aBIOTECH | 吴孔明院士牵头综述中国农业生物技术产品研发、产业化进展及未来前景

在全球人口持续增长和环境问题日益严峻的当下，保障粮食安全和实现农业可持续发展成为全人类面临的重大挑战。现代农业生物技术，尤其是利用转基因和基因编辑技术开展生物育种，正以前所未有的速度快速发展，实现高效、精准、定向的遗传改良，培育了大量植物、动物和微生物的新品种，确保了粮食供给的安全以及重要农产品的稳定供应。中国凭借其强大的科研实力、完善的政策支持体系以及广阔的市场需求，在农业生物技术领域不断深耕，取得了令人瞩目的成就。

近日，中国农业科学院吴孔明院士牵头在aBIOTECH 发表了题为"Agricultural biotechnology in China: Product development, commercialization, and perspectives"的综述论文，该论文系统且深入地阐述了中国农业生物技术的发展历程，总结了过去30年来中国在转基因和基因编辑技术的研究和产业化应用方面的进展，全面分析了我国批准农业转基因生物/农业基因编辑生物生产应用安全证书的情况，并对生物育种未来发展提出了展望，为我们理解中国生物育种科技创新和产业化应用的过去、现在与未来提供了重要指导。

过去30年间，中国政府积极投身农业生物技术的研发与应用，通过实施一系列国家重点研发计划，逐步建立起农业生物技术创新体系，并根据本国国情，逐步建立并完善与农业生物技术配套的安全评价和监管体系，在保障科学性的前提下，促进了中国生物育种产品成功产业化应用。如今，中国已成为全球农业生物技术领域的重要参与者和推动者，在部分技术领域达到国际领先水平。

一、 中国农业生物技术研究的深度探索（一）功能基因的深入挖掘功能基因的发现与利用是农业生物技术发展的核心。在解决虫害方面，多个Bt蛋白基因家族新成员以及植物源杀虫蛋白基因不断被发掘；在杂草控制方面，除耐草甘膦、草铵膦等成熟应用的基因外，科研人员还挖掘出狗牙根中的细胞色素、水稻中的乙酰乳酸合成酶等基因，为害虫防治和抗性治理提供了新的有效策略；在提高抗病性能方面，利用基因编辑技术成功培育出多个水稻、玉米、大豆和小麦抗病新品种，抗猪繁殖与呼吸综合征猪种也成功培育。而面对日益加剧的高温、干旱等非生物胁迫，科研人员发现了众多能够有效增强动植物在高温、盐碱胁迫下的耐受性，显著提高产量的关键基因，为极端环境的农业开发提供了潜在的解决方案。

在提升农产品品质和产量的基因研究方面，增强光合作用效率、提升氮利用效率、调控植株形态的基因相继被发现，有助于实现作物的合理密植和产量提升。MSTN基因的研究为提高动物产肉量带来了新突破，通过对该基因的编辑，在牛、鱼、猪等多种动物中实现了肌肉量的显著增加。此外，通过转基因技术成功提高了动物产品中多不饱和脂肪酸的含量，极大地提升了动物产品的营养价值。（二）生物技术工具的创新升级中国自主知识产权的转基因和基因编辑技术正逐步发展为规模化、高效化的技术体系。Cas12i和 Cas12j核酸酶获得专利授权，打破了国外在基因编辑工具领域的专利垄断，碱基编辑器和引导编辑器等新型编辑工具的应用，使得基因编辑能够实现更精准的单碱基替换和小片段编辑，大大提高了基因编辑的准确性和效率，为作物和动物的精准遗传改良奠定了坚实基础。基因递送技术也取得了创新性进展，诸如病毒介导、碳纳米材料介导等新型递送技术，有效突破了传统递送方法的局限性，极大地拓展了基因递送的应用范围和效率。合成生物学作为新兴交叉学科，在中国农业领域展现出巨大的发展潜力，中国科研人员已成功培育出一系列具有高营养附加值的生物育种产品，如在水稻中表达人血清白蛋白，在烟草中重构抗癌药物紫杉醇的生物合成途径，这标志着中国在利用合成生物学生产高价值化合物方面达到国际领先水平。二、 中国农业生物技术产品的研究与应用

中国政府为保障生物技术产品的安全应用，建立了科学评估和监管体系，从1997年开始正式受理农业转基因生物及其产品的安全评价申请以来，农业农村部批准的用于生产应用的农业转基因生物/农业基因编辑生物安全证书超过450个，本论文多维度分析了获批的农业生物育种产品类型、功能、研发单位等（图1～3）。根据历年获批的趋势，结合中国农业生物技术研究的特点和国家相关管理政策的变化，综合分析了不同历史阶段申报和发放证书数量的特点以及产业化应用代表产品。

图1. 中国获批农业转基因生物/农业基因编辑生物安全证书情况

（一）作物领域的重大变革

中国转基因作物的研究和产业化应用与中国对农产品的市场需求以及国家生物安全和生态保护战略密切相关。目前，中国已有8种转基因植物（棉花、番木瓜、矮牵牛、甜椒、番茄、水稻、玉米和大豆）相继获得了50个农业转基因生物安全证书（图2）。随着转基因玉米和大豆的产业化进程推进，安全证书批准数量也逐年增加。2023年，基因编辑高油酸大豆获得生产应用安全证书，成为中国首个获批的基因编辑作物。此后，抗白粉病小麦、高产玉米等作物也相继获得安全证书。随着技术的不断进步和市场的逐步开放，越来越多的转基因、基因编辑玉米和大豆等作物获批，对保障中国的粮食安全和农产品稳定安全供给发挥着越来越重要的作用。

图2. 中国获批农业转基因生物安全证书（生产应用）的转基因作物情况

（二）动物领域的稳步前行

中国在转基因动物研究方面起步较早，1983年，朱作言院士团队成功将生长激素基因导入鲫鱼受精卵，培育出世界上第一批转基因鱼。此后，陆续培育出转基因奶牛/猪羊等，在基础研究、生物医药等领域发挥了重要作用。基因编辑技术的兴起为动物育种和健康养殖带来了新的机遇，成功培育出具有抗病特性的动物品种，此外，基因编辑技术还被应用于提高动物的生长性能，满足了市场对高品质动物产品的需求，有效降低了养殖过程中的疫病风险，提高了养殖效益。

（三）微生物领域的蓬勃发展

微生物在农业中的应用广泛，也是中国获批安全证书最多的类型（图3）。在动物应用方面，基因工程疫苗发展迅速，多种疫苗实现产业化，为动物疫病的防控提供了有力保障。在植物应用方面，微生物肥料和生物农药的研发与应用取得了显著进展。中国科研人员通过转基因技术对Bt菌株进行改良，增强了杀虫活性，拓宽了杀虫谱，并开发出多种基于Bt菌株的生物农药产品，已在全国范围内推广应用，有效降低了传统农药对环境的污染。微生物肥料利用微生物的固氮、解磷、解钾等功能，显著改善土壤结构，促进植物生长，增强抗逆性。通过将转基因和基因编辑技术应用于微生物育种，开发出了更高效的微生物肥料和生物农药产品，为农业的可持续发展提供了有力支撑。

图3. 中国获批农业转基因生物安全证书（生产应用）的转基因动物用微生物情况

三、 中国农业生物技术发展展望

中国农业生物技术在过去30年间取得了令人瞩目的成就，从基础研究到技术创新，从产品研发到产业化应用，各个环节都取得了长足的进步。在保障粮食安全、推动农业可持续发展、提升农产品质量等方面发挥了重要作用。展望未来，中国农业生物技术研究和应用面临着诸多机遇与挑战。

在植物生物技术方面，制定科学合理的病虫害抗性管理策略，延缓害虫对转基因作物抗性的产生，确保转基因作物的长期有效性。同时，进一步深入挖掘作物的优良基因，开发具有多种优良性状的转基因和基因编辑作物，以满足市场对农产品多样化的需求。此外，拓展植物生物技术的应用场景，将植物作为生物反应器，生产高附加值的产品，进一步提升农业的经济效益和产业价值。

动物生物技术领域需要借鉴国际上对转基因和基因编辑动物的管理经验，结合中国实际情况，制定科学合理、严格规范的政策法规，建立健全基因编辑动物的安全评价体系。持续加强基因编辑动物的基础研究，深入探索基因功能和编辑技术，进一步提高基因编辑动物的生产性能和安全性，推动其在畜牧业中的广泛应用，促进畜牧业的转型升级。

微生物生物技术领域需持续改进动物用疫苗产品，研发新型动物疫苗，提高疫苗的免疫效果和安全性。紧跟市场需求开发个性化、环保型饲料。利用基因编辑技术筛选和创制高效的微生物菌株，提高生物肥料的性能和稳定性。深入研究微生物之间的相互作用和微生物与植物的互作机制，优化生物肥料的配方，为农业的可持续发展提供更加优质、高效的微生物产品。

合成生物学领域，加强生物合成途径的调控机制的研究，提高目标产物的合成效率。创新合成生物学的设计设备和软件，提高实验效率和准确性。完善法规和标准，确保研究、评价和应用过程的生物安全，推动合成生物学技术在农业领域的广泛应用和可持续发展。

面对未来的发展，相信在政府、科研机构、企业和社会各界的共同努力下，中国农业生物技术将迎来更加辉煌的明天，为全球农业发展贡献更多的中国智慧和中国方案，助力实现全球粮食安全和农业可持续发展的宏伟目标。

中国农业科学院吴孔明院士、中国农业科学院植物保护研究所张杰研究员、中国农业科学院深圳农业基因组研究所李奎教授为论文共同通讯作者，农业农村部科技发展中心梁晋刚博士、上海市农业科学院生物技术研究所孙宇博士、中国农业科学院植物保护研究所杨焱超和王泽宇博士为共同第一作者，中国农业科学院北京畜牧兽医研究所姚斌院士、南京农业大学资源与环境科学学院张瑞福教授、中国农业科学院上海兽医研究所童光志研究员参与了该研究工作。

引用本文：Liang, J., Sun, Y., Yang, Y. et al. Agricultural biotechnology in China: product development, commercialization, and perspectives.  aBIOTECH (2025).https://doi.org/10.1007/s42994-025-00209-4

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