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[交流讨论]生物育种:前沿生物技术改造下的新农业|华兴报告 [复制链接]

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只看楼主 倒序阅读 使用道具 楼主  发表于: 2022-07-15
  “种子”是农业的“芯片”,全球生物育种经由技术推动,经历了1.0原始驯化选育和2.0常规育种阶段,当前正处于3.0分子育种迈入4.0分子设计育种/智慧育种阶段。

  本文将聚焦在3.0和4.0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。而我们也相信,各类育种方式也将长期共存、相互补位结合,共同推动生物育种行业的发展。

  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。

  技术持续革新,生物育种将承载未来十年新增量、打开市场天花板。

  据ID TechEx 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,加上政策鼓励的力度大,以及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。

  前沿生物技术变革育种的经济模型,企业资金投入和上市周期大幅降低。

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

  源头创新需求,驱动企业利用生物育种新技术改良农作物性能。

  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。

  技术与需求结合,生物育种带动产品持续创新,打开更多应用空间。

  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。


  生物育种降本增效和生态作用显著,具有更高经济效益。

  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。

  监管政策的放开正强势开启育种新时代的闸门。

  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。



  后进者有了上牌桌的新机会,生物育种行业将百花齐放。

  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。


  中国政策不断完善,生物育种迎来产业化春天。

  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。

  我国基因编辑育种基础研究积累领先世界,有望由追赶者转变成为领跑者。

  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。

  突破卡脖子技术、建立平台级基础设施的企业,有望领跑生物育种行业

  攻克“卡脖子”环节——基础研究突破或赋能基础研究降本增效大有可为

  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。




  攻克“卡脖子”环节——自主知识产权的基因编辑创新性工具

  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。

  转基因巨头与基因编辑创新企业存在深度融合机会。

  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。


  下游种植端和应用场景的变革推动与生物育种结合,催生新的长期机会点。

  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。



  参考文献

  本报告由华兴资本与知耕联合出品
  数据来源:国际农业生物技术应用服务组织(ISAAA)、ID TechEx Research、农财网、IMARC Group、AgbioInvestor统计数据,Kynetec统计数据、Phillips McDougall、Benson Hill年报、先正达科创板招股说明书、孟山都年报、Yield10 BioScience招股说明书、KeyGene产品报告
 
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