农产品行业转基因种业深度报告：十年磨一剑何日试锋芒

1、目录 HYPERLINK l _TOC_250023 全球转基因生物技术应用呈何趋势？ 5 HYPERLINK l _TOC_250022 发展趋势：复合性状的转基因作物种植比例在逐年增加 6 HYPERLINK l _TOC_250021 抗虫、耐除草剂为主要目标性状 6 HYPERLINK l _TOC_250020 复合性状的推广比例正逐年增加 7 HYPERLINK l _TOC_250019 核心原因：农户和种企均可获得效益提升 8 HYPERLINK l _TOC_250018 种植户：转基因技术的应用提高农作物生产效率 8 HYPERLINK l _TOC_250017 农资企业

2、：增强种植户粘性，提升市占率 11 HYPERLINK l _TOC_250016 从转基因生物技术研发看中美两国差异 11 HYPERLINK l _TOC_250015 知识产权保护政策：中国 VS 美国 12 HYPERLINK l _TOC_250014 生物育种研发体系：中国 VS 美国 14 HYPERLINK l _TOC_250013 研发主体：美国以跨国巨头投资为主，中国以政府为主 14 HYPERLINK l _TOC_250012 研发体系：美国研发体系流程化，中国科研机构相对分散 16 HYPERLINK l _TOC_250011 农化技术与生物育种的协同：中国 VS

3、 美国 17 HYPERLINK l _TOC_250010 为什么中国推广转基因农作物没有诞生跨国巨头？ 19 HYPERLINK l _TOC_250009 美国跨国种业巨头的成长源于资本与技术双轮驱动 19 HYPERLINK l _TOC_250008 中国种企竞争力不足 20 HYPERLINK l _TOC_250007 如何看国内转基因粮食作物产业化？ 23 HYPERLINK l _TOC_250006 转基因粮食作物产业化有助于提升农业生产效率 23 HYPERLINK l _TOC_250005 美国大力推广转基因作物是基于国家战略需要及商业利益驱动 23 HYPERLIN

4、K l _TOC_250004 中国粮食生产力水平亟待提升，种植转基因品种或利于效率提升 25 HYPERLINK l _TOC_250003 产品储备丰富，转基因粮作产业化有望带来行业扩容 27 HYPERLINK l _TOC_250002 转基因粮作产业化会怎样影响种业竞争格局？ 29 HYPERLINK l _TOC_250001 转基因放开后国内种企会否受到跨国种业巨头的冲击？ 29 HYPERLINK l _TOC_250000 当下国内哪些种企具备竞争优势？ 30图表目录图 1：1996 年以来全球转基因作物种植面积迅速攀升 5图 2：2018 年全球主要转基因作物的应用率 5图

5、 3：2018 年全球 Top5 转基因作物种植国种植面积占比情况 5图 4：2018 年全球 Top5 转基因作物种植国的平均应用率已接近饱和 5图 5：19922018 年间，玉米是转基因转化体获批数量最多的作物 6图 6：转基因作物中玉米、大豆、棉花三者面积总和占比超 90% 6图 7：19922018 年全球获批文的单一转基因转化体件数 Top12 6图 8：耐除草剂性状和抗虫性状是目前商业化种植的转基因作物的主要目标性状 7图 9：转基因技术的性状研发推广方向 7图 10：转基因复合性状占比趋势提升 8图 11：转基因作物商业价值凸显 8图 12：2016 年转基因作物应用带来的农场

6、增收的情况（分品类） 9图 13：19962016 年转基因作物应用带来的农场增收情况（分品类） 9图 14：应用转基因生物技术后，美国生产单位作物需要的作物杀虫剂的成本减少 9图 15：美国 BT 转基因玉米的产量高于常规玉米的产量 10图 16：美国 HT 转基因大豆的产量高于常规大豆的产量（2006 年） 10图 17：应用转基因技术后美国玉米单产上升较为明显 10图 18：应用转基因技术后美国大豆单产上升较为明显 10图 19：应用转基因技术后美国棉花单产上升较为明显 10图 20：印度转基因抗虫棉种植比例持续提升 10图 21：应用转基因抗虫棉后，印度棉花单产水平有明显提升 11图

7、22：发展中国家转基因作物种植面积及全球占比趋势提升 11图 23：19952014 年美国大豆玉米种子价格飙升（单位：美元/英亩） 11图 24：出售转基因种子对农资企业（种企）具有强大的吸引力 11图 25：1992 年以来全球转基因作物转化体批准状况（按国别） 12图 26：19922018 年各国转基因作物转化体批准状况（Top10） 12图 27：私人部门在农作物育种及生物技术研发上的支出飞速增长 13图 28：美国农业生物技术专利一半以上由私人企业申请 13图 29：全球 10 大种业公司美国公司占 4 席（2016 年） 14图 30：美国批准转基因品种数量前十机构（2016 年

8、） 15图 31：孟山都研发投入占营收的比重在 10%左右 15图 32：转基因种子从研发到登记注册平均需要 13.1 年左右的时间，平均至少要花费约 1.36 亿美元 15图 33：中国政府明确实施一系列国家科技重大专项支持发展转基因技术 16图 34：中美转基因研发体系比较 17图 35：全球草甘膦用量增长趋势及其中农业用量占比情况 18图 36：美国草甘膦用量增长趋势及其中农业用量占比情况 18图 37：全球抗除草剂作物种植面积在 0.8 亿公顷左右 18图 38：20 世纪 90 年代后期全球农药销售额呈下滑趋势 20图 39：1996 年以来美国转基因作物种植面积年均复合增速约 19

9、.5% 20图 40：1997 年孟山都的转基因棉花性状在美国市占率已达到了 84% 21图 41：2005 年美国棉花种子市场份额 21图 42：1997 年以来中国抗虫棉应用率持续上升 21图 43：国产抗虫棉和美国抗虫棉在中国的市占率变化 21图 44：中外合资公司冀岱公司的棉种推广框架 22图 45：国产转基因抗虫棉与美国抗虫棉的在中国市场的价格策略比较 22图 46：2018 年中国转基因作物种植面积 290 万公顷（主要是抗虫棉，其他作物面积不足 1 万公顷） 23图 47：中国棉花种子市场规模不超过 40 亿元 23图 48：美国玉米年度出口情况 24图 49：转基因拉动美国大豆

10、出口量出现大幅增长 24图 50：转基因拉动美国棉花出口量出现大幅增长 25图 51：19962018 年美国农产品出口额增长了 109% 25图 52：美国农业带分布图在农业区域化、专业化生产的基础上开展规模化经营 25图 53：近年来国内大豆自给率趋于下降 26图 54：2015 年以来国内玉米自给率趋于下降 26图 55：近年来中国农产品贸易逆差持续扩大化 27图 56：大豆约占中国农产品进口总额的 19.5%（2018 年） 27图 57：近年来中国玉米亩均生产成本高出美国将近 300 元左右 27图 58：2013 年以来中国大豆亩均生产成本高出美国至少 150 元 27图 59：中

11、美两国玉米生产成本中种子费占总生产成本的比重 27图 60：中美两国大豆生产成本中种子费占总生产成本的比重 27图 61：中国转基因产品上市的流程图 28图 62：2018 年全国玉米种植面积 6.32 亿亩 29图 63：20042018 年我国每亩玉米种子费用年均复合增速约为 7.29% 29图 64：转基因玉米 DBN9936 产品简介 31图 65：转基因玉米瑞丰 12-5 产品简介 31图 66：先正达集团种子业务版图 32表 1：植物品种知识产权保护相关的法律法规 13表 2：全球主要地区对转基因生物技术产业知识产权的保护差异比较 13表 3：随着转基因作物种植面积增长后，美国草甘

12、膦用量占比也明显增加 18表 4：随着转基因作物种植面积增长后，美国草甘膦用量占比也明显增加 19表 5：农资巨头抗草甘膦品种及应用情况（截至 2018 年） 19表 6：国内抗虫棉经营主体多、品种多以 2005 年中国抗虫棉重点生产企业为例 21表 7：转基因玉米商业化有望带动国内玉米种子的市场规模扩容（假设转基因应用率 100%） 29表 8：2019 年外商投资准入负面清单中关于农林牧渔行业的特别管理措施 30表 9：先正达有丰富的抗虫玉米商业化推广基因 32表 10：部分先正达公司自主研发的种子产品（20002013 年） 332020 年农业农村部给 2 个抗虫耐除草剂玉米品种 DB

13、N9936 和瑞丰 12-5 以及耐除草剂大豆 SHZD32-01 颁发了安全证书，这是继 2009 年之后第二次给粮食作物核发生物安全证书。2009 年国家已经给转植酸酶基因玉米 BVLA430101、抗虫水稻华恢 1 号、抗虫水稻 Bt 汕优 63 下发了转基因生物安全证书，但上述品种均迟迟未实现商业化推广。那么这些转基因品种是否有望加速转化为生产力呢？历史上中国有成功推广自主研发的转基因抗虫棉的经验，为何却没有诞生一个跨国种业巨头呢？美国作为全球转基因生物技术的发祥地，转基因生物研发与商业化发展全球领先，又有哪些经验值得我们参考和借鉴呢？全球转基因生物技术应用呈何趋势？自 1996 年（

14、转基因商业化元年）以来，全球转基因作物种植面积持续攀升。2018 年全球种植转基因作物达 1.92 亿公顷，较 1996 年增加了约 113 倍。转基因作物在世界五大转基因作物种植国的平均应用率（大豆、玉米和油菜的平均应用率）已经接近饱和，其中美国 93.3%、巴西 93%、阿根廷接近 100%、加拿大 92.5%、印度 95%。我们认为，转基因技术的应用提高了生产效率，也赋予了商品种子更高的附加值，其商业价值凸显，因此推广转基因种子对种植户及种企均具有吸引力。图 1：1996 年以来全球转基因作物种植面积迅速攀升图 2：2018 年全球主要转基因作物的应用率2.52.02018年全球主要转基

15、因作物应用率78%76%19962018年全球转基因作物种植面积增长了约113倍1.811.701.481.251.020.810.590.441.851.920.280.021.51.030%29%0.50.0大豆棉花玉米油菜20182017201620152014201320122011201020092008200720062005200420032002200120001999199819971996全球转基因作物种植面积：亿公顷资料来源：国际农业生物技术应用服务组织，长江证券研究所资料来源：国际农业生物技术应用服务组织，长江证券研究所图 3：2018 年全球转基因作物种植国种植面积占

16、比情况图 4：2018 年全球转基因作物种植国的平均应用率已接近饱和美国 巴西 阿根廷 加拿大 印度 其他6.10%8.90%6.60%39.10%12.50%26.80%102% 100%98%96%94%92%90%88%100%95%93.3%93%92.5%美国巴西阿根廷加拿大印度 资料来源：国际农业生物技术应用服务组织，长江证券研究所资料来源：国际农业生物技术应用服务组织，长江证券研究所发展趋势：复合性状的转基因作物种植比例在逐年增加从全球转基因作物性状发展趋势来看，目前商业化种植的转基因作物中涉及的性状包括耐除草剂、抗虫、品质改良、抗病毒、延迟成熟等，其中耐除草剂性状和抗虫性状是商

17、业化种植的转基因作物的主要目标性状。基于消费者对高产优质、抗逆抗病作物的需求，复合性状的转基因作物种植比例在逐年增加。抗虫、耐除草剂为主要目标性状从 19922018 年全球转基因转化体获批数量来看，获批数量最多的转基因转化体主要是耐除草剂和抗虫的玉米、大豆以及棉花品种，玉米仍然是转化体获批数量最多的作物（共有 35 个国家/地区批准了 137 个转化体）。目前已经实现商业化种植的转基因作物中涉及的性状包括耐除草剂、抗虫、品质改良、抗病毒、延迟成熟等，其中耐除草剂性状和抗虫性状是目前商业化种植的转基因作物的主要目标性状。图 5：19922018 年间，玉米是转基因转化体获批数量最多的作物图 6

18、：转基因作物中玉米、大豆、棉花三者面积总和占比超 90%1501209060300634935372731151338137转化体数量国家数量100 %玉米大豆棉花80%60%40%20%2018201720152013201220112010200920082007200620052004200320022001200019991998199719960%玉米棉花马铃薯大豆油菜资料来源：国际农业生物技术应用服务组织，长江证券研究所资料来源：国际农业生物技术应用服务组织，长江证券研究所图 7：19922018 年全球获批文的单一转基因转化体件数耐除草剂玉米转化体NK603 61耐除草剂大豆GT

19、S 40-3-2 57抗虫玉米MON810 55耐除草剂和抗虫玉米Bt11 54耐除草剂和抗虫玉米TC1507 53抗虫玉米MON89034 51耐除草剂玉米GA21 50耐除草剂和抗虫的玉米、大豆以及棉花品种最受青睐耐除草剂和抗虫玉米MON88017 45耐除草剂大豆MON89788 45抗虫棉花MON531 44耐除草剂玉米T25 43抗虫玉米MIR16243获批文件数资料来源：国际农业生物技术应用服务组织，长江证券研究所图 8：耐除草剂性状和抗虫性状是目前商业化种植的转基因作物的主要目标性状耐除草剂基因Bt杀虫蛋白基因5-烯醇式丙酮莽草酸-3-磷酸合酶基因草甘膦乙酰转移酶基因草甘膦氧化酶

20、基因乙酰乳酸合酶基因草铵磷乙酰转移酶基因腈水解酶基因麦草畏O -脱甲基酶基因抗病毒基因主要是一些病毒的外壳蛋白基因等Cry(鳞翅目昆虫专一性)Cry (鳞翅目和双翅目昆虫专一性)Cry (鞘翅目昆虫专一性)Cry (双翅目昆虫专一性)抗逆性状基因如抗旱基因（Csp ）等资料来源：转基因实践 30 年，长江证券研究所复合性状的推广比例正逐年增加根据基因的性状可将现有的转基因作物分为三代。第一代转基因作物是以导入除草剂、抗虫、抗病等输入特性为主，主要受益群体是种植户；第二代以输出特性为主，受益群体是消费者；第三代主要是高新技术领域的运用。现阶段全球范围内转基因作物大面积商业推广的主要是以抗虫、耐除

21、草剂为代表的第一代转基因作物品种。基于消费者对高产优质、抗逆抗病作物的需求，现如今对转基因农作物的研究不仅仅是将单一的抗虫或者耐除草剂基因转入植物中表达，而是向多基因多性状叠加的趋势发展。从 1996 年2018 年，全球复合性状的转基因农作物种植面积占比从不足 5%提升至 42%。为了满足人们生活质量提高的需求，研发单位正在培育抗旱耐盐、改良品质、增加营养、医疗保健及生物能源用的第二代、第三代转基因植物。这不仅可使消费者直接得益，还将为解决与广大消费者日常生活紧密相关的全球性水资源短缺和能源危机作出重大贡献，这也是未来转基因推广方向的必然趋势。图 9：转基因技术的性状研发推广方向1代-输入性

22、状减少化学农药的使用、降低耕种成本，增加作物产量除草剂、抗虫、抗病、抗恶劣环境资料来源：USDA，长江证券研究所2代-输出性状3代-附加值性状用于医药、生物燃料和生物降解等领域改善作物产品品质高产、低植酸、优质蛋白、高直链淀粉或生物能源、 优质纤维、再生能源等图 10：转基因复合性状占比趋势提升9000750060004500300015000复合性状种植面积（万公顷）复合性状占比45%40%35%30%25%20%15%10%5%1996199719981999200020012002200320042005200620072008200920102011201220132014201520

23、16201720180%资料来源：国际农业生物技术应用服务组织，长江证券研究所核心原因：农户和种企均可获得效益提升转基因技术主要是应用在市场潜力较大、种植面积较广的玉米、大豆、棉花等作物上。结合玉米、大豆等的生产特征，BT（抗虫）性状以及 HT（耐除草剂）性状的应用不仅简化了作物的种植过程，还可以减少由于杂草或害虫造成的产量损失，契合种植户的生产目标，其对于种植户及种企而言，均具有较高的商业价值。图 11：转基因作物商业价值凸显种植户：提高生产效率提高农作物的抗病虫害和抗杂草能力提高作物单产水平，降低减产幅度简化农作物生产流程转基因种子销售单价更高与杀虫剂、除草剂捆绑销售，增强客户粘性农民不能

24、使用自留种种企：提升销售额与市占率资料来源：长江证券研究所整理种植户：转基因技术的应用提高农作物生产效率在种植转基因作物后，2016 年全球农场直接收益为 182 亿美元。在 19962016 年的 21 年间，转基因作物性状的应用使得农场生产者收入增加了 1861 亿美元，其中以转基因耐除草剂大豆、转基因抗虫玉米以及转基因抗虫棉这三种农作物给农场生产者带来的经济效益最高。我们分析，从种植户的角度看，转基因农作物的大量应用正是因为提高了种植户生产效率，其所带来的经济价值包括但不限于：（1）提高农作物的抗病虫害和抗杂草能力，减少农药和除草剂的使用，使农作物的生产成本大大降低；以中国获批安全证书的

25、瑞丰 12-5 为例，其较非转基因玉米增产约 6%10%增产主要通过降低害虫损失实现，玉米螟的损失基本可降到零。（2）提高作物单产水平，降低农作物减产的幅度。在应用转基因技术后，美国玉米、棉花、大豆的单产分别由 1996 年的 127.1 蒲式耳/英亩、700 磅/英亩、37.6 蒲式耳/英亩增加到 2019 年的 168 蒲式耳/英亩（提升幅度+32.2%）、803磅/英亩（+14.7%）、47.4 蒲式耳/英亩（+26.1%），生产效率提升明显。再以印度为例，自 2002 年应用抗虫棉以来，印度转基因抗虫棉应用率现已长期维持在 90%以上的水平，印度棉花单产水平从2002 年的301 公斤

26、/公顷提升64.1%至2019 年的494 公斤/公顷。转基因抗虫技术的应用减少了棉铃虫造成的损失，降低了虫害导致的减产幅度，也使得印度的棉花平均单产水平明显提升了一个台阶。正是由于转基因技术的应用明显带动了生产力的提升，转基因生物技术在发展中国家的应用率也趋势上升，发展中国家种植的转基因作物面积占比从 1996 年的 6%上升到 2018 年的 46%。图 12：2016 年转基因作物应用带来的农场增收的情况（分品类）图 13：19962016 年转基因作物应用带来的农场增收情况（分品类）29%30%3%7%HT大豆 HT+BT大豆HT玉米 HT棉花 HT油菜 BT玉米BT棉花27%1%3%

27、20%24%14%26%12%3% 1%HT大豆HT+BT大豆HT玉米 HT棉花 HT油菜 BT玉米 BT棉花资料来源：G. Brookes and P. Barfoot（2018），长江证券研究所资料来源：G. Brookes and P. Barfoot（2018），长江证券研究所图 14：应用转基因生物技术后，美国生产单位作物需要的作物杀虫剂的成本减少资料来源：USDA，长江证券研究所图 15：美国 BT 转基因玉米的产量高于常规玉米的产量图 16：美国 HT 转基因大豆的产量高于常规大豆的产量（2006 年）680660640620600580560540520500480BT转基因玉

28、米产量（千克/亩）常规玉米产量（千克/亩）200 5201 0常规大豆HT转基因大豆产量（千克/亩）170180190200210 资料来源：USDA，长江证券研究所资料来源：USDA，长江证券研究所图 17：应用转基因技术后美国玉米单产上升较为明显图 18：应用转基因技术后美国大豆单产上升较为明显玉米单产：蒲式耳/英亩 5550 45 40 35 30 25 200 大豆单产：蒲式耳/英亩180 160 140 120 100 80 19801982198419861988199019921994199619982000200220042006200820102012201420162018

29、198019821984198619881990199219941996199820002002200420062008201020122014201620186020资料来源：USDA，长江证券研究所资料来源：USDA，长江证券研究所图 19：应用转基因技术后美国棉花单产上升较为明显图 20：印度转基因抗虫棉种植比例持续提升1000陆地棉单产：磅/英亩转基因棉花种植面积：万公顷转基因应用率1500 120%900 1200100%800700 90080%60%600 500 60040% 300400 20%19801982198419861988199019921994199619982

30、00020022004200620082010201220142016201830000% 20022003200420052006200720082009201020112012201320142015201620172018资料来源：USDA，长江证券研究所资料来源：USDA，国际农业生物技术应用服务组织，长江证券研究所图 21：应用转基因抗虫棉后，印度棉花单产水平有明显提升图 22：发展中国家转基因作物种植面积及全球占比趋势提升 印度棉花单产：公斤/公顷600520 440 360 280 12000100008000600040002000发展中国家转基因种植面积：万公顷全球占比60%

31、50%40%30%20%10%1990199119921993199419951996199719981999200020012002200320042005200620072008200920102011201220132014201520162017201820191996199719981999200020012002200320042005200620072008200920102011201220132014201520162017201820000%资料来源：USDA，长江证券研究所资料来源：国际农业生物技术应用服务组织，长江证券研究所农资企业：增强种植户粘性，提升市占率转基因技术

32、的应用赋予了商品种子更高的附加值，伴随而来便是种子提价。而且种企在基因、性状、品种方面拥有很多知识产权，种企的收入来源收入的来源一部分来自于种子的销售，另一部分还来源于知识产权许可的收入。19952014 年间，美国大豆、玉米种子成本涨幅分别达 351%、321%，且随着转基因普及率提升，2005 年后大豆、玉米种子成本均呈加速提升。另一方面，农资企业在向农民出售专利转基因种子时，会与其除草剂等打包销售；且农民在应用产品后无法自留种，转基因种子的销售强化了种植户与农资企业的粘性，因此，出售转基因种子对农资企业（种企）也具有强大的吸引力。图 23：19952014 年美国大豆玉米种子价格飙升（单

33、位：美元/英亩）图 24：出售转基因种子对农资企业（种企）具有强大的吸引力提升种子销售额转基因技术的应用赋予了商品种子更高的附加值，伴随而来便是种子提价。促进农药销售转基因种子时，会与其除草剂进行打包销售。种子商品化率提升农民无法自留种，对商品种子依赖程度更高，转基因种子的销售强化了种植户与农资企业的粘性。资料来源：Farm Aid，长江证券研究所资料来源：长江证券研究所整理从转基因生物技术研发看中美两国差异美国是最早将转基因技术商业化的国家，其在生物技术发展、转基因作物的研发和商业化方面均处于领先地位；同时美国也是全球转基因种植面积最高的国家。从各转基因作物转化体的数量情况来看，美国是自 1

34、992 年以来批准转基因转化体最多的国家。 19922018 年，全球范围内批准用于粮食、饲料、加工和耕种用途的转基因作物转化体中，美国约占 13%。美国成为全球转基因技术最发达的国家主要是：（1）美国知识产权保护政策倾向于维护育种者利益，私人资本为追逐丰厚投资回报及获取垄断利润参与生物技术研发；（2）美国的跨国种企以商业化为目的，将农化技术与生物育种技术结合，以与公司其它产品相关的、具有较大潜在市场价值的性状为突破口开展研发活动，带动种子与农化产品销量的双双提升；（3）由于转基因研发周期长、投入大，跨国巨头利用其在资金和研发能力等方面的巨大优势，在全球范围内掌握了大量的垄断资源和核心专利技术

35、。此外，美国转基因种子应用率高、市场空间巨大，也为跨国种企提供了成长的沃土。中国在转基因生物技术研发上呈如下特点：1）转基因育种知识产权的保护法规和保护模式不够清晰，目前仅对植物品种的生产方法授予专利权，未对植物品种提供专利保护，知识产权的保护上更倾向于保护生产者而非育种者的利益。2）中国转基因生物技术的研发主体主要是科研院所等公共机构，研发投入主要依靠政府支持。3）中国农药行业市场化起步晚，农资市场集中度不高且与种企协同性较差，加之育种资源分配失衡，国内缺少具备育繁推一体化实力的跨国种企。图 25：1992 年以来全球转基因作物转化体批准状况（按国别）图 26：19922018 年各国转基因

36、作物转化体批准状况（）13%29%11%10%4%5%7%5%5%5%6%美国 日本 加拿大韩国 欧盟 巴西 墨西哥菲律宾阿根廷澳大利亚其它6005004003002001000544美日加韩国本拿国大批准件数492429304263232218 218202176欧巴墨盟西西哥菲阿澳律根大宾廷利亚资料来源：国际农业生物技术应用服务组织，长江证券研究所资料来源：国际农业生物技术应用服务组织，长江证券研究所知识产权保护政策：中国 VS 美国知识产权保护可以确保种子研发主体利用技术和转基因性状在市场中保持竞争力。同其他国家相比，在知识产权保护上，美国更注重维护研发者的利益，而其他转基因种植大国（主

37、要是发展中国家），转基因技术稍欠发达但拥有丰富的生物遗传资源，为与发达国家强势生物技术及知识产权垄断相竞争，他们更倾向于保护种植户的利益。知识产权保护便于育种主体回收成本、积累研发资本，为美国生物育种技术的突破创造了利润条件。1970 年，美国植物品种保护法颁布后，知识产权保护为私人资本提供了更大的激励，参与种子开发和作物生物技术研究可获得丰厚回报，故而民间资本大量进入作物育种领域，美国作物育种研究逐步向私人部门转移。 19702010 年，私人部门在农作物育种及生物技术上的研发支出从 0.11 亿美元上升至 21.8 亿美元，年均复合增速达 14.1%。美国十分重视对于生物技术的知识产权保护

38、。目前美国的转基因生物技术及产品均可纳入专利保护；出于对生物技术的重视，在处理相关专利纠纷案件的过程中，美国对侵权的认定更倾向于作出有利于育种者的解释。在中国，目前的保护法规和保护模式不够清晰，国内尚未对植物品种提供专利保护，仅对植物品种的生产方法授予专利权；而且农民（不含农民专业合作社、家庭农场 等新型农业生产经营主体）自繁自用授权品种的繁殖材料，可以不经品种权所有人许可、不向其支付使用费。整体看，目前中国对于知识产权的保护力度不足，更倾向于保护生产者而非育种者的利益。时间法律法案要点与意义表 1：植物品种知识产权保护相关的法律法规1790颁布专利法（1790）该法案保护了知识产权，但并未将

39、对知识产权的保护扩展到新植物品种的领域。Paris Conventions for the Protection of Industrial最古老的知识产权保护之一。该协定只为植物品种及种植业生物技术的创新提供了Property (巴黎工业财产保护协定）有限的产权保护。1930颁布植物专利法（1930）世界上第一部专门对无性繁殖植物进行保护的法律。1952修订专利法（1952）规定了对植物的发明可以授予实用专利，植物新品种开始受到一般专利法的保护。1961成立国际植物新品种保护工会（UPOV）该组织致力于扩大对新植物新品种的保护，解决在农业生物技术方面的新问题。1960s育种者权力委员会成立（

40、BRSC）强化对作物育种者产权问题的检验，并推动了1970年植物品种保护法的创立。1970美国颁布植物品种保护法(PVPA)该法案授予育种者创造的新植物品种的交易权，为期18年。1971国际农业研究咨询团体(CGIAR)成立该团体致力于保护植物的基因材料，并合作分配相关资源给成员国的研究机构。18831994颁布植物品种保护法（1994年修订）美国开始认可1991年提出的国际新品种保护条例，对大多数作物的保护认证从原有的18年延长至20年。资料来源：USDA，The Seed Industry in U.S. Agriculture，长江证券研究所图 27：私人部门在农作物育种及生物技术研发上

41、的支出飞速增长图 28：美国农业生物技术专利一半以上由私人企业申请25002000150010005000农作物育种及生物技术研发支出（百万美元）100 %80%60%40%20%0%私人企业公共科研机构其他62.4%57.2%60.5%56.4%200 0-2003200 4-2007200 8-2011201 1-20151960196519701975197919821989199319941995199619971998199920002001200220032004200520062007200820092010资料来源：USDA，长江证券研究所资料来源：国际农业生物技术应用服务组织

42、，长江证券研究所表 2：全球主要地区对转基因生物技术产业知识产权的保护差异比较国家/地区转基因生物技术是否有专利保护美国是美国可专利性的客体包括基因序列在内的所有生物基因和生物技术。中国否尚未对植物品种提供专利保护，仅对植物品种的生产方法授予专利权。巴西否明确外国法律实体获取遗传资源和传统知识只有在其与国内公共机构合作的前提下才可获得批准。阿根廷否基因不属于专利保护范围。转基因新品种只能像其他品种一样得到微弱保护。日本是转基因植物可获得专利保护“如果一种植物新品种经过培育可重复，同时区别于亲代，而且具有创造性，则可以授予其专利权。”欧盟否欧盟在转基因生物技术产业知识产权保护上，采用植物品种权保

43、护方式，但仍然不能授予专利。资料来源：华中农业大学我国转基因生物技术产业知识产权战略研究，长江证券研究所生物育种研发体系：中国 VS 美国从转基因生物技术的研发主体来看，中国的研发主体主要是科研院所等公共机构，研发投入主要依靠政府支持；美国的转基因技术发展主要由跨国巨头持续不断的高额投入推动，其回收研发资本的意愿相对较强。基于研发主体的差异，中国的转基因生物技术研发主要是做全局性、综合性的研究，主要由一些“小而全”的研究单元在运作；美国的跨国巨头的研发活动以商业化为目的，将农化技术与生物育种技术结合，以与公司其它产品相关的、具有较大潜在市场价值的性状为突破口，主要面向具有较大市场潜力的农作物如

44、玉米、棉花、大豆、油菜等农作物，围绕可以有效保护其知识产权的技术开展研究；其研发体系具有高度规模化、流程化的特点，强调知识产权的保护、交流和利用。研发主体：美国以跨国巨头投资为主，中国以政府为主从研发主体来看，美国的转基因技术发展主要由跨国巨头持续不断的高额投入推动；而中国的研发主体主要是科研院所等公共机构，研发投入主要依靠政府支持。美国：私人资本持续不断的巨额研发投入国际种业巨头持续不断的巨额研发投入是美国转基因生物技术发展的重要推手。由于生物技术研发投入巨大（美国的转基因种子从研发到登记注册平均需要 13.1 年左右的时间，平均至少要花费约 1.36 亿美元），转基因技术研发的高投入、高壁

45、垒特征使得直到现在美国几乎还没有一个中小型公司或公共机构可以独立完成新转基因作物的商业化。孟山都、先锋等一批农业生物技术跨国公司，利用其在资金和研发能力等方面的巨大优势，不断开发新的转基因品种，并利用知识产权政策对转基因专利的保护，在全球范围内掌握了大量的垄断资源和核心专利技术。2016 年全球排名前 10 位的种子企业中有 4 家美国公司。尤其孟山都（现已被拜耳收购）在转基因技术研究领域优势突出，在玉米、大豆、棉花等多种重要作物的转基因种子市场上牢牢掌握话语权。孟山都每年的研发投入占营收比重在 10%左右，其产品性状在转基因作物应用领域的市占率高达 90%左右。截止 2016 年孟山都获得美

46、国农业部动植物检疫局批准的转基因田间测试品种数量超过 7200 个，数量全球第一，远超过第二名的杜邦先锋。种子业务销售额：百万美元孟山都杜邦先锋先正达 利马格兰蓝德雷 陶氏化学KWS拜耳丹农坂田图 29：全球 10 大种业公司美国公司占 4 席（2016 年）020004000600080001000012000资料来源：ETC group，长江证券研究所图 30：美国批准转基因品种数量前十机构（2016 年）图 31：孟山都研发投入占营收的比重在 10%左右800014% 孟山都先正达杜邦先锋7201美国动植物检疫局批准转基因品种数量12516214994253263223203142391

47、1% 8% 5% 60004000AgrEvo20000孟先先陶山锋正氏都种达业杜 拜 佛ArborGen邦 耳 罗里达大学2%200 8 200 9 201 0 201 1 201 2 201 3 201 4 201 5 201 6 201 7 USDA/ARS资料来源：USDA，长江证券研究所资料来源：Wind，公司财报，长江证券研究所图 32：转基因种子从研发到登记注册平均需要 13.1 年左右的时间，平均至少要花费约 1.36 亿美元转基因技术研发壁垒高研发投入高昂研发周期长转基因种子从研发到登记注册预计需要付出约1.36亿美元转基因作物从研发到商业化的平均至少需要13.1年12.71

48、3.111.61216.3油菜玉米棉花大豆平均资料来源：Phillips McDougall，长江证券研究所中国：政府大力支持转基因基础研究中国转基因生物技术的研发主体主要是科研院所等公共机构，研发投入主要依靠政府支持。自 20 世纪 80 年代中期以来，我国政府对转基因技术研发给予了巨大支持，并且设立了若干重大的研发计划，国内转基因研究也取得了很大进展。2016 年 8 月，国务院正式印发“十三五”国家科技创新规划，明确实施一系列国家科技重大专项，其中包括转基因生物新品种培育专项，提出加强作物抗虫、抗病、抗旱、抗寒基因技术研究，加大转基因棉花、玉米、大豆研发力度，推进新型抗虫棉、抗虫玉米、耐

49、除草剂大豆等重大转基因产品产业化，同时我国也建立了较完善的转基因生物安全管理体系适应转基因作物的实验研究。目前我国政府在转基因相关的研发上已累计投入约 40 亿美元左右。图 33：中国政府明确实施一系列国家科技重大专项支持发展转基因技术生物育种正式列入“战略性新兴产业规划”20101983我国设立“863”项目，其中的生物工程专题就包括植物生物工程，从此在国家层面开始支持转基因作物的研发。习近平主席在中央农村工作会议上指出： “要大胆创新研究占领转基因技术制高点。”2012启动国家重大基础研究计划中，农业领域的项目支持1987了一批重要作物基因组和重要基因功能的研究。国务院颁发生物产业发展规划

50、，生物育种产业列入国家优先发展的战略性新兴产业。 20131999国家设立转基因动植物育种与产业化专项。中央1号文件要求加强农业转基因生物技术研究、安全管理和科学普及。20152008国家科技重大专项正式把转基因生物新品种培育列入国家项目，研究对象包括5种作物：水稻、小麦、玉米、大豆、棉花，3种家畜：猪、牛、羊。中央1号文件强调应加强农业转基因技术研发和监管，在确保安全的基础上慎重推广。2017资料来源：中国政府网，长江证券研究所研发体系：美国研发体系流程化，中国科研机构相对分散中国的转基因生物育种研发以政府投资为主，而美国则以跨国种业巨头为主导，后者回收研发资本的意愿相对较强。基于研发主体的

51、差异，中国的转基因生物技术研发主要是做全局性、综合性的研究；美国的跨国巨头的研发活动以商业化为目的，以与公司其它产品相关的、具有较大潜在市场价值的性状为突破口，面向具有较大市场潜力的农作物如玉米、棉花、大豆、油菜等农作物开展研究。从育种研发体系的角度来看，美国跨国公司的转基因技术研发过程具有高度规模化、流程化的特点，强调知识产权的保护、交流和利用，其转基因新品种技术研发流程集成了上游的基因开发、中游的基因转化和下游的新品种选育全过程，每个研发人员所从事的研发活动均为该流程的一个环节，单个公司不可能拥有对每一环节技术的知识产权，需要借助其它公司的技术才能确保其研发过程的顺利开展和高效率；而中国更

52、多的是“小而全”的研究单元在运作，在基因未受专利保护的情况下，从事基因转化研究的科研人员很难直接获得其他单位的研究成果，科研机构之间的协调与合作性仍有待提高。图 34：中美转基因研发体系比较资料来源：农业转基因技术研发模式与科技改革的政策建议，长江证券研究所整理农化技术与生物育种的协同：中国 VS 美国从转基因生物育种的角度来看，农化技术与生物育种相协同是保证在转基因新品种选育中有高水平表达抗性的关键。部分大型的制药企业具备筛选优秀基因并克隆的能力，但是在农作物品种选育上，缺乏对种子性状和繁殖方面的研究，很多外源基因在转基因植物中并不能高效表达。美国的农资巨头通过纵向整合进入种业领域，将农化技

53、术与生物育种技术结合，成功开发的抗除草剂的作物玉米、棉花、大豆等转基因新品种，带动了种子与农化产品销量的双双提升。而中国农业上世纪八九十年代正处于从传统小农经济向现代化集约农业过渡的阶段，农药行业市场化刚刚起步，早期以仿制及仿创结合为主，自主知识产权的农药品种较少。以除草剂品种为例，其开发的壁垒高、投入大，从化合物合成与筛选到除草剂的商品化 过程历时周期可能长达 810 年。美国孟山都公司从根癌农杆菌 CP4 中克隆了编码 EPSPS 的基因 cp4-epsps，此基因表现出对草甘膦的高抗性和对底物(PEP)的高亲和 力，能赋予植物耐草甘膦的特性。20 世纪 90 年代孟山都先后研究出对草甘膦

54、具有抵抗 力的转基因大豆、“双低”油菜及棉花，并获准在大田生产上推广应用。1996 年抗草甘 膦大豆在美国、阿根廷与巴西开始销售，由于此类品种的推广，引进大豆栽培与耕作方 法的深刻变革，使免耕与窄行密植得以更好的实施。1997 年，抗草甘膦棉花在美国开 始商业种植。1998 年，美国开发出耐草甘膦玉米，并由迪卡尔布公司独家销售。随后抗 草甘膦大豆在阿根廷大面积推广，并获准其进入巴西种子市场。2000 年以后孟山都除 草剂草甘膦专利到期，草甘膦变成开源品种，主要由中国和美国生产。1995 年全球草 甘膦用量约 6.7 万吨，2000 年增长 188%至 19.3 万吨。随着转基因作物的种植面积持

55、 续增长，2014 年全球草甘膦用量已达到 82.5 万吨（，19942014）年均复合增速达 14.3%。草甘膦作为广谱除草剂可防治多种杂草，是全球用量最大的农药品种，2016 年在除草剂市场中占比约 48%。另一个广谱除草剂草铵膦生产成本较高，主要用于经济作物中，用量较小。转基因抗除草剂作物中，推广面积最大、经济效益最高的是耐草甘膦作物，其优越性主要体现在：1）成本低便于大面积推广，2）对哺乳动物低毒、土壤中易降解， 3）抗草甘膦作物的推广种植，引起耕作制度的变革，使玉米、大豆、油菜等作物可以免中耕、窄行密植，大大节省了劳动力和燃料耗费。19962012 年抗草甘膦作物的应用为全球农民节省

56、了超过 450 亿美元，大豆和油菜 2 种作物使农民收入增加接近 5%1。图 35：全球草甘膦用量增长趋势及其中农业用量占比情况图 36：美国草甘膦用量增长趋势及其中农业用量占比情况10080 草甘膦用量（万吨）农业份额（）95%1590%12草甘膦用量（万吨）农业份额（）100 %90%6085%980%4080%670%200199 4199 5200 0200 5201 0201 2201 475%70%30197 4 1982 1990 199 5 200 0 2005 2010 201 2 201 460%50%资料来源：BenbrookTrends in glyphosate he

57、rbicide use in the united states and globally，长江证券研究所资料来源：BenbrookTrends in glyphosate herbicide use in the united states and globally，长江证券研究所图 37：全球抗除草剂作物种植面积在 0.8 亿公顷左右全球抗除草剂作物种植面积：万公顷抗除草剂作物占比100 00 800 0600 04000200 0199 6199 7199 8199 9200 0200 1200 2200 3200 4200 5200 6200 7200 8200 9201 0201 1

58、201 5201 6201 7201 8090%80%70%60%50%40%30%20%资料来源：国际农业生物技术应用服务组织，长江证券研究所表 3：随着转基因作物种植面积增长后，美国草甘膦用量占比也明显增加总用量（千吨）比上期增加19742014年总使用量的份额1974年0.6不适用0.04%19751984年2625.41.62%19851994年77.151.14.80%19952004年433355.926.95%20052014年107063766.60%总计1606.7资料来源：BenbrookTrends in glyphosate herbicide use in the u

59、nited states and globally，长江证券研究所1 资料来源：美国引入转基因抗除草剂作物近 20 年后的展望（上海市农药研究所）表 4：随着转基因作物种植面积增长后，美国草甘膦用量占比也明显增加总用量（千吨）比上期增加19742014年总使用量的份额1974年3.2不适用0.04%19751984年130.5127.31.52%19851994年387.3256.84.52%19952004年19091521.722.29%20052014年6133422471.62%总计8563资料来源：BenbrookTrends in glyphosate herbicide use

60、in the united states and globally，长江证券研究所表 5：农资巨头抗草甘膦品种及应用情况（截至 2018 年）公司抗性基因应用作物现状孟山都Roundup ready flex小麦、大豆、玉米、棉花第一代转基因技术，上市多年Roundup ready 2 yield大豆已获得美国、巴西等国批准Bollgard 2xtend flex棉花已获得美国等国批准Agrisure3000gt大豆、玉米转基因玉米于2005年在美国上市Agrisuregt大豆、玉米获得墨西哥、菲律宾、韩国、中国批准Glytol棉花2016年获得澳洲政府批准先正达拜耳Balancegt大豆已获