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前言：3月28日，第一屆中國綠色生物制造峰會(huì )于廣州舉行，共議合成生物技術(shù)應用新模式、新技術(shù)和新思路。綠色生物制造是實(shí)現可持續發(fā)展的重要途徑，需要各界加強技術(shù)創(chuàng )新和產(chǎn)業(yè)合作，推動(dòng)綠色生物制造技術(shù)的不斷升級和應用。其間，加強微生物研究，深入探討微生物在生態(tài)系統中的作用和機制，是綠色生物制造的重要議題，也是為保護生態(tài)環(huán)境和促進(jìn)人類(lèi)健康的抓手。
2016年，中央一號文件將“樹(shù)立大食物觀(guān)”作為優(yōu)化農業(yè)生產(chǎn)結構和區域布局的重要內容。
時(shí)隔七年，不久前發(fā)布的2023年中央一號文件中，“樹(shù)立大食物觀(guān)”再次被提及。向森林要食物，向江河湖海要食物，向設施農業(yè)要食物，從傳統農作物和畜禽資源向更豐富的生物資源拓展，向植物動(dòng)物微生物要熱量、要蛋白，建立多元化的食物供給體系，是托住“中國飯碗”的堅實(shí)后盾。

隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，微生物在農業(yè)領(lǐng)域中的應用及作用效果越來(lái)越受到人們的重視。在推進(jìn)傳統“二維結構”（利用植物、動(dòng)物資源）向“三維結構”（利用植物、動(dòng)物、微生物資源）轉變的過(guò)程中，微生物的力量不可小覷。

初識農業(yè)微生物，揭開(kāi)它的神秘面紗

地球三大生物之一的微生物資源是至今尚未充分開(kāi)發(fā)和利用的生物資源寶庫，開(kāi)發(fā)微生物資源，創(chuàng )建微生物產(chǎn)業(yè)，已經(jīng)成為時(shí)代發(fā)展的必然趨勢。緊跟時(shí)代發(fā)展的脈搏，我國也用眾多的政策鋪就了微生物在國內發(fā)展的“康莊大道”。

圖：近年來(lái)我國發(fā)布的與微生物相關(guān)的政策

數據來(lái)源：據公開(kāi)資料收集

根據Grandview Research的數據顯示，2022年，全球微生物學(xué)市場(chǎng)規模為111.2億美元，預計2023年至2030年的復合年增長(cháng)率 (CAGR) 將達到6.9%，在微生物身上，人們看到了巨大的開(kāi)拓價(jià)值和市場(chǎng)潛力。
微生物所涉及的領(lǐng)域也相當廣闊，Grandview Research數據顯示，微生物當前市場(chǎng)應用度為——醫藥生物技術(shù)占32%；農業(yè)所占比例為28%；在食品和飲料領(lǐng)域中，這一數字為16%；化妝品和個(gè)人護理行業(yè)中，微生物市場(chǎng)應用度為12%；環(huán)境保護方面為10%；其他占2%。

圖：微生物的行業(yè)分布

數據來(lái)源：Grandview Research

作為占據微生物市場(chǎng)應用度第二的行業(yè)，微生物在農業(yè)中的應用大有可為。 農業(yè)微生物是農業(yè)生產(chǎn)（含種植業(yè)和養殖業(yè)）、農產(chǎn)品加工、農業(yè)生物技術(shù)、農業(yè)生態(tài)環(huán)境保護等有關(guān)應用微生物的總稱(chēng)，覆蓋種植業(yè)、養殖業(yè)、農業(yè)環(huán)境等領(lǐng)域，涉及與農業(yè)有關(guān)微生物的特性、生命活動(dòng)規律、作用過(guò)程調控等研究，也是促進(jìn)農業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的新興方向。本文主要聚焦微生物肥料、微生物農藥、微生物飼料、微生物食品、微生物能源、微生物生態(tài)環(huán)境保護劑6大版塊。
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。在相關(guān)的標準建立方面，我國已基本形成較為健全、全方面的體系。在作物應用方面，以禾谷類(lèi)農作物應用量最多，緊隨其后的是纖維類(lèi)、油料類(lèi)作物。
圖：我國微生物肥料的相關(guān)情況

數據來(lái)源：Markets and Markets、農業(yè)部、華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院
微生物肥料產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，得益于國家的大力支持。2013年，國務(wù)院發(fā)布的《生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展規劃》將微生物肥料列為高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和戰略性新興產(chǎn)業(yè)，其重要性可見(jiàn)一斑。2022年5月，《“十四五”生物經(jīng)濟發(fā)展規劃》明確了功能型微生物等生物技術(shù)在土壤修復中的應用，再一次在國家層面上對微生物肥料做出了肯定。

圖：我國發(fā)布的與微生物肥料相關(guān)的政策

數據來(lái)源：華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院

微生物農藥
微生物農藥是以真菌、細菌、病毒或基因修飾的微生物等活體作為有效成分的農藥。當前，在發(fā)展綠色農業(yè)、實(shí)現藥肥“雙減”的背景下，化學(xué)農藥的使用愈發(fā)受到限制，農用微生物制劑的需求穩步增長(cháng)。井岡霉素、赤霉素、阿維菌素等已獲得廣泛應用。
相關(guān)數據顯示，以有效成分的登記數量測算，全部農藥登記品種共727種，其中微生物農藥54種，占總的農藥登記品種總數的7%。以農藥制劑產(chǎn)品的登記數量測算，微生物農藥542個(gè)，占比1.3%。
微生物飼料
作為具有“綠色”屬性的食品，微生物飼料對于促進(jìn)動(dòng)物生長(cháng)發(fā)育，提高免疫力等方面具有顯著(zhù)效果。
根據目前國內飼料年生產(chǎn)總量和豬、禽、反芻和水產(chǎn)動(dòng)物的養殖總量來(lái)計算，國內微生物飼料添加劑的市場(chǎng)容量在180億元至200億元之間浮動(dòng)。就當前情況來(lái)看，市場(chǎng)推廣普及率約為10%，市場(chǎng)空間具有極大的彈性，產(chǎn)業(yè)發(fā)展和行業(yè)前景十分廣闊。
微生物食品
微生物作為食品大致有以下兩種分類(lèi)。其—，本身作為食品的微生物，可利用其繁殖速度快、營(yíng)養價(jià)值高的特性，進(jìn)行快速、大量的生產(chǎn)，食用菌就是代表產(chǎn)品。其二，將有益微生物轉化為加工食品，利用微生物新陳代謝進(jìn)行生產(chǎn)，代表性產(chǎn)品有酸奶、食醋、葡萄酒等，以上產(chǎn)品能夠保障“盤(pán)中餐”的多元化提供助力。
微生物食品的實(shí)力不可小覷，隨著(zhù)全球范圍內發(fā)酵食品的興起，單單以發(fā)酵成分為原料的食品飲料年均增長(cháng)率為29％，微生物食品全品類(lèi)的市場(chǎng)規模似是“深不可測”。
微生物能源
微生物是發(fā)展生物質(zhì)能源的“必需品”，其巨大潛在價(jià)值還尚未完全被人們挖掘，眾多重大發(fā)現都還只存在于實(shí)驗室進(jìn)行小規模運用。但近來(lái)在能源微生物領(lǐng)域的新發(fā)現，使得微生物能源正在讓其變成能源替代品成為可能。
微生物能源在凈化生活污水和有毒工業(yè)污水、監察環(huán)境污染度，和生態(tài)和環(huán)境保護方面是把好手。針對上述問(wèn)題，微生物能源是一個(gè)極佳的突破口。當前，我國已形成較大微生物能源生產(chǎn)規模，微生物能源產(chǎn)能1500萬(wàn)噸以上。
微生物農業(yè)酶制劑產(chǎn)品
上世紀70年代，酶制劑開(kāi)始應用于配合飼料中。隨著(zhù)現代生物技術(shù)，尤其是微生物的基因改造和發(fā)酵技術(shù)的迅速發(fā)展，生物酶制劑的生產(chǎn)成本越來(lái)越低，其推廣和市場(chǎng)化的步伐也開(kāi)始加快。
《2020—2026年中國酶制劑市場(chǎng)競爭策略及投資可行性研究報告》數據顯示，2020年農用酶制劑領(lǐng)域酶制劑產(chǎn)量為2.24×105 t（增長(cháng)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(cháng)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(cháng)率為22.2%）。
作為飼料添加劑的一個(gè)新品種，飼用酶制劑逐漸得到飼料工業(yè)和養殖業(yè)的認可。
2019年發(fā)布的《國務(wù)院辦公廳關(guān)于加強農業(yè)種質(zhì)資源保護與利用的意見(jiàn)》第一次將農業(yè)微生物種質(zhì)資源提升為國家戰略，在新形勢下邁出了對戰略資源和農業(yè)科技原始創(chuàng )新的重要一步。同年，美國科學(xué)院、工程院和醫學(xué)院聯(lián)合發(fā)布研究報告,把微生物相關(guān)研究列為未來(lái)30年農業(yè)領(lǐng)域亟待突破的五大研究方向之一。
未來(lái)，小小的微生物或將成為決定全球農業(yè)科技發(fā)展態(tài)勢的中堅力量

微生物種質(zhì)資源正成為農業(yè)微生物行業(yè)的“芯片”

作為農業(yè)的“芯片”，種子的重要性人盡皆知，要真正把“藏糧于地”落實(shí)到位，在綠色發(fā)展的宏觀(guān)背景下，作為農業(yè)種質(zhì)資源之一的微生物或將被委以重任。
2020年2月，《國務(wù)院辦公廳關(guān)于加強農業(yè)種質(zhì)資源保護與利用的意見(jiàn)》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)：《意見(jiàn)》）的發(fā)布更是為微生物種質(zhì)資源的保護提供了政策保障?！兑庖?jiàn)》提出，力爭到2035年，建成系統完整、科學(xué)高效的農業(yè)種質(zhì)資源保護與利用體系，資源保存總量位居世界前列，珍稀、瀕危、特有資源得到有效收集和保護，資源深度鑒定評價(jià)和綜合開(kāi)發(fā)利用水平顯著(zhù)提升，資源創(chuàng )新利用達到國際先進(jìn)水平。
《意見(jiàn)》的發(fā)布同時(shí)傳遞出一個(gè)信號——性能優(yōu)異的微生物菌種資源已成為農業(yè)微生物產(chǎn)業(yè)的核心關(guān)鍵，代表著(zhù)農業(yè)科技原始創(chuàng )新的微生物種質(zhì)資源利用正在成為行業(yè)新藍海。
當前，一個(gè)菌種成為一個(gè)細分產(chǎn)業(yè)的“支柱”已成為微生物行業(yè)的普遍現象。
以線(xiàn)蟲(chóng)治理為例，作為地球上數量最豐富的多細胞動(dòng)物，只要有水的就有線(xiàn)蟲(chóng)“伴生”，其中，植物寄生線(xiàn)蟲(chóng)占10%。有數據顯示，在全球范圍內,因線(xiàn)蟲(chóng)每年造成經(jīng)濟損失高達1570億美元,與昆蟲(chóng)危害基本一致,且這一數字還在逐年增加。
針對這一難題，科研工作者們交出的答卷是阿維菌素、氟吡菌酰胺、氟烯線(xiàn)砜和淡紫擬青霉等殺線(xiàn)蟲(chóng)劑主流品種。其中，阿維菌素以其優(yōu)異的性能成為了這一產(chǎn)業(yè)的核心關(guān)鍵。
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，從業(yè)者們設計了高效生產(chǎn)高效阿維菌素的元件與模塊，在將其產(chǎn)量提高1000倍的同時(shí)，將其價(jià)格降至原來(lái)的1/50甚至更低。除此之外，阿維菌素的生產(chǎn)技術(shù)革新還推進(jìn)了農用抗生素產(chǎn)業(yè)的變革和發(fā)展，也為其他天然產(chǎn)物生物制品的改良提供了“阿維菌素經(jīng)驗”。
微生物菌種事關(guān)生物技術(shù)創(chuàng )新的未來(lái)，但需要注意的是，自然界中分離獲得的野生菌種，通常不滿(mǎn)足規?；a(chǎn)要求，需要進(jìn)行選育以獲得優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的菌種。
隨著(zhù)原位培養、細胞分選、單細胞測序等新型培養技術(shù)的成熟，一些“非定向”“定向”相結合的“未 / 難培養微生物”分離技術(shù)與方法正“小荷微露”，為新的農業(yè)微生物資源的發(fā)掘和優(yōu)異菌種的選育夯實(shí)了基礎。
此外，合成生物學(xué)、高通量自動(dòng)化篩選等生物技術(shù)的發(fā)展，正在引領(lǐng)微生物菌種的篩選和改良的行業(yè)革命，利用上述手段，相較于傳統誘變方式，篩選效率能夠高出千倍以上。
在上述方面有“代表作”的企業(yè)，Indigo Agriculture和慕恩生物算的上是“優(yōu)等生”。
Indigo Agriculture是由Flagship孵化的、專(zhuān)注于農業(yè)微生物的研究和應用的企業(yè)。企業(yè)致力于開(kāi)發(fā)和利用天然植物內生菌，揭示植物和天然微生物間的共生關(guān)系對植物健康和產(chǎn)量提升的作用，以便開(kāi)發(fā)出高質(zhì)量的農業(yè)微生物產(chǎn)品。
在技術(shù)方面，Indigo Agriculture利用計算生物學(xué)平臺從植物微生物群落中篩選、優(yōu)化潛力菌株，經(jīng)過(guò)室內和田間評估等流程后，企業(yè)能夠從中篩選出性能最佳的菌株。憑借上述技術(shù)，Indigo Agriculture能夠將識別有益微生物到產(chǎn)品上市的時(shí)間控制在3年內，相較于傳統產(chǎn)品開(kāi)發(fā)耗時(shí)的10-15年時(shí)間具有極大優(yōu)勢。
2019年，按照創(chuàng )新技術(shù)對現有行業(yè)的顛覆程度以及潛在影響力進(jìn)行排名，美國財經(jīng)媒體CNBC發(fā)布了“顛覆者50強”（Disruptor 50）榜單，Indigo Agriculture從全球上千家初創(chuàng )企業(yè)中脫穎而出，高居CNBC Disruptor 50榜首。
在微生物領(lǐng)域蓬勃向上發(fā)展的征途中，我國的慕恩生物成為了Indigo Agriculture一路同行的“陪伴者”。
慕恩生物的實(shí)力在業(yè)界有目共睹，當前，企業(yè)已建成全球最大的微生物菌種庫，保藏菌株超過(guò)20萬(wàn)株；企業(yè)還搭建起了業(yè)內稀缺的微生物發(fā)掘和應用的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)平臺：Culture-To-Product；并且擁有行業(yè)領(lǐng)先的微生物規?；a(chǎn)、發(fā)酵以及制劑能力……以上種種，都為全球生物農業(yè)產(chǎn)業(yè)向上向好發(fā)展注入了創(chuàng )新動(dòng)能。
當前，慕恩生物已經(jīng)獲得由紅杉資本、國投創(chuàng )業(yè)、越秀產(chǎn)業(yè)基金、碧桂園創(chuàng )投等一線(xiàn)機構的參投數億元融資。慕恩生物連續多年榮獲“中國最具投資價(jià)值企業(yè)50強”。
新的農業(yè)科技革命已然到來(lái)，農業(yè)微生物正成為新一輪科技革命的戰略前沿。未來(lái)，其或將以微米體態(tài)產(chǎn)業(yè)撬動(dòng)整個(gè)大農業(yè)。

長(cháng)三角地區是我國經(jīng)濟最具活力、開(kāi)放程度最高、創(chuàng )新能力最強的區域之一，支持長(cháng)江三角洲區域一體化發(fā)展已上升為國家戰略。這一區域的重要性不言而喻，在這里，無(wú)數科技型企業(yè)落地生根并發(fā)展壯大，農業(yè)微生物產(chǎn)業(yè)或許也能在這里找到適合它發(fā)展的土壤。
結合長(cháng)三角地區與農業(yè)微生物相關(guān)的政策、科研院所的設置以及龍頭企業(yè)的布局，或能找到潛藏在這里的發(fā)展趨勢。
一項好的政策是行業(yè)發(fā)展的一盞指路明燈，也是行業(yè)行穩致遠走下去長(cháng)遠生存的基石，從長(cháng)三角地區各地發(fā)布的政策中，也滋生出了農業(yè)微生物在細分領(lǐng)域扎根的土壤。

圖：長(cháng)三角地區近年來(lái)發(fā)布的與農業(yè)微生物相關(guān)的政策（按地區首字母排序）

數據來(lái)源：據公開(kāi)資料收集

從上圖不難看出，各個(gè)地區對農業(yè)微生物的應用各有側重。上海市主要將農業(yè)微生物用于環(huán)境保護、水質(zhì)凈化等綠色生態(tài)方面；江蘇省與安徽省則是“心有靈犀”，將重點(diǎn)聚焦在了微生物資源的保護與收集上；浙江省的想法是“全面開(kāi)花”，把農業(yè)微生物應用在污染修復體系、生物資源轉化以及健康養殖等方面。 上述各地結合地緣優(yōu)勢，因地制宜，或攜手同行，共同為農業(yè)微生物資源的收集“保駕護航”，或“術(shù)業(yè)有專(zhuān)攻”，在某一細分領(lǐng)域進(jìn)行嘗試和研究。上述種種，都為農業(yè)微生物的扎根和壯大打造了“宜居之地”。 科研院所是促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基地，更是點(diǎn)亮農業(yè)微生物自立自強發(fā)展的“燈塔”。從長(cháng)三角各地的科研院所的設置上來(lái)說(shuō)，就當前收集的數據來(lái)看，從數量上來(lái)看，浙江省最多，但各地所聚焦的方向和應用同樣各有倚重，下圖詳細說(shuō)明了相關(guān)科研院所的主要方向。

圖：我國部分微生物龍頭企業(yè)在長(cháng)三角地區的布局（按企業(yè)首字母排序）

數據來(lái)源：據公開(kāi)資料收集

在業(yè)務(wù)方面，多以企業(yè)間的合作為主，合作方向在細分領(lǐng)域的覆蓋方面，微生物肥料、微生物農藥、微生物飼料、微生物生態(tài)環(huán)境保護劑和微生物食品等被提及次數較多。 而在微生物能源方面，相關(guān)業(yè)務(wù)的開(kāi)展寥寥無(wú)幾，再加上我國微生物能源領(lǐng)域起步較晚，受制于國內生物醫學(xué)和機電一體化應用落后于國際水平，國內微生物學(xué)診斷發(fā)展一直比較緩慢，微生物能源培養基種類(lèi)不多，需求微生物能源基本要依賴(lài)進(jìn)口滿(mǎn)足，潛藏在微生物下巨大潛在價(jià)值還尚未完全被人們挖掘，眾多成果還在實(shí)驗室中明珠蒙塵或進(jìn)行小規模的應用。但值得注意的是，微生物能源的開(kāi)發(fā)需要強大的科技和研發(fā)投入，對資金和人才都提出了較高的要求。

做好微生物資源收集保護，從源頭踐行創(chuàng )新

仍然需要注意的是，盡管我國一直走在農業(yè)微生物資源收集與保護的路上，但保藏量與質(zhì)量脫節，大規模挖掘尚未開(kāi)展，產(chǎn)業(yè)鏈源頭創(chuàng )新能力不足的問(wèn)題需要給予較大的關(guān)注度。
世界菌種保藏聯(lián)合會(huì )（以下簡(jiǎn)稱(chēng)：WFCC）數據顯示，2021年，我國微生物資源總保有量約為4.23×105株，專(zhuān)利菌種保藏數量約為3.72×105株，占世界總量比例分別為15%和28.8%，從數量和比例上來(lái)看，這一數據都不算低。但我國的專(zhuān)利菌株發(fā)放率數據則顯得“不那么好看”，3.3%這一數字，遠低于10%—500%的世界先進(jìn)水平。因此，保有微生物資源質(zhì)量不高，核心優(yōu)良菌種已成為我國微生物資源開(kāi)發(fā)與利用的瓶頸環(huán)節，各地需結合地緣優(yōu)勢和特色，應對上述難題。
農業(yè)微生物資源保護體系不完善也是我國的“老大難”問(wèn)題。2022年8月，我國農業(yè)農村部種業(yè)管理司發(fā)布了《關(guān)于第一批擬確定國家級農作物、農業(yè)微生物種質(zhì)資源庫的公示》，旨在打造微生物資源收集保藏工作體系。但值得注意的是，在空間尺度上存在部分考察空白的區域，同時(shí)也有資源庫分布不均的情況，如長(cháng)三角地區僅有上海和江蘇兩地建有國家級農業(yè)微生物種質(zhì)資源庫。

圖：國家級農業(yè)微生物種質(zhì)資源庫名單（第一批）

數據圖：國家級農業(yè)微生物種質(zhì)資源庫分布情況（第一批）數據來(lái)源：農業(yè)農村部種業(yè)管理司來(lái)源：農業(yè)農村部種業(yè)管理司

圖：國家級農業(yè)微生物種質(zhì)資源庫分布情況（第一批）

數據來(lái)源：農業(yè)農村部種業(yè)管理司

把“存量”變?yōu)椤霸隽俊?，是日后需要針對農業(yè)微生物資源久久為功的長(cháng)期課題，以現代生物技術(shù)為核心的微生物資源研究與利用已經(jīng)成為全球生物資源競爭的戰略重點(diǎn)，我國農業(yè)微生物種質(zhì)資源保護與利用工作任重而道遠。
農業(yè)微生物是解決人類(lèi)食物問(wèn)題而同時(shí)兼顧自然環(huán)境和生態(tài)平衡的最主要途徑。日后，隨著(zhù)從業(yè)者對其研究和應用的進(jìn)一步拓展，這股“被忽視的力量”或許會(huì )為農業(yè)帶來(lái)十足的后勁。

參考資料：

1.《微生物在新型農業(yè)中的作用》——徐超虎，花成偉

2.《我國農業(yè)微生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究》——周楊，鄧名榮，杜娟，宋仲戩 ，吳清平，朱紅惠

3.《微生物點(diǎn)亮農業(yè)“綠色未來(lái)”》 人民資訊

4.《吳清平院士：我國農業(yè)微生物種質(zhì)資源發(fā)掘、保護、共享利用面臨的挑戰》

5.華經(jīng)產(chǎn)業(yè)研究院《2022年中國微生物肥料累計登記數量、市場(chǎng)規模、產(chǎn)量及需求量分析 》