我们曾在报告《农业食品大航海时代》中提出，中国农业当前面临的三大问题是数量、质量和可持续发展问题，所有的技术都将会围绕这几大关键问题展开。粗略来看，数字农业更多着重于农业的规模化问题，即数量问题；而生物农业侧重解决质量和可持续问题。
我们为什么关注生物农业？一是因为农业面临可持续性挑战，熊猫资本James认为，生物技术正在将原先依托于石油化工行业的技术取代，引领农业走向更可持续的方向。二是农业不仅是生物技术扩展领域的延伸，更是将生物技术推向更广泛应用的加速器。当前，我们看到更多的情况是医学、工业等领域成熟的技术外溢到农业领域，比如生物农药、育种、有机肥料等。而这些技术应用到农业中，将会产生更大的规模效应。
为此，我们希望在本文中分析过去一年生物农业领域的发展情况，并探讨生物农业的应用场景及未来。
在本文中，我们将关注大生物农业领域，即以生命科学和遗传学理论为基础，运用基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程等现代生物工程技术，围绕农业产业链开发应用场景的集合。在35斗发布的年度报告《农业食品大航海时代》中，我们首创按照应用场景而非技术路径的方式，将生物农业分为动植物育种、动植物健康、动植物营养、细胞工厂、环境修复等领域。本文仍然沿用这样的分类方式，以下我们将简单介绍五大应用场景，并分析国内融资情况。 图：2021-2022年国内生物农业融资情况
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从融资金额来看，植物育种、微生物菌剂、生物塑料等细分赛道较热。其中，融资过亿的几家企业包括做植物基因编辑育种的齐禾生科，做生物育种的康普森农牧、做微生物平台的慕恩生物、做饲料的源耀农业、做微藻养殖的小藻科技，以及三家做生物塑料的企业——蓝晶微生物、微构工场、中科国生。现代生物农业是解决人类食物问题而同时兼顾自然环境和生态平衡的最主要途径。传统的生物农业技术在发酵、堆肥和污水处理等方面发挥了一定的作用。现代生物技术进一步拓展了应用范围，除了提升作物产量和质量，在环境治理方面有着不可忽视的影响。正如熊猫资本投资人James所述，生物农业是为了解决可持续发展问题的。比如，用工程植物和微生物清楚环境污染物和土壤中的毒素已经取得了显著效果，有一些公司正在发掘农业土壤固碳增汇潜力；研究和开发多种类型的能替代化学杀虫剂的生物农药，大大减少了化学污染；利用微生物和植物生产新型生物塑料，解决白色污染问题；开发对环境无害的生物能源和食物。目前，和国外一样，中国的农业生物技术正在不断拓宽应用场景，生物技术在农业领域的场景不断拓宽，引发投资人的关注，大体来讲，我们分析有三点原因：① 农业生物技术及产业的全球化布局持续推进，生物农药、生物育种等产业融入国际市场。其标志性事件是中国化工集团跨国并购当时世界第一大农药生产商、第三大种子生产商瑞士先正达公司，一举占领全球植物保护、生物育种技术产业制高点，标志着我国农业生物技术产业融入全球市场。此外，2022年3月，大北农宣布其研发的转基因大豆DBN-09004-6获得阿根廷政府的正式种植许可，这是中国公司研发的转基因种子首次在国际上获得种植许可。② 科研成果转化速度越来越快，产学研一体化程度加强，科学家、院士等纷纷躬身入局，“把论文写在大地上”。比如近期获得逾亿元人民币融资的齐禾生科，其创始人高彩霞博士曾在2013年发表世界第一篇CRISPR基因编辑植物研究论文，率先将基因编辑技术应用于植物研究，随后发表数十篇基因编辑植物论文，探索将 CRISPR-Cas9、Base Editor、Prime Editor 技术应用于水稻、小麦、玉米、番茄等农作物的改良。尽管如此，从实验室到市场仍然有一段很长的距离。③ 发展生物农业得到政府的普遍重视，在基因编辑作物领域，政府正在尝试逐步放开。2022年1月，农业农村部制定公布《农业用基因编辑植物安全评价指南（试行）》，主要针对没有引入外源基因的基因编辑植物，依据可能产生的风险申请安全评价。根据这项指南，获得基因编辑作物的生物安全批准将从6年缩短至1-2年，相当于为基因编辑作物的商业化打开了大门。这标志着中国将开始批准基因编辑作物，这对我国生物育种技术研发与产业推动具有里程碑意义。生物农业赛道在去年一年有30多亿资金流入，尽管如此，专业的投资机构对这一赛道面临的挑战和发展前景还是有比较清醒的认知的。某一线美元基金投资人告诉我们，数字农业要规模化有难度是因为数据量和精度都难以上到一个规模化的程度，硬件和软件设备还有很大的提升空间，数字农业里的AI技术也难以做自动化决策，还是非常依赖农民经验的，所以在做商业端bd时会受到一些阻碍。而技术壁垒较高的生物农业公司，商业化路径目前其实是不清晰的，但由于受到国家政策的重点关注，一旦能在农业这条透明度低的赛道里找到稳定的买单方，我们对这方面的投资也会更有信心。熊猫资本James也持类似观点，他认为，相比数字化农业产品，农民对种子、农药兽药、肥料饲料等投入品有比较持续稳定的需求，而且这些产品往往可以有短期可验证的效果，生物农业公司不用担心产品卖不出去。但最大的问题可能在于销售端，对于先正达这样的销售网络遍布全国的大公司，在将触角伸向农村的时候，如何培养一线人员的荣誉感是一个重要的问题；初创公司有各自的本地化优势，但扩展到其他区域会面临适应性问题，其产品效能有可能受到地形、作物品种、病虫害等因素的限制。绿叶投资是最早关注种业的投资机构之一，在2020年出手百奥云天使轮融资。越来越多投资机构开始关注农业，期待资本能够给农业带来大变革，但其合伙人Carol持比较谨慎的态度，她认为，农业是一个非常复杂且系统性问题很多的行业，面临市场不成熟、受政策影响大等问题。虽然农业在逐步变化，但目前看来，仍然呈现一个比较缓慢的速度。
育种是农业的起点。当前的种植业、养殖业增产越来越依靠良种的选育。以粮食为例，联合国粮农组织的研究表明，未来国际粮食总产增长的20%依靠播种面积的增加，80%依赖于单产水平的提高，而单产增加的60%~80%又来源于良种的科技进步。国际一流种业公司正由分子育种的3.0时期进入智能分子设计育种的4.0时期，通过使用“基因组测序+大数据建模”的方式提升育种的效率和遗传增益。当前我国仍处于表型选择（2.0版）到分子育种（3.0版）的过渡阶段，也有一些企业开始向大数据育种发力。
百奥云成立于2018年，企业主要为种业公司和科研单位提供育种数据管理分析服务。现已开发出育种数据分析展示系统（DARB）、智能育种云平台、基因组大数据分析和软件定制开发四款产品服务。其中，① DARB系统是百奥云与隆平高科合作，按照隆平高科国内外育种家的需求开发的一款新型企业版育种软件。通过对农作物品种在不同生态环境下的性状表现进行全面比较和统计分析，DARB系统以可视化的方式从多维度展示分析结果，帮助用户做出科学的育种晋级和区域性定位决策的软件；② 百奥智能育种平台是一个基于B/S架构的全新SaaS数据平台，通过对农作物品种的比较和测试数据进行专业分析，帮助育种家了解品种的性状特点，包括稳定性和区域适应性等，一键式生成各种品种审定所需的报表和报告，轻松完成数据从导入到分析报告的全过程。百奥云创始人王冰冰毕业于美国爱荷华州立大学，获遗传学博士学位，回国后曾从事种业研发和智能化育种软件的开发工作。他曾向35斗表示，正在积极地完善智能育种平台产品线。面对育种中的其它环节，还推出了种质资源管理系统、多组学数据库以及百奥E采等产品，服务于智能育种的全产业链。博瑞迪成立于2017年，专注动植物分子检测和育种相关技术开发与应用，致力于突破基因分型瓶颈，为我国种业提供高通量、低成本的精准基因型分型服务。博瑞迪自主研发靶向测序基因型分型技术（Genotyping by Targeted Sequencing, GBTS），拥有GenoPlexs（基于多重PCR的靶向基因捕获技术方案）和GenoBaits（基于液相探针杂交的靶向基因捕获技术方案）两项自主知识产权。目前，公司已为包括隆平高科、中国农业科学院、中国科学院、中国农业大学、上海交通大学等在内的138家科研院所、高校、种业公司的218位客户提供社会化服务，检测样本超30万份。据全球农业市场调研公司Kynetec统计数据，中国种业市场规模由2014年的482亿元增长至2020年552亿元，居全球第二，仅次于美国。预计到2025年，中国种业市场规模将增长至732亿元，年均复合增速约为5.8%。动物育种方面，欧美发达国家如荷兰、美国、法国等标准化育种普遍开始于1950年前后，较中国动物育种早40年。由于发达国家标准化育种时间早，其纯系动物繁育代次高，纯系种源的优良性状数量更多，经济效益也更好。虽然短期内很难超越欧美，但是中国企业正在着力提升自主品种的性状以降低对国际种源的依赖度，应对潜在的“动物种源封锁”危机。目前中国的动物育种企业基本仅布局一种经济动物，进行多物种动物育种的龙头企业尚未出现。由于企业布局多物种育种需要较高资金投入，而生猪是中国所有经济动物中规模最大的产业，一般企业会选择种猪来为企业获得长期稳定的现金流，从生猪育种开始布局动物育种行业。动植物健康领域的解决方案以农药、兽药为主。农药很早就被用作保护农作物与病虫害斗争的工具，其发展历经三个历史阶段：19世纪70年代以前是天然农药时代；自19世纪70年代至20世纪40年代步入无机合成农药时代，20世纪40年代开始便进入了有机合成农药时代，从此使植物保护工作发生了巨大变化。根据Markets And Markets预测，2020年全球植物健康市场市值大约为637亿美元，预计2025年将达到741亿美元。兽药行业在20世纪中期兴起并快速发展，在预防、治疗和控制各种类动物疫病中发挥了重要作用，现已成为保障动物健康成长的必需品，为人类健康、食品安全与可持续稳定供应提供了坚实保障。随着国内畜禽养殖业规模化、集约化养殖的进程不断加快，养殖企业和养殖场户面临的疫病防控风险不断加大，对于动物疫病的防治日益重视，推动了国内兽药市场的快速发展。2012-2020年，国内兽药产品销售规模由402.36亿元增长至620.95亿元，年均复合增长率为5.57%。根据Fortune Business Inshights预测，2018年全球动物健康市场市值大约为415亿美元，预计到2026年市值将达675.6亿美元，复合年均增长率为6.3%。慕恩生物成立于2015年，是一家国际领先的微生物组平台型技术公司，已搭建起了从发现微生物、筛选微生物、改造微生物到应用微生物的完整微生物组产业化技术体系。公司已建立了全球最大、生物多样性最高的肠道微生物、植物微生物菌种库和基因库，发现、保存和鉴定了超15万株具有自主知识产权的微生物菌株。通过独有的Culture-To-Product技术平台，慕恩生物可高效地持续开发创新的、天然来源的高活性微生物及其代谢产物。据动脉网报道，慕恩生物在生物农业板块，瞄准600亿未被满足的生物防治和土壤健康市场，推出一系列极具创新性的农业微生物菌剂产品，产品销售额连续3年实现了三倍增长。日前，公司在农业业务已与先正达集团、诺普信、浙江新农、百果园等农业领军企业建立密切的战略合作。慕恩生物2021年与先正达集团共建了“微生物农药联合实验室”，并与其种子业务达成协议合作发掘新一代生物技术性状，共同推动种业“芯片”的创新变革。蕾灵百奥成立于2019年，是一家全封闭智能分子诊断系统研发商，致力于解决畜牧兽医行业精准诊断和无毒害治疗的痛点。经过中国医药城疫苗工程中心的孵化，公司已成长为业内领先的高科技企业，其革命性的分子诊断与物理消杀产品均已进入产业化阶段。公司创始人陈蕾博士是剑桥大学海归博士，首次创业将革命性分子诊断技术LAMP从日本引入中国，现已在人医、兽医、出入境检验检疫、食品安全等领域得到了广泛的应用。动植物营养即传统意义上我们所指涉的肥料、饲料领域。我们观察到该领域的服务正从单纯的产品转向综合性的解决方案，单纯的产品已无法解决动植物的营养问题。新的解决方案也正在向更可持续的方向发展，比如水溶肥、微生物肥料等对土壤和环境更友好的解决方案。据全球肥料行业的非盈利组织国际肥料协会（IFA）总干事Charlotte Hebebrand，从 1961 年到 2015 年，化肥消费量增长了近六倍（从 32 到 1.84 亿营养吨），以跟上同期人口从 31 亿增加到 74 亿的步伐。肥料养活了世界上约 50% 的人口，相当于每天约 200 亿份膳食。肥料的施用率取决于土壤肥力，通常通过土壤测试和特定作物来测量。肥料以固体和液体的形式施用于农作物，大约90%的肥料以固体形式施用，最广泛使用的固体无机肥料是尿素、磷酸二铵和氯化钾。饲料领域出现了一批昆虫蛋白企业，致力于把藏在餐厨垃圾、畜禽粪污里的废弃蛋白转化为昆虫蛋白，通过昆虫生物转化技术将其带回食物链，以饲料、宠物食品等产品形式呈现，国内有Blue Protein、丰晟生态、自然创造等。一家专注于微生物领域的国家高新技术企业。主营业务为丁酸梭菌、饲料发酵菌剂及相关复合菌的研发、生产和销售。公司以用户价值为导向，以绿色生态发展为宗旨，致力于为动物肠道健康提供绿色解决方案，为微生态发展提供核心技术支持，助力畜牧业安全、高效、可持续发展。公司依托华中农业大学生命科学技术学院、农业微生物国家重点实验室，以及国家微生物重点实验室菌种库，将梁运祥教授20余年来在饲料原料发酵、环保生物处理等领域的研究成果及专利，成功实现产业化。据其官网资料，目前每年可生产2000吨发酵菌剂，3000吨益生菌。计划于2022年底扩建完成新工厂，并于2023年投产，预计实现年产1.5万吨丁酸梭菌的生产能力及新型微生物菌剂的研发能力，将成为国内规模领先的丁酸梭菌工厂之一。汉和生物2016年在新三板挂牌上市，是一家利用微生物工程、酶工程、合成生物学、分子生物学、基因编辑等新技术，研究和开发系列微生物产品、酶制剂、微生物代谢物、新型绿色材料的高新技术企业。目前汉和生物建有自己的菌种资源库，已有6000余株菌株。汉和生物拥有10000平米的生物工程技术研发中心和细胞工厂，30万吨智能化液体肥生产车间，200立方发酵罐的微生态制剂和生物刺激素生产线。引进液相色谱串联质谱仪、电感耦合等离子体发射光谱仪、医用超低温冷藏柜等多种精密科研设备，成为目前中国新型肥料行业中规模最大的科研机构。汉和生物副总经理余义发曾35斗透露，为响应国家种质资源保护指示，也在多方面充实菌种库资源。一方面，与广西大学、福建省农科院、南京农大、中科院、中国农科院等达成微生物战略合作；另一方面，公司内部已组织三批科考队采集山地、沿海及特殊环境地点样本，筛选耐盐碱、高酶活等优质天然菌株。科为博是一家生物制剂研发商，专业研发、生产、销售“生物酶、益生菌”等生物制剂为主，致力于打造行业领先的酶与菌的生产基地。公司产品已经逐步遍及全国各地和世界多个国家与地区,服务于动物、植物、纺织、环保、食品与医药等多个产业。主要产品有2大系列：微生态制剂（科福莱系列产品）和酶制剂（科维酶系列产品）。于2008年12月注册于北京中关村科技园，被授予国家和中关村双高新技术企业称号。在北京大兴生物医药产业基地设立“科为博生物技术研究院”，致力于微生物及微生物代谢物的研究，已经拥有多项国家发明专利。细胞工厂主要以细胞为基础，助力未来食品在质、量、环保等方面得到提升，更好的满足人类的需求。随着合成生物学在农业食品领域的应用，未来，我们的食物体系有可能被打破并重塑，我们的食物可能不再需要依托于阳光、土地等，所有材料从实验室或工厂里取得，食品供应链也可能被缩短为“实验室/工厂——餐桌”。其中，细胞培养肉是目前备受瞩目的一个应用领域。去年，中国在该领域有两家公司完成融资。成立于2020年，是一家细胞农业领域的创业公司，希望通过生物工程，不屠宰动物在体外实现蛋白质生产。目前已研发出多款细胞肉产品雏形，包括通过支架和3D生物打印生产的有结构的成块肉。其创始人杨梓梁告诉35斗，目前其研发重点是中国的大宗消费品——猪肉，未来会逐渐迁移到其他高附加值产品中。CellX已于2021年初完成数千万元人民币天使轮融资，由真格基金领投，云九资本、险峰、Lever VC等跟投。这是「CellX」继去年数百万人民币种子轮融资后，半年内第二轮融资。周子未来是中国第一块细胞培养肉缔造者，作为国内最早开展细胞培养肉研发的科技企业，拥有领先的技术和产业化布局，致力于打造国内首家细胞培养肉规模化生产研发平台，实现细胞水平的肉类生产。细胞培养肉是具备颠覆性的未来食品生产技术，公司将持续推动我国培养肉产业化研发，以保障我国未来肉类食品的持续供给、满足市场对绿色低碳肉类的消费需求。2021年9月，周子未来完成A轮融资，投资方包括高瓴创投、清流资本、经纬中国、南京市创新投资集团和紫金科创，融资金额共计7000万元。昌进生物是一家可食用微生物合成蛋白研发商，昌进生物通过“细胞工厂”制造的“奶”可以拥有比牛奶更高的营养价值、更低的能量，并带来更低的碳排放。应用创新生物技术引领人类能量和营养来源的革命，以颠覆性技术创新为突破口，将合成生物学技术降维应用于食品。创始人骆滨表示，昌进生物以完全的自主知识产权，掌握了该领域的创新主动权和产业化主动权。生物质发酵技术路线完成了特色菌种开发和系列发酵工程技术以及产品应用场景设计。产品具有低碳排放、高蛋白、高膳食纤维、0碳水、低卡、低脂、可改善肠道菌群等特点。精密发酵技术路线完成了全新CJ底盘细胞改造，实现了牛乳蛋白和羊乳蛋白表达。该公司目前已经完成了关键底层技术建设，异源表达蛋白开发周期从最初的6个月缩短为3.5个月，直至现在的7-9天。新型蛋白研发成果已经呈现井喷式增长，预计2022年开始初步实现产业化，届时将有更多惊喜成果呈现。这部分主要有两大路径，包括生物塑料、土壤改良等。其中，生物塑料包括PHA塑料、PLA塑料以及一些塑料回收利用的解决方案，蓝晶微生物、微构工场和中科国生分别完成3轮融资。某种程度上，土壤改良是比育种更加前置的问题。中国农业大学土地科学与技术学院副院长、中国土地政策与法律研究中心主任朱道林曾表示，耕地是国家粮食安全的自然基础，天然具有稀缺性。当前耕地问题表现在耕地数量减少，优质耕地减少趋势也在持续。一些企业正在从事研发土壤友好型生物肥料、土壤改良剂等产品的研发。耕天下是一家专业服务于土壤改良和农业生态产业的高新技术企业。主要利用微藻生物技术进行土壤改良实现减排固碳，同时公司业务还包括土壤检测与大数据、农业技术服务以及碳中和产业联盟等。耕天下目前主要的产品是微藻营养液，它由固氮蓝藻和光合绿藻组成，从种植土壤原位提取，经过生物工程培养的活性细胞，通过持续裂变繁殖及自身代谢活动，为植物生长提供多种营养元素的同时对于植物的第二基因组——微生物组有很好的促生修复作用。目前耕天下推出的细分产品主要有三大类，第一类是基于全藻细胞的产品，主要用于土壤改良；第二类就是深度开发微藻胞内代谢的提取物，修复叶绿体，提高农作物抗逆能力；第三类就是将微藻原液和肥料进行复配，开发更具有普适性、大众性的生物肥料。在碳中和领域，耕天下开发了明确的技术解决方案。现阶段种植一公顷水稻可以减排2.5吨二氧化碳，如果全国都推行该项技术，一年将减排7000多万吨二氧化碳。除此之外，耕天下还会进行碳交易，将卖碳所得的报酬返还给种植户。
从“造物致知” 到 “造物致用”，合成生物学正在掀起全球第三次生物技术革命，在全球数以万计的科学家和从业者的努力下，生物技术已经被成功的扩展到医疗、农业、化工、能源、消费等领域。相信农业会拓宽生物技术的应用边界，也相信生物技术大爆发会给农业带来一个更加可持续的未来。参考资料：
1. 头豹：《2021年中国动物育种行业概览》
2. 生物世界：《融资过亿丨基因编辑农业领军人物高彩霞，和她的产业化之路》，2022.3
3. 发展研究：《我国生物农业技术及产业发展态势与方向》，2021年第5期
4. 西藏自治区农牧科学院：《农业生物技术在农业发展中的作用》，2015.5
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