禽養殖的主要成本項(占比約48%~70%),我們預計國內轉基因玉米和大豆的商業化有望引發連鎖反應、進而帶動我國畜禽養殖乃至肉類產品的成本下降。


耕地節約+助推玉米大豆帶狀復合種植模式,轉基因作物的推廣有望進一步鞏固我國的糧食安全戰略。一方面,以海外經驗來看,抗蟲性狀對作物單產的提升有明顯的帶動力,我們預計轉基因玉米的推廣有望提升國內玉米單產,從而實現耕地的賦能和節約。假設轉基因玉米在中國的表觀增產幅度為5%、假設2028年國內轉基因玉米的滲透率達到80%,那么我們預計滿足玉米靜態消費量所需要的土地約6億畝、較不推廣轉基因可以節約2398萬畝的耕地;如果考慮玉米的消費量保持2%的復合增速,則推廣轉基因玉米會比不推廣節約2695萬畝的耕地。假設玉米的表觀增產幅度可達10%,則滿足玉米靜態/動態消費量所需要的土地會比不推廣轉基因分別節約4619萬畝和5190萬畝。另一方面,轉基因作物的應用更利于玉米大豆復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合種植,從而實現玉米單產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,玉米大豆帶狀復合種植的模式給除草劑的田間噴灑帶來了挑戰,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,轉基因玉米和大豆的應用,可通過耐受同樣類型(草甘膦或/和草銨膦)除草劑的轉基因玉米和轉基因大豆復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合種植模式,提升國內糧食產量。


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另外,轉基因作物的推廣有望帶動國內草甘膦需求的提升。根據前文的梳理,抗除草劑性狀+對應的除草劑是種子和農藥的一個經典搭配,比如農達(Roundup)玉米MON810和草甘膦、農達大豆GTS40-3-2和草甘膦、TC1507和草銨膦等?紤]到不管是玉米還是大豆,國內現在批準的轉基因性狀主要是針對草甘膦或/和草銨膦的,同步考慮到草甘膦的價格優勢及海外成功經驗,我們預計轉基因玉米和大豆的商業化或許對草甘膦的帶動力更強。假設草甘膦的單位面積用量折算約1.5公斤原藥/公頃、國內轉基因玉米的滲透率在2030年達到90%、國內大豆的種植保留40%的比例以滿足豆腐/豆漿等高蛋白的需求,我們預計到2030年國內的草甘膦或新增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。


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投資建議:技術紅利期將至,積極布局種業


轉基因技術紅利將至,國內種業有望迎來新一輪的高速增長期。憑借技術優勢及相應而來的定價優勢,轉基因作物的推廣曾帶動全球種業市場規模持續了十幾年的高速增長、并形成了種子+農藥的捆綁銷售模式。而在技術門檻、知識產權保護和資源投入等壁壘的護航下,領軍企業也實現了規模和市占率的大幅提升。而目前,經過多年儲備后,轉基因玉米和大豆這兩個大單品僅待審定號的發放就有望在中國啟動商業化,2024年或成中國轉基因玉米和大豆商業化的元年。我們預計,這將會強化在高位糧價支撐下國內種業的漲價趨勢,帶動我國種業市場規模新一輪的高速增長。我們認為,在海外成熟經驗可參考、國內技術路徑梳理清晰的背景下,當前種業板塊仍具備明顯的投資價值。


風險提示


1、轉基因品種推廣進度不及預期。我國目前對轉基因技術的運用和監管仍相當謹慎,轉基因玉米、大豆種子落地政策若不及預期,可能影響對應品種在國內的推廣進度。

2、轉基因作物對產量的提升不及預期。若轉基因品種種植對產量提升不及預期,則其提價能力、推廣能力等或受影響。

3、種業監管力度不及預期。轉基因育種技術研究投入大,若知識產權不能得到有效保護,可能影響研發主體利用技術和轉基因性狀在市場中保持競爭力。

4、糧價表現不及預期。天氣、農資價格、種植面積、糧食需求等因素都會影響糧食價格,若糧價不及預期,農民種植積極性可能受挫,轉基因種子推廣和提價可能受影響。

來源:華泰證券研究所研報--農業 • 轉基因百頁深度:生物育種產業化元年的到來

作者: 熊承慧 馮源

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