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1、2023 年深度行业分析研究报告 2 正文目录正文目录 报告亮点报告亮点.3 转基因育种技术概述转基因育种技术概述.4 应用现状:美洲为主,三大作物应用现状:美洲为主,三大作物.5 推广廿余年,暂处平稳期.5 主要区域:美国、巴西和阿根廷.5 三大作物:大豆、玉米和棉花.11 两大性状:抗虫&除草剂耐受.14 壁垒所在:三大门槛,道阻且长壁垒所在:三大门槛,道阻且长.20 技术门槛:新基因难寻,高性能不易.20 资源投入:需时久、耗费高、风险大.26 知识产权保护:专利+品种权+合约,多效保护.30 历史红利:种业扩容洗牌,粮食格局变迁历史红利:种业扩容洗牌,粮食格局变迁.35 技术溢价升级,
2、全球种业规模加速扩张.35 种子+农药,农化销售模式变化.41 全球粮食格局变迁,南美大豆和印度棉崛起.43 乘技术东风,孟山都弯道超车.47 新兴机会:生物育种商业化可期新兴机会:生物育种商业化可期,中国农业迎来新机遇,中国农业迎来新机遇.53 商业化即将启动,仅待审定号下发.53 农业迎来新机遇,扩容重塑可期.56 涨价红利强化,玉米种业规模有望翻倍增长.56 性状三杰格局初现,种业集中化趋势难改.61 农业竞争力有望提升,粮食安全战略再巩固.67 投资建议:技术红利期将至,积极布局种业投资建议:技术红利期将至,积极布局种业.70 隆平高科:双赛道龙头,经营触底(000998 CH,买入,
3、目标价 21.50 元).71 产业链其他公司梳理产业链其他公司梳理.76 先正达:农化巨头重整,登陆中国再出发.76 风险提示.80 首次覆盖公司首次覆盖公司.81 大北农(002385 CH,买入,目标价:11.7 元).81 荃银高科(300087 CH,买入,目标价:20.5 元).92 登海种业(002041 CH,增持,目标价:21.00 元).101 RUhVgVQVlZjWsRsRpN7NdN8OpNoOpNnOeRoOrNjMnNnO6MqQuNxNpOmOuOqNtP 3 报告亮点报告亮点 有别于市场的观点:有别于市场的观点:1)我们看好转基因商业化启动后的爆发力和高渗透率
4、的可实现性:我们看好转基因商业化启动后的爆发力和高渗透率的可实现性:从海外经验来看,转基因性状的增产降本效果可为农作物的种植带来良好收益和示范效应,因此除了欧盟这种政策转向的个例之外,在推广国、推广作物上大多能实现 90%以上的渗透率,且推广得越晚、推广期的粮价越高,推广速度越快。而目前,国内外粮价均处于高位,转基因玉米和大豆的商业化流程接近启动,结合消费习惯和构成情况,我们判断转基因玉米在国内也有望实现 90%左右的高渗透率。更重要的是,我们觉得,不必过多纠结第一年或第二年的推广面积情况(因其主要受政策、制种安排等因素的干扰),技术的优越性决定了转基因玉米在中国的推广也有望复制巴西的模式、在
5、充分市场化阶段实现快速增长。2)我们看好转基因玉米商业化带来的盈利兑现性:我们看好转基因玉米商业化带来的盈利兑现性:我们认为,转基因盈利兑现的核心在于技术的优越性和壁垒(特别是知识产权保护)。而知识产权的保护主要涉及两个层面,一是法规法律的官方要求,二是执法层面的实际落实。关于后者,市场根据 2021 年以来的种业振兴计划、品种审定标准的修改等政策的梳理已有一定认知,未来仅需跟踪验证。关于前者,我们在本篇报告的梳理中试图理清国际上在专利、品种权等层面分别是如何对育种技术进行保护的。同时,结合孟山都依赖技术的革新和保护实现弯道超车的案例,以及国产抗虫棉因为专利授权权属不清、企业不掌握核心技术和专
6、利导致无法充分受益的案例,我们预计,由于相关专利和技术掌握在领军企业自己手里,本轮转基因玉米的商业化在盈利端具备强兑现性。3)我们认为转基因商业化的影响并不仅仅局限在种子行业,农药、甚至中国农业的生产我们认为转基因商业化的影响并不仅仅局限在种子行业,农药、甚至中国农业的生产模式和国际竞争力都有望发生变革模式和国际竞争力都有望发生变革:由于转基因性状的特性,除草剂耐受种子+除草剂的捆绑销售在海外已是成熟的模式。而国内过往尚未推广过除草剂耐性的转基因种子。预计本轮转基因抗虫+除草剂耐受玉米和除草剂耐受大豆的商业化将带动国内草甘膦除草剂的需求增长,甚至引发玉米和大豆种植模式的变革、加快玉米大豆带状复
7、合种植模式的推广。另外,由于玉米和大豆是饲料加工、畜禽养殖的主要原料,我们预计本轮转基因玉米和大豆的商业化将通过粮食成本的改善进而传导至饲料、肉制品等环节,从而提高我国农产品的整体国际竞争力。4)我们构建了以功能基因和专利布局来评估国内转基因作物产业链公司的分析框架我们构建了以功能基因和专利布局来评估国内转基因作物产业链公司的分析框架:我们认为,对于转基因作物产业链公司的技术竞争力分析不能仅仅停留在有无转基因布局、转基因安全证书数量的层面。从海外经验来看,不同性状的转基因技术可以实现的推广面积和盈利效应不尽相同。而从国内目前的技术储备来看,部分企业间也存在类似的技术布局。因此,功能基因的分析可
8、以作为评估企业技术部分的重要参考。而产品梯队和专利布局的梳理则可以作为判断企业未来市占率和盈利兑现力的重要参考。4 转基因育种转基因育种技术概述技术概述 作物作物育种历经育种历经了了原始育种、传统育种及原始育种、传统育种及生物生物育种三时代。育种三时代。1)原始育种:始于新石器时代,期间由于缺乏科学育种理论及方法,人类只能根据经验积累和肉眼观察,选择发生基因自然变异的农业生物,再经过长期人工驯化获得具有优良性状的品种。2)传统育种:19 世纪中叶到 20 世纪初,遗传学三大定律奠定了杂交育种应用的理论基础,育种家依赖经验的同时,将统计学、数量遗传学和杂交育种策略应用到优良品种选育中,相继培育出
9、矮秆、耐肥、抗倒伏和高产作物新品种,开启了传统育种时代。传统主要包括常规育种和杂交育种,通过不同的技术手段、将各种有利于提高粮食产量和品质的优良基因不断向某个品种中聚集,但在种间生殖隔离限制、育种的效率和精准度等方面仍存在缺陷。3)生物育种:20 世纪中后期,伴随生命科学与生物技术的飞速发展,分子标记辅助选择和转基因育种兴起,可以实现已知功能基因跨物种的定向高效转移。如今,全球育种已向智能设计育种时代迈进,融合了遗传学、分子生物学、计算生物学等前沿学科,利用基因编辑、合成生物、人工智能等技术培育新品种。其中,转基因育种是应用较广的生物育种技术之一,主要指将抗病虫、除草剂耐受、提高营养品质等已知
10、功能性状的基因通过现代科技手段转入到目标生物体中,使得受体生物在原有遗传特性基础上增加新的功能特性,从而获得新的品种。图表图表1:世界农业育种技世界农业育种技术发展趋势术发展趋势 资料来源:农业生物育种技术的发展历程及产业化对策(林敏,2021),华泰研究 转基因育种转基因育种技术技术可准确、高效可准确、高效、稳定地、稳定地实现跨物种基因重组。实现跨物种基因重组。与杂交育种相比,转基因育种具有准确、直接、高效的特点:1)基因资源层面:转基因育种可以对不同植物之间、乃至于微生物/动物界的基因加以应用,丰富了新品种培育的可能性;2)精度和效率:转基因育种能够准确地某个基因进行操作和选择、也可以同时
11、转入多个基因,对于基因转入后的效果及表型可以提前准确预测,选择效率明显高于传统育种;3)稳定性:转基因育种可以使得功能明确、具有实用价值的基因在同一物种的不同品系间稳定表达,即所获得的性状不易受品种或地域环境的影响。图表图表2:转基因育种技术和传统育种技术、基因编辑技术的对比转基因育种技术和传统育种技术、基因编辑技术的对比 基因编辑基因编辑 转基因育种技术转基因育种技术 传统育种技术传统育种技术 品种改良目标 明确 明确 不明确 遗传变异基础 内源基因/碱基的修饰或删除 外源单个或少数基因整合 基因的重组和突变 供体遗传物质 不涉及 序列已知,功能清楚 信息和功能模糊 供体目标基因 不涉及 严
12、格选择 选择不严格 可利用的基因资源 窄,限于内源基因 广,不受生殖隔离限制 窄,受生殖隔离限制 受体变异方式 内源基因的修饰或删除 外源基因遗传转化 有性杂交或理化诱变 目标性状的稳定时间 短 短 长 安全性评价 不同国家要求不同 有、全面、周期长 无 生产性评价 有 有 有 技术途径 基因工程为主,杂交、系统选育为辅 基因工程为主,杂交、系统选育为辅 杂交,系统选育 品种改良成效 育成目标性状的效率高 育成目标性状的效率高 育成目标性状的效率低 资料来源:农业农村部、华泰研究 5 应用现状:美洲为主,三大作物应用现状:美洲为主,三大作物 推广廿余年,暂处平稳期推广廿余年,暂处平稳期 商业化
13、商业化二十余年,近年二十余年,近年推广面积推广面积增速放缓增速放缓。1996 年开始,随着转基因作物在美国的大面积推广,全球转基因作物的商业化进程开启。在之后的时间里,转基因作物的推广可分为两个阶段:1)1996 年至 2013 年的高速增长期:推广国家数量的增加及单个国家的渗透率提升带动转基因作物种植面积持续保持高速扩张,复合增速约 31%;截至 2013 年,全球转基因作物的种植面积约 26.3 亿亩;2)2013 年至今的平稳增长期:欧盟、俄罗斯等国家/地区对待转基因作物的种植限制较多,导致转基因作物拓展新市场的难度提高,而固有市场的渗透率已至高位,转基因作物的种植面积增长放缓,2013
14、 年至 2021 年间的复合增速约 1.38%。截至 2021 年,全球转基因作物的总种植面积约 29.3 亿亩。图表图表3:历年转基因作物推广面积和国家历年转基因作物推广面积和国家 资料来源:ISAAA,AgbioInvestor GM Monitor,华泰研究 主要区域:美国、巴西和阿根廷主要区域:美国、巴西和阿根廷 美洲国家是转基因作物的主要拥护者。美洲国家是转基因作物的主要拥护者。根据 ISAAA 的统计,2019 年种植转基因作物的 29个国家/地区中,12 个为美洲国家/地区、占比约 41%,其他为 8 个亚洲国家/地区、6 个非洲国家/地区和 2 个欧洲国家。从种植面积上来说,2
15、019 年美洲国家/地区的转基因作物种植面积约占全球的 88.12%,其次为亚洲国家/地区(面积占比约 10.2%)。2019 年,全球有 7 个国家的转基因作物种植面积超过 4500 万亩,其中排名前三的美国、巴西和阿根廷均为美洲国家。具体来说:图表图表4:2019 年转基因作物种植面积的区域构成年转基因作物种植面积的区域构成 资料来源:ISAAA,华泰研究 -5%0%5%10%15%20%25%30%35%40%45%50%0551996A1997A1998A1999A2000A2001A2002A2003A2004A2005A2006A2007A2008A2009A
16、2010A2011A2012A2013A2014A2015A2016A2017A2018A2019A2020A2021A个/亿亩允许转基因作物种植的国家数量(当年)全球转基因作物种植面积转基因面积YOY高速增长期平稳增长期美国37%巴西28%阿根廷13%印度6%加拿大7%巴拉圭2%中国2%南非1%巴基斯坦1%玻利维亚1%其他(乌拉圭、菲律宾、澳大利亚、缅甸、苏丹、墨西哥、西班牙、哥伦比亚、越南、洪都拉斯、智利、马拉维、葡萄牙、印度尼西亚、孟加拉、尼日利亚、斯威士兰、埃塞俄比亚、哥斯达黎加)2%6 图表图表5:1997 以来不同国家的转基因作物推广面积变化以来不同国家的转基因作物推广面积变化 图
17、表图表6:截至截至 2023 年年 3 月月不同国家的转基因作物种植许可数量不同国家的转基因作物种植许可数量 资料来源:ISAAA,华泰研究 注:美国的统计仅包含转基因转化事件的种植许可;其他国家的种植许可统计包含转化事件、及杂交得到的叠加转基因事件。资料来源:ISAAA,华泰研究 1)美国(转基因作物种植面积约 10.7 亿亩):全球转基因作物推广的先驱者,也是转基因作物推广种类最丰富的国家之一。生物技术的进步及美国国家战略的支持推进了转基因作物在美国的推广应用。1983 年,以孟山都为代表的 4 家机构发表了“在植物中导入 DNA,并成功表达其他物种基因”的论文,开启了重组 DNA 技术在
18、植物领域的应用。1986 年,美国农业部的动植物安全检疫局(APHIS)批准 4 种转基因农作物(1 种玉米、2 种番茄、1 种油菜)进入田间试验,拉开了美国转基因商业化的序幕。20 世纪 90 年代,在国际农产品市场竞争加剧、美国农产品出口量明显下滑的背景下,美国政府开始强调生物技术在农业上的应用。1991 年美国竞争力总统委员会起草的国家生物技术政策报告确立了转基因农业的国家战略,明确提出要“调动全部力量推动转基因技术的开发和商品化种植,确保美国农业品的出口竞争力,保障美国农业的发展与从业者利益”。1996 年开始,在孟山都和杜邦先锋等公司的助推下,美国开始进行转基因大豆、玉米和棉花等作物
19、的大规模种植。2001 年,转基因大豆在美国的推广渗透率率先突破 75%。2004 年和 2007 年,转基因棉花和转基因玉米在美国的推广渗透率也陆续突破 75%。2019 年,美国共种植有约 4.98亿亩转基因玉米、4.56 亿亩转基因大豆、7965 万亩转基因棉花和近 4000 万亩其他转基因作物(油菜、甜菜、苜蓿、马铃薯、木瓜、南瓜、苹果等),三大作物的转基因渗透率均在90%以上。截至目前,美国共有 44 个转基因玉米转化事件、26 个转基因大豆转化事件和29 个转基因棉花转化事件和获准商业化种植。图表图表7:1996 年以来美国的三大转基因作物的推广面积及渗透率变化年以来美国的三大转基
20、因作物的推广面积及渗透率变化 图表图表8:2019 年美国不同品种的转基因作物的推广面积构成年美国不同品种的转基因作物的推广面积构成 资料来源:ISAAA,CONTEXT,华泰研究 资料来源:ISAAA,华泰研究 055920002000420052006200720082009200001920202021亿亩美国巴西阿根廷印度加拿大巴拉圭中国南非其他国家55758595美国巴西阿根廷加拿大印度巴拉圭中国玉米大豆棉花其他作物0%20%40%
21、60%80%100%120%0246870420052006200720082009200132019亿亩转基因大豆面积转基因玉米面积转基因棉花面积转基因大豆渗透率转基因玉米渗透率转基因棉花渗透率转基因玉米46%转基因大豆43%转基因棉花7%其他转基因作物4%7 2)巴西(转基因作物种植面积约 7.92 亿亩):被技术优势倒逼放开转基因作物种植的国家。1996 年开始,转基因大豆逐渐通过黑市交易从阿根廷流入巴西。1998 年,巴西政府实施转基因大豆种植禁令。但由于私下种植的现象屡禁不止,巴西政府在 2003
22、 年 3 月出台临时解禁措施、正式认可转基因大豆种植的事实、同意 2002/03 年度收获的转基因大豆可以上市进行合法交易,并于 2004 年修订出台生物安全法、正式放开转基因大豆的商业化种植。2005 年,巴西首次批准种植转基因棉花 MON531。2008 年,巴西批准种植转基因玉米。2009 年,巴西超越阿根廷成为全球第二大转基因作物种植国。大豆和玉米是巴西主要种植的两类转基因作物。2019 年,巴西种植的转基因作物包括约 5.27 亿亩转基因大豆、2.45 亿亩转基因玉米、2100 万亩转基因棉花和少量抗虫甘蔗。截至目前,巴西共有 61 个转基因玉米事件、17 个转基因大豆事件和 23
23、个转基因棉花事件获准商业化种植。图表图表9:2001 年以来巴西的转基因大豆和转基因玉米推广面积变化年以来巴西的转基因大豆和转基因玉米推广面积变化 图表图表10:2019 年巴西不同品种的转基因作物的推广面积构成年巴西不同品种的转基因作物的推广面积构成 资料来源:ISAAA,CONTEXT,华泰研究 资料来源:ISAAA,华泰研究 3)阿根廷(转基因作物种植面积约 3.58 亿亩):偿债压力下引入转基因作物技术。20 世纪90 年代中期,阿根廷由于石油危机而背下巨额债务。而大豆作为阿根廷的主要农产品、在当时面临全球旺盛的肉牛饲用需求,阿根廷政府通过对大豆及其副产品收取 32%35%的高额关税可
24、获取可观收入。于是,阿根廷政府自 1996 年开始批准种植转基因大豆,并在 1998年批准了转基因玉米和棉花的商业化种植。和巴西类似,大豆和玉米是阿根廷主要种植的两类转基因作物。2019 年,阿根廷种植了约 2.63 亿亩转基因大豆、8850 万亩转基因玉米、720 万亩转基因棉花和少量转基因苜蓿。截至目前,阿根廷共有 52 个转基因玉米事件、16个转基因大豆事件和 6 个转基因棉花事件获准商业化种植。图表图表11:1996 年以来阿根廷的三大转基因作物的推广面积变化年以来阿根廷的三大转基因作物的推广面积变化 图表图表12:2019 年阿根廷不同品种的转基因作物的推广面积构成年阿根廷不同品种的
25、转基因作物的推广面积构成 资料来源:ISAAA,CONTEXT,USDA,华泰研究 资料来源:ISAAA,华泰研究 005006007008009002000420052006200720082009200132019百万亩转基因大豆转基因玉米转基因玉米31%转基因大豆66%转基因棉花3%其他转基因作物0%05003003504008220032004200520062007200820092001320142019百万亩转基因大豆转基因玉米
26、转基因棉花转基因玉米25%转基因大豆73%转基因棉花2%其他转基因作物0%8 4)加拿大(转基因作物种植面积约 1.87 亿亩):全球第一个大面积商业化种植转基因油菜的国家、也是全球最大的转基因油菜种植国。与美国相邻的地域优势使得加拿大在转基因的商业化上同样推行较早。1995 年,加拿大开始商业化种植转基因抗除草剂油菜;2005年,转基因油菜的种植面积达到加拿大油菜总面积的 77%;2010 年,转基因油菜在加拿大的种植渗透率已达 93%。2019 年,加拿大的转基因油菜种植面积约 1.3 亿亩、约占全球转基因油菜种植总面积的 85%以上。截至目前,加拿大共有 144 个转基因作物事件获批商业
27、化种植,包括 66 个转基因玉米事件、21 个转基因大豆事件等。图表图表13:1996 年以来加拿大的转基因油菜推广面积变化年以来加拿大的转基因油菜推广面积变化 图表图表14:2019 年加拿大不同品种的转基因作物的推广面积构成年加拿大不同品种的转基因作物的推广面积构成 资料来源:ISAAA,CONTEXT,USDA,华泰研究 资料来源:ISAAA,华泰研究 5)印度(转基因作物种植面积约 1.78 亿亩):转基因棉花种植大国。20 世纪 90 年代初,印度开始了自独立以来最大规模的全面经济改革,并提出了“第二次绿色革命”的口号、把转基因作物的推广作为绿色革命的重要内容。1999 年,印度在全
28、国 40 个不同地区同时开始 Bt 转基因棉花的大田种植试验。2002 年,印度政府批准了转基因棉花的商业化种植。之后的数年里,转基因棉花在印度快速推广。2008 年,转基因棉花在印度的渗透率已提升至 80.9%。但是,由于政治、经济、文化等原因,印度公众对待转基因食品的态度偏谨慎,印度政府并未批准棉花之外的转基因作物进行商业化种植。印度政府曾在 2009 年就转基因茄子的商业化种植进行社会咨询,由于社会大众多持反对态度,最终在 2010 年 2 月宣布无限期暂停转基因茄子的商业化。2014 年,莫迪新政府上台,对待转基因的态度趋于积极,不仅呼吁热门投资杂交种子和转基因种子,而且提出政府坚持“
29、科学仍需继续”的态度、批准了 15 个转基因作物新品种的田间实验。另外,印度也允许转基因大豆油的进口。6)巴拉圭(转基因作物种植面积约 6150 万亩):阿根廷及巴西转基因推广的跟随者。巴拉圭地处巴西和阿根廷两国之间,其常驻人口中有不少巴西人。此外,受阿根廷国内局势的影响,也有部分阿根廷农户在巴拉圭种植大豆。巴拉圭大豆通过巴西和阿根廷港口转运、并出口到欧盟和日本等地。2004 年,巴拉圭政府正式批准转基因大豆种植。2019 年,巴拉圭种植有约 5400 万亩转基因大豆,但转基因玉米的种植面积仅数百万亩、渗透率不足1%。截至目前,巴拉圭共有 22 个转基因事件获批种植安全许可,包括 15 个转基
30、因玉米事件、3 个转基因大豆事件和 4 个转基因棉花事件。-20%-10%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%02040608096920004200520062007200820092000162019百万亩加拿大转基因油菜种植面积加拿大转基因油菜面积YOY加拿大转基因油菜面积/全球转基因油菜面积转基因油菜70%转基因玉米13%转基因大豆17%其他转基因作物0%9 图表图表15:1996 年以来印度的转基因作物推广面积变化年以来印度的转基因作物推广面积变
31、化 图表图表16:2019 年巴拉圭不同品种的转基因作物的推广面积构成年巴拉圭不同品种的转基因作物的推广面积构成 资料来源:ISAAA,AgbioInvestor GM Monitor,华泰研究 资料来源:ISAAA,华泰研究 7)中国(转基因作物种植面积约 4800 万亩):已种植转基因棉花,即将推广转基因玉米和大豆。改革开放初期,纺织品是中国外汇的主要来源。而上世纪 90 年代末,国内连年爆发棉铃虫灾害,带来重大经济损失之余,还因过量使用化学农药造成了严重的环境污染以及人、畜中毒死亡事故。在这样的时代背景下,我国在 1996 年引入了孟山都的抗虫棉、在河北省进行推广。1997 年,中国农科
32、院的单价抗虫棉获批种植用的转基因生物安全证书,我国相应拥有了自主知识产权的转基因抗虫棉。1998 年,国产抗虫棉在山西、安徽、山东和湖北四省通过审定。1999 年,中国农科院的双价抗虫棉也获得了种植用的转基因生物安全证书,政府将转基因抗虫棉的商业化范围扩大到长江中下游棉区。2003 年,政府又新增批准转基因抗虫棉在新疆等其他五个省份进行种植,至此转基因抗虫棉的种植范围已覆盖了当时中国的所有棉花主产区域(黄淮海流域、长江流域和西北)。也是在 2003 年,国产棉凭借价格优势在推广面积上超过了美国抗虫棉。2011 年,转基因抗虫棉在中国的推广渗透率已提升至 84%,其中 95%为国产抗虫棉。201
33、9 年年底,农业农村部首度给抗虫抗除草剂玉米和抗除草剂大豆颁发种植用转基因生物安全证书。随着相关法案及试验的推进,我们预计转基因玉米和大豆有望在国内逐渐推广种植。图表图表17:转基因棉花在中国的历史推广情况转基因棉花在中国的历史推广情况 资料来源:国家统计局,中国的生物经济(中国生物技术发展中心,2011),华泰研究 -50%0%50%100%150%200%250%0.00.20.40.60.81.01.21.41.61.82.02003200420052006200720082009200001920202021亿亩印度转基
34、因作物种植面积YOY转基因玉米12%转基因大豆87%转基因棉花1%0%20%40%60%80%100%120%000420052006200720112014百万亩转基因棉花在中国的种植面积转基因棉花在中国的渗透率转基因棉花在中国的国产化比例 10 欧盟和俄罗斯对待转基因作物的态度谨慎。1)欧盟:)欧盟:在早期也曾积极参与转基因作物的种植推广。1998 年,西班牙和法国就分别种植了 30 万亩和 3 万亩转基因抗虫玉米。之后的九年里,欧盟地区种植转基因作物的国家数量持续增加。2007 年,欧盟共有 8 个国家种植转基因玉米,孟山
35、都的转基因玉米 MON810 在欧盟的种植面积提升至 165 万亩。但是,随着政府的政策引导和小规模的公众反对及抗议行为,欧盟的转基因作物种植国数量自 2008年起持续减少,自 2016 年起已仅剩西班牙和葡萄牙仍在继续种植转基因抗虫玉米。2019年,西班牙和葡萄牙分别种植了 161 万亩和 7.1 万亩转基因玉米,合计种植面积同比下降了 7.5%。截至目前,欧盟仅在 1998 年批准过两个转基因玉米事件的种植安全证书(包括孟山都的抗虫玉米 MON810 和拜耳的抗除草剂玉米 T25)、在 2018 年批准过巴斯夫的转基因棉花 GHB811 的种植安全证书,从未批准过转基因油菜或转基因大豆的种
36、植许可,但是允许多种转基因作物的进口。2)俄罗斯:)俄罗斯:对待转基因作物极为保守、从未批准过种植。1948年 8 月的全苏列宁农业科学院会议上,李森科对于孟德尔基于基因的遗传学持否定论调、并获得了斯大林的支持。政治影响下,苏联的遗传学研究逐渐落后。20 世纪 80 年代末至90 年代初,苏联的生物技术一度快速发展。但是,20 世纪 90 年代初的市场经济改革对俄罗斯经济造成了灾难性影响,生物技术行业也陷入衰退,导致美国和中国在 90 年代末相继开发出自主知识产权的转基因作物时俄罗斯却缺席了。而在引入应用海外转基因技术方面,俄罗斯的态度非常谨慎,从未批准过转基因作物的种植。一方面,俄罗斯的科学
37、界对转基因作物及食品存疑,另一方面,俄罗斯政府担心在没有本国技术支撑的背景下推广种植转基因作物将提升其种子农药采购成本和栽培成本,而禁止转基因作物的种植则可以有利于俄罗斯在国际市场上打造绿色食品生产大国的形象。另外,国际环境的变化(俄美关系等)也影响着俄罗斯对待转基因的态度。2012 年加入 WTO 世贸组织后,俄罗斯对待转基因的态度一度和缓。2012 年年底,俄罗斯政府拒绝了民间组织确定“无转基因区”的建议,并简化了转基因产品、种子、饲料的登记程序。2013 年 9 月,俄罗斯也曾颁布政府决议,允许在俄罗斯境内指定区域种植转基因改良谷物。但是,2014 年 2 月,俄罗斯起草法案禁止转基因产
38、品的流通。总统普京支持该法案,发布临时禁令倡议、禁止转基因作物的种植。2016 年,俄罗斯针对转基因出台了更为严厉的法规,规定除科学研究之外,俄罗斯境内禁止转基因的商业化运作,即禁止转基因作物的种植和转基因动物的饲养以及转基因产品的进口。此外,国家杜马安全委员会还拟定了法案禁止在俄罗斯联邦境内种植以生产食品为目的的基因改良作物。图表图表18:转基因玉米转基因玉米 MON810 在欧盟的种植面积变化和区域分布在欧盟的种植面积变化和区域分布 图表图表19:转基因作物在欧盟的生物安全证书批准情况转基因作物在欧盟的生物安全证书批准情况 资料来源:GMO-Compass,华泰研究 资料来源:ISAAA,
39、华泰研究 -20%-10%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%050020052006200720082009201020112012万亩西班牙法国捷克葡萄牙德国斯洛伐克罗马尼亚波兰欧盟合计YOY00玉米棉花大豆油菜个进口用种植用 11 三大作物:大豆、玉米和棉花三大作物:大豆、玉米和棉花 美国等主推国家的种植结构导致大豆、玉米和棉花成为转基因美国等主推国家的种植结构导致大豆、玉米和棉花成为转基因应用最广应用最广的三大作物。的三大作物。从推广国家数量来看,截至 2019 年,全球已有 14 种转基因作物在 29 个国家种植,其中
40、种植转基因棉花的国家最多(18 个)、其次是转基因玉米(14 个)和大豆(8 个)。种植面积方面,大豆、玉米、棉花和油菜是全球种植面积最多的转基因作物;2019 年,转基因大豆的种植面积约 13.8 亿亩(占转基因作物总面积的 48%),转基因玉米、棉花和油菜的面积分别约 9.1 亿亩、3.9 亿亩和 1.5 亿亩,另外还有少量的转基因苜蓿、甜菜、甘蔗等种植。从渗透率来看,2019 年,全球 74%的大豆、79%的棉花和 31%的玉米是转基因作物。我们认为,大豆、玉米和棉花之所以会成为转基因种植推广的三大作物,与全球农产品的生产分布、及主产国/地区的转基因政策息息相关,简言之就由转基因主推国的
41、种植结构所决定。近代以来,小麦、玉米、水稻、大豆、棉花和油菜是全球种植面积最大的六类谷物,其中小麦和水稻属于口粮作物、转基因的推进较为审慎缓慢,而水稻和油菜的主产区不在转基因政策较为开明的美洲,因此种植面积广且转基因渗透率高的大豆、种植面积广且有一定转基因渗透率的玉米和转基因渗透率高的棉花逐渐成为全球转基因应用最广的三大作物。图表图表20:1996 年以来不同品种的转基年以来不同品种的转基因作物推广面积变化因作物推广面积变化 图表图表21:2019 年年转基因及非转基因作物的全球种植情况梳理转基因及非转基因作物的全球种植情况梳理 资料来源:ISAAA,AgbioInvestor GM Moni
42、tor,华泰研究 资料来源:ISAAA,华泰研究 1)小麦:2019 年全球种植面积约 32.4 亿亩,其中印度、俄罗斯、欧盟、中国和美国是前五大种植国家/地区,合计种植面积占比约 56%;而美国、巴西和阿根廷三大转基因推广国家的小麦种植面积仅占全球的 11%。不仅如此,由于小麦是六倍体作物,基因组较为复杂,所以小麦的基因转化难度较玉米、大豆等要更高。直到 1992 年,全球第一株转基因小麦才问世,比第一株转基因大豆和玉米分别晚了4年和2年。更为重要的是,作为口粮作物,小麦的转基因推广较为审慎缓慢。截至目前,全球仅有孟山都的除草剂耐受小麦 MON71800 和阿根廷生物技术公司 Biocere
43、s S.A.的抗旱小麦 HB4 获得过转基因生物安全证书,其中前者仅在 2004 年获得了四个国家的进口许可、并未获批种植许可,后者获得了七个国家的进口许可和阿根廷的种植许可、但尚未开始商业化种植。0558042005200620072008200920000192021亿亩大豆玉米棉花油菜苜蓿甜菜055转基因 非转基因转基因 非转基因转基因 非转基因转基因 非转基因非转基因非转基因玉米大豆棉花油菜小麦水稻亿亩美国巴西阿
44、根廷中国印度其他国家 12 图表图表22:2019 年年全球小麦种植的区域分布全球小麦种植的区域分布 资料来源:联合国粮农组织,华泰研究 2)玉米:2019 年全球种植面积约 29.5 亿亩,其中中国、美国、巴西、印度和欧盟是前五大种植国家/地区,合计种植面积占比约 57%。由于中国尚未开始转基因玉米的大规模商业化种植,而欧盟内部对转基因作物分歧众多、实际种植面积偏低,因此转基因玉米在全球的推广主力仍是美洲国家。美国、巴西和阿根廷三大转基因推广国家的玉米种植面积约占全球的 29%,而转基因玉米在三个国家的种植渗透率在 2019 年已高达 90%左右,加上加拿大、菲律宾、南非、欧盟和越南均有一定
45、比例的转基因玉米种植,全球的转基因玉米种植面积约 9.14 亿亩、种植渗透率约 31%。图表图表23:2019 年年全球玉米种植的区域分布全球玉米种植的区域分布 图表图表24:2019 年年转基因玉米主要种植国的分布及渗透率转基因玉米主要种植国的分布及渗透率 资料来源:联合国粮农组织,华泰研究 资料来源:ISAAA,联合国粮农组织,华泰研究 3)水稻:2019 年全球种植面积约 24.3 亿亩,主要分布在亚洲区域(占比约 86%),而美国、巴西和阿根廷的种植面积占比仅 1.8%。目前,全球共有 7 个转基因水稻事件获批有种植用的转基因生物安全证书,包括有拜耳的除草剂耐受水稻 LLRICE62(
46、1999 年获批美国的种植许可)、除草剂耐受水稻 LLRICE06(1999 年获批美国的种植许可)和除草剂耐受水稻 LLRICE601(2006 年获批美国的种植许可),伊朗农业生物技术研究所的抗虫水稻 Tarom molaii+cry1Ab(2004 年获批伊朗的种植许可),华中农大的抗虫水稻汕优 63 和抗虫水稻华恢 1 号(均于 2009 年获批中国的种植许可),和国际水稻研究中心的富含胡萝卜素水稻 GR2E(即黄金大米,2021 年获批菲律宾的种植许可)。但因口粮的特殊地位、及亚洲地区的转基因政策限制,这些转基因水稻均未进入到商业化推广阶段。印度14%俄罗斯13%欧盟11%中国11%
47、美国7%哈萨克斯坦5%澳大利亚5%加拿大4%巴基斯坦4%乌克兰3%其他23%中国20%美国16%巴西9%印度5%欧盟4%尼日利亚4%阿根廷4%墨西哥3%乌克兰3%印度尼西亚2%其他30%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%110%120%005006007008009001,000全球美国巴西欧盟阿根廷菲律宾越南百万亩转基因玉米种植面积转基因玉米渗透率 13 图表图表25:2019 年年全球水稻种植的区域分布全球水稻种植的区域分布 资料来源:联合国粮农组织,华泰研究 4)大豆:2019 年全球种植面积约 18.5 亿亩。其中,前十大种植国中,
48、巴西、美国、阿根廷、巴拉圭、加拿大和玻利维亚均为美洲国家、有着高比例的转基因大豆种植(美国和阿根廷的转基因大豆渗透率约 100%,巴西约 96%),而五个国家大豆的合计种植面积约占全球的 74%,加上乌拉圭、墨西哥和南非也有一定数量的转基因大豆种植,带动转基因大豆在全球的渗透率高达 74%左右。图表图表26:2019 年年全球大豆种植的区域分布全球大豆种植的区域分布 图表图表27:2019 年年转基因大豆主要种植国的分布及渗透率转基因大豆主要种植国的分布及渗透率 资料来源:联合国粮农组织,华泰研究 资料来源:ISAAA,联合国粮农组织,华泰研究 5)棉花:2019 年全球种植面积约 5.17
49、亿亩。其中,前十大种植国中,印度、美国、中国、巴基斯坦和巴西均有高比例的转基因棉花种植(印度约 79%,巴西约 86%,美国中国和巴基斯坦均在 90%以上),而这五个国家的棉花合计种植面积约占全球的 79%。同时,澳大利亚、缅甸和苏丹等地区也有一定数量的转基因棉花种植,带动转基因棉花在全球的渗透率高达 79%左右。印度27%中国18%孟加拉国7%印度尼西亚7%泰国6%越南5%缅甸4%尼日利亚3%菲律宾3%巴基斯坦2%其他18%巴西30%美国25%阿根廷13%印度10%中国7%巴拉圭3%俄罗斯2%加拿大2%乌克兰2%玻利维亚1%其他5%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%1
50、00%110%120%02004006008001,0001,2001,4001,600全球巴西美国阿根廷百万亩转基因大豆种植面积转基因大豆渗透率 14 图表图表28:2019 年年全球棉花种植的区域分布全球棉花种植的区域分布 图表图表29:2019 年年转基因棉花主要种植国的分布及渗透率转基因棉花主要种植国的分布及渗透率 资料来源:联合国粮农组织,华泰研究 资料来源:ISAAA,联合国粮农组织,华泰研究 6)油菜:2019 年全球种植面积约 5.14 亿亩。其中,前十大种植国中,仅加拿大、澳大利亚和美国推广种植了转基因油菜,而三个国家的油菜合计种植面积约占全球的 33%。因此,虽然转基因油菜
51、在推广国实现了高渗透率(美国和加拿大基本是全覆盖),但在全球的平均渗透率仅 27%左右。图表图表30:2019 年年全球油菜种植的区域分布全球油菜种植的区域分布 图表图表31:2019 年年转基因油菜主要种植国的分布及渗透率转基因油菜主要种植国的分布及渗透率 资料来源:联合国粮农组织,华泰研究 资料来源:ISAAA,联合国粮农组织,华泰研究 两大性状:抗虫两大性状:抗虫&除草剂耐受除草剂耐受 从上述梳理中不难看出,除了像欧盟这种政策转向的情况,转基因作物一旦开始在某个国家开始推广,其渗透率大多能提升至 90%以上的高位。我们认为这是由于转基因作物的性状优势可带来增产降本等效果所导致的。目前全球
52、应用最广的两大类目前全球应用最广的两大类转基因转基因性状性状是抗虫和除草剂耐受是抗虫和除草剂耐受。转基因技术可以通过外源基因的引入来赋予作物新的性状。而按照性状的功能特性来,目前全球开发的转基因性状可以分为三种类型:1)输入性状:包括抗虫(IR)、除草剂耐受(HT)、抗病等,赋予作物其原本不具备的功能,减少其在种植过程中的损失从而被动的实现产量的提升;2)输出性状:包括增加食物的营养、提高油料作物的含油量等,依靠加强作物自身特性来提升作物产量和/或质量;3)增值性状:使得作物可以合成不同的化学物质用于其他领域的生产,如用作药物、生物燃料等。从推广面积来看,抗虫(IR)、除草剂耐受性状(HT)是
53、目前全球最应用最广的两大类性状。转基因商业化初期,市场上主要应用的是抗虫或除草剂耐受的单功能性状。1999 年,美国开始推广抗虫+除草剂耐受双功能(IR/HT)的复合性状作物。根据ISAAA 的数据,截至 2019 年,大面积商业推广的转基因作物仍主要是抗虫、耐除草剂品种,种植面积合计占比超过 90%,其中抗虫性状占比约 12%、抗虫+除草剂耐受性状占比约 45%、除草剂耐受性状占比约 43%。印度44%美国14%中国10%巴基斯坦7%巴西5%乌兹别克斯坦3%马里2%贝宁2%布基纳法索2%土库曼斯坦1%其他10%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%110%120%
54、0500300350400450全球印度美国中国巴基斯坦巴西百万亩转基因棉花种植面积转基因棉花渗透率加拿大25%中国19%印度18%欧盟16%澳大利亚6%俄罗斯4%乌克兰4%美国2%英国2%白俄罗斯1%其他3%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%110%120%0204060800全球加拿大澳大利亚美国智利百万亩转基因油菜种植面积转基因油菜渗透率 15 图表图表32:全球不同转基因性状的推广面积构成全球不同转基因性状的推广面积构成 资料来源:ISAAA,华泰研究 转基因转基因性状赋予作物性状赋予作物增产降本、便于管理等增
55、产降本、便于管理等效果效果,能够明显提升农民的种植收益。,能够明显提升农民的种植收益。从种植意愿的角度来看,根据 USDA 在 20012003 年开展的农业和资源管理调查数据,农民选择种植转基因作物的主要原因是其能够通过产量提升、成本降低以及管理时间减少等带来收益增加。具体地来看,约 60%80%的农民主要是因为转基因作物能够通过改进病虫害防治、杂草管理等使得产量增加,约 10%20%的农民则主要是由于转基因作物能减少杀虫剂等农药的使用、并实现成本节约;此外,还有约 5%25%的农民是因为作物管理所需的时间、精力能得到明显的减少,将这部分时间用于从事其他活动能挣得额外的收入。从实际种植效果来
56、看,根据 Graham Brooks(2022)的统计,转基因作物的种植在 19962020 年期间为全球的种植者增加了约 2613 亿美元的收益,其中约 72%来自于产量提升和二季作物的种植、约 28%来自于成本的节约;以 2020 年单个年份来看,转基因作物给全球种植者带来的收益规模约 188 亿美元,其中 91%来自于产量提升和二季作物的种植。图表图表33:驱动农民种植转基因作物的不同因素构成驱动农民种植转基因作物的不同因素构成 图表图表34:不同阶段转基因作物的种植收益来源不同阶段转基因作物的种植收益来源 资料来源:USDA,华泰研究 资料来源:Graham Brooks,华泰研究 0
57、%10%20%30%40%50%60%70%80%90%0559200020004200520062007200820092000019亿亩HT种植面积IR/HT种植面积IR种植面积HT面积占比IR/HT面积占比IR面积占比0%20%40%60%80%100%120%HT大豆BT玉米BT棉花HT玉米HT棉花其他节省管理时间并更易于从事其他活动农药投入成本降低产量提高91%9%72%28%产量提升&二季作物种植成本降低1996年2020年2020年 16 具体来说:
58、1)产量提升:根据 Graham Brooks 的统计分析,1996 年2020 年,转基因抗虫性状为玉米、棉花等作物带来了明显的增产效果,不同国家增产幅度不一、多在 7%30%的范围内。从美国部分农场的调查数据来看,转基因大豆的单产在 1998 年2016 年期间平均较非转基因大豆提升约 29%,转基因玉米的单产在 2000 年2014 年期间平均较非转基因玉米提升约 19%。另外,根据孟山都的专利信息,1998 年,其代表产品转基因抗虫玉米 MON810 在我国较非转基因杂交品种的增产幅度约 13%20%。2)二季作物的种植:阿根廷和巴拉圭的大豆种植对此受益尤其明显。在转基因耐除草剂(HT
59、)作物推广之前,农民通常需要把土地翻开来更好地除草。而 HT 作物可以在高浓度除草剂杀灭杂草的时候保护作物不受损害,从而使得农民可以减少翻耕甚至免耕。相应的,HT 大豆的种植促使阿根廷、巴拉圭等南美国家可以更多地采用免耕和减耕技术、缩短了生产周期,从而能够在传统的一季大豆种植之外、还能种植二季大豆,农民收益明显提升。1996 年2020 年,阿根廷和巴拉圭的农民因种植二季大豆而实现的平均增收分别约 19.6 美元/亩和 20.7 美元/亩。图表图表35:1998 年年2016 年美国转基因大豆的增产表现年美国转基因大豆的增产表现 图表图表36:2000 年年2014 年美国转基因玉米的增产表现
60、年美国转基因玉米的增产表现 资料来源:GMOanswers,华泰研究 资料来源:GMOanswers,华泰研究 0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%05003005200152016算数平均值公斤/亩美国部分农场转基因大豆产量美国部分农场非转基因大豆产量美国部分农场转基因大豆产量增幅0%20%40%60%80%100%120%140%160%005006007008009001,00020002004200132014算数平均值公斤/亩美国部分农场转基因玉
61、米产量美国部分农场非转基因玉米产量美国部分农场转基因玉米产量增幅 17 图表图表37:1998 年孟山都年孟山都 MON810 抗虫效果验证试验产量结果表抗虫效果验证试验产量结果表-自然虫害自然虫害 杂交种杂交种 名称名称 系谱系谱 沈阳农科院沈阳农科院 山东农业大学山东农业大学 丹东农科院丹东农科院 吉林农科院吉林农科院 吉林省农作物新品吉林省农作物新品种引育中心种引育中心 各点平均各点平均 单产(单产(kg/公顷)公顷)同型同型 增产增产 单产(单产(kg/公顷)公顷)同型同型 增产增产 单产(单产(kg/公公顷)顷)同型同型 增产增产 单产(单产(kg/公顷)公顷)同型同型 增产增产 单
62、产(单产(kg/公顷)公顷)同型同型 增产增产 单产(单产(kg/公顷)公顷)同型同型 增产增产 VBH8-1 LH198 X LH185 MON810 11083 36%8350 22%10437 36%10876 7%12700 26%10689 24%VNH8-1 LH198 X LH185 8126 6850 7698 10194 10100 8594 VBH8-2 LH200 X LH185 MON810 9708 20%7300 21%10389 18%11541 4%12275 8%10243 13%VNH8-2 LH200 X LH185 8084 6058 8778 1112
63、5 11375 9084 VBH8-3 LH198 X LH172 MON810 7751 13%5650 1%8198 33%9828 0%11475 17%8580 12%VNH8-3 LH198 X LH172 6834 5600 6151 9825 9800 7642 VBH8-4 LH200 MON810 X LH172 6875 6%7325 19%7476 63%11196 42%11850 16%8944 26%VNH8-4 LH200 X LH172 6500 6158 4595 7873 10250 7075 VBA8-1 7054 X Mo17 MON810 9251 3
64、6%6825 16%8564 24%10259 6%11850 7%9350 16%VNA8-1 7055 X Mo17 6792 5892 6921 9692 11100 8079 VBA8-2 7064 X Mo17 MON810 9125 27%6892 14%10984 78%11114 4%12275 20%10078 25%VNA8-2 7064 X Mo17 7167 6033 6183 10647 10250 8056 VBA8-3 7051 X Mo17 MON810 9626 15%5742 31%8944 68%11852 5%13275 18%9888 22%VNA8-
65、3 7051 X Mo17 8376 4383 5333 11276 11225 8119 VBA8-4 7098 X Mo17 MON810 8000 10%6133 9%8444 107%10608 26%12400 7%9117 23%VNA8-4 7098 X Mo17 7293 5633 4071 8416 11575 7398 VBA8-5 7195 X Mo17 MON810 8000 47%5967 6%8556 85%12314 13%11800 7%9327 24%VNA8-5 7195 X Mo17 5459 5617 4635 10915 11050 7535 VBA8
66、-6 7145 X Mo17 MON810 10959 21%6375 13%10103 18%11112 3%12625 12%10235 13%VNA8-6 7145 X Mo17 9084 5658 8564 10826 11275 9081 CK1 9584 6792 5754 11396 9325 8570 CK2 8084 8058 7135 10492 8975 8549 MON810 杂交种平均 9038 23%6656 15%9210 46%11070 10%12253 13%9645 20%非 MON810 杂交种平均 7372 5788 6293 10079 10800
67、8066 非MON810杂交种相对本地杂交种增产-17%-22%-2%-8%18%-6%MON810 杂交种相对本地杂交种增产 2%-10%43%1%34%13%资料来源:专利 CN00100699,华泰研究 图表图表38:1996 年年-2020 年不同国家年不同国家 IR 作物的增产幅度作物的增产幅度 图表图表39:1996 年至年至 2020 年转基因耐除草剂大豆对不同国家的种植收年转基因耐除草剂大豆对不同国家的种植收益增益贡献益增益贡献 资料来源:Graham Brookes,华泰研究 资料来源:Graham Brookes,华泰研究 0%5%10%15%20%25%30%35%美国阿
68、根廷菲律宾南非乌拉圭洪都拉斯哥伦比亚巴西巴拉圭越南西班牙中国墨西哥印度缅甸巴基斯坦IR玉米IR棉花0510152025巴拉圭阿根廷美国加拿大玻利维亚罗马尼亚墨西哥巴西乌拉圭南非美元/亩成本节约单产提升二季作物 18 3)成本的节约:除草剂耐受性状表现更为明显。一方面,转基因作物的种植可以减少杀虫剂甚至除草剂的投入,另一方面,除草剂耐受性状和对应的除草剂搭配使用可以精准杀灭杂草、而非转基因作物,田间管理乃至于人力成本也得以下降。根据美国农业部的调查统计,1997 年2005 年,随着转基因技术渗透率的持续快速提升,美国玉米的单亩杀虫剂用量下降了 65%、美国玉米和大豆的单亩除草剂用量下降了 7%
69、和 4%;美国玉米和大豆种植中的农药成本分别下降了 15%和 48%(0.27 美元/亩和 0.85 美元/亩)、人力成本分别下降了 27%和 4%(0.59 美元/亩和 0.05 美元/亩);如果剔除通胀的影响,则美国玉米和大豆种植的农药和人力成本降幅更为明显、且在转基因渗透率饱和后也仍然低于推广前的水平。而从 Graham Brooks 的统计分析报告来看,除草剂耐受的转基因作物成本下降尤为明显,降幅约 13 美元/亩;如果剔除转基因性状使用费用的影响,则成本降幅多在 35 美元/亩。图表图表40:美国玉米和棉花种植中的杀虫剂用量变化美国玉米和棉花种植中的杀虫剂用量变化 图表图表41:美国
70、玉米、棉花和大豆种植中的除草剂用量变化美国玉米、棉花和大豆种植中的除草剂用量变化 资料来源:USDA,华泰研究 资料来源:USDA,华泰研究 图表图表42:美国玉米和大豆种植中的农药成本变化美国玉米和大豆种植中的农药成本变化 图表图表43:美国玉米和大豆种植中的人力成本变化美国玉米和大豆种植中的人力成本变化 注:实际农药成本为参考 GDP 平减指数后扣除通胀影响计算所得。资料来源:USDA,ISAAA,Context,美国经济分析局,华泰研究测算 注:实际农药成本为参考 GDP 平减指数后扣除通胀影响计算所得。资料来源:USDA,ISAAA,Context,美国经济分析局,华泰研究测算 051
71、050200250692000200042005200620072000021克/亩克/亩棉花单亩杀虫剂用量玉米单亩杀虫剂用量(右轴)2周期 移动平均(棉花单亩杀虫剂用量)2周期 移动平均(玉米单亩杀虫剂用量(右轴))00500692000200042005200620072000021克/
72、亩玉米单亩除草剂用量棉花单亩除草剂用量大豆单亩除草剂用量2周期 移动平均(玉米单亩除草剂用量)2周期 移动平均(棉花单亩除草剂用量)2周期 移动平均(大豆单亩除草剂用量)0%20%40%60%80%100%120%0.51.01.52.02.53.092000200042005200620072008200920013美元/亩转基因大豆渗透率转基因玉米渗透率大豆-农药成本玉米-农药成本大豆-实际农药成本玉米-实际农药成本0%20%40%60%80%100%120%1.01.52.02.53.03.59200
73、02000420052006200720082009200132014美元/亩转基因大豆渗透率转基因玉米渗透率大豆-人力成本玉米-人力成本大豆-实际人力成本玉米-实际人力成本 19 图表图表44:2020 年不同转基因性状对美国作物种植成本的影响年不同转基因性状对美国作物种植成本的影响 资料来源:Graham Brookes,华泰研究 (6)(5)(4)(3)(2)(1)012IR玉米-地上害虫IR玉米-地下害虫IR棉花HT大豆-1代性状HT大豆-2代性状HT玉米HT棉花HT油菜-草甘膦耐受HT油菜-草铵膦耐受抗旱玉米美元/亩成本影响-考虑转基因性状
74、成本成本影响-剔除转基因性状成本 20 壁垒所在:三大门槛,道阻且长壁垒所在:三大门槛,道阻且长 从全球经验来看,技术门槛、知识产权保护和资源投入三方面的壁垒使得转基因作物技术主要集中在少数龙头种企手中。技术技术门槛门槛:新基因难寻,高性能不易:新基因难寻,高性能不易 转基因的技术壁垒主要包括两方面:1)挖掘新的 MOA(mode of action):狭义上理解就是挖掘新的功能基因。广义上理解就是挖掘新的作用机制(包括基因、双链 RNA 技术等)来达成抗虫、除草剂耐受、抗旱等功能效果。新 MOA 的挖掘是转基因研发中的核心难点之一。一方面,新的 MOA 是企业用以建立技术及产品优势的关键;另
75、一方面,随着转基因技术的推广应用,昆虫抗性的问题也随之显现(例如杀虫蛋白 Cry1F 在美国、巴西和阿根廷均已出现了草地贪夜蛾的抗性问题),需要新的 MOA 来提高作物的抗虫性。而经过三十年左右的研究挖掘,目前全球也仅开发了25 个抗虫基因、26 个除草剂耐受基因,其中应用推广较多的基因不过十数个。图表图表45:全球已开发的抗虫性状及除草剂耐受性状全球已开发的抗虫性状及除草剂耐受性状 抗虫性状抗虫性状 杀 虫 蛋 白杀 虫 蛋 白/MOA 基因基因 抗除草剂性状抗除草剂性状 基因基因 抗鳞翅目昆虫 晶体蛋白 cry1A、cry1A.105、cry1Ab、cry1Ab-Ac、cry1Ac、cry
76、1C、cry1F、cry1Fa2、cry2Ab2、cry2Ae、cry9C、mocry1F 草甘膦耐受 cp4 epsps、mepsps、2mepsps、epsps(Ag)、epsps grg23ace5、gat4601、gat4621、goxv247 营养杀虫蛋白 vip3A(a)、vip3Aa20 草铵膦耐受 pat、pat(syn)、mo-pat、bar 蛋白酶抑制剂 pinII 2,4-D 类除草剂耐受 aad-1、aad-12、ft_t 抗鞘翅目昆虫 晶体蛋白 cry34Ab1、cry35Ab1、cry3A、cry3Bb1、mcry3A 麦草畏耐受 dmo RNAi dvsnf7 磺
77、酰脲类除草剂耐受 gm-hra、zm-hra、csr1-2 抗半翅目昆虫 晶体蛋白 mCry51Aa2 Oxynil 类除草剂耐受 bxn 多昆虫抗性 蛋白酶抑制剂 API、CpTI 异草酰除草剂耐受 hppdPF W336 晶体蛋白 ecry3.1Ab 硝酸草酮除草剂耐受 avhppd-03 咪唑啉酮除草剂耐受 AtAHAS 资料来源:ISAAA、华泰研究。注释:红色加粗标记为应用推广较多的基因。21 2)配套技术:如转化方式、启动子等元件、插入位点、庇护所等。转化方式:转基因作物的开发,早期主要通过基因枪的方式导入外源基因,但容易造成基因多拷贝转化、基因沉默、DNA 断裂等问题,后来都采用
78、农杆菌介导转化、利用质粒载体的构建将外源基因转入植物细胞。元件及位点等:一般而言,抗虫基因/除草剂耐受基因的表达量与抗虫/除草剂耐受效果正相关,而质粒载体的选择、启动子与终止子等元件、及外源基因在植物染色体上的插入位点则会影响基因表达效果,从而影响转基因作物的田间表现。启动子位于功能基因上游,是 RNA 聚合酶识别、结合的部分,驱动基因转录合成;终止子则是转化载体上终止目的基因转录的核苷酸序列。启动子的不同结构可影响它与 RNA 聚合酶 II 的识别、结合,从而影响基因表达的水平,进而影响转基因产品效果。启动子大致可分为 a)组成型启动子:外界因素对其启动的外源基因表达几乎没有影响,已被广泛应
79、用于启动外源基因的表达。b)组织特异性启动子:除包含应有的一般启动子元件外,还具有增强子以及沉默子的特性,避免外源基因的不必要表达,节约植物体的整体能量消耗。因此可实现外源基因在植物不同器官与组织中的表达。c)诱导型启动子:这类转录因子分别在不同植株应对不同环境条件(光、干旱、高温、低温和激素)等方面发挥着极其重要的作用。而外源基因如果插入到植物基因组转录活性较低的区域,可能无法正常表达;如果插入到植物基因组的功能基因区域,可能会影响作物原本的农艺性状。所以,海外龙头种企在基因挖掘之余,还会进行大量的配套功能元件的研究、及转化事件的田间测试,以筛选到田间效果最佳的转基因产品;而同样是改良海外成
80、熟转基因产品,国内的不同机构得到的转基因产品效果也不尽相同。庇护所:通过在田间种植转基因作物时配套种植一定比例的非转基因作物作为害虫的庇护所,以达到延缓昆虫抗性产生、进而拉长转基因产品生命周期的效果。而由于庇护所的设置会带来产量的牺牲、且早期操作复杂,因此海外的龙头种业也致力于研发降低庇护所比例的技术来保证更好的产品效果。例如,2008 年以后,孟山都就开始大力推广 RIB(refuge in bag)技术,使得其配套庇护所的比例从 20%下降到了 5%10%、也方便了农民的操作。图表图表46:农杆菌介导的转基因流程示意图农杆菌介导的转基因流程示意图 注:农杆菌介导法的大致流程:包括农杆菌内部
81、的步骤:1)VirA-VirG 两组分调节系统从受伤的植物细胞中感知酚和糖信号,2)诱导 vir 基因的表达和 Vir 蛋白的产生(包括解旋酶 VirD1 和核酸酶 VirD2),3)vir 基因激活转化载体 Ti 质粒中 T-DNA 的加工、剪切与复制,形成 VirD2-T 链复合物 4)单链形式的 T-DNA(T 链)和毒力效应蛋白(Vir)输出;以及植物细胞的步骤:1)农杆菌附着,2)T-DNA 链与 Vir 毒性蛋白的的转入,3)T-DNA 链通过细胞质运输、核靶向等机制并进入细胞核,4)T链随机整合入植物基因组(染色体上)并持续表达 T 链上编码的基因,从而实现稳定转化。资料来源:I
82、mproving plant genetic engineering by manipulating the host Stanton B.Gelvin(2003)、华泰研究 22 目前,全球开发的抗虫 MOA 按照其编码蛋白/作用机制可分为 4 大类:编码晶体蛋白基因家族 Cry 蛋白:主要从苏云金芽孢杆菌中提取,包括孟山都开发的 Cry1Ab 等;目前全球开发的 25 个杀虫基因中,有 19 个是编码晶体 Cry 蛋白;编码营养杀虫蛋白(VIP,vegetative incecticidal protein),也是主要从苏云金芽孢杆菌中提取,包括先正达开发的 Vip3Aa20 等;蛋白酶抑
83、制剂:广泛存在于动物、植物和微生物中,应用较多的为植物来源的蛋白酶抑制剂;RNAi 技术:通过一段与靶标基因同源的双链 RNA(dsRNA)来降解靶标基因的mRNA 或抑制其翻译、从而沉默靶标基因,阻碍害虫的正常生长和繁殖。而 25 个抗虫 MOA 按照其杀虫谱也可分为 4 大类:鳞翅目昆虫抗性基因:主要针对地上害虫,如玉米螟、草地贪夜蛾、黏虫、棉铃虫等。这类基因开发最多、应用也最广。共有 15 个已开发基因,其中大部分编码Cry 晶体蛋白,2 个编码营养杀虫蛋白(vip3A(a)和 vip3Aa20),另有 1 个编码蛋白酶抑制剂蛋白 PinII。以鳞翅目昆虫抗性基因开发的转基因产品中,最具
84、代表性的有:孟山都以 cry1Ab 开发的抗虫玉米 MON810(YieldGard),先正达以 cry1Ab开发的抗虫玉米 Bt11(Agrisure CB/LL),陶氏益农和杜邦先锋以 cry1Fa 联合开发的抗虫玉米 TC1507(Herculex I),先正达以 vip3Aa20 开发的抗虫玉米 MIR162(Agrisure Viptera),孟山都以 cry1A.105 和 cry2Ab2 开发的抗虫玉米 MON89034(YieldGard VT Pro),孟山都以 cry1Ac 开发的抗虫大豆 MON87701、抗虫棉保铃棉 MON531 和保铃棉 2 代 MON15985,先
85、正达以 vip3A(a)开发的抗虫棉COT102(VIPCOT cotton),中国农科院以 cry1Ab-Ac 开发的抗虫棉 GK12,等;鞘翅目昆虫抗性基因:主要针对地下害虫,如玉米根虫、蛴螬等。这类基因共有 6个,包括 cry34Ab1、cry35Ab1、cry3A、cry3Bb1、dvsnf7 和 mcry3A。其中代表性的转基因产品有:孟山都以 cry3Bb1 开发的抗虫玉米 MON863(YieldGard Rootworm RW)和 MON88017(YieldGard Rootworm RR2),先正达以 mcry3A开发的抗虫玉米 MIR604(Agrisure RW),陶氏
86、益农和杜邦先锋以 cry34Ab1 和cry35Ab1 开发的抗虫玉米 59122(Agrisure RW),孟山都以 cry3Bb1 和 dvsnf 开发的抗虫玉米 MON87411。半翅目昆虫抗性基因:主要针对半翅目害虫,如盲蝽蟓、稻黑蝽等。已开发的半翅目昆虫抗性基因目前仅有 mCry51Aa2 一个,孟山都据此开发了抗虫棉 MON88702,但未获种植许可、尚未推向商业化。23 图表图表47:目前在转基因作物上主要运用的杀虫目前在转基因作物上主要运用的杀虫 MOA 作用机理及特点作用机理及特点 杀虫杀虫 MOA 晶 体 蛋 白 基 因 家 族(晶 体 蛋 白 基 因 家 族(Cry,cr
87、ystal protein)营 养 杀 虫 蛋 白(营 养 杀 虫 蛋 白(VIP,vegetative insecticidal protein)蛋白酶抑制剂(蛋白酶抑制剂(Proteinase inhibitor,PI)RNAi 技术技术 来源 苏云金芽孢杆菌 苏云金芽孢杆菌 广泛存在于动物、植物和微生物中,应用较多的为植物来源的蛋白酶抑制剂 蛋白分类 VIP1 VIP2 VIP3 杀虫谱 不同蛋白的杀虫谱不同,可覆盖鳞翅目、鞘翅目、双翅目等多种害虫 VIP1A(a)和 VIP2A(a)构成二元毒素,对鞘翅目叶甲科昆虫有特异性灭杀作用 VIP3A(a)和VIP3A(b)对鳞 翅 目 昆 虫
88、有 广 谱 杀 虫性 大多数的鳞翅目、直翅目、双翅目、膜翅目及某些鞘翅目昆虫 抗虫机理 可在进入昆虫的碱性消化道后,在昆虫消化酶的作用下,释放出分子量为60-70kd 的毒素核心肽段,后者可以与昆虫中肠上皮细胞的受体结合并使细胞膜产生穿孔、细胞的离子渗透平衡受到破坏、细胞解体。伴随上述过程,昆虫幼虫将停止进食、最终死亡。VIP1+VIP2:VIP1 多聚体具有膜结合能力,为 VIP2进入靶标昆虫细胞质提供途径,VIP2 可阻止肌动蛋白的多聚化、使得其无法构成细胞骨架,最终导致昆虫死亡。VIP3:可特异性 的 与 昆 虫中 肠 的 微 绒毛结合,诱发昆 虫 细 胞 掉昂,导致细胞核溶解,最终杀
89、灭 敏 感 昆虫。能与昆虫消化道内的蛋白消化酶相互作用,形成抑制剂复合物,阻断或削弱消化酶的蛋白水解作用。所以,一旦昆虫摄食了蛋白酶抑制剂,就会影响食物中蛋白质的正常消化和体内许多酶原的激活;同时,蛋白酶抑制剂和消化酶形成的复合物,能刺激消化酶的过量分泌,引起某些必需氨基酸的缺乏,并通过神经系统的反馈,使昆虫产生厌食反应,最终造成昆虫的非正常发育或死亡。通过一段与靶标基因同源的双链 RNA(dsRNA)来降解靶标基因的mRNA或抑制其翻译、从而沉默靶标基因,阻碍害虫的正常生长和繁殖 优点 研究最多,发展最快 杀虫谱较广(VIP3A 对草地贪夜蛾、甜菜夜蛾、烟芽夜蛾等对 Cry 蛋白不敏感或低敏
90、感的昆虫具有广泛的杀虫活性),杀虫机理与 Cry 蛋白完全不同,对靶标害虫具有高毒力 1)不易产生耐受性:它作用于昆虫消化酶的活性中心,这是酶的最保守部位,产生突变的可能性极小,基本可以排除害虫通过突变产生抗性的可能;2)广谱抗虫:例如 CpIT 对几个目的昆虫均有毒性作用;3)更易被公众接受:蛋白酶抑制剂是来源于植物本身的抗虫基因,比转细菌的基因产品更易于被公众接受;靶标专一性强、不伤害天敌等有益生物、不改变害虫的基因组、不破坏生态系统 存在的 问题 1)抗虫谱较窄,每一类基因仅对少数害虫有效;2)转 Bt 基因植物的大面积使用,使得昆虫被施加了很高的选择压,可能会使害虫产生抗性 需要高表达
91、量才能达到理想的抗虫效果 长双链不容易进入细胞膜;RNA 自身存在脱靶效应;另外存在遗传丢失等问题 举例 孟山都:抗鳞翅目害虫玉米 MON810(Cry1Ab)、抗 鳞 翅 目 害 虫 玉 米MON89034(Cry2Ab2+Cry1A.105)、抗 鞘 翅 目 害 虫+草 甘 膦 耐 受 玉 米MON863(Cry3Bb1)等;拜耳:抗鳞翅目害虫+草铵膦耐受玉米CBH-351(Cry9C);陶氏和杜邦:抗鞘翅目害虫+草铵膦耐受玉米 59122(Cry34Ab1+Cry35Ab1);陶氏:抗鳞翅目害虫+草铵膦耐受玉米TC1507(Cry1Fa2);先正达的抗鳞翅目害虫玉米 MIR162(Vip
92、3Aa20);孟山都的抗鳞翅目害虫+草铵膦耐受玉米 DBT418(PinII);国产抗虫棉 SGK321(Cry1A+CpTI);孟 山 都 的 抗 虫 玉 米MON87411(Cry3Bb1+dvsnf);资料来源:分子植物育种(2008 年)、ISAAA、华泰研究 多昆虫抗性基因:包括有 API、CpTI 和 ecry3.1Ab。这类基因的抗虫谱较广,相关的代表性转基因产品包括有:先正达以 ecry3.1Ab 开发的抗虫玉米 5307(Agrisure Duracade)、中国农科院以 CpTI 和 cry1A 开发的抗虫棉 SGK321,等。24 图表图表48:全球已开发的全球已开发的
93、25 个杀虫基因个杀虫基因/MOA 的杀虫谱分布及代表性转基因事件的杀虫谱分布及代表性转基因事件 性状性状 基因基因 作物作物 代表性性状产品代表性性状产品/转基因事件转基因事件 鳞翅目昆虫抗性 cry1A 玉米 杜邦先锋的抗虫玉米 33121 棉花 中国农科院的抗虫棉 SGK321 cry1A.105 玉米 孟山都的抗虫玉米 MON89034(YieldGard VT Pro,2008)大豆 孟山都的抗虫大豆 MON87751 cry1Ab 玉米 孟山都的抗虫玉米 MON810(YieldGard,1996)、先正达的抗虫玉米 Bt11(Agrisure CB/LL,1996)、先正达的抗虫
94、玉米 Bt176(NaturGard KnockOut,1995)棉花 先正达的抗虫棉 COT67B、拜耳的抗虫棉 T303-3、巴斯夫的抗虫棉 T304-40 水稻 华中农大的抗虫水稻华恢 1 号、抗虫水稻汕优 63 甘蔗 巴西甘蔗技术中心的抗虫甘蔗 CTB141175 cry1Ab-Ac 棉花 中国农科院的抗虫棉 GK12 棉花 Nath Seeds 的抗虫棉 GFM Cry1A cry1Ac 玉米 孟山都的抗虫玉米 DBT418 大豆 孟山都的抗虫大豆 MON87701 棉花 孟山都的抗虫棉 MON531(Bollgard cotton,1995)、抗虫棉 MON15985(Bollga
95、rd II cotton,2002)、抗虫棉 31808(BXN Plus Bollgard Cotton,1997)等;陶氏益农的抗虫棉 3006-210-23;印度 JK 农业基因公司的抗虫棉 JK1;等 水稻 华中农大的抗虫水稻华恢 1 号和汕优 63 甘蔗 巴西甘蔗技术中心的抗虫甘蔗 CTC91087-6 和 CTC93209-4 cry1C 棉花 印度 Metahelix 生命科学的抗虫棉 MLS9124 cry1F 玉米 杜邦先锋的抗虫玉米 4114 棉花 陶氏益农的抗虫棉 281-24-236 cry1Fa2 玉米 陶氏益农和杜邦先锋联合开发的抗虫玉米 TC1507(Hercul
96、ex I,2001)cry2Ab2 玉米 孟山都的抗虫玉米 MON89034(YieldGard VT Pro,2008)大豆 孟山都的抗虫大豆 MON87751 棉花 孟山都的抗虫棉 MON15985 cry2Ae 玉米 杜邦先锋的抗虫玉米 33121 棉花 巴斯夫的抗虫棉 GHB119 cry9C 棉花 拜耳的抗虫棉 CBH-351(Starlink Maize,1998)mocry1F 玉米 陶氏益农的抗虫玉米 TC6275 pinII 玉米 孟山都的抗虫玉米 DBT418 vip3A(a)棉花 先正达的抗虫棉 COT102(VIPCOT cotton,2005)玉米 先正达的叠加性状抗
97、虫玉米 vip3Aa20 玉米 先正达的抗虫玉米 MIR162(Agrisure Viptera,2010)、杜邦先锋的抗虫玉米 33121 鞘翅目昆虫抗性 cry34Ab1 玉米 陶氏益农和杜邦先锋的抗虫玉米 59122(Herculex RW,2005)cry35Ab1 玉米 陶氏益农和杜邦先锋的抗虫玉米 59122(Herculex RW,2005)cry3A 土豆 孟山都的 28 个抗虫土豆;俄罗斯科学院的 2 个抗虫土豆 cry3Bb1 玉米 孟山都的抗虫玉米 MON863(YieldGard Rootworm RW,2002)、抗虫玉米 MON88017(YieldGard Roo
98、tworm RR2,2005)等 dvsnf7 玉米 孟山都的抗虫玉米 MON87411 mcry3A 玉米 先正达的抗虫玉米 MIR604(Agrisure RW,2007)半翅目昆虫抗性 mCry51Aa2 棉花 孟山都的抗虫棉 MON88702 多昆虫抗性 API 杨树 中国林业研究所的抗虫杨树 CpTI 棉花 中国农科院的抗虫棉 SGK321 ecry3.1Ab 玉米 先正达的抗虫玉米 5307(Agisure Duracade,2013)资料来源:ISAAA、华泰研究。注释:括号内为该转基因事件的商标名称和在美国取得种植安全许可的年份。目前全球开发的 26 个除草剂耐受基因按照其对应
99、的除草剂可分为 9 大类:草甘膦(glyphosate)耐受基因:全球应用最广的一类除草剂耐受基因,2015 年的推广种植面积约 2.33 亿英亩、约占抗除草剂作物总种植面积的 95%。这类基因共包含有 8 个,其中应用最广的是孟山都的 cp4 epsps 基因和 mepsps 基因。孟山都运用 cp4 epsps 基因和 mepsps 基因开发了一系列农达(Roundup)作物,包括农达大豆 GTS 40-3-2(Roundup Ready soybean)、农达玉米 GA21(Roundup Ready Maize,AgrisureGT)、NK603(Roundup Ready 2 Mai
100、ze)和 MON87427(Roundup Ready Maize)、农达油菜 GT73(Roundup Ready Canola)等。25 图表图表49:2002 至至 2016 年全球不同类型抗除草剂年全球不同类型抗除草剂 GM 作物的推广面积作物的推广面积 注:面积统计仅针对单性状作物、不包含叠加性状作物。资料来源:phillips mcdougall、华泰研究 草铵膦(glufosinate)耐受基因:也是全球应用较广的除草剂耐受基因。代表基因是杜邦先锋开发的 pat、拜耳开发的 pat(syn)和拜耳开发的 bar。拜耳利用 pat(syn)基因开发了抗除草剂玉米 T25(Liber
101、ty Link Maize),后者是全球首批推广的转基因玉米事件之一。另一方面,拜耳也利用 bar 基因开发抗除草剂大豆W62 和 W98(Liberty Link soybean)、抗除草剂棉花 LLCotton25(Fibermax Liberty Link)、抗除草剂油菜 HCN92(Liberty Link Innovator)和抗除草剂水稻 LLRICE62(Liberty Link rice)等性状产品/转基因事件。杜邦先锋则利用pat 基因和抗虫基因 cry1Fa2 基因叠加开发了抗虫抗除草剂玉米事件 TC1507(Herculex I,Herculex CB),后者在 2001
102、 年获批美国的种植许可。2,4-D 类除草剂耐受基因:包括陶氏益农的 aad-1、陶氏益农的 aad-12、ft_t 这 3个基因。其中,陶氏益农利用 aad-1 基因开发了抗除草剂玉米 DAS40278(Enlist Maize)、并在 2014 年获批了美国的种植许可。麦草畏(dicamba)耐受基因:主要包括孟山都独家开发的新型除草剂耐受基因dmo。孟山都利用 dmo 基因和 cp4 epsps 基因开发了既抗草甘膦又抗麦草畏的双抗除草剂大豆 MON-87708(Genuity Roundup Ready 2 Xtend),并在 2015年和 2016 年分别获批美国和巴西的种植许可。磺
103、酰脲类除草剂耐受基因:包括有杜邦先锋的 gm-hra 和 zm-hra、巴斯夫的 csr1-2等 6 个基因。Oxynil 类除草剂耐受基因 bxn:代表产品是孟山都的抗除草剂棉花 BXN Cotton和抗虫抗除草剂棉花 BXN Plus Bollgard Cotton。异草酰(Isoxaflutole)除草剂耐受基因 hppdPF W336:代表产品是拜耳的多抗除草剂大豆 Liberty Link GT27,其转有 2mepsps、hppdPF W336 和 pat 三个除草剂耐受基因,能够抗草甘膦、草铵膦和异草酰三类除草剂。硝酸草酮(Mesotrione)除草剂耐受基因 avhppd-03
104、:代表产品是巴斯夫的多抗除草剂大豆 SYHT0H2(Herbicide-tolerant Soybean line),其转有 pat 和 avhppd-03两个除草剂耐受基因,能够抗草铵膦和硝酸草酮两类除草剂。咪唑啉酮(Imazamox)除草剂耐受基因 AtAHAS。90%91%92%93%94%95%96%97%98%99%100%0246822003200420052006200720082009200016亿亩草甘膦耐受作物面积草铵膦耐受作物面积其他抗除草剂作物面积草甘膦耐受作物推广面积占比 26 图表图表50:全球已开发
105、的全球已开发的 26 个个除草剂耐受除草剂耐受基因基因/MOA 的的性状分类性状分类及代表性性状产品及代表性性状产品/转基因事件转基因事件 性状性状 基因基因 开发商开发商 代表性性状产品代表性性状产品/转基因事件转基因事件 草甘膦耐受 cp4 epsps 孟山都 抗除草剂油菜 GT73(Roundup Ready Canola,1999)、抗虫玉米 MON810(YieldGard,1996)、抗除草剂玉米 NK603(Roundup Ready 2 Maize,2000)和 MON87427(Roundup Ready Maize,2013)、抗除草剂大豆 GTS 40-3-2(Round
106、up Ready soybean,1994)等 mepsps 孟山都 抗除草剂玉米 GA21(Roundup Ready Maize,AgrisureGT,1997)2mepsps 拜耳 抗除草剂棉花 GHB614(GlyTol,2009)epsps(Ag)epsps grg23ace5 gat4601 杜邦先锋 抗除草剂大豆 DP356043(Optimum GAT,2008)gat4621 杜邦先锋 抗除草剂油菜 73496(Optimum Gly canola,2013)、多抗除草剂玉米 98140(Optimum GAT,2009)goxv247 孟山都 抗除草剂玉米 MON832(R
107、oundup Ready Maize)、抗除草剂油菜 GT73(Roundup Ready Canola,1999)草铵膦耐受 pat 杜邦先锋 抗虫抗除草剂玉米 TC1507(Herculex I,Herculex CB,2001)pat(syn)拜耳 抗除草剂玉米 T25(Liberty Link Maize,1995)mo-pat bar 拜耳 抗除草剂大豆 W62 和 W98(Liberty Link soybean,1996)、抗除草剂棉花 LLCotton25(Fibermax Liberty Link,2003)、抗除草剂油菜 HCN92(Liberty Link Innovat
108、or,2002)和抗除草剂水稻 LLRICE62(Liberty Link rice,1999)等 2,4-D 类除草剂耐受 aad-1 陶氏益农 抗除草剂玉米 DAS40278(Enlist Maize,2014)aad-12 陶氏益农 抗除草剂大豆 DAS68416-4(2014)ft_t 拜耳 抗除草剂玉米 MON87429 麦草畏耐受 dmo 孟山都 双抗除草剂大豆 MON87708(Genuity Roundup Ready 2 Xtend,2015)磺酰脲类除草剂耐受 gm-hra 杜邦先锋 抗除草剂大豆 DP356043(Optimum GAT,2008)zm-hra 杜邦先锋
109、抗除草剂玉米 98140(Optimum GAT,2009)csr1-2 巴斯夫 抗除草剂大豆 CV127(Cultivance,2014)S4-HrA 杜邦先锋 抗除草剂棉花 19-51a(1996)Oxynil 类除草剂耐受 bxn 孟山都 抗除草剂棉花 BXN10224(BXN Cotton,1994)异草酰除草剂耐受 hppdPF W336 拜耳 多抗除草剂大豆 Liberty Link GT27 硝酸草酮除草剂耐受 avhppd-03 巴斯夫 多抗除草剂大豆 SYHT0H2(Herbicide-tolerant Soybean line,2014)咪唑啉酮除草剂耐受 AtAHAS 巴
110、斯夫 抗除草剂+品质改良油菜 LBFLFK(2019)注:代表性转基因事件的陈列中,括号内为该转基因事件的商标名称及在美国获批种植许可的年份,括号内未标注年份数字则代表该性状未取得美国的种植许可 资料来源:ISAAA、华泰研究 资源投入:需时久、耗费高、风险大资源投入:需时久、耗费高、风险大 转基因作物的研发和产业化流程需时久、耗费高。转基因作物的研发和产业化流程需时久、耗费高。据 Phillips McDougall 2011 年调查显示,研发一个新的转基因作物时间平均需要花费研发一个新的转基因作物时间平均需要花费 1.36 亿美金、平均费时亿美金、平均费时 13.1 年、可能会在年、可能会
111、在 20多个国家申请多个国家申请法规法规安全审批、安全审批、涉及涉及 40 个左右的监管部门个左右的监管部门。原因在于,除了初期的基因开发和测试之外,转基因作物还需要进行全球的法规审批、以变成全球化的产品,在保证转基因产品安全有效的同时,也使得农民种植时没有后顾之忧、销售通畅。1)时间及花费方面:)时间及花费方面:据 Phillips Mcdougall,一般来说,转基因作物的完整研发和产业化流程包含 5 个环节:基因发掘:平均需要花费约 3100 万美金,耗时 45 年;转化子构建及优化:平均需要花费约 2830 万美金,耗时 1.52.5 年;转化事件形成及筛选:平均需要花费约 1360
112、万美金,耗时 22.5 年;性状导入及大规模田间测试:平均需要花费约2800 万美金,耗时 33.5 年;法规科学、注册及审批:一般在这个阶段还会同步进行性状的渗透导入、及亲本的繁育等工作;这一环节平均需要花费约 3510 万美金,耗时 78年。可以看出,转基因商业化的最大壁垒其实是因为监管带来的长时间投入、高耗费和高风险。有很多产品都到了最后的注册阶段,又发现有问题,就不得不放弃。2002 年之前上市的转基因事件,平均需要在基因发掘早期测试1638个基因才能对应1个成功上市的产品。不仅如此,随着法规监管等的加强,每个转基因事件在不同研发阶段需测试的样本(基因/转化子/事件)数量也显著增加。2
113、008 年至 2012 年引入的转基因事件需要的基因发掘早期个体数量已提高至 6204 个。27 图表图表51:各类转基因作物产业化株系的获取时长各类转基因作物产业化株系的获取时长 图表图表52:转基因性状研发在不同阶段所需的时间长度转基因性状研发在不同阶段所需的时间长度 资料来源:phillips mcdougall、华泰研究 资料来源:phillips mcdougall、华泰研究 图表图表53:单个转基因性状的研发费用组成单个转基因性状的研发费用组成 图表图表54:转基因研发不同阶段需测试的基因转基因研发不同阶段需测试的基因/转化子转化子/事件数量事件数量 资料来源:phillips m
114、cdougall、华泰研究 资料来源:phillips mcdougall、华泰研究 2)安全审批方面:)安全审批方面:法规科学、注册及审批环节主要是在作物的主要种植国家/地区申请种植许可、在作物的主要进口国家/地区申请饲用/粮用的进口许可。比如玉米转基因性状,通常会在已放开转基因种植的美国、巴西、阿根廷等主要种植国申请种植安全许可,并在欧盟、墨西哥、日本、中国、韩国等主要进口国申请进口许可。而大豆转基因性状则会尤其重视中国和欧盟的进口安全许可,因为中国的进口量约占全球进口量的 62%。其中,中国通常要求转基因性状在海外已经获批种植许可才能来申请进口许可,欧盟的审批周期较长,常常会影响限制转基
115、因产品的商业化进程。以孟山都的经典转基因玉米性状 MON810(YieldGard)为例,在 1996 获得美国的种植安全许可、1998 年获得欧盟和阿根廷的种植及进口安全许可后,又在 2002 年和 2003 年分别获得了玉米主要进口国中国和日本的进口安全许可。而先正达的转基因玉米 MIR162(Agrisure Viptera)虽然在 2009 年至 2011年就陆续获得了玉米主要种植国巴西、美国和阿根廷的种植安全许可,但因为中国的进口安全许可直至 2014 年才拿下,因此还曾在 2013 年出现过美国种植成熟的 125.2 万吨MIR162 玉米出口到中国时被退运的情况。而拜耳作物也曾为
116、了等待中国的进口安全许可,而推迟其转基因大豆产品在美国的开售时间。024681012141618油菜玉米棉花大豆所有作物平均年103050701.基因发掘早期2.基因发掘晚期3.转化子优化期4.商业事件形成和筛选期5.渐渗育种和大规模田测期6.法规科学期7.注册和法规事务期月2002年以前出售的转基因事件2008-2012年间引入的转基因事件0204060800百万美金基因发掘转化子优化转化事件形成及筛选渐渗育种及大规模田测法规科学注册及法规审批853421130221101,0002,0003,0004,0005,0006,0
117、007,0001.基因发掘早期2.基因发掘晚期3.转化子优化期4.商业事件形成和筛选期5.渐渗育种和大规模田测期6.法规科学期7.注册和法规事务期个2002年之前引入的事件2008-2012年引入的事件 28 图表图表55:2019 年全球玉米年全球玉米进口量进口量的区域分布的区域分布 图表图表56:2019 年全球年全球大豆大豆进口量的区域分布进口量的区域分布 资料来源:联合国粮农组织、华泰研究 资料来源:联合国粮农组织、华泰研究 图表图表57:重要的转基因玉米事件大多获得有数十个安全证书重要的转基因玉米事件大多获得有数十个安全证书 开发者开发者 转基因事件转基因事件 商标名商标名 性状表现
118、性状表现 功能功能基因基因 衍生事衍生事件数目件数目 安全证安全证书个数书个数 主要获批种植国家主要获批种植国家 孟山都 NK603 Roundup Ready 2 Maize 草甘膦耐受 cp4 epsps 38 61 美国(2000)、巴西(2008)、阿根廷(2004)孟山都 MON810 YieldGard 草甘膦耐受+抗鳞翅目昆虫 cp4 epsps,cry1Ab 28 55 美国(1996)、巴西(2007)、阿根廷(1998)、欧盟(1998)孟山都 MON89034 YieldGard VT Pro 抗鳞翅目昆虫 cry2Ab2,cry1A.105 48 51 美国(2008)
119、、巴西(2009)、阿根廷(2010)孟山都 GA21 Roundup Ready Maize 草甘膦耐受 mepsps 51 50 美国(1997)、巴西(2008)、阿根廷(2005)孟山都 MON88017 YieldGard VT Rootworm RR2 草甘膦耐受+抗鞘翅目昆虫 cp4 epsps,cry3Bb1 25 45 美国(2005)、巴西(2010)、阿根廷(2010)孟山都 MON863 YieldGard Rootworm RW 抗鞘翅目昆虫 cry3Bb1 3 35 美国(2002)陶氏作物&杜邦先锋 TC1507 Herculex I 草铵膦耐受+抗鳞翅目昆虫 c
120、ry1Fa2,pat 88 55 美国(2001)、巴西(2008)、阿根廷(2005)陶氏益农 DAS40278 Enlist Maize 2,4-D 除草剂耐受 aad-1 20 37 美国(2014)、巴西(2015)、阿根廷(2018)先正达 Bt11 Agrisure CB/LL 草铵膦耐受+抗鳞翅目昆虫 pat,cry1Ab 49 54 美国(1996)、巴西(2008)、阿根廷(2001)先正达 MIR162 Agrisure Viptera 抗鳞翅目昆虫 vip3Aa20 48 44 美国(2010)、巴西(2009)、阿根廷(2011)先正达 MIR604 Agrisure
121、RW 抗鞘翅目昆虫 mcry3A 60 41 美国(2007)、巴西(2014)、阿根廷(2012)拜耳作物 T25 Liberty Link Maize 草铵膦耐受 pat(syn)3 43 美国(1995)、巴西(2007)、阿根廷(1998)、欧盟(1998)资料来源:ISAAA、华泰研究。注释:括号内为改转基因事件在该国家/地区首次获得种植安全许可的年份。3)涉及的监管部门方面:)涉及的监管部门方面:以美国为例,转基因作物的产业化需得到农业部(USDA)、食品药品监管局(FDA)、环境保护署(EPA)三个大的部门的审批。农业部(USDA)负责转基因产品的种植安全,主要通过下属的动植物安
122、全检疫局(APHIS)进行监管。食品药品监管局(FDA)负责转基因作物的食品和饲料安全。环境保护署(EPA)管理杀虫蛋白对农业的影响、确定或免除杀虫蛋白在食品中最高残留量的管理。欧盟28国13%墨西哥9%日本9%越南6%韩国6%中国5%埃及5%伊朗4%哥伦比亚3%其他地区40%玉米进口分布中国62%欧盟28国10%墨西哥3%埃及3%日本2%泰国2%土耳其2%印度尼西亚2%其他地区14%大豆进口分布 29 图表图表58:转基因作物的研发和产业化过程转基因作物的研发和产业化过程 资料来源:FDA、European Commision、华泰研究 海外的龙头种企往往花费高额的研发费用在转基因的研发上。
123、海外的龙头种企往往花费高额的研发费用在转基因的研发上。2006 年至 2016 年,龙头种企孟山都和先正达的研发费用分别从 7.25 亿美金、7.96 亿美金增长至 15.12 亿美金、12.99亿美金,复合增速分别达 8%和 5%;其研发费用占收入的比例也持续维持在 10%左右的水平。图表图表59:2006 年至年至 2016 年孟山都和先正达的研发费用情况年孟山都和先正达的研发费用情况 资料来源:bloomberg、华泰研究 另外,人才队伍也是转基因研发产业化的重要资源投入。另外,人才队伍也是转基因研发产业化的重要资源投入。以孟山都为例,公司积极地以优厚待遇从学术界吸纳人才,打造覆盖细菌、
124、昆虫、DNA、作物性状、杂草防治等多方面的科研力量。早在 1980s 年代,公司就先后吸纳了植物科学先驱 Ernie Jaworski 博士、昆虫学家Howard Schneiderman博士、组织学家Robert Horsch博士、脂质体专家Robert Fraley博士等,相继完成细菌基因送入植物细胞(借助土壤杆菌介导&基因枪),植物基因启动子(让细菌基因在植物发挥作用),BT 基因(利用苏云芽孢杆菌)等关键的科研攻关。另外,公司还会为研究人员提供并涉及长期项目机会(例如长达 14 年的、设计可以抵抗虫害、除草剂或疾病的新植物的项目)、并用股权激励计划绑定核心人才。截至 2013 年 11
125、 月,孟山都在全球有 2.2 万名正式员工及近 5000 名合同制员工,其中至少 2 万人从事科研开发及知识产权创造工作、当时的首席技术官 Rober T.Fraley 还曾获得世界粮食奖;杜邦先锋的全球雇员达 6.5 万人,其中 20%的员工从事育种工作、30%的员工拥有博士学历。5%6%7%8%9%10%11%12%13%02004006008001,0001,2001,4001,6001,8002,0002006200720082009200016百万美金孟山都-研发费用先正达-研发费用孟山都-研发费用占收入的比例先正达-研发费用占收入的比例
126、30 图表图表60:孟山都孟山都 1980 年代的关联科学家年代的关联科学家 科学家科学家 学校背景学校背景 科研方向及贡献科研方向及贡献 职位职位 Ernest Jaworski 俄勒冈州立大学博士 阐明草甘膦除草剂的作用机制。提出可对农作物基因改造,使其对除草剂产生抗性。公司生物科学总监 Howard Schneiderman 加州大学尔湾分校生物科学系主任、美国国家科学院院士 为昆虫保幼激素 II 发现者。加入孟山都,建立公司和华盛顿大学合作伙伴关系,领导切斯特菲尔德生命科学研究中心的发展。获得了近 40 项专利。公司生物科学总监 Robert Horsch 加州大学河滨分校遗传学博士,
127、组织培养专家 负责了公司研发第一代转基因植物的组织培养工作 公司研究人员 Robert Fraley 加州大学旧金山分校生物物理学博士后 负责了外源基因以土壤杆菌为载体转入植物细胞的科研攻关 公司研究人员,后升任生物科学总监 Dr.Brad Goodner 弗吉尼亚州里士满大 基于农杆菌的植物转基因递送工具 合作研究 Mary-Dell Chilton 圣路易斯华盛顿大学教授 基于农杆菌的植物转基因递送工具 公司顾问 Marc Van Montagu及Jozef Schell 根特自由大学教授 基于农杆菌的植物转基因递送工具 公司顾问 Michelle Bevan 圣路易斯华盛顿大学 植物基因
128、启动子 公司顾问 Richard Gardner&Luca Comai 不详 植物基因启动子 公司顾问 蔡南海 洛克菲勒大学 植物基因启动子 公司顾问 Michael Fromm 内布拉斯加大学农学系主任 BT 基因 合作研究 资料来源:收获之神:生物技术、财富和食物的未来(查尔斯,2006)、华泰研究 知识产权保护:专利知识产权保护:专利+品种权品种权+合约,多效保护合约,多效保护 转基因技术的知识产权保护主要通过专利、和/或品种权保护、商业化许可、技术使用合约等多维度来实现。具体来说:图表图表61:跨国种企的知识产权保护方式跨国种企的知识产权保护方式 资料来源:美国种业企业知识产权保护现状
129、与启示(2015)、华泰研究 31 1)专利)专利保护保护:转基因技术在美国等地区最重要的保护方式之一,可以覆盖转基因技术的原转基因技术在美国等地区最重要的保护方式之一,可以覆盖转基因技术的原始材料、方法及成品。保护期限一般在申请日起始材料、方法及成品。保护期限一般在申请日起 20 年。年。根据中国科学院成都文献情报中心在 2020 年的统计,2000 年至 2019 年,全球授权的转基因作物专利共计 9569 项,其中一大半都是跨国龙头种企所申请的。在美国,基因审批本着“发明在先”的原则,一些科研机构/公司往往一找到某个基因、就先到专利局抢注专利。而前面提到,一个转基因事件从研发、法规安全审
130、批到最终批准商业化需要 1317 年的时间,因此在研发初期阶段申请的基因和表达载体等的专利,等到转基因品种正式上市时,其保护期限往往仅剩 35 年的时间、保护力度被迫减弱。因此,海外的龙头种企通常还会通过专利矩阵、专利延续等方式来延长全力期限、实现对转基因品种的全程保护。专利矩阵:就是对功能基因及其突变体、辅助基因、表达载体、相关元件(启动子终止子等)、构建体、检测方法、转化技术、转化事件、相关农作物品种等进行一系列的专利申请,以延长技术的保护时长和扩大保护范围。其中,单一的功能基因、调控元件等都很容易被后来者修饰、改进或者替代,甚至在此基础上再申请新的专利,但是转化事件的技术难度高、权利要求
131、多,很难被后来者绕开或者规避。以孟山都的草甘膦耐受基因 epsps 的专利申请为例:孟山都从 1985 年开始申请功能基因 epsps 的专利,之后还针对配套的辅助基因、调控元件、转化/检测方法等多方位申请专利,在 2006 年至 2010 年进入到其相关转基因事件及农作物品种专利申请的高峰期,前后事件跨度达 20 余年。这样即便基因专利过期了,仍有转基因事件等专利能够保护公司的技术及产品。专利延续/拓展:仍以孟山都的草甘膦耐受基因 epsps 为例,该基因的专利申请最早是在 1985 年提出的。在美国,孟山都利用延续申请、部分延续申请和分案申请等专利申请制度,从 epsps 基因的两项核心和
132、专利(US1985763482 和 US1990576537)共衍生出 15 件美国专利申请、其中 7 件获得授权,授权的权利要求保护范围得以拓展。后续公司又提出了一系列延续申请、临时申请和分案申请,在 2006 年获得了 247 再版专利(此时最初的基因专利已经超过 20 年保护期了)。图表图表62:1993 年至年至 2013 年转基因农作物技术专利的主要申请机构年转基因农作物技术专利的主要申请机构 图表图表63:2000 年至年至 2019 年转基因作物授权专利的主要申请机构年转基因作物授权专利的主要申请机构 资料来源:德温特专利数据库、情报杂志(2014 年)、华泰研究。注释:检索日期
133、为 2013 年 2 月 13 日。资料来源:incoPat 专利数据库、农业生物技术学报(2021 年)、华泰研究。注释:检索日期为 2020 年 4 月 10 日。05001,0001,5002,0002,5003,0003,5004,0004,5005,000先锋孟山都拜耳巴斯夫先正达其他公司/机构05001,0001,5002,0002,5003,0003,500孟山都先锋种业斯泰种业先正达陶氏益农拜耳作物科学巴斯夫M.S.科技公司农业基因公司中国农业科学院其他公司/机构 32 图表图表64:1985 年至年至 2013 年孟山都的草甘膦耐受转基因作物相关专利的主题分布年孟山都的草甘膦
134、耐受转基因作物相关专利的主题分布 资料来源:德文特专利数据库、国家知识产权局专利局、农药(2016 年)、华泰研究 图表图表65:孟山都两项孟山都两项 epsps 基因的专利拓展过程示意图基因的专利拓展过程示意图 资料来源:德文特专利数据库、国家知识产权局专利局、农药(2016 年)、华泰研究 在专利权的保护框架及严密的专利布局下,跨国种企也积极的通过诉讼的方式防范竞争公司对其技术的侵犯(一旦其他公司涉及到对专利权所有公司的研究,就必须获得专利权所有公司的专利许可并向其缴纳大量许可费用)、并对农民的留种行为进行监管。以孟山都的几个经典诉讼案为例:孟山都诉麦克法灵:麦克法灵(McFarling)
135、是密西西比州的农场主,经营 5000英亩的农场。他在 1997 年和 1998 年购买了孟山都的抗农达大豆种子,并签署了技术使用许可协议。许可协议规定,种子只能够被种植一次,而且要求被授权人不可留种,也不得将留存的种子提供给他人。但他从 1998 年收获的大豆中保留了足够 1500 英亩土地种植用的大豆,并在 1999 年将这些大豆用作种子。接下来的几季里他也一直重复这样的行为、且未支付技术授权费用。此案经过了地方法院和上诉法院两级审理,孟山都均胜诉。该案的判决结果影响了之后很多孟山都与农民的诉讼案件判决。孟山都诉 Schmeiser:Schmeiser 为加拿大的农民,习惯留存部分的油菜种子
136、用于种植,但未曾购买过孟山都的抗农达油菜种子、也未签署相关技术使用许可。1997年 7 月,Schmeiser 注意到自己的部分田内的油菜植物在喷洒了农达除草剂之后仍然存活,于是在收获季期间,将存货活的油菜种子加以搜集、并在次年进行种植,种植面积高达 1030 公顷。孟山都通过私家侦探对其进行了调查后提起诉讼。地方法院认为被告的确在 1998年在未经原告授权的情形下,明知或可以得知自己 1997年所留存的种子含有抗除草剂性状却仍加以种植、并在 1998 年将收成的种子加以贩卖,侵害了原告的专利权。之后,此案又上诉至加拿大联邦高等法院,孟山都仍最终胜诉。epsps基因及突变体辅助基因植物产品启动
137、子及调控元件构建体复合性状检测方法其他方法转化方法基因除草转化事件及农作物品种 33 孟山都诉鲍曼案:印第安纳州的农场主鲍曼从一家谷物存储商处购买作为粮食商品的大豆,名义上用于人畜消费,实际却用作种子种植在自己的农场。由于当地绝大多数农场主都使用孟山都的抗农达除草剂种子,鲍曼购买的大豆多数是含有孟山都的转基因专利技术的。鲍曼进一步的通过施用农达除草剂,保留了生长出来的具有抗除草剂性状的大豆作物,用于来年的种植。孟山都公司起诉鲍曼侵犯其专利权。鲍曼以专利权用尽作为抗辩,认为自己使用的是经过授权合法销售的产品。地区法院驳回该抗辩,判决鲍曼赔偿孟山都 84456 美金。孟山都诉杜邦先锋案:2002
138、年,孟山都授权许可杜邦先锋在其大豆和玉米种子的生产中使用 epsps 基因(草甘膦除草剂耐受性状)。2006 年,先锋公司自主研发了一种将 epsps 基因和 Optimum GAT 性状(转有 gat4601 基因,具备草甘膦除草剂耐受性状)叠加的大豆和玉米品种。2009 年 5 月,孟山都以侵犯专利权为名对杜邦先锋发起诉讼。孟山都表示,双方在 2002 年曾达成协议:杜邦承诺不会将孟山都的 epsps 基因与其他类型的耐草甘膦基因叠加使用,而现在的 Optimum GAT 明显包含一种新的耐草甘膦基因。2012 年,美国密苏里州的地方法庭作出判决:杜邦先锋败诉、应赔偿孟山都 10 亿美金的
139、损失。2013 年 3 月,孟山都与杜邦达成和解协议,杜邦公司同意支付 17.5 亿美金了结孟山都发起的就转基因育种技术侵权的相关诉讼,并藉此达成新的合作关系。根据协议,杜邦先锋将在 2014年到 2017 年之间每年向孟山都支付固定的专利许可费用,总额为 8.02 亿美金。杜邦还将自 2018 年开始为孟山都的两项转基因技术支付专利许可费用,每年最低付款的累计金额到 2023 年将会达到 9.5 亿美金。孟山都被拜耳和先正达起诉:2003 年,拜耳和先正达分别对孟山都提起诉讼,认为孟山都的转基因抗虫玉米 MON810 侵犯了其专利权。其中,拜耳在地方法院胜诉。但 2004 年 3 月,巡回上
140、诉法院判决要求撤销原判发回重审。之后,孟山都主动出击,开始无效对手的相关专利。2008 年 4 月,美国巡回上诉法院最终判决孟山都胜诉、拜耳和先正达的相关专利无效或因不公平行为不能实施。图表图表66:孟山都利用专利权保护其技术的经典诉讼案例孟山都利用专利权保护其技术的经典诉讼案例 起诉方起诉方 被诉方被诉方 案情案情 诉讼结果诉讼结果 孟山都 杜邦先锋 2002 年,孟山都授权许可杜邦先锋在其大豆和玉米种子的生产中使用epsps 基因(草甘膦除草剂耐受性状)。2006 年,先锋公司自主研发了一种将 epsps 基因和 Optimum GAT 性状(转有 gat4601 基因,具备草甘膦除草剂耐
141、受性状)叠加的大豆和玉米品种。2009 年 5 月,孟山都以侵犯专利权为名对杜邦先锋发起诉讼。孟山都表示,双方在2002 年曾达成协议:杜邦承诺不会将孟山都的 epsps 基因与其他类型的耐草甘膦基因叠加使用,而现在的 Optimum GAT 明显包含一种新的耐草甘膦基因。2012 年,美国密苏里州的地方法庭作出判决:杜邦先锋败诉、应赔偿孟山都 10 亿美金的损失。2013 年 3 月,孟山都与杜邦达成和解协议,杜邦公司同意支付 17.5 亿美金了结孟山都发起的就转基因育种技术侵权的相关诉讼,并藉此达成新的合作关系。根据协议,杜邦先锋将在 2014 年到2017年之间每年向孟山都支付固定的专利
142、许可费用,总额为8.02亿美金。杜邦还将自 2018 年开始为孟山都的两项转基因技术支付专利许可费用,每年最低付款的累计金额到 2023 年将会达到 9.5 亿美金。拜耳&先正达 孟山都 2003 年,拜耳和先正达分别对孟山都提起诉讼,认为孟山都的转基因抗虫玉米 MON810 侵犯了其专利权 拜耳在地方法院胜诉。但 2004 年 3 月,巡回上诉法院判决要求撤销原判发回重审。之后,孟山都主动出击,开始无效对手的相关专利。2008 年4 月,美国巡回上诉法院最终判决孟山都胜诉、拜耳和先正达的相关专利无效或因不公平行为不能实施。孟山都 美 国 农 场主 麦 克 法灵:经 营5000 英亩的农场 麦
143、克法灵在 1997 年和 1998 年购买了孟山都的抗农达大豆种子,并签署了技术使用许可协议。但他从 1998 年收获的大豆中保留了足够1500 英亩土地种植用的大豆,并在 1999 年将这些大豆用作种子。接下来的几季里他也一直重复这样的行为、且未支付技术授权费用。经过了地方法院和上诉法院两级审理,孟山都均胜诉 孟山都 加 拿 大 农民Schmeiser Schmeiser 未曾购买过孟山都的抗农达油菜种子、也未签署相关技术使用许可。1997 年 7 月,Schmeiser 注意到自己的部分田内的油菜植物在喷洒了农达除草剂之后仍然存活,于是在收获季期间,将存活的油菜种子加以搜集、并在次年进行种
144、植,种植面积高达 1030 公顷。地方法院认为被告的确在 1998 年在未经原告授权的情形下,明知或可以得知自己 1997 年所留存的种子含有抗除草剂性状却仍加以种植、并在1998 年将收成的种子加以贩卖,侵害了原告的专利权。之后,此案又上诉至加拿大联邦高等法院,孟山都仍最终胜诉。孟山都 美 国 农 场主鲍曼 鲍曼从一家谷物存储商处购买作为粮食商品的大豆,名义上用于人畜消费,实际却用作种子种植在自己的农场。由于当地绝大多数农场主都使用孟山都的抗农达除草剂种子,鲍曼购买的大豆多数是含有孟山都的转基因专利技术的。鲍曼进一步的通过施用农达除草剂,保留了生长出来的具有抗除草剂性状的大豆作物,用于来年的
145、种植。鲍曼以专利权用尽作为抗辩,认为自己使用的是经过授权合法销售的产品。地区法院驳回该抗辩,判决鲍曼赔偿孟山都 84456 美金。资料来源:中国发明与专利-孟山都公司的专利侵权诉讼策略(2017 年)、北京理工大学学报-专利权用尽原则辨析(2016 年)、华泰研究 34 2)品种权:)品种权:主要是从转基因作物成品的维度对转基因技术进行知识产权保护。主要是从转基因作物成品的维度对转基因技术进行知识产权保护。目前国际上对植物新品种的保护有三种模式:一类是所谓双轨制,包括以美国为代表的专门法(一般指植物新品种权)加上专利法的全面保护,和以德国/法国/荷兰/日本为代表的虽然采用双轨制保护植物品种、但
146、在专利法中仅保护未被列入政府颁布的植物品种明细表中的植物品种、列入其中的则受专门法的保护(即双轨存在、但择一运行的模式);第二类是专利保护的方法,如意大利、新西兰;第三类是专门法保护,如阿根廷、巴西、中国。目前,不管是通过何种技术路径获取的植物新品种在我国均不给予专利保护;其中,符合条件的植物新品种可以获得植物品种权的专门保护。专利权和品种权的保护主要存在四方面的差异:审查条件不同:专利保护要求具备创造性、新颖性、实用性,而品种权授予则要求该品种具有新颖性、特异性、一致性、稳定性;保护范围不同:专利权着重保护植物发明的方法和产品,品种权着重保护繁殖材料;权利内容不同/例外范围不同:专利权的例外
147、是单纯科研目的的使用可以不经许可,而品种权的例外除了科研之外还有农民特权,即农民可以不经允许自行留种繁用;保护水平不同:专利法向权利人提供的垄断权保护要强于专门法。由于阿根廷、巴西和中国这三个粮食种植大国采取的是专门法单轨保护植物新品种的方式,因此,一方面种子公司仍然会通过方法专利的方式尽可能的对其技术形成专利保护,另一方面,植物新品种权就成了转基因品种在这三个国家的重要保护方式。图表图表67:国际上对植物新品种的三种保护模式国际上对植物新品种的三种保护模式 保护模式保护模式 具体方案具体方案 代表性国家代表性国家 双轨制 专门法+专利法的全面保护 美国 在专利法中仅保护未被列入政府颁布的植物
148、品种明细表中的植物品种、列入其中的则受专门法的保护 德国、法国、荷兰、日本 专利保护 意大利、新西兰 专门法保护 阿根廷、巴西、中国 资料来源:科技与法律-植物新品种专利权保护的扩张及我国之应对(2001 年)、华泰研究 图表图表68:专利权保护和品种权保护的差异专利权保护和品种权保护的差异 专利权专利权 品种权品种权 审查条件 要求具备创造性、新颖性、实用性 要求具备新颖性、特异性、一致性、稳定性 保护范围 着重保护植物发明的方法和产品 着重保护繁殖材料 权利内容 单纯科研目的的使用可以不经许可 1)科研目标的使用可以不经许可 2)农民特权:农民可以不经允许自行留种繁用 保护水平 较强 较弱
149、 资料来源:科技与法律-植物新品种专利权保护的扩张及我国之应对(2001 年)、华泰研究 3)商业化许可:主要针对转基因技术的合作公司。)商业化许可:主要针对转基因技术的合作公司。为了转基因性状的广泛推广和渗透,跨国种企常常采用授权许可其他种企使用其性状的方式,但会限制其他种企对其性状/技术的使用范围、并将核心的法规事务申请仍掌握在自己手里。前面提到的孟山都诉杜邦先锋案就涉及到商业化许可的违约。另外,法规数据的所有权是永久的,但法规数据(regular package)需要持续更新并申请延期(比如中国的进口/种植转基因生物安全证书有效期为 5年)、即需要技术原有公司的核心数据及投入,因此即便专
150、利过期后,性状使用公司仍要对性状所有公司支付性状授权费用。孟山都的 MON810 就是这样的情况,专利已经过期,但是法规数据尚没有过期,依然能得到商业化许可的保护。4)技术使用合约:主要是针对农民留种(特别是转基因大豆)的情况。)技术使用合约:主要是针对农民留种(特别是转基因大豆)的情况。以孟山都为例,公司会在销售种子时要求农民签署技术使用合约。合约中规定:种子只能种植一次、不能留存种子供自己或他人种植、不能将购买的种子转卖或提供给他人;一旦违约必须支付高达100 倍的违约金;孟山都公司在农民购买种子后的三年之间有权力检查、检验农民田地上的作物;等等。前面提到的孟山都诉麦克法灵就涉及到技术使用
151、合约的违约。35 历史红利:种业扩容洗牌,粮食格局变迁历史红利:种业扩容洗牌,粮食格局变迁 技术溢价升级,全球种业规模加速扩张技术溢价升级,全球种业规模加速扩张 转基因商业化带动全球种业市场规模持续增长。转基因商业化带动全球种业市场规模持续增长。2001 年至 2020 年,全球种业的市场规模从 164 亿美金增长至 441 亿美金、复合增速约 5.4%,背后的主要驱动就是转基因作物的商业化推广。具体来说:1)作物种植面积的扩张仅贡献 1.1 个百分点的增长动力:2001 年至2020 年,全球六大作物(玉米、大豆、水稻、小麦、棉花、油菜)的种植面积由 90.9 亿亩增长至 112.1 亿亩,
152、复合增速约 1.1%;2)转基因种子市场规模的复合增速明显高于常规种子:其中,转基因作物渗透率快速提升的 2001 年至 2013 年间,转基因种子市场规模的复合增速高达 17.9%,而非转基因种子市场规模的复合增速仅 3.0%;3)转基因应用较广的作物/区域,其种业市场规模具备明显溢价:2016 年,全球玉米和大豆的种植面积在 9类重要作物(其他为棉花、油菜、蔬菜、小麦、水稻、甜菜和向日葵)中的占比为 23%和14%,但其对应的种业市场规模占比却高达 41%和 21%;而北美和南美的主要作物种植面积占比约 15%和 13%,但其对应的种业市场规模占比却高达 44%和 21%。图表图表69:2
153、001 年年2021 年年全球种业市场规模的变化全球种业市场规模的变化 图表图表70:2016 年全球种业市场规模的构成年全球种业市场规模的构成-按作物分按作物分 资料来源:Phillips Mcdougall,S&P Global,华泰研究 注:其他作物包括蔬菜、小麦、水稻、甜菜和向日葵。资料来源:Phillips Mcdougall,联合国粮农组织,华泰研究 图表图表71:2016 年全球种业市场规模的构成年全球种业市场规模的构成-按区域分按区域分 图表图表72:1996 年年2020 年全球作物种植面积的变化年全球作物种植面积的变化 注:主要作物包括玉米、大豆、水稻、小麦和油菜。资料来源
154、:Phillips Mcdougall,联合国粮农组织,华泰研究 注:作物主要包括玉米、大豆、油菜、棉花、水稻和小麦。资料来源:ISAAA,AgbioInvestor GM Monitor,联合国粮农组织,华泰研究 -20%-15%-10%-5%0%5%10%15%20%25%30%35%55553053554054555052000420052006200720082009200001920202021亿美金常规种子市场价值转基因种子市场价值转基因YOY常规YOY玉米大豆棉花油菜其他
155、种业市场规模全球种植面积北美南美欧洲亚洲中东&非洲种业市场规模主要作物种植面积-5%0%5%10%15%20%25%30%0204060809970200042005200620072008200920000192020亿亩全球常规作物种植面积全球转基因作物种植面积转基因占比全球作物种植面积YOY 36 高定价是转基因驱动种业市场扩容的核心。高定价是转基因驱动种业市场扩容的核心。据威斯康星大学 2009 年的统计,美国的转基因玉米种子售价较常规杂交种子要高出 10
156、%50%,其中转入基因数量越多的种子定价通常越高。而从 USDA 的数据来看,美国的玉米和大豆种植成本中,单亩种子费用在转基因推广前的复合增速分别约 5.3%和 2.3%,而在转基因快速推广的 1997 年2013 年期间复合增速分别提至 7.9%和 7.0%。我们分析,转基因种子之所以实现高定价的原因在于:转基因种子之所以实现高定价的原因在于:1)价值创造:即通过抗虫、除草剂耐受等性状提升种子的产品力、为农民带来增收贡献)价值创造:即通过抗虫、除草剂耐受等性状提升种子的产品力、为农民带来增收贡献(前文第 1922 页已有总结分析,不再赘述),而种子从中抽取部分收益作为提价基础。而种子从中抽取
157、部分收益作为提价基础。根据USDA 的统计分析,1997 年美国种植转基因抗虫棉所产生的效益中,29%留存在了性状公司端、6%留存在了种子公司端、29%留存给了农民;而种植转基因除草剂耐受大豆产生的收益在这三个环节的留存比例分别约 28%、40%和 20%。图表图表73:美国不同类型玉米种子的平均价美国不同类型玉米种子的平均价格格 图表图表74:1975 年年-2020 年美国玉米和大豆的单亩种子费用年美国玉米和大豆的单亩种子费用 资料来源:Agricultural&Applied economics(2009 年),华泰研究 资料来源:USDA,华泰研究 图表图表75:1997 年美国种植抗
158、虫棉和除草剂耐受大豆所产生的收益在各环节的分配情况年美国种植抗虫棉和除草剂耐受大豆所产生的收益在各环节的分配情况 资料来源:USDA,Electronic Report from the Economic Research Service,Price et al.,(2003),华泰研究 0%10%20%30%40%50%60%0204060800常规杂交种子单价抗螟虫种子单价抗根虫种子单价抗除草剂种子双价转基因种子三价转基因种子四价转基因种子美元/袋2000年售价2007年售价2000年转基因溢价2007年转基因溢价售价年复合增速024689751
159、9773950720092001720192021美元/亩玉米大豆29%20%29%28%6%40%0%20%40%60%80%100%120%IR抗虫棉花HT除草剂耐受大豆美国农民美国消费者性状公司种子公司世界其他地区生产者&消费者 37 2)产品的迭代升级:即通过技术的优化、多基因的叠加等方式开发性能更强的新产品)产品的迭代升级:即通过技术的优化、多基因的叠加等方式开发性能更强的新产品、同、同时一定程度上对核心基因实现专利保护期的延长(即前文提到的专利延续时一
160、定程度上对核心基因实现专利保护期的延长(即前文提到的专利延续/拓展)拓展),从而实,从而实现定价的进一步提升。现定价的进一步提升。例如,2007 年美国的四价、三价和双价的转基因玉米种子定价分别较常规杂交种子高出 50%、42%和 33%。梳理转基因性状产品的迭代升级策略,我们发现主要有四条路径:插入位点优化:同样的基因,插入到植物染色体的不同位点,从而形成不同的转基因事件。性状公司可能会将多个转基因事件同时进行生物安全证书的法规申请,最后根据法规申请进度、专利保护情况、和田间效果等因素而选取一到多个转基因事件推向商业化。例如:孟山都的转基因抗虫玉米 MON810、MON801、MON802、
161、MON809 都是以 nptII、cp4 epsps 和 goxv247 为筛选基因、转入了 cry1Ab 杀虫基因,都在 1995-1997 年间获得了在美国的进口及种植许可,最终仅 MON810 以YieldGard 的商标名推广至市场。又例如,孟山都的转基因抗虫棉 MON531、MON757 和 MON1076 都是用同样的载体转入了 cry1Ac 杀虫基因、一起提交法规申请并都在 1995 年获批了在美国的进口及种植许可,后来都以保铃棉(Bollgard cotton)的商标名推向市场。其中 MON531 应用最为广泛。转化技术优化:同样的基因,通过不同的转化技术转入植物染色体中,从而
162、形成不同的转基因事件产品。例如,NK603(Roundup Ready 2 Maize)和 MON87427(Roundup Ready Maize)都是孟山都开发的抗草甘膦玉米,转入的都是 cp4 epsps 基因,分别在 2000 年和 2013 年获得美国的种植许可。所不同的是,NK603是通过微粒子轰击(或称基因枪)的技术手段将 cp4 epsps 基因转入玉米的双拷贝转基因事件,而 MON87427 基因则是通过农杆菌转化的技术手段完成基因转入的单拷贝转基因事件。又比如,GTS 40-3-2(Roundup Ready soybean)和MON89788(Genuity Roundu
163、p Ready 2 Yield)都是孟山都通过转入 cp4 epsps基因而开发的抗除草剂大豆产品,分别在1994年和2007年获得美国的种植许可、并随后推广在全球多个国家。两者的不同也在于前者是通过微粒子轰击技术手段完成的转化,而后者是通过农杆菌转化手段。图表图表76:通过优化插入位点开发转基因性状产品的案例通过优化插入位点开发转基因性状产品的案例 开发开发 公司公司 商业化商业化 性状性状 作物作物 转基因转基因 事件事件 插入基因插入基因 转化技术转化技术 美国种植许美国种植许 可获批年份可获批年份 全球安全全球安全 许可数量许可数量 商标名商标名 孟山都 抗虫 玉米 MON810 cr
164、y1Ab、nptII*、cp4 epsps*、goxv247*基因枪 1996 55 YieldGard MON801 1995 3 N/A MON802 1997 6 N/A MON809 1996 6 N/A 孟山都 抗虫 棉花 MON531 cry1Ac、nptII*、aad*农杆菌转化 1995 44 Bollgard Cotton,Ingard MON757 1995 14 Bollgard Cotton MON1076 1995 9 Bollgard Cotton 资料来源:ISAAA,华泰研究。注:*为标记基因 图表图表77:通过优化转化技术开发转基因性状产品的案例通过优化转化技
165、术开发转基因性状产品的案例 开发开发 公司公司 商业化商业化 性状性状 作物作物 转基因转基因 事件事件 插入基因插入基因 转化技术转化技术 美国种植许美国种植许 可获批年份可获批年份 全球安全全球安全 许可数量许可数量 商标名商标名 孟山都 草甘膦耐受 玉米 NK603 cp4 epsps 基因枪 2000 61 Roundup Ready 2 Maize MON87427 农杆菌转化 2013 34 Roundup Ready Maize 孟山都 草甘膦耐受 大豆 GTS 40-3-2 cp4 epsps 基因枪 1994 57 Roundup Ready soybean MON89788
166、 农杆菌转化 2007 45 Genuity Roundup Ready 2 Yield 资料来源:ISAAA,华泰研究 38 多作物应用:同样的基因,应用到不同的作物中。例如,同样是 cry1Ac 基因,孟山都先是转入棉花中开发了抗虫棉 MON531、并在 1995 年获批美国的种植许可,后又转入大豆中开发了抗虫大豆 MON87701、并在 2011 年获批美国的种植许可。又比如,孟山都将 cp4 epsps 基因分别转入 5 种农作物,从而开发了一系列的农达(Roundup)作物,包括农达大豆 GTS 40-3-2(1994 年获批美国种植许可)、农达玉米 NK603(2000 年获批美国
167、种植许可)、农达棉花 MON88913(2004 年获批美国种植许可)、农达油菜 MON88302(2013 年获批美国种植许可)、和农达小麦MON71800(尚未获批种植许可)等。图表图表78:多作物应用开发转基因性状产品的案例多作物应用开发转基因性状产品的案例 开发开发 公司公司 商业化商业化 性状性状 作物作物 转基因转基因 事件事件 插入基因插入基因 转化技术转化技术 美国种植许美国种植许 可获批年份可获批年份 全球安全全球安全 许可数量许可数量 商标名商标名 孟山都 抗虫 棉花 MON531 cry1Ac 农杆菌转化 1995 44 Bollgard Cotton,Ingard 大豆
168、 MON87701 农杆菌转化 2011 31 N/A 孟山都 草甘膦耐受 大豆 GTS40-3-2 cp4 epsps 基因枪 1994 57 Roundup Ready soybean 玉米 NK603 基因枪 2000 61 Roundup Ready 2 Maize 棉花 MON88913 农杆菌转化 2004 30 Roundup Ready Flex Cotton 油菜 MON88302 农杆菌转化 2013 23 TruFlex Roundup Ready Canola 小麦 MON71800 农杆菌转化 N/A 5 Roundup Ready wheat 资料来源:ISAAA,
169、华泰研究 多基因叠加:通过二次转化、杂交技术、优化转基因载体的构建,从而实现多个外源基因在作物基因组内的组合叠加、开发多价的转基因事件。其中,二次转化和杂交技术会导致玉米基因组有两个或多个位点被外源基因插入,而优化载体构建是单次转入更多基因、插入位点仅一个。举例来说:A)二次转化:孟山都的保铃棉 2代产品就是在 1 代产品的基础上、再次转化一个新基因而筛选得到的。1995 年,孟山都通过农杆菌转化的技术手段对棉花转入 cry1Ac 杀虫基因、开发了转基因棉花保铃棉 1 代 MON531,并将其推广至阿根廷、巴西等多个国家。但 MON531对棉花害虫斜纹夜蛾、甜菜夜蛾的防治效果不理想,且因为是单
170、基因产品、容易令主要防治对象棉铃虫、棉红铃虫产生抗性。于是,2002 年,孟山都通过基因枪技术对保铃棉 1 代再转入了一个杀虫基因 cry2Ab、开发了保铃棉二代产品MON15985,后者可提高虫害防治范围、延缓害虫的抗性产生。B)优化载体的构建:从而使得单次转入的基因数量增加。例如,孟山都先是转入了 cry3Bb1 基因到玉米中开发了转基因抗虫事件 MON863(YieldGard Rootworm RW)、于 2003年开始在美国推广种植;然后优化载体、添加了草甘膦除草剂耐受基因 cp4 epsps,开发了抗虫抗除草剂事件 MON88017(YieldGard VT Rootworm RR
171、2);随后再度优化载体、添加了抗虫基因 dvsnf7,开发了具备两种抗虫机制的抗虫抗除草剂事件 MON87411。又例如,陶氏益农和杜邦先锋通过转入三个外源基因cry34Ab1、cry35Ab1 和 pat 开发了转基因玉米事件 59122。59122 具备抗鞘翅目昆虫、草铵膦除草剂耐受的功能,在 2005 年获批美国的种植安全证书,并随后推广至全球多个国家。随后,杜邦先锋通过优化质粒载体的构建、在质粒上比 59122多添加了一个 cry1F 基因,从而开发了转基因玉米事件 4114。4114 相比于 59122而言,多具备了对鳞翅目昆虫的抗性,已在 2013 年获批美国的种植安全证书。从IS
172、AAA 的数据统计来看,目前已获批转生物安全证书的转基因事件中,单个载体搭载的基因数量最多可达 11 个(巴斯夫于 2019 年开发的除草剂耐受+品质改良油菜 LBFLFK)。C)杂交:这是开发叠加性状最常用的方式。举例来说,2005 年,先正达将自己研发的转基因玉米性状 Bt11(转有 pat 和 cry1Ab 基因)与孟山都研发的转基因玉米性状 GA21(转有 mepsps 基因)杂交,得到了耐受两种除草剂、具备一种杀虫机制的三基因叠加事件 Bt11 x GA21;2010 年,先正达又将 Bt11 x GA21 和 MIR162(转有 vip3Aa20 基因)杂交,得到了耐受两种除草剂、
173、具备双杀虫机制的四基因叠加事件 Bt11 x MIR162 x GA21;后续,公司继续通过杂交叠加新的基因,在 2015 年开发了转基因玉米 Agrisure Duracade 5222(5307 x MIR604 x Bt11 x TC1507 x GA21 x MIR162),其转有 7 个外源基因、具备草铵膦耐受+草甘膦耐受+抗鳞翅目昆虫+抗鞘翅目昆虫+多昆虫抗性的多重功能。39 图表图表79:多基因叠加开发转基因性状产品的案例示意图多基因叠加开发转基因性状产品的案例示意图 资料来源:ISAAA,企知道专利数据库,华泰研究 图表图表80:先正达的主要转基因玉米事件的迭代示意图先正达的主
174、要转基因玉米事件的迭代示意图 资料来源:ISAAA,华泰研究 40 图表图表81:孟山都的主要转基因玉米事件的迭代示意图孟山都的主要转基因玉米事件的迭代示意图 资料来源:ISAAA,华泰研究 值得注意的是,通过不同的技术路径开发多基因叠加性状有时候会出现殊途同归的组合。比如,MON863 和 NK603 杂交后的转基因事件、与 MON88107 的效果是一样的,又例如 TC1507 和 59122 杂交后的转基因事件、和 4114 的效果是一样的。图表图表82:不同技术路径实现相似的多基因叠加玉米不同技术路径实现相似的多基因叠加玉米 资料来源:ISAAA,华泰研究 41 种子种子+农药,农化销
175、售模式变化农药,农化销售模式变化 除草剂耐受作物的推广带动草甘膦的崛起。除草剂耐受作物的推广带动草甘膦的崛起。草甘膦,上市于 1972 年,是一种广谱灭生性除草剂,商品名有“农达”等。由于其作用靶标为仅存在于植物和某些细菌中的 EPSP(5-烯醇丙酮酰莽草酸-3-磷酸)合成酶,因此草甘膦具备杂草杀灭效果好、低毒、在动物和水生物中不积累等特点;同时,其合成原料易得、工艺方法多样且简单,草甘膦的价格也较为低廉。上市初期,由于对作物生长的破坏性,草甘膦主要用在果园、桑园、茶园、道路沿线、森林苗圃、防护林带等非作物应用场所。1994 年,全球草甘膦原药的使用量约 4.25万吨;1994 以前,全球草甘
176、膦销售额最高值为 10 亿美元。而 1994 年起,转基因的 Roundup系列作物(草甘膦耐受作物)开始在美国等地区推广,其可搭配使用高剂量的草甘膦除草剂杀灭杂草而不影响作物生长,使得草甘膦的应用进一步扩大到作物上,带动了草甘膦的第二成长曲线。根据现代农药(2005 年),在草甘膦耐受大豆推广前,美国大豆除草剂市场由咪唑啉酮类除草剂主导,当时 Pursuit(咪草烟)的使用面积占美国大豆种植使用面积的86%。2004 年,草甘膦在美国大豆的防治面积占比已提升至 90%,而咪草烟的份额则萎缩至3%、且退出美国大豆使用前五大的除草剂行列;同时,草甘膦的全球市场价值提升至 31.9亿元、远远领先于
177、其他农药产品。截至 2019 年,草甘膦依然维持着全球市场规模最大除草剂的龙头地位、市场价值约 52.5 亿元。图表图表83:2017 年年2022 年主要除草剂原药在中国的平均售价年主要除草剂原药在中国的平均售价 图表图表84:2019 年全球除草剂市场价值的构成年全球除草剂市场价值的构成 资料来源:wind,华泰研究 资料来源:Phillips Mcdougall,华泰研究 图表图表85:19942008 年年全球全球草甘膦的消费情况草甘膦的消费情况 图表图表86:19972007 年不同国家或地区的草甘膦消费量年不同国家或地区的草甘膦消费量 资料来源:草甘膦行业发展回顾及展望(2008
178、年),Phillips Mcdougall,华泰研究 资料来源:草甘膦行业发展回顾及展望(2008 年),Phillips Mcdougall,华泰研究 024680草甘膦草铵膦2,4-D硝磺草酮莠去津异丙甲草胺乙草胺万元/吨2017年2022年平均售价草甘膦Glufosinate草铵膦2,4-DMesotrione硝酸草酮Atrazine莠去津Metolachlor异丙甲草胺百草枯Acetochlor乙草胺Pinoxaden唑啉草酯dicamba麦草畏其他除草剂007080720002002200720082019万吨全球草甘
179、膦消费量30%9%24%12%4%22%北美澳洲欧盟南美东南亚其他地区 42 图表图表87:全球除草剂市场规模变化及排名全球除草剂市场规模变化及排名 排名排名 活性成分活性成分 市场价值(亿美金)市场价值(亿美金)化学分类化学分类 上市年份上市年份 龙头厂商龙头厂商 2003A 2004A 2013A 2016A 2017A 2018A 2019A 1 Glyphosate 草甘膦 29.3 31.9 56.5 44.1 51.1 53.3 52.5 氨基酸 1972 Monsanto 2 Glufosinate 草铵膦 1.8 2.5 5.1 6.6 7.5 9.2 9.8 氨基酸 1986
180、 Bayer 3 2,4-D 2.9 3.1 7.2 5.9 6.7 7.5 8.2 Phenoxy 1945 Nufarm,Dow 4 Mesotrione 硝酸草酮 1.8 2.7 6.6 6.5 7.1 7.8 8.0 HPPD 2001 Syngenta 5 Atrazine 莠去津 2.6 3.0 5.6 5.6 5.9 6.6 6.7 Triazine 1957 Syngenta 6 Metolachlor 异丙甲草胺 3.0 3.9 6.4 5.9 6.1 6.5 6.3 Acetamide 1975 Syngenta 7 Paraquat 百草枯 3.8 3.9 9.1 6.1
181、 5.7 5.9 6.2 Bipyridyl 1962 Syngenta 8 Acetochlor 乙草胺 4.3 4.5 6.1 4.2 4.5 4.8 4.5 Acetamide 1985 Monsanto 9 Pinoxaden 唑啉草酯 4.0 3.9 4.2 4.4 4.2 Other 2006 Syngenta 10 dicamba 麦草畏 1.6 2.1 2.3 2.7 3.4 3.9 4.1 Benzoic acid 1965 BASF,Syngenta 11 flumioxazin 丙炔氟草胺 3.5 3.4 3.8 4.0 PPO-others 1993 Sumitomo
182、12 Pendimethalin 二甲戊乐灵 2.3 2.8 3.7 3.4 3.9 4.1 4.0 Dinitroaniline 1976 BASF 13 Clomazone 异恶草酮 3.2 3.0 3.2 3.7 3.8 Other 1986 FMC 14 Clethodim 烯草酮 1.2 1.4 2.8 2.6 2.8 3.1 3.5 Cyclohexanedione 1987 Sumitomo,Arysta 15 Picloram 氨氯吡啶酸 1.5 1.8 2.7 2.6 2.9 3.1 3.2 Pyridine 1963 Dow 16 Nicosulfuron 烟嘧磺隆 1.9
183、 1.8 2.9 2.2 2.7 2.8 3.0 ALS-Sulfonylurea 1991 DuPont,Syngenta 注:排名为 2019 年市场价值口径。资料来源:Phillips Mcdougall,华泰研究 转基因带动农化行业形成种子+除草剂捆绑销售的新模式。通过Roundup系列作物的推广,孟山都开创了除草剂耐受种子+除草剂捆绑销售的模式、搭建了农药+种子平台式销售体系。一方面,草甘膦耐受作物推广面积在1998年至2008年期间增长了近3倍、复合增速约14%,且持续保持着除草剂耐受作物面积最大的领先地位。2008 年,草甘膦耐受作物的推广面积约 10.7 亿亩,约占除草剂耐受作
184、物总面积的 95%。另一方面,原本因专利到期等因素影响而现下滑的草甘膦业务在 2004 年起又重新进入增长通道,孟山都的草甘膦销售收入和市场占有率高位再增长。2008 年,孟山都的草甘膦销售收入约 40.94 亿美金,较 1998 年增长79%;其草甘膦销售收入的市场份额约 59%左右;2014 年,孟山都的草甘膦销售额占比进一步提升至 78%。我们认为,这种成功经验背后的核心在于:1)技术研发层面:孟山都率先找到了特定针对草甘膦的耐受基因 epsps,从而达到了转有 epsps 基因的 Roundup 作物在喷洒高浓度的草甘膦后仍能正常生长、而杂草已被草甘膦除草剂杀灭的效果,使得农户在种植阶
185、段可以减少田间管理/人力投入、甚至实现免耕。而同行公司的耐除草剂基性状大多在 2008 年之后才获批种植许可(详见表格 51)。另外,农化公司在研发除草剂和转基因种子搭配的作物保护解决方案过程中,有时还需要对农药进行再开发才能与转基因作物形成最佳的组合。比如,陶氏益农为了它的耐 2,4-D 作物,通过制造与加工工艺的结合,研发出了新的变体 2,4-D 胆碱(2,4-Dcholine),以降低除草剂的挥发性、减少气味、缩小潜在漂移。2)技术保护层面:公司及时并完善的通过专利和植物品种权等法律手段保护了其核心技术(基因、转基因载体、转基因事件等等)。3)市场定位层面:草甘膦是全球应用最广、市场规模
186、最大的除草剂,其目前市场规模约相当于排名第二的草铵膦的 5 倍以上、在 Roundup 作物推广前的市场价值就已达 10 亿元(而草铵膦在推广了配套转基因作物十数年后、2019 年市场价值才达到了 10 亿元量级),这在某种程度上就决定了耐受草甘膦的基因应用范围会明显高于耐受其他除草剂的基因。事实上,针对草甘膦的 epsps 基因/Roundup 作物并不是全球最先研发获批的耐除草剂作物,耐草铵膦的 pat 基因/Liberty Link 作物早在1995年就获批了美国的种植用安全证书。但是,草铵膦的高价格等因素影响下,Liberty Link 作物并未能取得和 Roundup 作物同样量级的
187、成功。43 图表图表88:孟山都的草甘膦销售收入及全球除草剂耐受作物的推广面积孟山都的草甘膦销售收入及全球除草剂耐受作物的推广面积 图表图表89:2016 年年全球除草剂耐受作物的推广面积构成全球除草剂耐受作物的推广面积构成 资料来源:公司公告,Phillips Mcdougall,华泰研究测算 注:面积统计仅针对单一性状作物,未包含叠加性状作物。资料来源:Phillips Mcdougall,华泰研究 图表图表90:孟山都的草甘膦销售收入及市场份额孟山都的草甘膦销售收入及市场份额 资料来源:公司公告,Phillips Mcdougall,华泰研究 全球粮食格局变迁,南美大豆和印度棉崛起全球粮
188、食格局变迁,南美大豆和印度棉崛起 转基因作物在不同国家转基因作物在不同国家/地区的应用差异,带动了全球粮食贸易格局的变迁,地区的应用差异,带动了全球粮食贸易格局的变迁,南美的南美的大豆大豆和和玉米顺势崛起玉米顺势崛起,印度和巴西则从棉花净进口国逐步变身棉花净出口国、跻身全球四大棉花,印度和巴西则从棉花净进口国逐步变身棉花净出口国、跻身全球四大棉花主产国。主产国。具体来说:1)南美大豆:前文提到,1996 年起,转基因大豆开始陆续在美国、阿根廷、巴西等美洲家开始推广、并迅速渗透,带动美洲的大豆单产明显提升。而南美国家更是积极把握了这一契机,通过开垦荒地、推广二季大豆等方式加快扩种大豆。1995
189、年至 2019 年,巴西、阿根廷和巴拉圭三国(以下简称南美三国)的大豆种植面积占全球的比例由 29%持续提升至 47%;叠加单产提升的带动,南美三国的大豆产量占比提升至 50%左右。而转基因技术的推广也使得美洲大豆的成本优势进一步放大。2017 年,美国和巴西的大豆种植成本分别约 2234 元/吨和 1717 元/吨,较中国的种植成本低 2500 元/吨以上;美国、巴西和阿根廷的大豆出口到中国的到岸完税价也仅 3300 元/吨,较大连的国产大豆现货价低 580 元/吨以上;其中巴西和阿根廷的大豆到岸完税价比美国还要再低 32元/吨左右。成本及耕地优势带动下,南美国家在全球大豆出口市场的比重越来
190、越高,2004 年正式超越美国、近几年的出口量占比约 55%左右。特别是 2018 年中美贸易战影响美国对中国的大豆出口时,南美国家更是顺利承接了中国订单、大豆出口量占全球的比例在当年高达 60%。000246880420052006200720082009200016亿美金亿亩抗草甘膦作物面积叠加性状作物面积孟山都的草甘膦销售收入草甘膦耐受作物面积草铵膦耐受作物面积其他抗除草剂作物面积50%55%60%65%70%75%80%85%90%0
191、07020032004200520072009200016亿美金孟山都的草甘膦销售收入全球草甘膦市场规模孟山都的草甘膦市场份额 44 图表图表91:美巴阿三国的大豆单产优势在转基因推广持续放大美巴阿三国的大豆单产优势在转基因推广持续放大 图表图表92:南美国家在转基因推广后加快扩种大豆南美国家在转基因推广后加快扩种大豆 资料来源:联合国粮农组织,华泰研究 资料来源:USDA,联合国粮农组织,华泰研究 图表图表93:南美的大豆产量占比在转基因推广后快速提升至南美的大豆产量占比在转基因推广后快速提升至 50%左右左右 图表图表94:南美的大豆出口量占比在
192、转基因推广后提升至南美的大豆出口量占比在转基因推广后提升至 55%左右左右 资料来源:联合国粮农组织,华泰研究 资料来源:联合国粮农组织,华泰研究 图表图表95:美国、巴西和中国的大豆种植成本对比美国、巴西和中国的大豆种植成本对比 图表图表96:南美大豆的到岸完税价仍明显低于国产大豆南美大豆的到岸完税价仍明显低于国产大豆 资料来源:USDA,CONAB,全国农产品成本收益资料汇编,华泰研究 资料来源:中国汇易,华泰研究 507090098840200220042006200820016
193、20182020公斤/亩美国、巴西和阿根廷大豆的十年移动平均单产中国大豆的十年移动平均单产0%20%40%60%036984020022004200620082001620182020亿亩美国大豆面积巴拉圭大豆面积阿根廷大豆面积巴西大豆面积巴西、阿根廷、巴拉圭面积占比美国面积占比20%25%30%35%40%45%50%55%028200020022004200620082001620182020亿吨巴拉圭大豆产量阿根廷
194、大豆产量巴西大豆产量美国大豆产量巴西+阿根廷+巴拉圭产量占比0%10%20%30%40%50%60%70%0508628200020022004200620082001620182020百万吨巴拉圭大豆出口量阿根廷大豆出口量巴西大豆出口量美国大豆出口量巴西+阿根廷+巴拉圭大豆出口量占比01,0002,0003,0004,0005,0006,000072009200172019元/吨美国大豆巴西大豆中国大豆2,5003,0003,5004,00
195、04,5005,0005,5006,0006,5007,0007,5002013年1月2013年7月2014年1月2014年7月2015年1月2015年7月2016年1月2016年7月2017年1月2017年7月2018年1月2018年7月2019年1月2019年7月2020年1月2020年7月2021年1月2021年7月2022年1月2022年7月2023年1月元/吨巴西大豆阿根廷大豆美湾大豆国产大豆 45 2)南美玉米:和大豆的路径类似,转基因的推广带动美洲玉米的单产明显提升。原本单产水平不及中国的阿根廷,在转基因大豆推广后,单产逐渐赶超中国;而美国、巴西和阿根廷三国的平均单产,也从低于中
196、国单产的水平上升为超越欧盟单产的水平。截至 2020年,美巴阿三国玉米的十年移动平均单产约 499 公斤/亩,其中阿根廷玉米的十年移动平均单产约 462 公斤/亩,均高于欧盟(443 公斤/亩)和中国(401 公斤/亩)。和大豆不同的是,南美国家对于玉米的扩种积极性没有明显的高于全球其他国家。1996 年以来,南美三国和美国分别保持了 12%左右和 21%左右的玉米收获面积占比。单产提升和成本优势的带动下,巴西和阿根廷的玉米产量占比在转基因推广后由 8%左右提升至12%左右、玉米出口量占比由 7%左右提升至 33%左右。图表图表97:美巴阿三国的玉米单产在转基因推广后赶欧超中美巴阿三国的玉米单
197、产在转基因推广后赶欧超中 图表图表98:阿根廷的玉米单产阿根廷的玉米单产 资料来源:联合国粮农组织,华泰研究 资料来源:联合国粮农组织,华泰研究 图表图表99:1986 年以来美洲主要国家的玉米收获面积年以来美洲主要国家的玉米收获面积 图表图表100:南美的玉米产量占比在转基因推广后明显提升南美的玉米产量占比在转基因推广后明显提升 资料来源:联合国粮农组织,华泰研究 资料来源:联合国粮农组织,华泰研究 2002503003504004505005500622004200620082001620182020公
198、斤/亩欧盟玉米的十年移动平均单产中国玉米的十年移动平均单产美国、巴西和阿根廷玉米的十年移动平均单产03003504004505000622004200620082001620182020公斤/亩阿根廷玉米的十年移动平均单产中国玉米的十年移动平均单产巴西玉米的十年移动平均单产0%5%10%15%20%25%024680622004200620082001620182020亿亩美国玉米面积巴拉圭玉米面积
199、阿根廷玉米面积巴西玉米面积巴西、阿根廷、巴拉圭面积占比美国面积占比5%7%9%11%13%15%0988402002200420062008200162018亿吨巴西玉米产量阿根廷玉米产量美国玉米产量巴西+阿根廷的玉米产量占比 46 图表图表101:南美的玉米出口量占比在转基因推广后明显提升南美的玉米出口量占比在转基因推广后明显提升 图表图表102:中国、美国和巴西的玉米种植成本对比中国、美国和巴西的玉米种植成本对比 资料来源:联合国粮农组织,华泰研究 资料来源:USDA,CONAB,全国农产品成本收益资料
200、汇编,华泰研究 3)印度棉和巴西棉:在转基因棉花的应用带动下,中国、印度、美国和巴西等国家的棉花单产都实现了明显提升。其中,受益于新型转基因棉花性状的持续迭代等因素,巴西的棉花单产提升幅度尤为明显。2018 年,巴西的棉花产量正式超越巴基斯坦、成为全球第四大的棉花主产国。不仅如此,在转基因的带动下,巴西和印度先后在 2003 年和 2005年由棉花净进口国转型为棉花净出口国。截至 2022 年,巴西和印度分别净出口棉花 768万包和 50 万包,相当于中国该年棉花进口量的 102%、6.7%。图表图表103:中印美巴的棉花单产在转基因推广后明显提升中印美巴的棉花单产在转基因推广后明显提升 图表
201、图表104:截至目前截至目前不同国家的转基因棉花种植用安全证书数量不同国家的转基因棉花种植用安全证书数量 资料来源:联合国粮农组织,华泰研究 资料来源:ISAAA,华泰研究 图表图表105:印度和巴西的棉花产量及占比在转基因推广后明显提升印度和巴西的棉花产量及占比在转基因推广后明显提升 图表图表106:中中国、国、印印度、度、美美国和国和巴巴西西是全球前四大棉花主产国是全球前四大棉花主产国 资料来源:USDA,华泰研究 资料来源:USDA,华泰研究 0%10%20%30%40%50%02040608086282000200220
202、0420062008200162018百万吨巴西玉米出口量阿根廷玉米出口量美国玉米出口量巴西+阿根廷玉米出口量占比05001,0001,5002,0002,500020022004200620082001620182020元/吨美国玉米巴西一季玉米巴西二季玉米中国玉米05003003500622004200620082001620182020公斤/亩美国棉花的十年移动平均单产中国棉花的十年移动平均单产印度棉花的十年移动平
203、均单产巴西棉花的十年移动平均单产055印度巴西中国美国个所有公司孟山都0%5%10%15%20%25%30%055404562200420062008200022百万包印度棉花产量巴西棉花产量印度占比巴西占比美国13%中国26%印度21%巴西12%巴基斯坦3%其他国家25%47 图表图表107:巴西在推广转基因后从棉花净进口国转为净出口国巴西在推广转基因后从棉花净进口国转为净出口国 图表图表108:印度在推广转基因后从棉花净进口国转为净出口国印度在推广转基因后从棉
204、花净进口国转为净出口国 资料来源:USDA,华泰研究 资料来源:USDA,华泰研究 乘技术东风,孟山都弯道超车乘技术东风,孟山都弯道超车 在全球的农化龙头中,孟山都是最早下重注布局转基因研发的企业。在全球的农化龙头中,孟山都是最早下重注布局转基因研发的企业。根据公司披露的报表,孟山都每年会投入总营业收入(农药+种业)的 10%左右到研发费用中,且研发费用基本用于种子及性状业务。而其他农化龙头的种业研发费用大多仅占其农药和种业收入的 5%左右。从研发结果来看:1)孟山都的转基因事件数量远高于同类公司:截至目前,公司共有 110个转基因事件获批种植许可,而先正达、拜耳、先锋的种植许可数量分别为 5
205、8、34、29,陶氏益农和巴斯夫的种植许可数量则更少;2)孟山都也是最早开发出转基因作物产品的企业:其代表性产品 Roundup 抗草甘膦大豆早在 1994 年就取得了美国的种植许可,而拜耳和巴斯夫分别在 1995 年和 1996 年才取得转基因大豆的种植许可,先锋和先正达则更迟;孟山都的转基因抗虫抗草甘膦玉米 MON801 在 1995 年就获得了美国的种植许可,和先正达的抗虫抗草铵膦玉米 Bt176 同一年份、领先先正达的抗虫抗草甘膦玉米 Bt11 一年,而杜邦和陶氏益农则到了 2001 年才取得转基因玉米的种植许可;3)孟山都的转基因性状产品市场定位更佳:比如同样是开发抗除草剂的转基因性
206、状,由于草甘膦相比于草铵膦等其他除草剂具备价格低廉、杀灭效果好等优点,孟山都的 Roundup 抗草甘膦作物就明显比其他抗除草剂作物推广面积更大(详见前文及图表 50);同样是开发转基因玉米,孟山都从抗虫性状切入而非抗除草剂性状也更好的切合了农户种植时的痛点、推广效果更佳。图表图表109:全球六大转基因龙头在全球六大转基因龙头在 20 世纪获批种植许可的性状产品世纪获批种植许可的性状产品 年份年份 玉米转基因事件玉米转基因事件 大豆转基因事件大豆转基因事件 棉花转基因事件棉花转基因事件 1994 年 孟山都的农达大豆 GTS 40-3-2(抗草甘膦)孟山都的 4 个 BXN棉花(抗 Oxyni
207、l 除草剂)1995 年 孟山都的 MON801(抗虫)拜耳的 FG72 x A5547-127(抗草铵膦+抗草甘膦)孟山都的 3 个保铃棉(抗虫)孟山都的 MON88017(抗虫抗草甘膦)孟山都的 2 个农达棉花(抗草甘膦)孟山都的 DLL25(抗草铵膦)先正达的 Bt176(抗虫抗草铵膦)拜耳的 T14(抗草铵膦)拜耳的 T25(抗草铵膦)1996 年 孟山都的 MON810(抗虫)拜耳的 5 个 Liberty Link大豆(抗草铵膦)杜邦的 19-51a(抗磺酰脲除草剂)孟山都&杜邦先锋的 MON809(抗虫)先正达的 Bt11(抗虫抗草铵膦)巴斯夫的 Liberty Link大豆(抗
208、草铵膦)拜耳的 MS3(雄性不育)拜耳的 MS6(雄性不育)1997 年 孟山都的 GA21(抗草铵膦)杜邦的 260-05(品质改良)孟山都的 2 个 BXN保铃棉(抗虫+抗 Oxynil 除草剂)孟山都的 DBT418(抗虫抗草铵膦)中国农科院的 GK12(抗虫)孟山都的 MON802(抗虫)1998 年 拜耳的 CBH-351(抗虫抗草铵膦)拜耳的 2 个 Liberty Link大豆(抗草铵膦)杜邦的 676678 和 680(抗草铵膦+雄性不育)1999 年 中国农科院的 SGK321(抗虫)2000 年 孟山都的 NK603(抗草甘膦)资料来源:ISAAA,华泰研究 (400)(2
209、00)02004006008001,0001,20062200420062008200022万包净出口量巴西棉花进口量巴西棉花出口量(400)(200)02004006008001,0001,2002200420062008200022万包净出口量印度棉花进口量印度棉花出口量 48 图表图表110:孟山都的研发费用投入情况孟山都的研发费用投入情况 图表图表111:抗虫性状在玉米上的应用面积明显大于抗除草剂性状抗虫性状在玉米上的应用面积明显大于
210、抗除草剂性状 资料来源:公司公告,华泰研究 资料来源:Phillips Mcdougall,华泰研究 图表图表112:全球六大农化龙头的研发费用投入情况全球六大农化龙头的研发费用投入情况 图表图表113:全球六大农化龙头的转基因事件种植许可数量全球六大农化龙头的转基因事件种植许可数量 资料来源:Phillips Mcdougall,华泰研究 资料来源:ISAAA,华泰研究。注:两个公司合作研发的转基因事件在各自的统计中重复计数,例如杜邦先锋和陶氏益农合作的 6 个转基因事件在两个公司的统计中均有计数。图表图表114:孟山都的孟山都的并购历程并购历程 资料来源:公司公告,Phillips Mcd
211、ougall,华泰研究 -15%-10%-5%0%5%10%15%20%25%30%0246802007200820092000162017亿美金研发支出YOY收入占比5550560570580590520032004200520062007200820092001320142015百万亩草铵膦耐受玉米草甘膦耐受玉米抗虫玉米叠加性状玉米0%2%4%6%8%10%12%02004006008001,0001,2001,4001,6001,800先正达拜耳巴斯夫陶氏杜邦Sumitomo C
212、hemicalFMCISKCheminovaUPL孟山都NufarmMAIArystaSipcam百万美金农药研发支出种子及性状研发支出种业研发费用/(种业+农药收入)055404550苜蓿油菜棉花玉米土豆大豆甜菜西红柿水稻孟山都杜邦先锋先正达拜耳陶氏益农巴斯夫 49 凭借转基因技术东风凭借转基因技术东风+依托资本力量依托资本力量,孟山都弯道超车成为二十一世纪初全球头号种企。,孟山都弯道超车成为二十一世纪初全球头号种企。作为全球转基因技术研发的领军企业,孟山都初期的规划是通过性状授权的模式进行变现,曾一度尝试通过授权转基因性状给种业公司使用、仅收取专利费的形式来实现转基因
213、技术的变现。1992 年,孟山都以 50 万美金的价格将除草剂耐受技术授权给先锋公司使用;1993年又授权了 bt 抗虫技术给先锋公司,收取使用费用 2800 万美金、后续视情况追加 1000 万美金。但是,1996 年美国放开转基因种子的商业化运用后,孟山都开始凭借其转基因的技术优势、并借助资本的力量向下游种子销售端延伸发展、并向海外扩张。由于转基因技术可以跨越物种(将来源于细菌等物种的基因导入植物)、具备稳定的表达能力(在不同的生态环境、不同的作物中发挥稳定的作用)和可预测性、且研发壁垒较高,因此资本也乐于对孟山都投资。公司一方面由性状端切入、并购传统种企,实现性状+种质资源的强强结合、且
214、逆转了依赖传统种业推广转基因性状而无法对性状充分定价的局面;另一方面,通过技术输出实现了新兴市场(如南美和中国等)的拓展。公司的种子业务发展历程可以分为三个阶段:1)1981 年2002 年:转型与业务嫁接,从增速放缓、毛利率下滑的农化行业华丽转身,追求利润率高的种子行业。以种子业务的收入支撑转基因的研发与商业化成本、以种质资源为载体实现转基因技术的商业化。在这一阶段公司并购了 Calgene 和 Agracetus,对公司的生物技术和专利版图做出了突出贡献;同时,并购了 Asgrow 和 Monsoy、Asgrow和迪卡,形成了公司大豆和玉米种子业务发展的核心框架。2)2002 年2012
215、年:品类与渠道扩充。品类上,通过 Advanta 和圣尼斯的并购实现了油菜和蔬菜两大品类的扩充;渠道上,通过对 Agroeste 的收购完善公司在巴西玉米种子市场的拓展。3)2012 年2017 年:新兴业务的拓展、抱团取暖。核心的背景就是全球的粮价回落后,公司的收入增速放缓、市占率再提升空间有限、毛利率下滑。公司在这一阶段并购了 precision、climate 等来探索精准农业的模式,也试图并购先正达来完善公司的渠道及研发能力。2018 年 6 月,孟山都被拜耳以 630 亿美金完成收购。1997 年至 2017 年,公司的营业收入由 36.73 亿美金增长至 146.4 亿美金(复合增
216、速约 7.2%)、GAAP 净利润由 3100 万美金增长至 22.60 亿美金(复合增速约 24%)。不仅如此,孟山都在 2004 年左右完成了弯道超车、超越了杜邦先锋成为全球最大的种企、并在接下来的十几年持续霸占榜单第一名。2015 年,孟山都的种子业务占全球市场的份额高达 27%,约相当于第二大种企(杜邦先锋)和第三大种企(先正达)的总和;孟山都在全球的玉米种子市场、大豆种子市场和棉花种子市场均为最大种企,市占率分别约 38%、28%和 29%。图表图表115:1985 年以来全球前十大种企的排行榜及年销售额年以来全球前十大种企的排行榜及年销售额 1985A 1996A 2000A 20
217、04A 2006A 2013A 2016A 先锋 7.4 先锋 15.0 杜邦先锋 19 孟山都孟山都 28 孟山都孟山都 40.3 孟山都孟山都 102.6 孟山都孟山都 104.4 Sandoz 2.9 Nowartis 9.0 孟山都孟山都 17 杜邦先锋 26 杜邦先锋 27.8 杜邦先锋 81.8 杜邦先锋 66.4 迪卡 2.0 利马格兰 6.5 先正达 9.5 先正达 12.4 先正达 17.4 先正达 32.0 先正达 26.6 Upjohn-asgrow 2.0 Advanta 0.0 利马格兰 7 利马格兰 10.4 利马格兰 10.4 Vilmorin 19.0 陶氏益农
218、 15.4 利马格兰 1.8 圣尼斯 3.8 Advanta 4.1 KWS 6.2 蓝多湖 7.6 陶氏益农 16.1 拜耳作物 15.0 Shell nickson 1.0 Takii 3.2 圣尼斯 3.7 蓝多湖 5.4 KWS 6.2 KWS 14.8 Vilmorin 14.7 Takii 1.8 Sakata 3.0 KWS 3.3 Sakata 4.2 拜耳作物 4.3 拜耳作物 12.4 KWS 11.5 Ciba 1.5 KWS 2.6 Sakata 3.3 拜耳作物 3.6 Delta Pine 4.2 AgReliant Genetics 6.0 AgReliant G
219、enetics 6.7 Vander have 1.5 迪卡 2.5 Mycogen 3.1 Takii 3.7 Sakata 4 Takii 5.6 DLF 5.3 CACBA 1.3 嘉吉 2.5 Delta Pine 3 DLF-Trifolium 3.2 DLF-Trifolium 3.5 DLF-Trifolium 4.0 Takii 4.3 注:单位为亿美元 资料来源:IST,ETC Group,Phillips Mcdougall,IHS Markit,华泰研究 50 图表图表116:美国玉米种业龙头企业市占率的变化美国玉米种业龙头企业市占率的变化 图表图表117:2015 年全
220、球玉米种业市场的份额构成年全球玉米种业市场的份额构成 资料来源:USDA,华泰研究 资料来源:Phillips Mcdougall,华泰研究 图表图表118:美国大豆种业龙头企业市占率的变化美国大豆种业龙头企业市占率的变化 图表图表119:2015 年全球大豆种业市场的份额构成年全球大豆种业市场的份额构成 资料来源:USDA,华泰研究 资料来源:Phillips Mcdougall,华泰研究 图表图表120:美国棉花种业龙头企业市占率的变化美国棉花种业龙头企业市占率的变化 图表图表121:2015 年全球棉花种业市场的份额构成年全球棉花种业市场的份额构成 资料来源:USDA,华泰研究 资料来源
221、:Phillips Mcdougall,华泰研究 0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%58889471998先锋/杜邦先锋孟山都前8大玉米种企前4大玉米种企孟山都杜邦先锋先正达Vilmorin陶氏益农AgReliantGeneticsKWS其他2015年全球玉米玉米种业市场格局0%10%20%30%40%50%60%70%419971998孟山都先锋/杜邦先锋前4大大豆种企孟山都杜邦先锋先正达陶氏益
222、农AgReliant Genetics其他2015年全球大豆大豆种业市场格局0%20%40%60%80%100%120%58889471998孟山都前8大棉花种企前4大棉花种企孟山都陶氏益农拜耳作物其他2015年全球棉花棉花种业市场格局 51 孟山都的经营及股价复盘:孟山都的经营及股价复盘:1997 年至 2017 年,孟山都的主营业务收入从 36.73 亿美金增长至 146.4 亿美金(复合增速约 7.2%)、GAAP 净利润从 3100
223、万美金左右增长至 22.6 亿美金(复合增速约 24%)。其中,2003 年2008 年、2010 年2014 年是公司经营扩张的两段高速增长期。20032008 年期间,公司的转基因种子及性状产品市占率提升、叠加 2006年2008 年的农产品牛市,带动公司的主营收入和 GAAP 净利润分别实现 18%和 97%的复合增速,公司的股价也相应上涨、期间最大涨幅约 22 倍。2010 年2014 年期间,受益于2010 年2012 年的农产品牛市、及公司的积极的提价策略带动草甘膦业务毛利率回暖、公司转基因性状产品的升级迭代,公司的主营收入和 GAAP 净利润分别实现 11%和 25%的复合增速,
224、公司的股价也录得最高 2.1 倍的涨幅。图表图表122:1997 年年2017 年孟山都的营业收入变化年孟山都的营业收入变化 图表图表123:1997 年年2017 年孟山都的年孟山都的 GAAP 净利润变化净利润变化 资料来源:公司公告,华泰研究 资料来源:公司公告,华泰研究 图表图表124:孟山都的股价表现图孟山都的股价表现图 图表图表125:孟山都的孟山都的 PE band 资料来源:wind,华泰研究 资料来源:wind,华泰研究 -20%-10%0%10%20%30%40%0204060800180FY1997FY1998FY1999FY2000FY2001FY
225、2002FY2003FY2004FY2005FY2006FY2007FY2008FY2009FY2010FY2011FY2012FY2013FY2014FY2015FY2016FY2017亿美金主营业务收入收入YOY-800%-600%-400%-200%0%200%400%-20-15-10-5051015202530FY1997FY1998FY1999FY2000FY2001FY2002FY2003FY2004FY2005FY2006FY2007FY2008FY2009FY2010FY2011FY2012FY2013FY2014FY2015FY2016FY2017亿美金GAAP净利润GAA
226、P净利润YOY02040608000-10-192001-10-192002-10-192003-10-192004-10-192005-10-192006-10-192007-10-192008-10-192009-10-192010-10-192011-10-192012-10-192013-10-192014-10-192015-10-192016-10-192017-10-19美元/股收盘价(元)05002006/1/32006/10/182007/8/72008/5/222009/3/102009/12/222010/10/82011/7/
227、262012/5/102013/2/282013/12/122014/9/302015/7/172016/5/32017/2/162017/12/1孟山都34.513x29.548x24.584x19.620 x14.656x 52 值得注意的是,并不是所有的公司都能在转基因技术的浪潮中充分获益,转基因棉花在中值得注意的是,并不是所有的公司都能在转基因技术的浪潮中充分获益,转基因棉花在中国的商业化就是一个案例。国的商业化就是一个案例。转基因抗虫棉最早由孟山都于 1996 年引入中国,但中国农科院在 1997 年就紧随其后获得了国产转基因抗虫棉的种植用生物安全证书、并以更为低廉的价格进行销售。低
228、价竞争叠加当时国内种业知识产权尚不到位的影响下,孟山都的抗虫棉推广面积自 2004 年起持续萎缩,孟山都后来也退出了中国棉花种子市场。而推广国产抗虫棉的企业获利也并不算丰厚。以创世纪公司(全称为深圳创世纪转基因技术有限公司)为例。1998 年,中国农科院生物技术研究所以两个国产转基因抗虫棉性状的专利独占许可使用权为技术出资、深圳东方明珠和北京奥瑞金共同出资成立创世纪公司。1998 年-2004 年,创世纪公司主要从事抗虫基因专利许可工作,合作公司约 10 多家,年收入约 20 万元,6 年连续亏损达 1764 万元。2006 年开始,创世纪公司开始进行转基因棉花的制种和销售。2006年至 20
229、08 年,创世纪公司的转基因抗虫棉收入从 2000 多万元增长至 8000 多万元,呈现出较高的增速。但是,2006 年至 2008 年,中国的国产抗虫棉年推广面积已达 4000-5000万亩,而国产抗虫棉的售价多在 20-30 元/亩,即国产棉的市场规模已在 10 亿元左右。我们认为,创世纪未能从转基因棉花的商业化中充分获利主要是由于其未能掌握核心技术所致:1)转基因性状的专利并非创世纪所有,而专利许可的法律保护当时尚不到位:中国农科院生物研究所在将双价抗虫棉的专利排他许可给创世纪公司使用后,又将该专利普通许可给其他公司使用,使得创世纪公司无法形成垄断地位、经济利益受损。2)公司在品种/种质
230、资源研发端也未能掌握自有品种:公司从 2006 年开始推广的抗虫棉品种是其他机构研发的,需按提成交付品种使用费之外,也未能凭借种质资源在多家公司推广转基因国产棉的格局下获得更高市场份额。图表图表126:创世纪种业的抗虫棉收入及利润创世纪种业的抗虫棉收入及利润 图表图表127:2007 年国内转基因棉种和非转基因棉种的价格带年国内转基因棉种和非转基因棉种的价格带 资料来源:北京农业(2008 年),华泰研究 资料来源:国产转基因抗虫棉研究回顾与展望(2007 年),华泰研究 图表图表128:转基因棉花在中国推广的过程中逐步完成国产替代转基因棉花在中国推广的过程中逐步完成国产替代 资料来源:中国的
231、生物经济(2018 年),华泰研究 01,0002,0003,0004,0005,0006,0007,0008,0009,0002006年2007年2008年万元销售收入利润00708090普通棉种美国抗虫棉国产抗虫棉元/公斤0%20%40%60%80%100%120%000420052006200720112014百万亩国产抗虫棉面积美棉面积转基因棉花在中国的渗透率转基因棉花在中国的国产化比例 53 新兴机会:新兴机会:生物育种商业化可期生物育种商业化可期,中国农业迎来新机遇,中国农业迎来新机遇 商业化即
232、将启动,仅待审定号下发商业化即将启动,仅待审定号下发 储备多年、应时而发,国内转基因玉米储备多年、应时而发,国内转基因玉米及大豆及大豆的的商商业化即将启动。业化即将启动。对于转基因技术在国内的应用,我国政府遵循“非食用性经济作物(棉花等)间接食用性经济作物(玉米、大豆等)食用性作物”的推广路线,也就是说,继棉花之后,玉米和大豆将是国内转基因作物接下来推广的重点。1999 年,科技部、财政部联合启动“国家转基因植物研究与产业化专项”。2008 年,国家正式启动转基因重大专项、并投入了 200 多亿资金,目标是获得一批具有自主知识产权和重要应用价值的功能基因,培育一批抗病虫、抗逆、优质、高产、高效
233、的重大转基因动植物新品种,提高农业转基因生物研究和产业化整体水平。此外,我国在十三五规划(2016 年2020 年)和十四五规划(2021 年2025 年)中提出“加速推动基因组学等生物技术大规模应用,推进生物育种等新一代生物技术产品和服务的规模化发展”的纲要。经过多年的研究和储备,我国的转基因作物研究已跻身世界领先水平。根据国家知识产权局在 2022 年的统计,我国的转基因玉米专利申请数量自 2017 年起明显增加、与世界范围内专利申请数量的差距显著缩小;1990 年至 2021 年,中国申请人在世界范围内提交了 2006 件专利,申请数量占比约达 24%、仅次于美国。而粮食安全的战略重要性
234、、及草地贪夜蛾虫害在国内的传播也使得转基因玉米和大豆的商业化放开更为必要和紧迫。具体来说:1)粮食安全:我国的大豆消费在过去二十年主要有赖于进口供应、玉米消费对进口的依赖度在近三年也明显抬升,且进口的大豆和玉米大多为转基因产品。2021/22 年度,我国进口大豆 9157 万吨、占消费量的比重高达 85%,进口玉米 2188 万吨、占消费量的比重达 8%。其中,进口大豆中有 97%来自于美国、巴西和阿根廷这三个转基因大豆种植国、仅美国的占比就达 62%,进口玉米中有 71%来自于美国。而 2018 年的中美贸易摩擦、2020 年以来的全球粮价上涨、多国限制粮食出口、2022 年的俄乌冲突等事件
235、使得粮食安全的战略意义愈加凸显。近几年的中央一号文件也反复强调粮食安全。2)草地贪夜蛾在国内的传入及扩散:草地贪夜蛾是一种新入侵我国的重大迁飞性害虫,自 2019年 1 月入侵云南省后,在我国西南部形成了高风险入侵区域、并迅速扩散至 27 省(区、市),2022 年截至 9 月 1 日的发生面积达 3531 万亩,已成为我国玉米上的重大害虫。草地贪夜蛾幼虫取食危害农作物的叶鞘、心叶等生长点,对玉米和水稻的危害非常明显。若不采取防控措施,草地贪夜蛾平均可令玉米减产 20%40%,虫量大的地区甚至可减产 70%以上。2020 年 9 月,草地贪夜蛾被农业农村部列为一类农作物病虫害名录之首。2020
236、 年至2022 年连续 3 年的一号文件均明确提出做好草地贪夜蛾等重大病虫害防控要求。目前我国对草地贪夜蛾的防控策略是以应急化学防控(即农药施用)为主。但是部分地区的草地贪夜蛾已开始对农药产生抗性,如 2020 年入侵安徽的草地贪夜蛾对氟苯虫酰胺产生了中等水平抗性。同时,从美洲国家的经验来看,2017 年当地的草地贪夜蛾已对氨基甲酸酯类、有机磷类、拟除虫菊酯类等 29 种杀虫剂产生了抗性。在这样的背景下,转基因抗虫玉米的推广必要性再度凸显。图表图表129:世界范围及中国范围的转基因玉米专利逐年申请情况世界范围及中国范围的转基因玉米专利逐年申请情况 图表图表130:19902021 年不同申请国
237、的转基因玉米专利申请数量构成年不同申请国的转基因玉米专利申请数量构成 资料来源:德温特专利数据库,生物技术进展(2022 年),华泰研究 资料来源:德温特专利数据库,生物技术进展(2022 年),华泰研究 00500600700920002000420052006200720082009200001920202021件世界范围中国范围美国54%中国24%欧洲17%日本2%澳大利亚2%韩国1%54 图表图表131:2001 年以来中国的大豆进口量及消费占比年以来中国
238、的大豆进口量及消费占比 图表图表132:2001 年以来中国的玉米进口量及消费占比年以来中国的玉米进口量及消费占比 资料来源:USDA,华泰研究 资料来源:USDA,华泰研究 图表图表133:2013/14 年度以来中国的大豆进口来源国构成情况年度以来中国的大豆进口来源国构成情况 图表图表134:2015/16 年度以来中国的玉米进口来源国构成情况年度以来中国的玉米进口来源国构成情况 资料来源:海关总署,华泰研究 资料来源:海关总署,华泰研究 图表图表135:2009 年以来国内外玉米价格的走势图年以来国内外玉米价格的走势图 图表图表136:2009 年以来国内外大豆价格的走势图年以来国内外大
239、豆价格的走势图 资料来源:中国汇易,CBOT,华泰研究 资料来源:中国汇易,CBOT,华泰研究 0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%0204060800032005200720092001720192021百万吨大豆进口量进口大豆的消费占比0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%0552000720092001720192021百万吨玉米进口量进口玉米的消费占比0%20%40%60%80%100%120%0204060801001
240、202013/142014/152015/162016/172017/182018/192019/202020/212021/22百万吨来自美国的大豆进口量来自巴西的大豆进口量来自阿根廷的大豆进口量来自其他国家的大豆进口量美国大豆的进口占比美巴阿三国大豆的进口占比0%10%20%30%40%50%60%70%80%05001,0001,5002,0002,5003,0003,5002015/162016/172017/182018/192019/202020/212021/22万吨来自美国的玉米进口量来自其他国家的玉米进口量美国玉米进口占比280380480580680780880140016
241、000240026002800300032002009-01-022010-01-022011-01-022012-01-022013-01-022014-01-022015-01-022016-01-022017-01-022018-01-022019-01-022020-01-022021-01-022022-01-022023-01-02美分/蒲式耳元/吨国内玉米现货价CBOT玉米期货价7009001,1001,3001,5001,7001,900300035004000450050005500600065002009-01-022010-01-022011-01-
242、022012-01-022013-01-022014-01-022015-01-022016-01-022017-01-022018-01-022019-01-022020-01-022021-01-022022-01-022023-01-02美分/蒲式耳元/吨国内大豆现货价CBOT大豆期货价 55 图表图表137:草地贪夜蛾虫害在我国的发生面积情况草地贪夜蛾虫害在我国的发生面积情况 资料来源:全国农技推广中心,华泰研究 品种审定号的发放将是国内转基因玉米品种审定号的发放将是国内转基因玉米和大豆和大豆商业化的信号弹商业化的信号弹。转基因作物在我国的商业化流程主要包括四个环节:1)转基因生物安全
243、证书的申请:由农业农村部负责审核,主要是监管转基因性状的安全性(包括食品安全、饲料安全和环境安全三方面)和有效性(具备所声称的抗虫和/或除草剂耐受功能),一般需要 5 年10 年的时间。2009 年,我国农业农村部曾首次批准过奥瑞金(SEED.O)的转植酸酶玉米的安全证书,但后者受制于商业化价值的限制等因素而未曾成功上市。2020 年 1 月,我国农业农村部颁发了两张转基因玉米的生物安全证书给大北农和杭州瑞丰的抗虫抗除草剂玉米、并颁发了转基因大豆的安全证书,至此转基因玉米和大豆在国内商业化的重要限速环节得以突破。2)性状导入/回交转育:由企业自主完成。通过 810 代的回交转育将转基因性状导入
244、到商业化品种的亲本中,一般需要 2 年3 年的时间。这一步可以与安全证书的申请同步进行,但许多企业考虑到成本和风险的控制,也常常会等到安全证书落地后再进行。3)品种审定:由农业农村部负责审核。在 2021 年之前,国内的作物品种审定办法仅针对杂交玉米/水稻、常规大豆和转基因棉花,而无针对转基因玉米的品种审定颁发,导致2020 年转基因玉米和大豆生物安全证书颁发之后、商业化进程却无法向前推进。2021 年11 月,农业农村部发布对主要农作物品种审定办法、农作物种子生产经营许可管理办法、农业植物品种命名规定、农业转基因生物安全评价管理办法四项规章的修改决定(征求意见稿),明确了转基因品种的审定方法
245、及生产、经营许可管理办法。“申请审定的适宜种植区域在受体品种适宜种植区域范围内,可简化试验程序,只需开展一年的生产试验;申请审定的适宜种植区域不在受体品种适宜种植区域范围内的,应当开展两年区域试验、一年生产试验。对于转育的新品种,应当开展两年区域试验、一年生产试验和 DUS测试。”按照新的主要农作物品种审定办法的要求,如果是以前已经审定过的老品种在之前获得审定号的老区域申请转基因版本的品种审定号,则只需要进行一年的生产试验即可。考虑到 2022 年已足够重新做一年的生产试验数据用以提交审定,预计 2023 年第一批转基因玉米/大豆品种有望获批审定号。4)制种销售:一般来说,只有获得了品种审定号
246、,才能进行大规模的商业化制种和商业化销售。在审定号获取之前,企业仅可在试验田、在符合政策要求的前提下进行实验性的小范围制种、不能对外销售。从以上流程的梳理,我们可以看出,目前国内转基因玉米和大豆的商业化只待品种审定号下发、就有望开始启动商业化销售。考虑到 2023 年的春耕已经启动、玉米种子大多已销售至农户端,而从我们 2023 年 3 月在东北地区的草根调研来看,前期试制种的转基因玉米种子在今年开始在东北、云南等部分县城进行试点销售,我们预计 2024 年将是国内转基因玉米和大豆大范围商业化种植的元年。02,0004,0006,0008,00010,00012,0002019年2020年20
247、21年2022年万亩预测值实际值 56 图表图表138:国内转基因玉米的商业化流程及现有进展国内转基因玉米的商业化流程及现有进展 资料来源:农业农村部,上市公司公告,华泰研究 图表图表139:现行主要农作物品种审定办法下不同情景的转基因品种审定时长及流程现行主要农作物品种审定办法下不同情景的转基因品种审定时长及流程 官方规定官方规定 审定情景审定情景 审定时长及流程审定时长及流程 举例举例 申请审定的适宜种植区域在受体品种适宜种植区域范围内,可简化试验程序,只需开展一年的生产试验 转基因版老品种在原区域审定 1 年(生产试验)转有 DBN9936 的裕丰 303 在东北春玉米区、黄淮海、西北区
248、域;转有瑞丰 12-5 的中科玉 505 在东北春玉米区;转有 DBN9936 的登海 605 在黄淮海;非转基因老品种在原区域审定 4 年(3 年回交转育,1 年审定)申请审定的适宜种植区域不在受体品种适宜种植区域范围内的,应当开展两年区域试验、一年生产试验 转基因版老品种去新区域审定 3 年(2 年区试,1 年生产试验)转有 DBN9936 的裕丰 303 在西南区域;转有瑞丰 12-5 的中科玉 505 在西南区域;转有 DBN9936 的登海 605 在东北、西南区域;对于转育的新品种,应当开展两年区域试验、一年生产试验和 DUS 测试 新品种做转基因+审定 46 年(3 年回交转育,
249、3 年审定;其中回交转育和审定或可同步进行)资料来源:农业农村部,华泰研究预测 农业迎来新机遇,扩容重塑可期农业迎来新机遇,扩容重塑可期 涨价红利强化,玉米种业规模有望翻倍增长涨价红利强化,玉米种业规模有望翻倍增长 高粮价支撑叠加成本压力,传统种业景气本就在回升。高粮价支撑叠加成本压力,传统种业景气本就在回升。2021/22 销售季,以玉米种子为代表,传统种子行业已开始了景气复苏。隆平、登海、荃银和丰乐这 4 家上市种企的玉米种子销售价格均录得双位数增长,4 家公司的合计销量同比增长 19%、平均售价同比增长 16%。不仅如此,2022 年的三季报显示,8 家上市种企合计实现预收款 67 亿元
250、,同比增长 41%、增速同比抬升约 26 个百分点,而从过去十年的情况来看,预收款的增速通常与下一销售季的收入增速趋势一致,我们相应预计 2022/23 销售季传统种业的景气还将加速回升。高粮价的支撑和制种成本的压力或是传统种业景气回升的主要驱动。具体来说:1)受俄乌冲突、石油涨价、低库存等因素的影响,近两年国内外粮价持续上涨并维持高位运行。截至 2023年 3 月,国内玉米、小麦、中晚籼稻的现货价较 2020 年的低点分别上涨了 51%、39%、13%。而根据美国农业部和中国农业农村部的统计预测,预计 2022/23 年度玉米等粮食的期末库销比仍将维持在低位,即低库存的供需矛盾短期难以解决。
251、我们预计粮价在未来 23年或仍将维持高位运行,种子的价格有望受益于良好的种植收益而提升、而种子的销量或可受益于种植面积的扩张而增长,其中龙头种企受益或更为明显。2)受地租、人力成本上升等因素的影响,近两年国内的制种成本普遍上升。根据农财网的统计,2022 年甘肃张掖的玉米亩制种成本相比 2020 年已上涨约 53%。不仅如此,2021 年和 2022 年,甘肃等地区还受异常天气的影响出现了不同程度的制种减产,导致玉米种子的单公斤成本进一步承压。相应的,种子企业在近两年也纷纷通过涨价以转移成本压力。根据全国农技推广中心的价格监测,2023 年 3 月全国玉米种子的销售均价约 63.8 元/亩、同
252、比上涨 14.1%。57 图表图表140:2021/22 销售季玉米种子量价齐增销售季玉米种子量价齐增 图表图表141:2021/22 销售季水稻种子销量增速抬升、价格震荡销售季水稻种子销量增速抬升、价格震荡 注:4 家种企包括隆平高科、登海种业、荃银高科、丰乐种业 资料来源:公司公告,华泰研究 注:3 家种企包括隆平高科、荃银高科、丰乐种业 资料来源:公司公告,华泰研究 图表图表142:2022Q3 国内种企的预收款增速明显抬升国内种企的预收款增速明显抬升 图表图表143:种子公司的预收款增速与其下一销售季的收入增速种子公司的预收款增速与其下一销售季的收入增速 注:8 家种企包括隆平高科、登
253、海种业、丰乐种业、荃银高科、农发种业、敦煌种业、万向德农、神农科技 资料来源:公司公告,华泰研究 资料来源:公司公告,华泰研究 图表图表144:2010 年以来国内中晚籼稻收购价走势年以来国内中晚籼稻收购价走势 图表图表145:2010 年以来国内小麦价格走势年以来国内小麦价格走势 资料来源:国家粮油信息中心,华泰研究 资料来源:中国汇易,华泰研究 -30%-20%-10%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%056/172017/182018/192019/202020/212021/224家玉米种子合计销量(万吨)4家玉米种子平均价格(元/
254、公斤)销量YOY均价YOY-20%-10%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%100%055402016/172017/182018/192019/202020/212021/223家水稻种子合计销量(万吨)3家水稻种子平均价格(元/公斤)销量YOY均价YOY-20%-10%0%10%20%30%40%50%02550752013Q32014Q32015Q32016Q32017Q32018Q32019Q32020Q32021Q32022Q3亿元8家种企合计Q3预收款合计Q3预收款YOY-100%-50%0%50%100%150%200%250%300
255、%350%2012/132013/142014/152015/162016/172017/182018/192019/202020/212021/222022/23E隆平高科-经营年度收入YOY隆平高科-Q3预收款YOY登海种业-经营年度收入YOY登海种业-Q3预收款YOY-15%-10%-5%0%5%10%15%20%25%30%024002600280030002010/1/52011/1/52012/1/52013/1/52014/1/52015/1/52016/1/52017/1/52018/1/52019/1/52020/1/52021/1/52022/1/52
256、023/1/5元/吨中晚籼稻价格YOY中晚籼稻收购价-15%-10%-5%0%5%10%15%20%25%30%35%02400260028003000320034002010/1/52011/1/52012/1/52013/1/52014/1/52015/1/52016/1/52017/1/52018/1/52019/1/52020/1/52021/1/52022/1/52023/1/5元/吨小麦价格YOY小麦现货价 58 图表图表146:中国的玉米供需平衡表中国的玉米供需平衡表 2016/17 2017/18 2018/19 2019/20 2020/21 2021/
257、22 2022/23 播种面积 亿亩 6.63 6.36 6.32 6.19 6.19 6.50 6.46 单产 公斤/亩 398 407 407 421 421 419 429 产量 百万吨 264 259 257 261 261 273 277 进口 百万吨 2.46 3.47 4.48 7.6 29.6 21.9 18 消费 百万吨 259 270 280 278 282 288 291 出口 百万吨 0.08 0.02 0.02 0.01 0 0 0.01 结余变化 百万吨 7.18-7.73-18.15-9.94 8.06 6.74 4.68 资料来源:农业农村部,华泰研究 图表图表
258、147:全球的玉米供需平衡表全球的玉米供需平衡表 2011/12 2012/13 2013/14 2014/15 2015/16 2016/17 2017/18 2018/19 2019/20 2020/21 2021/22 2022/23 全球玉米期初库存 百万吨 129 132 133 175 210 311 352 341 322 307 293 306 播种面积 亿亩 26 27 27 27 27 29 29 29 29 29 29 30 单产 公斤/亩 344 326 366 377 359 385 375 390 387 390 419 380 全球玉米产量 百万吨 887 868
259、 990 1016 972 1123 1080 1125 1120 1129 1216 1148 全球玉米进口量 百万吨 100 99 124 125 139 136 150 164 168 185 179 174 全球玉米总供给 百万吨 1116 1100 1248 1316 1321 1570 1582 1630 1610 1622 1689 1628 全球玉米国内消费量 百万吨 883 865 949 981 968 1084 1090 1145 1136 1143 1198 1157 全球玉米出口量 百万吨 117 95 131 142 120 160 148 182 172 183
260、197 175 全球玉米总消费量 百万吨 1000 960 1080 1123 1088 1244 1239 1327 1308 1326 1395 1331 全球玉米期末库存 百万吨 133 135 175 210 214 351 342 321 306 293 311 296 全球玉米产销差 百万吨 3 3 42 35 4 39-10-20-16-14 18-9 全球玉米期末库销比 13.3%14.1%16.2%18.7%19.7%28.2%27.6%24.2%23.4%22.1%22.3%22.3%资料来源:USDA,华泰研究 图表图表148:近两年国内玉米的制种成本和种子价格不断提升近
261、两年国内玉米的制种成本和种子价格不断提升 2020 年年 2021 年年 2022 年年 甘肃张掖 代繁费(元/亩)800 1000 1200 亩保值(元/亩)2600 3400 4000 制种成本(元/亩)3400 4400 5200 新疆昌吉 亩保值(元/亩)2650 3300 主流品种终端零售价(元/袋)4550 5560 资料来源:农财网,华泰研究 转基因带来技术红利,玉米种子涨价或被强化。转基因带来技术红利,玉米种子涨价或被强化。以历史经验来看,种子涨价的核心驱动力来自于两方面:技术创新带来的性能提升、粮价上涨带来的种植收益提升,其中前者为主要动力。我国的玉米育种和大豆育种在过去数十
262、年仅仅依靠杂交等传统育种方式,其中玉米的杂交育种受制于种质资源等限制、已多年没有明显突破。转基因技术的商业化推广将为国内的玉米种业和大豆种业带来新的技术红利,带动其价格的进一步上涨。其中,考虑到大豆种子尚未实现杂交、农民可直接留种且受法律保护,我们预计本轮转基因技术的商业化更多的是带动玉米种业的持续涨价,其实现机制或主要包括三方面:59 1)转基因替代非转基因从而带动玉米种子涨价:首先,以国际经验来看,转基因种子的定价普遍高于非转基因种子。我们从两个视角来估算转基因玉米种子的涨价空间:以目前的玉米价格(2900 元/吨左右)、农业农村部对 2022 年玉米的估算单产(427.3 公斤/亩)、国
263、内转基因玉米种子的表观增产幅度(5%10%)进行折算,预计转基因玉米种子在中国可为农民创造 62124 元/亩的收入增厚机会。同时,考虑到转基因种子可减少田间管理和杀虫剂喷洒、为农民节约人力成本和农药成本,我们估计转基因玉米种子整体可为中国农民带来 100150 元/亩的价值。参考海外种企的定价思路(提取 30%价值创造作为种子涨价基础),我们估计转基因玉米种子的涨价幅度有望达 3045 元/亩。参考国内转基因棉花推广时的定价情况(转基因棉花种子比非转基因的贵 2030 元/亩,详见图表 125),我们估计转基因玉米种子的涨价幅度至少在 20 元/亩。综合考虑,我们保守估计转基因玉米种子的定价
264、或较非转基因玉米种子上涨 2030 元/亩。其次,考虑到转基因性状的功能优势及示范效应,预计转基因玉米种子的渗透率有望快速提升、到 2027 年或可达 75%以上,渗透率的提升将带动玉米种子价格实现结构式的增长。以美国、阿根廷、巴西的转基因推广经验来看,越晚推广转基因技术的国家、其渗透率提升越快,而高位的粮价也会助推转基因技术的推广。转基因玉米是从 2008 年在巴西开始推广的,当时全球粮价处于高位、且有美国和阿根廷的成功推广经验、经销商及农民对转基因玉米的抗虫效果认知度更高,因此转基因玉米只用了 5 年的时间就在巴西实现了75%以上的渗透率、推广时间明显短于美国的 12 年和阿根廷的 9 年
265、。同时,按照我国现行的农作物品种审定办法和转基因商业化流程,一个全新的转基因玉米品种拿到审定号并制种上市大概需要 57 年的时间,即便考虑到玉米品种的适应性和推广区域限制,我们估计国内种企在 5 年内也有望开发出更多转基因品种以覆盖尽可能多的细分区域市场。参考我国玉米的下游消费构成及行业监管秩序的向好,保守预计合法转基因玉米在国内的渗透率天花板或在 90%95%。根据中国汇易的统计数据,在过去十年的时间里,饲用消费和工业消费(淀粉加工、燃料乙醇加工等)等非食用消费占玉米总消费量的比重约 96%。而以国际经验来看,转基因玉米的低霉素等特质使得其往往较非转基因玉米更受饲用消费和工业消费的欢迎。因此
266、,即便考虑到玉米食用环节或存在非转基因的偏好,转基因玉米的渗透率在国内仍有广阔空间。同时,随着 2021 年国家修改种子法、修改国家级玉米、稻品种审定标准并提高玉米品种的审定标准、发布关于审理侵害植物新品种权纠纷案件的司法解释、推出种业振兴行动方案等一系列政策的革新推进,国内种子行业对于知识产权的监管和执行逐渐得到改善,我们预计非法转基因玉米种植、及“套牌侵权”的过往乱象有望明显减少。综合考虑消费和监管两方面的影响,我们估计国内合法转基因玉米的渗透率天花板或在 90%95%。图表图表149:我国的玉米杂交品种经历了我国的玉米杂交品种经历了 6 次更新换代次更新换代 图表图表150:2000 年
267、以来国内玉米的单产变化趋势年以来国内玉米的单产变化趋势 资料来源:全国农技推广中心,华泰研究 资料来源:国家统计局,农业农村部,华泰研究 01,0002,0003,0004,0005,0006,0007,0008,00062820002002200420062008200162018万亩新单1号中单2号丹玉13掖单13农大108 郑单958先玉335-10%-8%-6%-4%-2%0%2%4%6%8%10%300320340360380400420440200020022004200620082010201
268、2200202022公斤/亩单产YOY中国玉米单产 60 图表图表151:国内玉米的种植成本构成国内玉米的种植成本构成 图表图表152:美国、阿根廷和巴西的转基因玉米渗透率提升历程美国、阿根廷和巴西的转基因玉米渗透率提升历程 资料来源:全国农产品成本收益资料汇编,华泰研究 资料来源:USDA,ISAAA,CONTEXT,华泰研究。注:标记点为三个国家渗透率首次突破 75%的年份 图表图表153:我国玉米的消费构成情况我国玉米的消费构成情况 资料来源:中国汇易,华泰研究 2)转基因事件的升级迭代从而带动玉米种子涨价:截至 2023 年 1 月,国内共有 13个转基因玉米事件
269、获批了种植用的生物安全证书,其中 7 个为抗虫抗除草剂事件、2 个为抗虫事件、4 个为除草剂耐受事件。从功能基因的角度来看,国际上推广较多的抗鳞翅目昆虫类基因基本都已覆盖。结合海外的产业化经验,我们预计中国转基因玉米未来的产品升级迭代有三种可能性:事件叠加以实现更多功能基因的组合,例如不同公司之间的相互授权、等等;转化技术的优化,例如大北农的DBN3601T 是通过杂交的方式将两个抗虫基因组合到了一起、涉及到玉米基因组上两个插入位点,未来也可考虑通过单载体转入多基因的方式完成;又例如海南生物就正在开发通过单载体转入 4 个基因的新事件;新基因的优化和挖掘:目前国内的玉米害虫以鳞翅目类昆虫为主(
270、玉米螟等),但生态环境的动态变化或可能导致未来鞘翅目类昆虫在国内发生,届时 cry3Bb1 等抗鞘翅目昆虫的基因开发将具备必要性。3)或可抑制非转基因种子的制种面积,从而带动玉米种业供需格局偏紧、种子涨价阻力减小。54 20 140 179 438 250 02004006008001,0001,20020042005200620072008200920000192020元/亩种子成本农药成本化肥成本其他物质与服务成本人力成本地租成本79%88%81%0%20%40%60%80%100%120%819992
271、000200042005200620072008200920013美国转基因玉米渗透率巴西转基因玉米渗透率阿根廷转基因玉米渗透率93%94%95%96%97%98%99%100%050030035020000022百万吨饲用消费工业消费种用消费食用消费损耗非食用消费占比 61 图表图表154:近几年我国转基因玉米的种植用生物安全证书颁布情况近几年我国转基因玉米的种植用生物安全证书颁布情况 注:图中仅统计标注转基因事件初次获得种植用安全证书的时
272、间,后续因区域扩展而再次获得安全证书的情况不做重复统计 资料来源:农业农村部,华泰研究 预计转基因预计转基因有望带动我国种业规模再增长。有望带动我国种业规模再增长。2021 年,我国的玉米种子零售价仅 50 元/亩,对应的零售价口径市场规模约 325 亿元、种企销售规模约 162 亿元。考虑到传统种业景气的回升、转基因技术带来的溢价、转基因渗透率的快速提升、及粮价变化对玉米总种植面积的影响,我们预计到 2028 年零售价口径的玉米种业市场规模将增长 82%至 592 亿元(复合增速约 8.9%)、其中种企销售规模增长 89%至 306 亿元(复合增速约 9.5%);其中,2025年和 2026
273、 年或是增速较高年份。图表图表155:我国玉米种子价格及市场规模的历史情况及展望我国玉米种子价格及市场规模的历史情况及展望 2015 2020 2021 2022-E 2023-E 2024-E 2025-E 2026-E 2027-E 2028-E 玉米种植面积 百万亩 675 619 650 638 657 657 657 657 644 631 YOY 4.6%0.0%5.0%-1.8%3.0%0.0%0.0%0.0%-2.0%-2.0%转基因玉米推广率 1%5%23%49%66%79%转基因玉米推广面积转基因玉米推广面积 百万亩百万亩 4 30 150 325 425 500 玉米种子
274、零售价-非转基因 元/亩 57 54 50 60 64 67 70 70 70 70 玉米种子结算价-非转基因 元/亩 28 27 25 30 32 34 35 35 35 35 渠道收入-非转基因 元/亩 28 27 25 30 32 34 35 35 35 35 玉米种子零售价-转基因 元/亩 70 90 95 97 98 100 玉米种子结算价-转基因 元/亩 38 48 50 51 51 52 渠道收入-转基因 元/亩 32 42 45 46 47 48 玉米种子市场规模(零售价)玉米种子市场规模(零售价)亿元亿元 383 337 325 383 421 447 497 548 570
275、 592 YOY -1%-4%18%10%6%11%10%4%4%种企销售规模种企销售规模 亿元亿元 192 169 162 191 210 224 252 282 293 306 YOY -1%-4%18%10%7%12%12%4%4%资料来源:国家统计局,全国农产品成本收益资料汇编,农业农村部,华泰研究预测 性状三杰格局初现,种业集中化趋势难改性状三杰格局初现,种业集中化趋势难改 政策限制政策限制+专利过期,跨国种企或难以在国内转基因市场大展拳脚。专利过期,跨国种企或难以在国内转基因市场大展拳脚。外商在我国国内的投资活动需符合外商投资目录的规定,而外商投资目录中规定“玉米新品种选育和种子生
276、产须由中方控股”“禁止投资农作物、种畜禽、水产苗种转基因品种选育及其转基因种子(苗)生产”。因此,孟山都、杜邦先锋等外资种业龙头在国内多采用和中资种子集团组成 49%:51%持股比例的合资公司来进行杂交玉米种子也在、且无法在国内开展转基因技术的研发和商业化活动。瑞士先正达也是在被中国化工集团收购后、成为中资集团的子公司,其转基因性状才得以通过中国种子集团在国内申请转基因生物安全证书、并推进后续的商业化行为的。另外,由于跨国种企普遍早在 1990s 就已经开始了转基因技术的商业化活动,其部分专利已经过期,也可能影响到其在中国的转基因商业活动。相应的,预计转基因玉米性状环节在我国将主要是中资企业的
277、竞争“战场”。62 图表图表156:部分跨国种企的转基因事件在中国的安全证书及专利申请情况部分跨国种企的转基因事件在中国的安全证书及专利申请情况 转化事件转化事件 功能基因功能基因 性状性状 安全证书获批情况安全证书获批情况 专利申请号专利申请号 权利状态权利状态 权利人权利人 MON810 cry1Ab 抗鳞翅目昆虫 2002 年获批进口许可 CN00100699 专利过期 孟山都 MON863 cry3Bb1 抗鞘翅目昆虫 2004 年获批进口许可 CN99812169 专利过期 孟山都 MON87427 cp4 epsps 草甘膦耐受 2017 年获批进口许可 CN104969853 有
278、权 孟山都 MON88017 cp4 epsps,cry3Bb1 抗鞘翅目昆虫+草甘膦耐受 2010 年获批进口许可 CN1933723 有权 孟山都 MON89034 cry2Ab2,cry1A.105 抗鳞翅目昆虫 2010 年获批进口许可 CN101495635 有权 孟山都 NK603 cp4 epsps 草甘膦耐受 2002 年获批进口许可 CN01122036 专利过期 孟山都 59122 pat,cry34Ab1,cry35Ab1 抗鞘翅目昆虫+草铵膦耐受 2006 年获批进口许可 N/A N/A 杜邦先锋+陶氏益农 4114 cry1F,cry34Ab1,cry35Ab1,pa
279、t 抗鳞翅目昆虫+抗鞘翅目昆虫+草铵膦耐受 2018 年获批进口许可 CN104411828 无权 杜邦先锋 资料来源:soopat,华泰研究 大北农、大北农、“隆平系隆平系”和先正达有望成为国内转基因玉米性状环节的三大龙头。和先正达有望成为国内转基因玉米性状环节的三大龙头。截至 2023 年1 月,我国农业农村部共批准了 5 家公司/机构的转基因玉米种植用生物安全证书,包括有大北农、隆平高科的参股子公司杭州瑞丰、先正达集团的全资子公司中国种子集团、中国农业大学和中国农科院。另外,隆平高科的另一家参股子公司海南隆平正在研发 4 基因叠加的抗虫抗除草剂玉米隆平 007、未来有望申报转基因生物安全
280、证书。考虑到目前的研发及商业化进展,我们判断大北农、隆平系(包括杭州瑞丰、海南隆平、隆平高科和中国农科院的合作开发/北京国丰)、先正达有望成为国内转基因性状环节的三大龙头。具体来说:1)大北农(3 个抗虫抗除草剂事件、1 个除草剂耐受事件):先发优势明显(研发起步早、商业化进度靠前)、产品储备丰富且配套齐全。大北农的生物技术子公司成立于 2010 年 12 月,邀请了许多在瑞士先正达等跨国种企工作过的一线人才组建队伍。在过去十几年的时间里,大北农集团每年投资约 1 亿元资金在转基因生物技术的研发上,建立了完善的基因筛选及测试体系,并与国内几百家传统种子公司建立了合作关系、通过性状导入为后者培育
281、转基因亲本。早在 2019 年 12 月,大北农就和杭州瑞丰成为了国内第一批获批转基因抗虫玉米安全证书的两家公司之一,并在后续陆续获批多个性状的安全证书。目前,它的转基因抗虫性状已覆盖了Cry1Ab 和 Vip3Aa 这两个国际上推广较广的杀虫蛋白,且均有相关专利已经获批授权。在商业化开发上,一方面,大北农的产品形成了两个杀虫功能基因、单一性状和叠加性状的产品梯队,可覆盖更多区域的杀虫需求、互为补充、并形成技术迭代阵型,另一方面,公司还申请有抗除草剂耐受的单一性状用以作为庇护所、和抗虫抗除草剂性状搭配使用,更符合国际上的习惯、也能延长其产品的生命周期。另外,从专利申请的情况来看,公司还储备有
282、Cry1Fa、Cry2Ab、PIC 系列蛋白等杀虫蛋白,未来有望实现持续的产品升级。图表图表157:大北农已获生物安全证书的转基因玉米性状相关专利大北农已获生物安全证书的转基因玉米性状相关专利 转基因事件转基因事件 专利申请号专利申请号 专利有效性专利有效性 专利标题专利标题 杀虫蛋白杀虫蛋白 DBN9936 CN201110435721.1 授权 杀虫基因及其用途 Cry1Ab CN201510220034.6 授权 用于检测玉米植物 DBN9936 的核酸序列及其检测方法 Cry1Ab DBN9858 CN201510219911.8 授权 用于检测除草剂耐受性玉米植物 DBN9858 的
283、核酸序列 及其检测方法 DBN9501 CN201210518478.4 失效 控制害虫的方法 Vip3A CN201310573441.6 失效 控制害虫的方法 Vip3A CN201310289848.6 授权 杀虫基因及其用途 Vip3A CN201310289850.3 授权 杀虫基因及其用途 Vip3A CN201410806573.3 授权 杀虫蛋白的用途 Vip3A CN201510259396.6 授权 杀虫蛋白的用途 Vip3A CN201510097004.0 授权 杀虫蛋白的用途 Vip3A CN201610006375.8 授权 杀虫蛋白的用途 Vip3A CN2018
284、10274823.1 授权 杀虫蛋白的用途 Vip3A CN201910098030.3 审中 杀虫蛋白的用途 Vip3A CN201980005158.9 授权 杀虫蛋白的用途 Vip3A CN201910280088.X 审中 用于检测玉米植物 DBN9501 的核酸序列及其检测方法 Vip3A 注:搜索时间为 2023 年 1 月 9 日 资料来源:农业农村部,企知道专利数据库,华泰研究 63 图表图表158:大北农可用于转基因玉米开发的杀虫蛋白技术储备大北农可用于转基因玉米开发的杀虫蛋白技术储备 杀虫蛋白杀虫蛋白 相关专利相关专利 Cry1A CN201610889095 Cry1A.
285、105 CN201310578129、CN201310591412、CN201310594217、CN201410806943、CN201510259229、CN201310681139 Cry1Ab CN201210509817 Cry1Ab/Ac CN201510258039 Cry1Ab 蛋白、Cry1Ab/Ac 蛋白或Cry1A.105 蛋白 CN201310576970 Cry1Ab 或 Cry1Ah CN201210511214 Cry1Ba CN201310058735 Cry1Fa CN201210533580、CN201210533772、CN201310573804、CN2
286、01210533805 Cry2Ab CN201410428956、CN201410429197、CN201510029469、CN201510048338、CN201510096598、CN201510257136 PIC3 CN201310058898 PIC6 CN201210469049、CN201210470237、CN201210470092、CN201210470412 PIC9 CN201210272820、CN201210273487、CN201210274251、CN201210273515 Vip3A CN201410806573、CN201510259396、CN201
287、610006375 资料来源:soopat,华泰研究 2)隆平系(2 个抗虫抗除草剂事件、1 个抗虫事件、1 个除草剂耐受事件):杭州瑞丰:先发优势明显、研发独创性较强。杭州瑞丰由浙江大学沈志诚教授所创办。沈教授同样也有多年的跨国种业研发工作经验,擅长开发独创性功能基因。例如,杭州瑞丰在 2022 年 4 月获批种植用生物安全证书的性转基因事件 nCX-1 的功能基因之一 CdP450 就是沈教授独家开发的。杭州瑞丰同样具备明显的先发优势,它和大北农同为国内第一批获批转基因抗虫玉米安全证书的两家公司之一,且和下游传统种子公司的合作较早。隆平高科和中国农科院生物技术所的合作/北京国丰生科生物科技
288、:具有一定先发优势,较早地在国内开发了 Cry1F杀虫蛋白并在 2023年 1 月率先获批转基因生物安全证书。海南隆平:研发经验丰富、产品功能升级。海南隆平,又称隆平生物,是由大北农生物技术公司的前研发总监吕玉平带队、隆平高科投资、于 2019 年 6 月设立的一家生物技术公司。其正在研发的转基因玉米事件 LP007 直接采用单载体转入多基因的先进转化技术、含有 3 个抗虫基因和1 个除草剂耐受基因,未来有望申报转基因生物安全证书并逐渐商业化。另外,从专利申请的情况来看,不管是杭州瑞丰还是海南隆平,都有 Vip3Aa 和 Cry1F 系列杀虫蛋白的技术储备,未来仍有性状产品升级的空间。3)先正
289、达(2 个抗虫抗除草剂事件、1 个除草剂耐受事件):产品储备丰富、全球法规审批配套齐全、央企集团平台优势明显。先正达在国内获批转基因种植用安全证书的时间较晚,但其性状产品也已覆盖了 Cry1Ab 和 Vip3Aa 这两大杀虫蛋白、且形成了单一性状和叠加性状的产品梯队,并配套有庇护所。与大北农、杭州瑞丰等公司/机构相比,先正达的最大优势来自于其齐全的全球法规审批文件,即在国内种植先正达的转基因玉米及相关制品不用担心未来在出口环节遇到退运等风险/限制。另外,先正达集团作为大型农化央企,旗下有多家农药及化肥子公司,一方面可与转基因性状形成种子搭配除草剂捆绑销售的模式,另一方面也可通过种子+农药+化肥
290、的一站式购物平台搭建来更好的服务下游种植户、形成协同优势。图表图表159:杭州瑞丰的杀虫蛋白相关专利杭州瑞丰的杀虫蛋白相关专利 申请号申请号 标题标题 当前法律状态当前法律状态 杀虫蛋白杀虫蛋白 CN201510388438.6 抗虫蛋白、抗虫融合蛋白、编码基因、载体及应用 撤回 Cry1Ab/Cry2Aj CN201710909488.3 抗虫融合基因、编码蛋白、载体及其应用 撤回 Cry1Ab/Vip3C CN202010683829.1 一种高效抗草地贪夜蛾的融合蛋白及其应用 授权 Cry1Da/Vip3 或者 Cry1Fa/Vip3 CN201710908514.0 一种利用 Bt 蛋
291、白防治农作物半翅目害虫的方法 授权 Cry30Aa1、Cry30Db1 和 Cry30Ea2 注:搜索时间为 2023 年 1 月 9 日 资料来源:企知道专利数据库,华泰研究 64 图表图表160:海南隆平的杀虫蛋白相关专利海南隆平的杀虫蛋白相关专利 申请号申请号 标题标题 当前法律状态当前法律状态 杀虫蛋白杀虫蛋白 CN202111274192.1 一种抑制或杀灭东方黏虫的方法及其应用 实质审查 Cry1B.868 CN202111274181.3 一种抑制或杀灭桃蛀螟的方法及其应用 实质审查 Cry1Da_7 CN202210066538.7 一种抑制或杀灭小地老虎的方法及应用 实质审查
292、 Cry1B.868 CN201911337022.6 一种用于作物抗虫害的基因组合及其载体和应用 授权 Cry1Ab、Cry2Ab 和 Vip3Aa CN202010426563.2 一种植物抗虫蛋白及其编码基因和应用 授权 mCry1Fa CN201911336835.3 一种植物抗虫基因 mCry2Ab 及其载体和应用 授权 mCry2Ab CN201911346493.3 一种植物抗虫基因 mVip3Aa 及其载体和应用 授权 mVip3Aa CN201911337504.1 一种植物抗虫基因及其载体和应用 驳回 mCry1Ab 注:搜索时间为 2023 年 1 月 9 日 资料来源:
293、企知道专利数据库,华泰研究 4)中国农业大学:目前有 1 个抗虫事件和 1 个除草剂耐受事件获批生物安全证书,仅覆盖了 Cry1Ab 杀虫蛋白、尚无 Vip3Aa 或 Cry1F 系列杀虫蛋白。而中国农业科学院 2019 年的研究显示,Vip3Aa 蛋白对草地贪夜蛾的防控效果明显优于 Cry1Ab蛋白。这或许将限制中国农业大学的转基因事件在西南等草地贪夜蛾流行地区的竞争力。图表图表161:国内转基因玉米性状环节的竞争分析国内转基因玉米性状环节的竞争分析 资料来源:农业农村部,华泰研究预测 大北农大北农先发优势明显:2019年获批安全证书;产品储备丰富:cry1Ab,Vip3Aa;epsps,p
294、at;配套齐全:专利、庇护所隆平系隆平系杭州瑞丰先发优势明显:2019年获批安全证书;研发独创性强;多平台互为补充;先正达先正达产品储备丰富:cry1Ab,vip3Aa20;mepsps,pat;配套齐全:全球法规、专利、庇护所央企集团平台优势明显:种子+农药+化肥其他其他 65 图表图表162:截至截至 2023 年年 1 月国内已颁布的转基因玉米种植用生物安全证书月国内已颁布的转基因玉米种植用生物安全证书 申请者申请者 转基因事件转基因事件 首次获批时首次获批时间间 性状表现性状表现 功能基因功能基因 获批区域获批区域 海外类似海外类似事件事件 大北农 DBN9936 2019 年 12月
295、 抗鳞翅目昆虫+草甘膦耐受 cry1Ab,epsps 北方春玉米区、黄淮海夏玉米区、南方玉米区、西南玉米区、西北玉米区 MON810 DBN9858 2020 年 6 月 草甘膦耐受+草铵膦耐受 epsps,pat 北方春玉米区、黄淮海夏玉米区、南方玉米区、西南玉米区、西北玉米区 GA21 x T25 DBN9501 2020 年 12月 抗鳞翅目昆虫+草铵膦耐受 vip3Aa19,pat 北方春玉米区 MIR162,T25 DBN3601T(DBN9936 x DBN9501)2021 年 12月 抗鳞翅目昆虫+草甘膦耐受+草铵膦耐受 cry1Ab,epsps,vip3Aa,pat 西南玉米
296、区 MON810 x MIR162 杭州瑞丰 瑞丰 125 2019 年 12月 抗鳞翅目昆虫+草甘膦耐受 cry1Ab/cry2Aj,g10evo-epsps 北方春玉米区、黄淮海夏玉米区、西北玉米区 MON810 浙大瑞丰 8 2021 年 12月 抗鳞翅目昆虫 cry1Ab,cry2Ab 南方玉米区 MON89034 nCX-1 2022 年 4 月 多种除草剂耐受 CdP450,cp4epsps 南方玉米区、西南玉米区 NK603 中国农业大学 ND207 2021 年 12月 抗鳞翅目昆虫 mcry1Ab,mcry2Ab 北方春玉米区、黄淮海夏玉米区 MON89034 CC-2 20
297、23 年 1 月 除草剂耐受 MaroAcc 北方春玉米区 中国种子集团 Bt11 x GA21 2022 年 4 月 抗鳞翅目昆虫+草甘膦耐受+草铵膦耐受 cry1Ab,pat,mepsps 北方春玉米区 Bt11 x GA21 Bt11 x MIR162 x GA21 2022 年 4 月 抗鳞翅目昆虫+草甘膦耐受+草铵膦耐受 cry1Ab,pat,vip3Aa20,mepsps 南方玉米区、西南玉米区 Bt11x MIR162 x GA21 GA21 2022 年 4 月 草甘膦耐受 mepsps 北方春玉米区 GA21 隆平高科&中国农科院 BFL4-2 2023 年 1 月 抗鳞翅目
298、昆虫+草甘膦耐受 cry1Ab,cry1F,mepsps 北方春玉米区 Bt11x TC1507 x GA21 注:按照首次获批转基因生物安全证书的时间进行排序,红色标记为杀虫功能基因 资料来源:农业农村部,ISAAA,华泰研究 图表图表163:四家国内性状公司的转基因技术专利申请数量及分类四家国内性状公司的转基因技术专利申请数量及分类 图表图表164:四家国内性状公司的转基因技术专利授权数量及分类四家国内性状公司的转基因技术专利授权数量及分类 注:搜索时间为 2023 年 1 月 9 日 资料来源:企知道专利数据库,华泰研究 注:搜索时间为 2023 年 1 月 9 日 资料来源:企知道专利
299、数据库,华泰研究 007080杀虫蛋白/基因除草剂耐受蛋白/基因其他功能基因转化事件/检测方法调控元件载体构建其他大北农先正达杭州瑞丰海南隆平0070杀虫蛋白/基因除草剂耐受蛋白/基因其他功能基因转化事件/检测方法调控元件载体构建其他大北农先正达杭州瑞丰海南隆平 66 种业集中化趋势难改,隆平高科、登海种业种业集中化趋势难改,隆平高科、登海种业、荃银高科、荃银高科等布局早、研发强的传统种企有望等布局早、研发强的传统种企有望实现市占率的抬升。实现市占率的抬升。对于传统种企而言,未来行业集中度的提升或主要来自于两方面:1)转基因替代非转基因:无法拿到转基
300、因性状授权的中小种企被淘汰,能获得转基因性状授权的中大型种企实现市占率的提升,其中布局早的种企或更容易实现“抢跑”、提升其渠道和客户粘性;2)杂交育种/区域市场拓展/产品营销构建的突破:前面我们分析了,预计在 5年左右的时间内,转基因性状的渗透率有望提升至 75%,则能获得转基因性状授权的种企届时或都已具备转基因产品,那么他们之间的竞争则将落在杂交育种、转基因性状和种质资源的结合、区域市场的拓展及产品营销等方面。举例来说,同样是转有 DBN9936 性状的品种,种质资源更佳(或者说杂交育种做得更好)的品种更易实现高销量;考虑到区域容量的市占率天花板限制,而我国的玉米种植包括东北、黄淮海、西南等
301、多个生态区域,预计区域布局广、杂交研发实力强的公司更易实现全国口径的高市占率。图表图表165:隆平高科及登海种业的玉米种子销量情况及预测隆平高科及登海种业的玉米种子销量情况及预测 图表图表166:2021 年年国内玉米种植的区域分布国内玉米种植的区域分布 资料来源:公司公告,华泰研究预测 资料来源:国家统计局,华泰研究 转基因的商业化推广或可带动传统种子销售环节的单亩盈利提升。转基因的商业化推广或可带动传统种子销售环节的单亩盈利提升。对于传统种企来说,虽然转基因种子的溢价一部分需通过性状授权使用费用的形式支付给上游的性状公司、一部分需让利给经销商等渠道环节,但是其杂交种子是转基因技术的产品转化
302、载体、且需承担制种推广等环节责任,预计仍有望留存部分溢价、实现单亩盈利的提升。我们从孟山都的玉米种子业务毛利率变化中也能得到启示。迪卡是孟山都的玉米种子业务主要经营主体、在 1998 年被孟山都收购、当时的玉米种子业务毛利率约 45%。而孟山都在 1997 年推出了YieldGard 抗螟虫转基因玉米、并在之后陆续推出多种转基因玉米产品。随着其转基因玉米产品的渗透率提升,孟山都的玉米种子及性状业务的毛利率在 2005 年提升至 55%左右(同期的转基因玉米在美渗透率约 54%)。2005 年至 2009 年,全球粮价的上涨叠加转基因玉米渗透率的继续提升,孟山都的玉米种子及性状业务毛利率进一步提
303、高至 63%。图表图表167:孟山都的玉米种子业务毛利率变化及转基因玉米性状的渗透率变化孟山都的玉米种子业务毛利率变化及转基因玉米性状的渗透率变化 资料来源:SEC,公司公告,CONTEXT,华泰研究 02040608000212022-E2023-E2024-E2025-E2026-E2027-E2028-E百万亩隆平的玉米品种推广面积登海的玉米品种推广面积北方东北黄淮海西南西北20%30%40%50%60%70%80%1988A1989A1990A1991A1992A1993A1994A1995A1996A1997A1998A1999A2000A
304、2001A2002A2003A2004A2005A2006A2007A2008A2009A2010A2011A2012A2013A2014A2015A2016A2017A孟山都-转基因玉米性状在美国的渗透率迪卡公司毛利率孟山都-玉米种业毛利率孟山都-种子业务毛利率 67 农业竞争力有望提升,粮食安全战略再巩固农业竞争力有望提升,粮食安全战略再巩固 转基因作物的推广有望改善我国农产品的生产成本,从而提高我国农产品的国际竞争力。转基因作物的推广有望改善我国农产品的生产成本,从而提高我国农产品的国际竞争力。转基因作物可以通过抗虫性状减少杀虫剂的田间喷洒、通过除草剂耐受性状推进免耕或者减耕的种植面积,
305、从而减少田间管理、降低人力成本。对比中国和美国、巴西的玉米、大豆种植成本构成,不难发现,人力成本正是其中最为关键的差异项。我们预计,转基因玉米和大豆在国内的商业化有望复制海外的成功经验、通过人工投入的改善而降低我国粮食生产的成本。不仅如此,由于玉米和大豆是饲料加工的主要原料(成本占比分别约 50%60%和 20%30%)、而饲料又是畜禽养殖的主要成本项(占比约 48%70%),我们预计国内转基因玉米和大豆的商业化有望引发连锁反应、进而带动我国畜禽养殖乃至肉类产品的成本下降。耕地节约耕地节约+助推玉米大豆带状复合种植模式,转基因作物的助推玉米大豆带状复合种植模式,转基因作物的推广推广有望进一步巩
306、固我国的粮食有望进一步巩固我国的粮食安全战略。安全战略。一方面,以海外经验来看,抗虫性状对作物单产的提升有明显的带动力,我们预计转基因玉米的推广有望提升国内玉米单产,从而实现耕地的赋能和节约。假设转基因玉米在中国的表观增产幅度为 5%、假设 2028 年国内转基因玉米的渗透率达到 80%,那么我们预计满足玉米静态消费量所需要的土地约 6 亿亩、较不推广转基因可以节约 2398 万亩的耕地;如果考虑玉米的消费量保持 2%的复合增速,则推广转基因玉米会比不推广节约2695 万亩的耕地。假设玉米的表观增产幅度可达 10%,则满足玉米静态/动态消费量所需要的土地会比不推广转基因分别节约 4619 万亩
307、和 5190 万亩。另一方面,转基因作物的应用更利于玉米大豆复合带状种植模式的推广。我国近年来开始推广玉米大豆带状复合种植的模式,即 24 行玉米中间插种 26 行大豆、形成一高一矮的两条带状作物复合种植,从而实现玉米单产不受明显影响之外多收一季大豆的效果。但是,由于目前玉米和大豆惯用的除草剂不同,玉米大豆带状复合种植的模式给除草剂的田间喷洒带来了挑战,目前这种模式的推广面积仍然较为有限(2022 年约 1500 多万亩)。我们分析,转基因玉米和大豆的应用,可通过耐受同样类型(草甘膦或/和草铵膦)除草剂的转基因玉米和转基因大豆复合种植来解决除草剂喷洒的难题,从而助推玉米大豆带状复合种植模式,提
308、升国内粮食产量。图表图表168:转基因玉米可能给中国农业带来的耕地节约量估算转基因玉米可能给中国农业带来的耕地节约量估算 不推广转不推广转基因玉米基因玉米 假设假设 2028 年转基因玉年转基因玉米渗透率达到米渗透率达到 80%假设转基因玉米表观增产假设转基因玉米表观增产 5%假设转基因玉米表观增产假设转基因玉米表观增产 10%国内玉米单产 公斤/亩 467 485 504 满足玉米静态消费量需要的土地 亿亩 6.2 6.0 5.8 转基因玉米可能带来的耕地节约量 万亩 0 2398 4619 满足玉米动态消费量需要的土地 亿亩 7.0 6.7 6.5 转基因玉米可能带来的耕地节约量 万亩 2
309、695 5190 资料来源:国家统计局,农业农村部,华泰研究预测 图表图表169:2004 年年2020 年中美巴三国的平均玉米种植成本构成年中美巴三国的平均玉米种植成本构成 图表图表170:2004 年年2018 年中美巴三国的平均大豆种植成本构成年中美巴三国的平均大豆种植成本构成 资料来源:USDA,CONAB,全国农产品成本收益资料汇编,华泰研究 资料来源:USDA,CONAB,全国农产品成本收益资料汇编,华泰研究 02004006008001,0001,2001,4001,6001,800中国美国巴西元/吨种子农药化肥人工地租其他05001,0001,5002,0002,5003,00
310、03,5004,000中国美国巴西元/吨种子农药化肥人工地租其他 68 图表图表171:玉米和大豆在饲料原料中的占比玉米和大豆在饲料原料中的占比 资料来源:公司公告,华泰研究 图表图表172:2009 年年2020 年年国内生猪养殖的平均成本构成国内生猪养殖的平均成本构成 图表图表173:2009 年年2020 年年国内规模肉鸡养殖的平均成本构成国内规模肉鸡养殖的平均成本构成 资料来源:全国农产品成本收益资料汇编,华泰研究 资料来源:全国农产品成本收益资料汇编,华泰研究 另外,转基因作物的推广有望带动国内草甘膦需求的提升。另外,转基因作物的推广有望带动国内草甘膦需求的提升。根据前文的梳理,抗除
311、草剂性状+对应的除草剂是种子和农药的一个经典搭配,比如农达(Roundup)玉米 MON810 和草甘膦、农达大豆 GTS40-3-2 和草甘膦、TC1507 和草铵膦等。考虑到不管是玉米还是大豆,国内现在批准的转基因性状主要是针对草甘膦或/和草铵膦的,同步考虑到草甘膦的价格优势及海外成功经验,我们预计转基因玉米和大豆的商业化或许对草甘膦的带动力更强。假设草甘膦的单位面积用量折算约 1.5 公斤原药/公顷、国内转基因玉米的渗透率在 2030年达到 90%、国内大豆的种植保留 40%的比例以满足豆腐/豆浆等高蛋白的需求,我们预计到2030年国内的草甘膦或新增6.5万吨原药需求,其中5.6万吨增量
312、来自玉米作物的耕种、0.9 万吨增量来自大豆作物的耕种。图表图表174:国内草甘膦新增需求测算国内草甘膦新增需求测算 2022A 2023-E 2024-E 2025-E 2026-E 2027-E 2028-E 2029-E 2030-E 草甘膦单位面积用量 公斤(原药)/公顷 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 国内玉米播种面积 百万亩 638 657 657 657 657 644 631 625 618 转基因玉米渗透率 1%5%23%49%66%79%88%90%转基因玉米配套草甘膦的比例 99%99%99%99%99%99%99%99%玉米-草甘膦新增用量 万吨
313、 0.3 1.5 3.3 4.3 5.0 5.5 5.6 国内大豆播种面积 百万亩 154 160 160 160 160 160 160 160 160 转基因大豆渗透率 1%5%15%25%30%40%50%60%转基因大豆配套草甘膦的比例 99%99%99%99%99%99%99%99%大豆-草甘膦新增用量 万吨 0.1 0.2 0.4 0.5 0.6 0.8 0.9 国内草甘膦新增用量国内草甘膦新增用量 万吨万吨 0.4 1.7 3.6 4.7 5.6 6.3 6.5 资料来源:国家统计局,华泰研究预测 0%10%20%30%40%50%60%2017年2018年2019年海大集团-玉
314、米采购额占比海大集团-豆粕采购额占比饲料48%仔猪30%人工17%动保1%其他4%饲料70%鸡苗12%人工9%动保3%其他6%69 图表图表175:2009 年年2020 年我国草甘膦产量波动情况年我国草甘膦产量波动情况 图表图表176:2020 年全球草甘膦企业产能情况年全球草甘膦企业产能情况 资料来源:中农纵横农药产业信息体系库,华泰研究 资料来源:中农纵横农药产业信息体系库,华泰研究 图表图表177:国内已获批种植用生物安全证书的转基因大豆事件国内已获批种植用生物安全证书的转基因大豆事件 申请者申请者 转基因事件转基因事件 首次获批时间首次获批时间 性状表现性状表现 功能基因功能基因 获
315、批区域获批区域 上海交通大学 SHZD3201 2019 年 12 月 耐草甘膦 g10evo-epsps 南方大豆区 农科院作物科学研究所 中黄 6106 2020 年 6 月 耐草甘膦 g2-epsps,gat 黄淮海夏大豆区 大北农 DBN9004 2020 年 12 月 耐草甘膦+草铵膦 epsps,pat 北方春大豆区 杭州瑞丰 CAL16 2023 年 1 月 抗鳞翅目昆虫 cry1Ab/vip3Da 南方大豆区 资料来源:农业农村部,华泰研究 -15%-10%-5%0%5%10%15%20%25%30%35%40%552009年2010年2011年2012年
316、2013年2014年2015年2016年2017年2018年2019年2020年万吨年产量产量YOY05540泰盛化工福华化工新安化工内蒙古腾龙许昌东方广信农化江山股份好收成韦恩和邦股份扬农化工德国拜耳/孟山都万吨甘氨酸法产能IDA法产能 70 投资建议:技术红利期将至,积极布局种业投资建议:技术红利期将至,积极布局种业 转基因技术红利将至,国内种业有望迎来新一轮的高速增长期。转基因技术红利将至,国内种业有望迎来新一轮的高速增长期。凭借技术优势及相应而来的定价优势,转基因作物的推广曾带动全球种业市场规模持续了十几年的高速增长、并形成了种子+农药的捆绑销售模式。而在技术门槛
317、、知识产权保护和资源投入等壁垒的护航下,孟山都等领军企业也实现了规模和市占率的大幅提升;其中孟山都更是弯道超车、跃居全球种业头号玩家并在接下来的十几年都保持第一名的地位。而目前,经过多年储备后,转基因玉米和大豆这两个大单品仅待审定号的发放就有望在中国启动商业化,2024 年或成中国转基因玉米和大豆商业化的元年。我们预计,这将会强化在高位粮价支撑下国内种业的涨价趋势,带动我国种业市场规模新一轮的高速增长。我们认为,在海外成熟经验可参考、国内技术路径梳理清晰的背景下,当前种业板块仍具备明显的投资价值,维持行业“增持”评级。技术视角选股,推荐隆平高科、大北农,建议关注技术视角选股,推荐隆平高科、大北
318、农,建议关注荃银高科、荃银高科、登海种业等。登海种业等。目前,种业板块的上市公司已有部分参与到了转基因研发和商业化的不同环节。通过对安全证书和专利的梳理分析,我们认为,大北农、“隆平系”有望成为国内转基因玉米性状环节的三大龙头,而隆平高科、登海种业、荃银高科等转基因布局较早、杂交育种研发力较强的传统种企则有望在种子销售环节实现市占率的抬升。我们估算,考虑到转基因渗透率快速的提升的可能性,其商业化推广或有望在 5 年内分别为大北农、隆平高科、登海种业带来 910 亿元、1314 亿元、89 亿元的业绩贡献:1)大北农:主要通过转基因性状端盈利,我们预计公司凭借先发优势有望在初期实现 55%以上的
319、市场占有率、2026 年起或受到先正达的性状产品大量上市的影响而略有回落,但公司的产品梯队齐全、专利保护到位,参考孟山都的情况,我们预计公司的长期市占率有望稳定在 40%左右;那么,转基因玉米渗透率的提升有望带动公司的性状业务收入及盈利增长,其中最初三年或是收入及盈利增速的爆发期、后面则是市占率回落和渗透率提升的动态平衡期;考虑了上市公司对生物技术子公司的持股比例为 63.52%后,估计转基因性状业务在 2028 年有望贡献 910 亿元的归母净利润;2)隆平高科:预计可通过性状端和种子销售端双环节盈利,其中由于上市公司对性状端的子公司杭州瑞丰持股比例约 19.58%左右、估计种子销售端是盈利
320、大头;假设“隆平系”在性状端的市占率经历了大北农类似的进程、后期稳定在 25%左右,则性状端对上市公司约可贡献 1.52 亿元的归母净利润;而种子销售端,我们预计隆平有望凭借转基因品种的先发优势、渠道布局的区域优势等实现市占率从当前的 6%向 15%提升,同时公司单亩盈利随技术红利及公司库存改善的带动而得到明显修复,从而实现11.512亿元的归母净利润;3)登海种业:我们预计登海有望凭借转基因品种的先发优势及公司本身的杂交育种优势实现市占率从当前的 6%向 10%12%提升,从而实现 89 亿元的归母净利润。图表图表178:转基因商业化进程中大北农、隆平高科、登海种业的盈利弹性测算转基因商业化
321、进程中大北农、隆平高科、登海种业的盈利弹性测算 资料来源:华泰研究预测 024681012142024-E2025-E2026-E2027-E2028-E亿元大北农-性状-归母净利润隆平高科-性状-归母净利润隆平的转基因种子销售利润登海的转基因种子盈利 71 图表图表179:重点推荐重点推荐公司估值表公司估值表 证券名称证券名称 证券代码证券代码 目标价目标价(元)(元)最新收盘价最新收盘价(元)(元)最新市值最新市值(亿元)(亿元)EPS(元)(元)PE(倍)(倍)评级评级 2021 2022E 2023E 2024E 2021 2022E 2023E 2024E 大北农 002385 CH
322、 买入 11.7 7.81 323.39-0.11 0.01 0.39 0.30-73.44 596.81 20.07 25.77 荃银高科 300087 CH 买入 20.5 16.37 110.77 0.25 0.34 0.41 0.56 65.53 47.47 39.83 29.11 隆平高科 000998 CH 买入 21.5 16.58 218.35 0.05-0.04 0.43 0.45 331.60-414.50 38.56 36.84 登海种业 002041 CH 增持 21.0 18.70 164.56 0.26 0.31 0.42 0.52 70.69 59.47 44.5
323、7 36.21 注:股价及市值截至 2023 年 3 月 31 日;盈利预测来自华泰研究农林牧渔团队 资料来源:Wind,华泰研究 隆平高科:双赛道龙头,经营触底隆平高科:双赛道龙头,经营触底(000998 CH,买入,买入,目标价目标价 21.50 元元)隆平高科是全球前十大种企,同时也是国内最大的玉米种企隆平高科是全球前十大种企,同时也是国内最大的玉米种企、第二大的杂交稻种企、第二大的杂交稻种企。2021/22业务年度,公司实现销售收入 39.6 亿元、同比增长 25%。其中水稻种子和玉米种子的收入占比分别约 38%和 32%。图表图表180:隆平高科是隆平高科是国内最大的玉米种企、第二大
324、的杂交稻种企国内最大的玉米种企、第二大的杂交稻种企 2022 年度中国商品年度中国商品种子种子销售额销售额 2022 年度商品年度商品杂交稻种杂交稻种销售额销售额 2022 年度商品年度商品玉米种子玉米种子销售额销售额 排名排名 企业企业 排名排名 企业企业 排名排名 企业企业 1 隆平高科隆平高科 1 中种集团 1 隆平高科隆平高科 2 中种集团 2 隆平高科隆平高科 2 登海种业 3 北大荒垦丰 3 金色农华 3 中种集团 4 登海种业 4 江西兴安 4 吉林鸿翔 5 江苏大华 5 宁波种业 5 辽宁东亚 6 广东鲜美种苗 6 西科农业 6 北大荒垦丰 7 农发种业 7 广西绿海 7 三北
325、种业 8 乐陵希森马铃薯 8 湖南兴隆 8 河北沃土 9 九圣禾种业 9 广西兆和 9 敦煌种业 10 吉林鸿翔 10 江西天涯 10 丰乐种业 资料来源:全国农技推广中心,华泰研究 72 国家队正牌军,内生并购双管发展。国家队正牌军,内生并购双管发展。公司在 2015 年通过定增引入中信集团成为大股东、成为国资种企,其发展历程离不开内生和并购双方面的作用:1)内生:水稻种子业务的核心子公司(湖南隆平、亚华种业等)凭借其杂交稻研发优势、品牌及营销优势而持续发展;2)并购:公司在 2017 年 11 月和 2018 年 11 月陆续收购了河北巡天和联创种业,形成了以联创种业、安徽隆平和河北巡天三
326、大核心子公司为主体的玉米种子业务发展架构;在 2015 年收购天津德瑞特和绿丰园艺、在 2017 年收购河北巡天和三瑞农科,完善了公司在蔬菜瓜果种子、小谷种子和食葵种子等细分赛道的布局;另外,公司在 2017 年 11 月和中信农业产业基金联合收购了陶氏益农在巴西的玉米种业资产(后更名为湖南隆平高科农业发展公司,以下简称隆平发展)、公司占比 35.75%,迈出了海外扩张的重要一步。图表图表181:隆平高科是全球前十大种企隆平高科是全球前十大种企 图表图表182:隆平高科近隆平高科近 5 个业务年度的收入构成个业务年度的收入构成 资料来源:公司公告、公司官网、中国人民银行、华泰研究 资料来源:公
327、司公告、华泰研究 图表图表183:2021 年年隆平高科不同类型种子的市占率隆平高科不同类型种子的市占率 图表图表184:隆平高科的组织架构示意图隆平高科的组织架构示意图 资料来源:公司公告、华泰研究 资料来源:公司公告、华泰研究 玉米种业领头,传统种子业务复苏。玉米种业领头,传统种子业务复苏。公司的种子业务在 2021/22 销售季已出现明显复苏趋势,其中玉米种子业务量价齐增(销量同比增长 33%、售价同比增长 12%)、水稻种子收入增速同比抬升 1 个百分点至 11%。从预收款情况来看,公司的传统种子业务有望进一步复苏、且实现相比于行业的超额增长。截至 2022 年三季度末,8 家上市种企
328、合计实现预收款 67 亿元(同比增长 41%)、而隆平高科的 22Q3 预收款增速高达 51%、明显高于行业平均水平。-10%-5%0%5%10%15%20%00500600700800拜耳科迪华先正达利马格兰巴斯夫KWSDLF坂田瑞克斯旺隆平高科亿元2020年销售额YOY05540452017/182018/192019/202020/212021/22亿元水稻种子玉米种子蔬菜瓜果种子小麦种子其他0%5%10%15%20%25%30%35%40%水稻玉米黄瓜甜瓜食葵杂谷辣椒 73 图表图表185:近近 5 个销售年度隆平高科的玉米种子收入情况及行业
329、对比个销售年度隆平高科的玉米种子收入情况及行业对比 图表图表186:近近 5 个销售年度隆平高科的水稻种子收入情况及行业对比个销售年度隆平高科的水稻种子收入情况及行业对比 注:4 家种企分别为隆平高科、登海种业、荃银高科、丰乐种业 资料来源:公司公告、华泰研究 注:3 家种企分别为隆平高科、荃银高科、丰乐种业 资料来源:公司公告、华泰研究 图表图表187:近十年隆平高科的近十年隆平高科的 Q3 预收款情况及行业对比预收款情况及行业对比 注:8 家种企分别为隆平高科、荃银高科、登海种业、万向德农、农发种业、丰乐种业、敦煌种业、神农科技 资料来源:公司公告、华泰研究 库存下降库存下降+巴西业务改善
330、,公司的经营已触底。巴西业务改善,公司的经营已触底。2020 年以来,通过低价销售冗余的库存种子、及减值计提等方面的处理,公司的存货已降至安全水平。2021 年,公司全年发生减值计提约 4.9 亿元,其中存货计提约 4.4 亿元(水稻种子约 3.3 亿元,玉米种子约 1.1 亿元)。截至 2022 年 6 月底,公司的整体存货库销比已将至 75%,其中水稻种子的存货库销比约69%、玉米种子的存货库销比约 55%。根据公司的 2022 年年度业绩预告,公司在 4Q22拟计提商誉、存货等资产减值准备合计约 3.69 亿元,我们认为这将进一步减轻公司的库存包袱、“轻装上阵”再出发。而曾经拖累公司投资
331、收益及财务费用的巴西业务(即隆平发展),我们认为也已出现积极变化。经营层面,受益于全球粮价的上涨及管理改善,隆平发展自2020 年起已开始实现盈利、对上市公司隆平高科的投资收益贡献由负转正。财务费用方面,受美元汇率高波动的影响,2022 年隆平发展在汇兑损失上给隆平高科带来了较大的负面拖累(约 1.85 亿元损失)。但是,考虑到 2023 年 6 月和 12 月公司收购隆平发展涉及的美元贷款就要到期,预计偿债后公司的财务费用波动有望明显减小。-60%-40%-20%0%20%40%60%80%100%120%140%05017/182018/192019/202020/2
332、12021/22亿元隆平玉米种子收入4家玉米种子合计收入隆平玉米种子收入YOY合计收入YOY-50%-25%0%25%50%07/182018/192019/202020/212021/22亿元隆平稻种收入三家水稻种子合计收入隆平稻种收入YOY合计收入YOY-60%-40%-20%0%20%40%60%80%100%02550752013Q32014Q32015Q32016Q32017Q32018Q32019Q32020Q32021Q32022Q3亿元隆平Q3预收款8家种企合计Q3预收款隆平Q3预收款YOY合计Q3预收款YOY 74 图表图表188:隆平高科不同产品的存货
333、库销比隆平高科不同产品的存货库销比 图表图表189:隆平发展的历史营业收入及净利润情况隆平发展的历史营业收入及净利润情况 资料来源:公司公告、华泰研究 资料来源:公司公告、华泰研究 转基因双赛道布局,双环节受益可期。转基因双赛道布局,双环节受益可期。隆平高科是国内少数坚定布局转基因技术的种子企业之一,其在性状和种质资源/种子销售双环节均有一定先发优势和技术优势:1)性状环节:公司通过杭州瑞丰、中国农科院、海南隆平多方布局,目前已有 2 个抗虫抗除草剂玉米、1个抗虫玉米、1 个除草剂耐受玉米和 1 个抗虫大豆获批国内的种植用生物安全证书。其中杭州瑞丰:先发优势明显、研发独创性较强。杭州瑞丰由浙江大学沈志诚教授所创办。沈教授同样也有多年的跨国种业研发工作经验,擅长开发独创性功能基因。例如,杭州瑞丰在 2022 年 4 月获批种植用生物安全证书的性转基因事件 nCX-1 的功能基因之一 CdP4