础。

现代农业与工业生物技术领域总体态势

以数据为中心的“农业 4.0”正在重塑农业产业

农业发展的历史实质上就是农业科技创新的历史，每一次科技的重大突破及其在农业中的应用，都带来了农业发展的新飞跃，推动了农业产业向高技术产业发展。从支撑产业的核心技术来看，当前发达国家农业已经进入以信息技术驱动的“农业 4.0”时代。区块链、物联网、人工智能、机器人和大数据等数字技术和智能技术将引领现代农业快速发展，推动农业生产全要素的数字化和快速应用。

未来，农业生产将以数据为中心，通过传感器、物联网、云计算等技术，构建多源异构数据的综合采集、处理与分析平台，该平台最终通过专门的决策支持系统为农民提供行动建议，以及自动安排相关作业。

生物技术的应用引领物质生产向绿色化发展

在农业领域，不断发展的农业生物技术为应对病虫害、环境退化、气候变化等挑战提供了新的替代方法，推动了农业第二次绿色革命的发展。以基因工程为核心的农业生物技术已成为全球发展最为迅速、应用最为广泛的生物技术。近年来涌现的基因编辑、表观遗传修饰等新一代生物技术使动植物育种更加高效、精准。

在工业领域，以工业生物技术为核心的生物制造已进入加速发展期，生物炼制向更加清洁高效的第 3 代模式转型，技术迭代提速推动生物工具向更加精准、高效和规模化方向发展。未来合成生物制造有望革新化工、医药、能源等传统行业的生产模式，实现绿色生物工艺过程，进而引发新一轮产业变革。

主要国家战略举措与特点

世界主要国家根据自身资源禀赋和经济基础，纷纷出台相关战略举措以确保自身绿色、可持续的物质生产与供应，并已形成了各具特色的发展道路。

美国：重视生物技术、数字技术在农业与工业领域的全方位应用，以保持其国际领先地位

美国自然资源禀赋好，实行大规模农场生产与经营，是全球最大的农产品出口国。近年来，美国把农业列为国家优先发展领域，重视应用生物技术与数字技术提高农业生产效率。

未来 10 年，美国在农业领域重点聚焦种业、畜牧业、食品科技、土壤科学、农业水分高效利用、数据科学和系统科学七大优先方向，以及系统认知分析、新一代传感器、农业食品信息学、基因组学与精准育种、微生物组五大突破性技术。由于其国内农产品供大于求，美国也重视生物质能的开发与利用，并以能源需求带动生物精炼等增值产业的发展。美国能源部、农业部和国防部等机构都出台了相关重大计划，推动生物基产业创新发展。

欧洲各国：以绿色理念引领农业与工业可持续发展

欧洲多数国家已基本解决粮食供给问题，关注纯天然、无污染和高品质的农产品生产。欧洲国家重视将绿色理念植入现代农业和工业领域，引领社会经济可持续发展。2020 年 5 月，欧盟发布了《从农田到餐桌》（From Farm to Fork）和《欧盟 2030 年生物多样性》（The EU 2030 Biodiversity Strategy）战略，重点加强有机农业，强制性限制和减少农药、化肥的使用，促进粮食系统向可持续转型。同时，欧洲各国重视生物经济发展，利用可再生资源和先进技术实现低碳经济增长。目前，欧洲多国已发布生物经济战略，英国还建立了多元的合成生物学中心网络，大力推进合成生物产业的发展。

韩国、日本、以色列等国重视高值产业的发展

韩国、日本、以色列是严重依赖粮食进口的国家。由于自然资源禀赋差，这些国家非常重视利用高新技术突破土地、水等资源束缚，选择高度集约化与高值化的农业发展道路。韩国在 2019 年发布的《未来农业科技战略》中提出以智能农业和农业生物技术推动农业全产业高值化发展；日本重视生物与信息技术产业的融合，重点聚焦先进生物制造等新一代生物产业技术的发展；以色列则重视人工智能技术与基因编辑技术的结合使用。

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现代农业与工业生物技术重点领域态势与热点

农业生物技术应用与发展使动植物育种和疫病防治更加精准、绿色

动植物基因组学研究和优异基因挖掘是分子设计育种的基础，也是动植物育种领域的前沿与热点

近期，水稻、猪等重要物种的基因组测序与重测序取得重要进展，从而为后续动植物重要性状分子机理解析奠定了基础。同时，光合作用效率、氮肥高效利用等性状遗传调控机制研究取得了多项突破，这为动植物遗传改良提供了重要基因资源。

其中，中国科学院遗传与发育生物学研究所傅向东团队发现的赤霉素信号传导新机制为可持续农业发展提供了一种新的育种策略，相关研究成果于 2020年2月7日以封面文章发表在 Science 上；中国科学院分子植物科学卓越创新中心郭房庆团队发现了能使水稻增产 8.1%—21.0%的 D1 蛋白合成新途径，相关研究成果于 2020 年 4 月20 日发表在 Nature Plants 上。

总体而言，中国在育种领域的基础研究，尤其是水稻生物学和作物基因组学等方面优势明显。Nature Plants 评论指出，植物科学研究领域的巨大进步使中国农业科学重新走在世界前沿。

基因编辑等新育种技术及产品蓬勃发展，全球基因编辑产品监管尚未达成共识

在育种技术开发方面，以 CRISPR 为代表的基因编辑技术不断升级改造，进一步提高了动植物育种的精准度和效率。此外，基因编辑技术与无融合生殖、单倍体诱导等其他传统育种技术的结合，进一步丰富了育种工具的类型。在产品培育方面，基因编辑技术已经应用于小麦、水稻等 15 种植物，以及牛、羊、猪等农业动物的研究中。同时，基因编辑产品商业化进程不断加快，首款基因编辑高油酸大豆油已于 2019 年在美国上市销售。

目前，基因编辑产品监管备受关注，各国在基因编辑产品监管方面的进展不一，全球尚未就此达成共识。尽管基因编辑技术在育种中具有巨大应用前景，但由于欧美国家掌控了基因编辑技术的核心专利并已初步形成了从基础研究到技术开发服务再到育种应用等完整的产业技术链布局，未来我国相关产业的发展面临较大威胁。