未来农业生物育种要前瞻性布局五大战略重点

在中国工程院、国家自然科学基金委员会“面向2045年的现代农业发展战略研究”项目支持下，2026年5月25日，中国农业大学国家农业科技战略研究院联合山东农业大学在山东泰安举办了以“未来农业生物育种”为主题的“百旺论坛”（第4期）。

本次论坛邀请了来自中国农业大学、北京大学、浙江大学、西北农林科技大学、山东农业大学、西南大学、华南农业大学等高校，中国科学院水生生物研究所、中国农业科学院作物科学研究所、中国水稻研究所、中国林业科学研究院等科研机构，以及温氏食品集团、深圳创世纪种业、青岛清原集团等企业共17位专家作主题报告，交流了农业生物育种领域的科技创新与产业应用现状、未来20年发展愿景、技术需求与重点方向以及政策需求等。在此基础上，经专家组进一步研究讨论形成此报告。

未来农业生物育种要前瞻性布局五大战略重点

一、客观分析我国农业生物育种技术创新成就

在国家长期的大力支持下，我国农业生物育种技术取得了令人欣喜的重要进展，为种业安全和国家粮食安全提供了有力支撑。具体表现为五个方面。

（一）基础研究厚积薄发，基因储备日益丰富。在农业生物基因组学领域，率先构建水稻、棉花、油菜、西藏半野生小麦、梅山猪、北京鸭等全基因组序列框架图，解析了产量、品质、抗性等重要性状分子机制。在功能基因发掘方面，克隆出调控氮高效利用、耐高低温、抗旱、耐盐碱及抗病等重大育种价值新基因。据统计，自2008年转基因重大专项实施以来，全国已克隆功能基因4000余个，其中具有重大育种价值的新基因217个，获得发明专利1358项。目前，抗病虫、耐除草剂、优质高产等功能基因已系统应用于生物工程育种，为种源自主可控奠定坚实基础。

（二）前沿育种技术多点突破，部分核心工具自主可控。我国新一代育种技术创新能力显著提升，水稻、大豆、油菜杂种优势利用保持国际领先；自主研发了Cas12i、Cas12j等新型基因编辑工具，打破国外“基因剪刀”专利垄断，实现自主知识产权；构建了90K水稻芯片、660K小麦芯片、200K玉米芯片等，高通量检测能力大幅提升。全基因组选择技术应用于猪、牛、鸡等品种培育，体细胞克隆产业化技术达到国际先进水平，首次建立了猪胚胎干细胞系，创制出“紫晶米”“赤晶米”等高抗氧化活性水稻新种质，为重大品种培育提供核心技术支撑。

（三）基因编辑技术加速应用，生物安全证书逐步获批。随着监管政策突破与技术不断成熟，基因编辑产品正从实验室加速走向田间市场。依托自主核心技术，我国已连续获批多张农业基因编辑安全证书，产业化进程显著提速。例如，未米生物自主研发的“突变Waxy1基因品质性状改良玉米未米糯101”获全国生产应用安全证书；首农股份采用DNA-free基因编辑技术，培育出100%抗蓝耳特性基因编辑猪新种质，并加速推进合资企业商业化推广；齐禾生物已获批大豆、小麦、水稻等5张基因编辑安全证书，产业化步伐持续加快。

（四）AI全链条赋能育种体系，人工智能加速范式跃迁。 我国正加快构建从基因组到表型组的AI育种技术体系，一批代表性成果加速落地。在基因组解析层面，以“丰登”为代表的基因组语言大模型已实现全基因组水平的“基因—性状”关联推断与功能基因智能挖掘；在蛋白质设计层面，AiCE方法可高效识别CRISPR蛋白功能突变体，大幅提升基因编辑工具优化效率；在系统整合层面，“神农大模型”整合基因型数据、农业知识图谱与海量生产数据，首次应用智能体技术辅助育种家作出高效精准决策。AI驱动下，育种效率与目标精度有望实现大幅跃升。

（五）培育一批重大新品种，有力支撑国家粮食安全。新中国成立后，我国主要农作物实现5—6次品种更新换代，累计审定农作物品种约2万个，畜禽水产新品种400余个，大面积推广了汕优63、两优培九等杂交稻，济麦22、郑麦1860等常规小麦，郑单958、MY73等杂交玉米等突破性品种，良种覆盖率达96%，新品种对单产贡献率达45%。农大3号和京红系列蛋鸡新品种国内市场占有率达50%，“沃德188”“广明2号”白羽肉鸡打破国际垄断。猪、鸡、鸭等主要畜禽核心种源基本实现自主可控，并开始对外输出育种成果，有力保障国家粮食和种业安全。

二、精准研判国际未来农业生物育种发展趋势

综合与会专家报告分析研判，未来20年农业生物育种将呈现三大核心趋势。

（一）常规育种转向智能育种，AI驱动蛋白质工程与分子设计协同变革。人工智能正推动育种从“偶然筛选”转向“定向创制”。在分子层面，AlphaFold3等AI模型可高效预测蛋白质三维结构与功能位点，实现高产、优质、抗病虫等性状调控基因的定向进化与理性设计，使过去依赖大规模田间表型筛选的性状改良工作能够在计算机上快速完成；在性状层面，通过构建高通量表型组与海量基因组等多组学数据，育种家可利用AI模型模拟产量、品质、抗性以及环境适应性等关键性状表现，实现“虚拟育种”筛选候选材料后再进入田间验证。AI驱动的育种决策系统整合多组学数据，实现“高产+抗逆+优质”等复杂性状协同调控，形成“数据解析→智能设计→定向创制→田间验证→反馈优化”的闭环体系。

（二）全基因组选择与AI深度融合，使育种从孤立预测迈向环境智能响应。传统基因组预测模型对复杂环境下品种表现的预测能力有限。AI深度嵌入正推动全基因组选择向动态模拟升级。一方面，深度神经网络、自动化机器学习等新算法可整合多环境表型、气候、土壤等多维信息，构建“基因型—环境—表型”互作动态预测模型，实现对品种在不同生态区丰产性与稳产性表现的精准预测；另一方面，通过对生物动态发育过程的性状表型与多组学分子表型的时序建模，捕捉性状从分子到表型的动态响应轨迹，使育种选择面向目标环境，实现适应性精准推荐。随着算法与基因分型技术持续迭代，全基因组选择正从“数据辅助选种”迈向“环境智能导航育种”。

（三）基因编辑与合成生物学加速渗透，使育种从人工选择迈向自主设计。合成生物学以工程化设计理念，对生物体进行有目标地设计与改造，使作物从“粮食生产者”转变为多功能“植物分子农场”。基因编辑提供基因组精准修改工具，合成生物学提供从头设计框架，二者融合使育种不再受限于物种间的生殖隔离，不再受制于自然进化的缓慢步伐，而是按照人类需求主动设计、创造理想的农业生物种质资源。国际上，主要发达国家纷纷启动农业生物制造项目，布局植物分子农场等新型研发基础设施，植物基因组从头合成、抗体疫苗等医用蛋白在植物细胞中合成等前沿方向不断取得突破。

三、前瞻布局未来农业生物育种技术战略重点

当前农业生物育种的外部环境和内部条件正发生深刻变化。从国际学术前沿看，全球育种科技正从“经验选择”向“精准设计”跨越，合成生物学、基因编辑、AI大模型等颠覆性技术不断涌现，使过去“不敢想”或“做不到”的育种目标成为可能。从国家战略看，粮食安全从“够吃”向“吃好”升级，气候变化与极端灾害频发倒逼育种目标拓展，绿色低碳发展对农业生产方式提出新约束，“人工智能+”成为国家战略行动。面向未来20年，在全球生物技术革命的引领下，未来农业生物育种必将进入新一轮重大变革性或颠覆性的技术创新阶段，我们既要高度重视和把握国际机遇，又要从我国国情和农情出发，不能盲目跟风，更不能脱离实际，要坚持立足国情、以我为主、以用为主的基本思路，始终坚持高产优质高效的育种目标不动摇，强化战略研究，超前布局五大战略重点。

（一）突出应对气候变化需要，强化韧性育种战略重点。我国农业受干旱、高温、洪涝、盐碱等非生物胁迫的影响逐年加剧，极端天气事件呈多发态势。在现有耕地资源刚性约束下，培育具有气候韧性的品种是保障粮食产能底线稳定性的战略选择，也是国际农业应对气候变化的通行核心概念。预计到2040年气候适应性作物将覆盖全球主要种植面积的30%以上。国际植物科学领域已将“韧性育种”列为优先方向，CGIAR等国际组织正在推动全球气候适应性作物育种计划。我国亟须系统开展主要作物对多重逆境的耐性机制研究，挖掘优异抗逆基因资源，并将多逆境耐性聚合到主栽品种，建立基于环境智能预测的品种适应性评价体系，为品种区域布局提供科学依据，切实增强农业生产的气候韧性与风险应对能力。

（二）突出生物安全保障需要，强化抗性育种战略重点。全球化进程、气候变化和农业生产方式转变，使得非常规生物灾害风险显著上升。小麦赤霉病、茎基腐病等镰孢菌病害年均发生面积超2亿亩次，呕吐毒素污染直接威胁口粮安全与食品加工业；非洲猪瘟、蓝耳病等重大动物疫病反复冲击养殖业，造成年均数千亿元的经济损失。非常规生物灾害已从偶发性风险演变为系统性威胁，亟须从“被动防控”转向“主动抗性设计”。将“抗性”从传统病虫害拓宽到非常规生物灾害，是顺应国际前沿的战略调整，培育具有广谱、持久抗性的品种。

（三）突出适应营养健康需求，强化功能育种战略重点。据CGIAR预测，针对主粮进行微量营养素生物强化（如高锌、高铁、高叶酸品种），可有效应对“隐性饥饿”问题。随着居民生活水平提升和人口老龄化加速，我国居民膳食结构中“隐性饥饿”问题突出——微量营养素摄入不足与慢性病高发并存，亟须从“吃得好”转向“吃得健康”和“吃出健康”。亟须强化高营养密度育种，培育富含蛋白质、维生素、矿物质的主粮品种；功能性成分育种，培育富含花青素、抗性淀粉等功能成分的特色品种；低致敏育种，降低农产品致敏原和抗营养因子；饲料功能育种，培育高消化率、高生物利用度的饲料作物品种，提升养殖效率。

（四）突出绿色低碳转型需要，强化低碳育种战略重点。在全球绿色低碳转型大背景下，国家“双碳”目标对农业生产方式形成硬约束，未来品种不仅要比“产得多”“产得好”，还要比“排得少”。未来低碳育种必须重点关注加强资源高效利用育种，培育氮高效、磷高效、水分高效品种、耐除草剂品种等，从源头减少面源污染和温室气体排放。加强甲烷减排育种，挖掘水稻甲烷低排放品种，培育低甲烷饲草品种；加强碳封存增强育种，改良作物根系结构，提升土壤有机碳固定能力；加强耐逆减损育种，减少因逆境导致的产量损失和额外投入。通过上述育种技术创新和新品种培育，为实现农业碳达峰、碳中和提供遗传育种解决方案。    

（五）突出人工智能赋能趋势，强化智能育种战略。AI与BT的深度融合正在颠覆传统育种范式。2024年以来，国家密集部署“人工智能+”行动，明确要求AI赋能千行百业。AI+BT双驱动的智能生物育种是AI应用最具潜力的领域之一，传统育种“大海捞针”式的低效模式已无法满足新时代种业竞争需求。亟须将智能生物育种提升至战略高度，建立以AI为核心的智能生物育种新范式，建设国家农业育种大数据平台，研发农业生物语言大模型，部署育种决策智能体，构建智能生物育种验证网络。这既是顺应技术革命浪潮的战略抉择，也是缩小与跨国种业巨头研发代差的紧迫需求。

四、进一步强化我国农业生物育种创新的建议

（一）针对原创底盘基础突破不足，高度重视农业生物育种重大基础研究布局。当前，我国基础生物学研究突破性进展不足仍然是最大短板，原创性理论与关键基因挖掘滞后于发达国家。建议：强化农业生物育种系统性重大基础研究布局，聚焦核心种源自主可控、关键基因资源挖掘、智能设计育种理论等前沿领域，超前部署基因组与蛋白质设计、基因编辑与合成生物学、农业生物大模型与育种智能体等一批重大基础研究项目。构建“基础研究—技术突破—品种创制”全链条创新体系，加大长期稳定支持力度，建立跨学科、跨机构的基础研究协作网络，将基础研究投入从“分散支持”转向“集中攻关”，从源头筑牢种业科技自立自强根基。

（二）针对农业科研周期长等特点，接续实施农业生物育种国家重大科技专项。农业生物育种具有周期长、投入大、风险高的特点，一个优良品种培育往往需要8—10年甚至更长时间，短期项目制难以支撑持续突破，需要国家采取长期性、稳定性的顶层设计和连续支持。建议：将农业生物育种重大科技专项作为“国之重器”长期坚持，从根本上改变前瞻性、战略性育种项目“碎片化、短周期”的现状。参照美国NIFA长期稳定资助模式及欧盟“地平线欧洲”滚动支持机制，建立常态化实施机制。整合农业农村部、科学技术部、国家自然科学基金委员会等多渠道资源，建立稳定财政投入增长机制，确保育种基础研究、关键技术研发和重大品种培育的连续性，并建立中期评估与动态调整机制。

（三）针对农业种业的产业竞争力弱，加快推进生物育种产业化改革。当前，我国农业生物育种产品产业化开放程度仍远远不能满足发展需求。在基因编辑动物领域，监管法规存在空白，牛羊配套系认定制度缺失，多基因协同编辑尚无审批方案。在基因编辑作物方面，不同物种、不同基因型的编辑递送体系效率不均衡，转化流程有待简化。全球农业发达国家正加速推进生物育种市场化，欧盟2025年已实施NGT分类监管框架，对无外源DNA产品实行简化通知制；美国SECURE规则对低风险编辑豁免监管。建议：一是建立分类分级监管框架，对无外源基因编辑产品简化审批，缩短审批周期；二是尽快出台或修改基因编辑动植物安全评价指南；三是推动与国际监管互认；四是设立产业化先行试验区，积累可复制的推广经验；五是完善知识产权保护体系，强化全链条追溯管理与数字化监管平台建设，加强生物安全监管制度保障。

（四）针对农业生物育种的社会认知不足，加强农业生物新技术新品种科普工作。目前，公众对基因编辑、合成生物学等育种新技术认知度偏低，误解和疑虑在一定程度上制约了产业化进程。建议：将生物育种科普纳入全民科学素质行动计划，建立“政府主导、科研机构支撑、媒体参与、社会协同”的科普工作体系。重点面向青少年、新型农业经营主体、基层农技推广人员等群体，开发通俗易懂的科普读物、短视频和互动课程。支持在科技馆、农业展览馆等场所设立生物育种专题展区，营造有利于农业生物育种创新发展的社会氛围。

（五）针对农业生物育种国际合作不足，加强国际生物育种开放合作。当前我国农业生物育种在基因组资源、基因编辑工具等方面与发达国家仍存在差距，国际科技合作深度和广度仍有较大提升空间。在全球种业“四巨头”格局下，我国种业企业全球市场份额有限，需要在坚持自主可控的前提下，主动融入全球创新网络，积极参与国际科技合作与竞争。建议：一是积极参与并主导国际农业生物育种大科学计划；二是支持国内科研机构和企业参与全球生物领域大科学设施建设，推动我国自主开发的基因编辑工具和育种芯片等技术和标准“走出去”；三是建立国际育种人才联合培养机制；四是推动与“一带一路”沿线国家在种质资源交换、品种适应性评价、生物安全监管等方面的务实合作，提升我国在全球种业治理中的话语权和影响力。

报告汇总执笔专家：

孙其信 中国农业大学原校长、中国工程院院士

高旺盛 中国农业大学国家农业科技战略研究院院长、教授

辛明明 中国农业大学科学技术发展研究院处长、教授

侯卓成 中国农业大学动物科学技术学院教授 

王军辉 中国林业科学研究院副院长、研究员 

杨富裕 中国农业大学国家农业科技战略研究院副院长、教授

陈源泉 中国农业大学国家农业科技战略研究院副院长、教授

王向峰 中国农业大学农学院教授

魏育蕾 中国农业大学生物学院教授

王宏伟 山东农业大学农学院教授

来源：中国农业大学国家农业科技战略研究院