我國農(nóng)業(yè)微生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究

一、前言農(nóng)業(yè)微生物是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)（含種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)）、農(nóng)產(chǎn)品加工、農(nóng)業(yè)生物技術(shù)、農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境保護等有關(guān)應用微生物的總稱，覆蓋種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)、農(nóng)業(yè)環(huán)境等領域，涉及與農(nóng)業(yè)有關(guān)微生物的特性、生命活動規(guī)律、作用過程調(diào)控等研究，也是促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的新興方向。農(nóng)業(yè)微生物產(chǎn)業(yè)指利用農(nóng)業(yè)微生物資源及相關(guān)工程技術(shù)的產(chǎn)業(yè)，具有生物工程、高增值農(nóng)業(yè)的產(chǎn)業(yè)特征，成為國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要增長點；微生物肥料、微生物飼料、微生物農(nóng)藥、微生物能源、食用菌、微生物食物、微生物生態(tài)環(huán)境保護劑等是其重要的產(chǎn)品形式。鑒于農(nóng)業(yè)微生物產(chǎn)業(yè)在糧食安全、環(huán)境保護、經(jīng)濟發(fā)展等方面的重要價值，世界主要經(jīng)濟體均在產(chǎn)業(yè)發(fā)展層面給予高度重視。根據(jù)FortuneBusinessInsights發(fā)布的研究報告，全球農(nóng)業(yè)微生物市場2019—2024年的復合增長率約為14.6%，預計2024年細菌類、真菌類、病毒類產(chǎn)品的產(chǎn)值分別為31.4億美元、13.4億美元、25.4億美元。以動物、植物“二元結(jié)構(gòu)”為特征的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)正在向動物、植物、微生物“三元結(jié)構(gòu)”的新型農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變，微生物在農(nóng)業(yè)領域中的重要性得到了更多認識。發(fā)展農(nóng)業(yè)微生物產(chǎn)業(yè)事關(guān)國家糧食安全保障和耕地質(zhì)量提升，支持農(nóng)業(yè)碳達峰、碳中和目標實現(xiàn)，促進可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展。保障國家糧食安全的壓力始終存在，而微生物產(chǎn)業(yè)將在解決糧食可靠供給方面發(fā)揮積極作用。例如，以農(nóng)業(yè)微生物為基礎的白色農(nóng)業(yè)，能夠明顯緩解現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中化肥和農(nóng)藥不合理使用產(chǎn)生的環(huán)境污染、作物病蟲害頻發(fā)、農(nóng)業(yè)投入成本上升、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量下降等問題；耕地質(zhì)量是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸，而微生物肥料、微生物農(nóng)藥等有利于改善土壤健康狀態(tài)，促進耕地質(zhì)量恢復。近年來，我國農(nóng)業(yè)微生物市場發(fā)展勢頭迅猛，而市場空間依然較大，如微生物肥料僅占肥料總用量的10%。微生物及其相關(guān)技術(shù)開始向農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的諸多方面滲透，以微生物農(nóng)藥、菌肥、堆肥、微生物飼料等為代表的產(chǎn)品，其技術(shù)研究和生產(chǎn)應用取得一定進展。也要注意到，相比微生物技術(shù)在醫(yī)學上的應用，農(nóng)業(yè)微生物發(fā)展整體上仍處于初級階段。因此，本文旨在開展農(nóng)業(yè)微生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究，識別農(nóng)業(yè)微生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展的特點、痛點、機遇，總結(jié)產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢，提出重點舉措建議及對策，以期為農(nóng)業(yè)微生物技術(shù)規(guī)劃、產(chǎn)業(yè)研究等提供基礎參考。二、農(nóng)業(yè)微生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢

（一）國家層面重視微生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展布局，開始研究制定產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策多個國家制定了戰(zhàn)略規(guī)劃來推動本國微生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展。美國將微生物組列入國家計劃，形成了“微生物組技術(shù)對認知和理解農(nóng)業(yè)系統(tǒng)運行至關(guān)重要”的結(jié)論，將之作為農(nóng)業(yè)領域亟待突破的研究方向。在北美、歐洲等地區(qū)，有機農(nóng)業(yè)、可持續(xù)農(nóng)業(yè)理念更加深入，優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)農(nóng)作物、土地生產(chǎn)力、土壤健康等需求推動了微生物產(chǎn)品市場份額的增長。例如，德國拜耳公司搶先布局農(nóng)業(yè)微生物產(chǎn)品，收購了開發(fā)細菌類微生物農(nóng)藥產(chǎn)品的AgraQuest公司、研發(fā)真菌類微生物農(nóng)藥產(chǎn)品的Prophyta公司，建立了先進的生物產(chǎn)品技術(shù)平臺以完善公司產(chǎn)品結(jié)構(gòu)；先正達集團股份有限公司與荷蘭皇家帝斯曼集團合作開發(fā)了基于微生物的農(nóng)業(yè)解決方案，建立了微生物篩選的專用研發(fā)平臺。我國尚未專門針對農(nóng)業(yè)微生物產(chǎn)業(yè)發(fā)布政策文件，一般以農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)、生物技術(shù)、微生物性質(zhì)的政策作為依據(jù)。農(nóng)業(yè)微生物產(chǎn)業(yè)作為種業(yè)、生物技術(shù)的重要環(huán)節(jié)，已經(jīng)納入國家層面的發(fā)展規(guī)劃，如“十四五”規(guī)劃綱要中加強種質(zhì)資源保護利用和種子庫建設、培育具有國際競爭力的種業(yè)龍頭企業(yè)、深入實施農(nóng)藥化肥減量行動、推進秸稈綜合利用和畜禽糞污資源化利用等內(nèi)容；基因與生物技術(shù)列入七大科技前沿攻關(guān)領域，將生物技術(shù)作為九大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之一。管理部門以更為細化的形式明確了農(nóng)業(yè)微生物產(chǎn)業(yè)的發(fā)展重點和方向，如《2020年種植業(yè)工作要點》提出深入開展有機肥替代化肥工作，向長江經(jīng)濟帶、黃河流域等區(qū)域傾斜；《科技部對十三屆全國人大一次會議第7313號建議的答復》明確了有關(guān)微生物科技創(chuàng)新的支持舉措，將在加強微生物資源保護、開發(fā)、利用，加快微生物研究在農(nóng)業(yè)、食品、藥物領域應用與產(chǎn)業(yè)化等方面進行部署。（二）微生物種質(zhì)資源開始發(fā)揮農(nóng)業(yè)微生物產(chǎn)業(yè)的“芯片”作用農(nóng)業(yè)微生物種質(zhì)資源指能夠純培養(yǎng)、具有一定研究與應用價值的細菌和真菌等，是整個微生物行業(yè)的核心，微生物學和生物技術(shù)研究、微生物產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎。性能優(yōu)異的微生物菌種資源已成為農(nóng)業(yè)微生物產(chǎn)業(yè)的核心關(guān)鍵，一個菌種支撐一個細分產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)象趨于普遍。例如，阿維菌素曾是農(nóng)用殺蟲劑的重點產(chǎn)品，科研人員基于阿維鏈霉菌高產(chǎn)菌株的阿維菌素生物合成適配性體系，設計了高效生產(chǎn)高效阿維菌素的元件與模塊，將阿維菌素產(chǎn)量提高了1000倍，市場價格下降至原來的1/50以下；阿維菌素的生產(chǎn)技術(shù)革新引領了農(nóng)用抗生素產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，也為其他天然產(chǎn)物生物制品的改良提供了啟示和借鑒。以原位培養(yǎng)、微流控培養(yǎng)、細胞分選、單細胞測序等為代表的新型培養(yǎng)技術(shù)逐步成熟，發(fā)展了多種“非定向”“定向”相結(jié)合的“未/難培養(yǎng)微生物”分離技術(shù)與方法，為發(fā)掘新的農(nóng)業(yè)微生物資源創(chuàng)造了技術(shù)條件，也為獲取優(yōu)良菌種提供了基礎。在后基因組時代，未培養(yǎng)微生物的分離培養(yǎng)將以基因組功能預測為基礎，重點開展原位功能活性測試，從生理特點、代謝途徑、營養(yǎng)需求等方面探析微生物可培養(yǎng)機理，從而獲取性狀優(yōu)良的可培養(yǎng)農(nóng)業(yè)微生物菌種資源。從自然界中分離獲得的野生菌種，通常不滿足規(guī)?；a(chǎn)要求，需要進行選育以獲得優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的菌種。以合成生物學、高通量自動化篩選為核心的現(xiàn)代生物技術(shù)，為菌種改良提供了新手段，篩選效率較傳統(tǒng)誘變方式高出千倍以上。生物信息大數(shù)據(jù)、基因編輯等技術(shù)，成為利用合成生物學技術(shù)對微生物進行更為精準的人工調(diào)控以實現(xiàn)更高效的定向進化，進而開展農(nóng)業(yè)微生物菌種選育及改造的技術(shù)基礎，相關(guān)研究正在引領微生物產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。農(nóng)作物微生物組技術(shù)可揭示作物微生物組的功能，闡明與農(nóng)業(yè)有關(guān)微生物的特性、生命活動規(guī)律、作用過程調(diào)控機制，正處于從基礎研究成果向田間應用轉(zhuǎn)化的階段，將為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)共性關(guān)鍵問題提供新的解決方案。

（三）基礎研究和前沿技術(shù)進展助推農(nóng)業(yè)微生物的技術(shù)革命農(nóng)業(yè)微生物領域的技術(shù)創(chuàng)新與成果轉(zhuǎn)化進步顯著。以我國為例，在WebofScience數(shù)據(jù)庫中（截至2021年年底），農(nóng)業(yè)微生物領域的發(fā)表論文數(shù)超過1.3×104篇；近10年的技術(shù)專利占比超過90%。伴隨著現(xiàn)代生物科學的發(fā)展，農(nóng)業(yè)微生物研究進步迅速。多組學聯(lián)用研究的深入，新一代測序、基因編輯、微生物組、新興培養(yǎng)、合成生物、生物信息、人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)的突破，驅(qū)動微生物從傳統(tǒng)單一功能菌株到合成功能菌株、從自然篩選菌株到人工設計菌株的重要轉(zhuǎn)變，代表著農(nóng)業(yè)微生物的新一輪技術(shù)革命。單細胞成像、分析檢測、高通量篩選等方向取得了積極進展，顯著提升了微生物資源的分離篩選、細胞工廠構(gòu)建篩選等能力。微生物新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)，支持農(nóng)業(yè)微生物開發(fā)成為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，相應市場將主要由新技術(shù)、創(chuàng)新優(yōu)良種質(zhì)等推動。（四）微生物資源鑒定精準化、功能評價系統(tǒng)化成為發(fā)展潮流對微生物資源進行規(guī)?；⒕珳驶b定評價，發(fā)掘滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展需求的新型資源和基因，已經(jīng)成為微生物利用領域的重要內(nèi)容。在持續(xù)開展微生物資源的收集、保藏、應用開發(fā)等工作的同時，世界主要保藏中心正在由單一資源保藏機構(gòu)轉(zhuǎn)向包含評價、專業(yè)應用開發(fā)在內(nèi)的綜合性資源中心，注重將資源保藏與研發(fā)相結(jié)合，使高附加值化微生物資源得以充分利用。此外，隨著微生物組研究的深入，針對微生物遺傳資源、代謝物的合成生物學研究，生物制造先進技術(shù)和顛覆性技術(shù)開發(fā)是未來農(nóng)業(yè)微生物領域的研究熱點。我國雖是微生物種質(zhì)資源大國，但未進入種質(zhì)資源強國行列，菌種資源的精準鑒評能力亟待提升。微生物多樣性高、代謝途徑多樣，然而大量具有優(yōu)良性狀的微生物資源“深藏庫中無人識”：通過表型與基因型精準鑒定、用于育種創(chuàng)新的微生物種質(zhì)資源比例不足10%，多數(shù)資源尚未進行有效的開發(fā)利用，資源優(yōu)勢未能轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢。精準鑒評微生物遺傳資源，發(fā)掘適應現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展所需的新資源和功能基因，是農(nóng)業(yè)微生物利用的重要方向?；谵r(nóng)業(yè)微生物的資源、基因、蛋白、代謝物等的合成生物學研究與應用正在積極開展之中。

（五）多學科技術(shù)交叉與融合助力農(nóng)業(yè)微生物智能制造和精準應用大數(shù)據(jù)技術(shù)推動了農(nóng)業(yè)微生物研究與應用朝著數(shù)據(jù)化模式發(fā)展，為農(nóng)業(yè)微生物產(chǎn)業(yè)邁向現(xiàn)代化提供了新的支撐。物理、材料、計算機科學等學科與生命科學的交叉與融合，推動了生物成像、基因編輯、微生物組學等技術(shù)革新。測序技術(shù)的通量、準確度顯著提高，基因編輯、合成生物學、現(xiàn)代生物信息學等促進了農(nóng)業(yè)微生物產(chǎn)業(yè)的深刻變革。利用智能傳感器、智能控制裝備、深度學習等技術(shù)，構(gòu)建發(fā)酵工藝的智能在線監(jiān)測能力、微生物制造智能化技術(shù)與工藝體系，據(jù)此實現(xiàn)農(nóng)業(yè)微生物產(chǎn)品的智能制造，逐步成為農(nóng)業(yè)微生物產(chǎn)業(yè)的發(fā)展潮流。農(nóng)業(yè)智能裝備、大數(shù)據(jù)、人工智能、機器學習、區(qū)塊鏈等技術(shù)，提供了異構(gòu)數(shù)據(jù)的收集、分析、存儲、共享、集成能力（及相應的高級分析方法），可實時監(jiān)測日照、溫/濕度、土壤養(yǎng)分、作物/養(yǎng)殖動物生長，水分、病原體、微生物在跨越土壤、動植物、環(huán)境時的循環(huán)運動過程以及病蟲害情況。利用數(shù)據(jù)科學、信息技術(shù)實現(xiàn)農(nóng)業(yè)微生物產(chǎn)品的精準應用，在動態(tài)變化條件下自動整合數(shù)據(jù)并進行實時建模，促進形成數(shù)據(jù)驅(qū)動的智慧管控及精準應用，成為重要的發(fā)展趨勢之一。

（六）農(nóng)業(yè)微生物產(chǎn)業(yè)成為資本市場的熱點農(nóng)業(yè)微生物的研究和應用成為加快農(nóng)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展、提升農(nóng)業(yè)科技競爭力的主導力量，國際農(nóng)業(yè)強國已將微生物組列入農(nóng)業(yè)領域五大亟待突破的方向。隨著微生物技術(shù)的發(fā)展：農(nóng)業(yè)微生物催生新產(chǎn)業(yè)發(fā)展，成為農(nóng)業(yè)領域碳達峰、碳中和的核心途徑。受良好前景的吸引，社會資本積極涌入農(nóng)業(yè)微生物領域，微生物科技公司成為新興的投資對象。美國IndigoAg公司率先創(chuàng)建了農(nóng)業(yè)微生物基因組信息數(shù)據(jù)庫，獲取了有利于植物營養(yǎng)和健康的微生物且增產(chǎn)提質(zhì)效果明顯，累計融資達到6.09億美元。在我國，南寧漢和生物科技股份有限公司、甘肅中成德潤生物科技有限公司、慕恩（北京）生物科技有限公司、成都新朝陽作物科學股份有限公司、北京藍晶微生物科技有限公司等成功獲得了融資，積極拓展微生物肥料、微生物菌劑、微生物農(nóng)藥、養(yǎng)殖替抗、農(nóng)業(yè)面源污染治理、退化耕地質(zhì)量提升等方面的業(yè)務。例如，慕恩（北京）生物科技有限公司選擇農(nóng)業(yè)作為微生物組產(chǎn)業(yè)化的應用方向，在多輪融資的支持下快速推動了植物微生物組產(chǎn)品線的產(chǎn)業(yè)化。（七）農(nóng)業(yè)微生物安全監(jiān)管法規(guī)趨于完善各國高度重視農(nóng)業(yè)微生物，生物安全問題更為突出，相應的監(jiān)管法規(guī)進一步規(guī)范。農(nóng)業(yè)微生物菌種的精準鑒定、生物安全等級要求更為嚴格，環(huán)境安全評價已納入菌劑產(chǎn)品的質(zhì)量監(jiān)督和管理程序。例如，不在農(nóng)業(yè)微生物領域中使用溶血型枯草芽胞桿菌已成為共識，從而將該菌的限制使用從醫(yī)藥行業(yè)拓展至農(nóng)業(yè)領域。轉(zhuǎn)基因微生物的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化正在快速發(fā)展，突出問題便是對其進行有效的安全評價和法律監(jiān)管；基因工程菌不能直接進行環(huán)境釋放也成為多國的應用慣例?！吨腥A人民共和國生物安全法》已經(jīng)頒布和實施，“保護生物資源”“生物資源安全”成為法定事項，標志著生物安全進入依法治理的新階段。三、我國農(nóng)業(yè)微生物產(chǎn)業(yè)細分領域發(fā)展現(xiàn)狀（一）微生物肥料我國微生物肥料產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為生物產(chǎn)業(yè)、生物經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。微生物肥料標準體系相對全面，核心企業(yè)群基本形成。2021年，微生物肥料企業(yè)數(shù)超過2900個，產(chǎn)量約為2×107

t，產(chǎn)值約為400億元。微生物肥料分為微生物菌劑、復合微生物肥料、生物有機肥等3種、11類產(chǎn)品，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部登記證產(chǎn)品有9414個，相關(guān)產(chǎn)品的有效菌種由單一型向復合多效型過渡?，F(xiàn)階段各省份均有微生物肥料菌劑的應用，其中以華中地區(qū)最多，華北、西北地區(qū)次之，東北、華南地區(qū)較少。微生物肥料在30多種主要農(nóng)作物生產(chǎn)環(huán)節(jié)得到應用，累積應用面積超過5億畝（1畝≈666.67m2）；以禾谷類農(nóng)作物應用量最多，其次是纖維類、油料類。微生物肥料標準體系包括5個層面、近30個標準，為微生物肥料市場的菌種資源、產(chǎn)品生產(chǎn)、質(zhì)量檢驗、產(chǎn)品使用、包裝/儲存全過程的規(guī)范化，監(jiān)管部門的質(zhì)量監(jiān)督提供了依據(jù)，支持了微生物肥料產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)健發(fā)展。（二）飼用微生物產(chǎn)品我國微生物飼料添加劑產(chǎn)業(yè)尚處起步階段，相關(guān)企業(yè)約有400家，年銷售額約為20億元，企業(yè)的平均規(guī)模不大。2018—2020年，飼料添加劑總產(chǎn)量年均增長率為12%，其中飼用微生物添加劑年均增長率為21%。按照飼料生產(chǎn)量、養(yǎng)殖動物總量計算，微生物飼料添加劑的國內(nèi)市場容量約為180億~200億元，而目前的市場普及率僅約10%，產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景廣闊。在養(yǎng)殖業(yè)實施“禁抗令”的背景下，微生物飼料添加劑成為替代養(yǎng)殖用抗生素的重要種類，相應的科研資金投入加大，安全高效的新產(chǎn)品不斷推出。（三）微生物農(nóng)藥在我國，隨著環(huán)保問題受重視程度的提高，使用化學農(nóng)藥受到越來越多的限制，因而市場對農(nóng)用微生物制劑的需求穩(wěn)步增長。微生物制劑的研發(fā)成本逐漸降低、研發(fā)周期合理縮短，植保市場更加偏向微生物制劑，相應的發(fā)展空間廣闊。目前獲得廣泛應用的微生物農(nóng)藥有井岡霉素、蘇云金桿菌、赤霉素、阿維菌素、春雷霉素等。截至2021年，我國取得登記的微生物農(nóng)藥有效成分有47種，占農(nóng)藥有效成分的比重為7%；微生物農(nóng)藥產(chǎn)品有542種，占農(nóng)藥產(chǎn)品的比重為1.3%。然而，微生物農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)存在著企業(yè)規(guī)模小、競爭力弱、技術(shù)裝備水平低、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一、難以提供系統(tǒng)解決方案等問題。（四）農(nóng)業(yè)酶制劑微生物產(chǎn)品我國酶制劑企業(yè)主要生產(chǎn)淀粉酶、糖化酶等傳統(tǒng)酶制劑，而傳統(tǒng)酶制劑的供應出現(xiàn)了同質(zhì)化嚴重、技術(shù)含量偏低、市場競爭激烈、產(chǎn)能明顯過剩等現(xiàn)象?！?020—2026年中國酶制劑市場競爭策略及投資可行性研究報告》數(shù)據(jù)顯示，2020年農(nóng)用酶制劑領域酶制劑產(chǎn)量為2.24×105

t（增長率為15%）；其中飼料添加劑中的酶制劑產(chǎn)量為1.35×105

t（增長率為10.8%），混合型飼料添加劑中的酶制劑產(chǎn)量為8.9×104

t（增長率為22.2%）。在新型生物酶領域，國際先進企業(yè)擁有核心技術(shù)方面（如新菌種、新基因等）的先發(fā)優(yōu)勢；國內(nèi)企業(yè)正在積極實施技術(shù)升級，著力開發(fā)新型酶制劑產(chǎn)品并擴大應用范圍。

（五）農(nóng)業(yè)廢棄物資源化利用我國是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大國，每年有大量的農(nóng)業(yè)廢棄物產(chǎn)生，相應的處理需求極大。2020年，農(nóng)作物秸稈綜合利用率為91.6%，其中秸稈肥料化利用率為56.7%，飼料化利用率約為8%，農(nóng)作物秸稈堆肥處理占比約為20%。2019年，禽畜糞便綜合利用率為70%，肥料化是主要的綜合利用方式（占比約為58%）；預計2025年畜禽糞污綜合利用率可達80%。在禽畜糞便的肥料化處理過程中，堆肥處理占大部分；禽畜糞便經(jīng)微生物發(fā)酵、除臭處理后，結(jié)合后續(xù)工藝可制成復合微生物肥料等產(chǎn)品。四、我國農(nóng)業(yè)微生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)

（一）農(nóng)業(yè)微生物種質(zhì)資源發(fā)掘、保護、共享利用

1.農(nóng)業(yè)微生物資源擁有量不足，菌種和數(shù)據(jù)庫的對外依賴度高我國農(nóng)業(yè)微生物資源專業(yè)菌種庫可公開獲取的庫藏資源總量約為1.75×104株，而世界最大的農(nóng)業(yè)微生物資源庫保有可公開獲取的細菌和真菌資源總量約為9.8×104株，說明我國農(nóng)業(yè)微生物總保有數(shù)量方面不占優(yōu)勢。發(fā)達國家利用規(guī)則制定、科技研發(fā)方面的先發(fā)優(yōu)勢，在微生物菌株資源方面占有主導權(quán)。我國是最大的微生物菌種資源進口國，在基礎研究和生產(chǎn)應用領域都對進口菌株資源、生物信息大數(shù)據(jù)形成依賴，如我國近10年發(fā)表的細菌新物種約為2700個，而引進的模式菌超過9700株。然而，隨著各國加強包括微生物在內(nèi)的遺傳資源保護力度并提升生物安全的重視程度，國際保藏機構(gòu)對微生物菌種的出口更為謹慎；特別是自新型冠狀病毒肺炎（COVID-19）疫情暴發(fā)以來，用于科學研究的常規(guī)菌種，其引進工作已顯困難。發(fā)達國家對生物大數(shù)據(jù)進行了有效管理和利用，如歐洲、美國、日本的三大核酸數(shù)據(jù)庫掌握并管理了全世界的生物數(shù)據(jù)。2021年，美國國家生物技術(shù)信息中心的核酸數(shù)據(jù)庫共包括1.063×108條序列，其中來自于中國的序列數(shù)目占比為37.54%。我國是生物數(shù)據(jù)產(chǎn)出大國，但沒有建成具有國際影響力的生物數(shù)據(jù)庫。在生物大數(shù)據(jù)、生物高技術(shù)出口管控趨于增強的背景下，我國獲取外部微生物菌種基因資源、生物大數(shù)據(jù)的能力存在弱化的風險。盡快追趕發(fā)達國家生物大數(shù)據(jù)技術(shù)，構(gòu)建自主可控的生物大數(shù)據(jù)并進行有效保護和管理，是我國農(nóng)業(yè)微生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展的迫切問題。2.農(nóng)業(yè)微生物資源保藏量與質(zhì)量脫節(jié)，大規(guī)模挖掘尚未開展，產(chǎn)業(yè)鏈源頭創(chuàng)新能力不足根據(jù)世界菌種保藏聯(lián)合會（WFCC）統(tǒng)計，2021年中國微生物資源總保有量約為4.23×105株（占世界總量的比例為15%），專利菌種保藏數(shù)量約為3.72×105株（占世界總量的比例為28.8%），絕對數(shù)量并不少；而我國的專利菌株發(fā)放率僅為3.3%，遠低于10%~500%的世界先進水平。菌種的共享率體現(xiàn)了他人對某個菌株的需求程度，能一定程度上反映菌株的質(zhì)量與價值。因此，我國保有的微生物資源質(zhì)量不高，核心優(yōu)良菌種成為微生物資源開發(fā)與利用的瓶頸環(huán)節(jié)。還要注意到，我國自然微生物資源極為豐富，但優(yōu)質(zhì)微生物遺傳資源數(shù)量的占比偏低，同國外相比存在一定差距，難以滿足日益增長的新型微生物菌種和遺傳資源需求。例如，我國益生菌的年產(chǎn)值超過500億元（約占世界產(chǎn)值的17%），而優(yōu)良菌種的自主供給率不足10%。3.全國性的普查勘探尚未開展，農(nóng)業(yè)微生物遺傳資源狀況缺乏全面掌握我國是12個高度生物多樣性國家之一，收集保存的微生物資源較美國、德國等發(fā)達國家在多樣性上存在差距，尚有大量微生物遺傳資源沒有得到應有認識。由于沒有開展有目的、有計劃、系統(tǒng)性的國家級微生物資源普查項目，我國微生物遺傳資源量、分布現(xiàn)狀、資源變化狀況等基礎資料相對匱乏，在空間尺度上存在部分考察空白區(qū)域，制約了相關(guān)資源的收集保護和有效利用。我國雖已部署代表性生態(tài)系統(tǒng)微生物資源的調(diào)查工作，但科學考察與調(diào)查的數(shù)據(jù)沒有進行及時補充和更新，對生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)生物資源考察的重視程度也顯淡薄。4.農(nóng)業(yè)微生物資源保護體系不完善，種質(zhì)安全保障能力待提高根據(jù)WFCC統(tǒng)計，目前我國微生物菌種保藏庫共有52家，其中國家?guī)?家，地方庫43家，數(shù)量并不少。這些保藏庫分布于17個省份，但各區(qū)域分布不均衡，如北京市的保藏中心高度集中，華南地區(qū)缺少國家?guī)欤?6個省份無保藏中心。我國構(gòu)建了中國農(nóng)業(yè)微生物菌種保藏管理中心（國家級保藏機構(gòu)）牽頭，食用菌、乳酸菌、芽胞桿菌、根瘤菌、蘇云金芽胞桿菌、厭氧菌、菌根菌等專業(yè)型保藏機構(gòu)相結(jié)合的微生物資源收集保藏工作體系。然而，有超過50%的微生物遺傳資源分散存放在科研院所和高校，受限于保藏條件和專業(yè)性參差不齊、保藏質(zhì)量標準不統(tǒng)一，相應遺傳資源的長期安全保藏難以保障。目前，我國沒有建立成熟的資源集成機制和保護體系，未能將分散的資源進行有效集成和規(guī)范管理；保護體系層次與布局有待完善，資源散失的風險較高。（二）基礎研究與核心技術(shù)研發(fā)

1.農(nóng)業(yè)微生物核心種質(zhì)資源獲取、選育、鑒評研究能力薄弱優(yōu)良菌種是微生物種業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵，但核心優(yōu)良菌種的自主率極低，嚴重制約了微生物產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平。例如，我國氨基酸產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)值超過500億元，約占世界產(chǎn)能的60%，而優(yōu)良菌種自主率不足5%。近年來，我國在微生物種質(zhì)資源發(fā)掘與應用方向取得進展，但基礎理論、分離技術(shù)、資源評價與選育、資源深度挖掘及鑒評技術(shù)、綠色制造技術(shù)、合成菌群技術(shù)等較世界先進水平仍有差距。例如，我國農(nóng)產(chǎn)品加工用高端酶生產(chǎn)菌株長期依賴進口，國外廠商壟斷了主要的專利菌種。我國是食用菌生產(chǎn)大國（產(chǎn)量的世界占比約為75%），但許多工廠化栽培的食用菌菌種（如金針菇、蟹味菇母種）長期依靠進口；不合理地承擔了使用進口菌種的風險，出現(xiàn)斷供問題的可能性不能排除。2.微生物菌劑產(chǎn)品應用受農(nóng)業(yè)環(huán)境、宿主等的影響機理不清，使用效果不穩(wěn)定對農(nóng)業(yè)微生物產(chǎn)品效果的制約因素認識還不深入，成為農(nóng)業(yè)微生物產(chǎn)品使用效果不穩(wěn)定的直接原因。微生物肥料的使用效果通常受土壤環(huán)境、氣候條件、作物種類等的影響，存在效果不佳或者不穩(wěn)定的情況。飼用微生物添加劑在動物機體的腸道微環(huán)境中易受多種因素影響，微生物飼料添加劑發(fā)揮益生作用的機制比較復雜。科研人員開始關(guān)注產(chǎn)業(yè)發(fā)展問題背后的科學問題，揭示這些科學問題將促進產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。例如，2021年中國農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所研究團隊提出了微生物肥料菌種芽胞桿菌應對植物免疫實現(xiàn)根際定殖的新策略，為促進肥料微生物在植物根際定殖、改善微生物肥料施用技術(shù)提供了理論參考。

3.農(nóng)業(yè)微生物科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎研發(fā)投入不足現(xiàn)階段，我國農(nóng)業(yè)微生物研發(fā)偏重基礎研究，產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)及平臺未能得到足夠重視；相關(guān)企業(yè)規(guī)模普遍較小，研發(fā)投入力度有限，不利于行業(yè)技術(shù)升級和產(chǎn)品更新。從產(chǎn)業(yè)格局看，大型跨國微生物制劑企業(yè)占據(jù)了農(nóng)業(yè)微生物菌劑市場的主導地位，而我國企業(yè)產(chǎn)業(yè)集成度低、規(guī)模零散，國際市場競爭力不足。雖然社會資本已經(jīng)進入農(nóng)業(yè)微生物產(chǎn)業(yè)，但技術(shù)研發(fā)仍依賴政府投入。農(nóng)業(yè)微生物高新技術(shù)研發(fā)未能實現(xiàn)市場化導向，這是造成技術(shù)創(chuàng)新不足、產(chǎn)業(yè)發(fā)展滯后的重要因素。近年來，在科研項目運作思路上開始有所調(diào)整，如“揭榜掛帥”關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)類項目等，但相關(guān)評價、管理模式等仍待進一步深化。（三）企業(yè)發(fā)展與產(chǎn)品研發(fā)

1.企業(yè)數(shù)量多而規(guī)模小，市場集中度低，產(chǎn)業(yè)集群待形成隨著人們對植物?微生物互作認識的加深，基于農(nóng)作物微生物技術(shù)的產(chǎn)品正在推向市場，在減少化學肥料使用、提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量與品質(zhì)方面展現(xiàn)了良好前景。然而，農(nóng)業(yè)微生物行業(yè)整體呈現(xiàn)“大而不強”的態(tài)勢，除少數(shù)龍頭企業(yè)外，多數(shù)企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模小、研發(fā)能力低、微生物高新技術(shù)轉(zhuǎn)化實力不足。我國微生物產(chǎn)業(yè)處于升級發(fā)展的過渡階段，受限于市場慣性，國產(chǎn)品牌和產(chǎn)品的競爭優(yōu)勢不明顯。相比之下，國際龍頭企業(yè)開發(fā)了一系列極具市場競爭力的產(chǎn)品，如諾維信公司的QuickRoots菌劑產(chǎn)品、孟山都公司的玉米微生物種衣劑、以色列拉姆拉特種肥公司的系列微生物復合菌劑都取得了良好的經(jīng)濟效益和生態(tài)效益。隨著國際市場競爭更顯激烈，我國微生物企業(yè)在核心原料、技術(shù)、產(chǎn)品等方面可能面臨復雜局面；受COVID-19疫情影響，微生物產(chǎn)業(yè)鏈重塑的風險加大，成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要關(guān)注的因素。2.產(chǎn)業(yè)鏈源頭創(chuàng)新能力不足，低端產(chǎn)品同質(zhì)化現(xiàn)象嚴重

農(nóng)業(yè)微生物產(chǎn)業(yè)鏈的源頭是優(yōu)異菌種資源，而國內(nèi)在此方面的創(chuàng)新研發(fā)能力不足。核心菌種缺乏是重要原因，導致了市場混亂和龍頭企業(yè)缺失。相關(guān)企業(yè)側(cè)重于擴大市場規(guī)模，而核心競爭力升級未能置于重要位置。農(nóng)用菌劑產(chǎn)品種類眾多，但生產(chǎn)用菌種同質(zhì)化、產(chǎn)品組合雷同、更新?lián)Q代慢、針對性不強。有關(guān)農(nóng)業(yè)微生物產(chǎn)品生產(chǎn)、銷售、使用等環(huán)節(jié)的科學問題認識不清，導致微生物制劑的貨架期較短、使用效果不穩(wěn)定，成為制約農(nóng)業(yè)微生物市場發(fā)展的主要因素之一。菌種保藏、功能復壯技術(shù)有待提升，微生物菌種的功能挖掘、農(nóng)業(yè)應用深度等均有不足。例如，發(fā)酵培養(yǎng)基成分、發(fā)酵工藝、加工工藝對微生物生理狀態(tài)的影響研究分散而片面，沒有系統(tǒng)性；微生物菌劑活性保持技術(shù)研究較少，微生物細胞誘導休眠技術(shù)和激活技術(shù)開發(fā)幾乎空白；新型菌劑基質(zhì)、輔劑以及加工處理、運輸、貯存技術(shù)研究力度不夠。（四）行業(yè)標準和知識產(chǎn)權(quán)管理在微生物菌種知識產(chǎn)權(quán)保護方面，雖有《中華人民共和國專利法》等相關(guān)產(chǎn)權(quán)保護法律，但因微生物菌種容易復制和流失，加之同一物種不同菌株的生產(chǎn)性狀差異明顯，開展微生物菌種產(chǎn)權(quán)的有效保護仍是難題。由于微生物菌種產(chǎn)權(quán)保護力度不足，相關(guān)企業(yè)從事前期菌種研發(fā)的積極性不高，這是市場上產(chǎn)品同質(zhì)化的原因之一。此外，微生物菌種具有特殊性，知識產(chǎn)權(quán)方面的維權(quán)工作比較困難。在生產(chǎn)方面，農(nóng)業(yè)微生物行業(yè)標準體系不完善，導致產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，給產(chǎn)品檢測、銷售、市場監(jiān)督帶來了不便。肥料微生物產(chǎn)業(yè)標準相對完善，產(chǎn)業(yè)鏈全過程均有標準可依，為確保質(zhì)量安全、規(guī)范生產(chǎn)過程、實施質(zhì)量監(jiān)督提供了直接依據(jù)；但是隨著行業(yè)發(fā)展、產(chǎn)品種類豐富，標準制定及市場監(jiān)管已顯滯后。飼用微生物行業(yè)標準體系建設明顯滯后，存在著標準品種不足、名稱不統(tǒng)一、引用文件及技術(shù)要求不恰當、指標描述不規(guī)范、指標設置不合理、無復合產(chǎn)品標準等問題。五、我國農(nóng)業(yè)微生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展建議

（一）加強頂層設計和政策支持，提升農(nóng)業(yè)微生物產(chǎn)業(yè)核心競爭力從基礎研究、應用基礎研究的角度看，應關(guān)注功能微生物與農(nóng)作物、養(yǎng)殖動物、環(huán)境要素之間的互作關(guān)系，參與地球生物化學循環(huán)、調(diào)控微生態(tài)平衡的作用機理；進一步深化活性物質(zhì)、功能基因、代謝途徑、表達產(chǎn)物的功能/調(diào)控/機制研究以及合成生物學改造研發(fā)。擇機開展全國性的微生物資源普查專項，加強核心菌種資源的規(guī)?；诰蚝驮u價，為種業(yè)高質(zhì)量發(fā)展筑牢物質(zhì)基礎。基于優(yōu)質(zhì)資源，建立典型農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)功能微生物的基因組、代謝組、蛋白組學信息數(shù)據(jù)庫；利用生物信息學、合成功能菌群、現(xiàn)代生物技術(shù)，系統(tǒng)解析關(guān)鍵菌種的潛在功能活性，選育并創(chuàng)制高效工程菌種、人工合成菌群。建議設立農(nóng)業(yè)微生物產(chǎn)業(yè)相關(guān)的政策制定與評議機制，涵蓋管理部門、行業(yè)協(xié)會、科研機構(gòu)、企業(yè)，從法律法規(guī)、財政政策、創(chuàng)新支持等方面統(tǒng)籌發(fā)展舉措。構(gòu)建的政策體系著力于促進行業(yè)關(guān)鍵共性技術(shù)、前沿引領技術(shù)、“卡脖子”技術(shù)、顛覆性技術(shù)等的突破，應有較強的可操作性；在生物技術(shù)快速發(fā)展的背景下，及時評價產(chǎn)業(yè)政策實施效果，調(diào)整阻礙產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策內(nèi)容，提高政策實施的精準度，保持產(chǎn)業(yè)發(fā)展的活力。營造公平競爭環(huán)境，健全市場監(jiān)管體系，據(jù)此促進農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整。（二）建設國家農(nóng)業(yè)微生物資源數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)、國家微生物種質(zhì)資源科學大裝置建議擇機推動國家微生物種質(zhì)資源科學大裝置建設，形成超大型微生物資源庫、模式與標準菌株庫、區(qū)域特色菌株庫、生物遺傳信息庫。利用現(xiàn)代信息技術(shù)，建立微生物資源數(shù)據(jù)庫與信息服務系統(tǒng)，提升菌種資源管理的信息化和網(wǎng)絡化水平。進一步完善現(xiàn)有資源庫的數(shù)據(jù)信息，收集包括微生物資源采集信息、生理生化信息、核酸序列信息、標記分子指紋圖譜信息在內(nèi)的生物資源信息，形成記載微生物資源完善性狀特征和潛在應用前景的信息數(shù)據(jù)庫。高效篩選并準確評價微生物的菌種、基因、代謝產(chǎn)物的應用價值，獲得具有產(chǎn)業(yè)化應用前景的核心菌株、復合微生物體系、基因、酶及其他代謝產(chǎn)物。運用現(xiàn)代信息技術(shù)，充分整合微生物種質(zhì)資源實物庫、微生物基因數(shù)據(jù)庫、微生物資源信息庫。建立生物信息學數(shù)據(jù)處理、功能分析、結(jié)構(gòu)設計等專業(yè)軟件環(huán)境，網(wǎng)絡技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析等特色功能，提升全國范圍內(nèi)微生物資源的數(shù)據(jù)共享水平。建設包括農(nóng)業(yè)微生物優(yōu)異菌種資源挖掘、發(fā)酵工藝開發(fā)、中試放大生產(chǎn)在內(nèi)的協(xié)同開發(fā)技術(shù)體系，解決實驗可重復、實驗數(shù)據(jù)標準化、實驗設施開放共享等科研共性問題，推動云端實驗室平臺輻射全國。

（三）實施基礎研究和前沿關(guān)鍵技術(shù)突破，將微生物種業(yè)納入現(xiàn)代種業(yè)體系發(fā)展農(nóng)業(yè)微生物資源發(fā)掘技術(shù)，揭示典型農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)和農(nóng)業(yè)過程中的微生物資源多樣性；實施微生物組、未/難培養(yǎng)微生物分離培養(yǎng)等國家級研究項目，加強本土功能微生物資源發(fā)掘力度，形成農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)關(guān)鍵未/難培養(yǎng)微生物類群，提升國家微生物資源的多樣性與總量。加強本土高性能菌株的選育力度，突破微生物種業(yè)的關(guān)鍵共性技術(shù)體系，培育具有自主知識產(chǎn)權(quán)的重大微生物資源品種系列；解析微生物組中與優(yōu)異農(nóng)