我国农业微生物产业发展面临的挑战

（一）农业微生物种质资源发现、保护、共享与利用

1. 农业微生物资源不足，对菌种和数据库的外部依赖度高

我国农业微生物资源专业菌种库公开资源总量约1.75×104株，而全球最大的农业微生物资源库公开的细菌、真菌总数约9.8×104株可用，说明我国在农业微生物总量上不占优势。发达国家利用在规则制定和科技研发方面的先发优势，在微生物菌种资源方面处于领先地位。我国是微生物菌种资源最大进口国，基础研究和生产应用均依赖进口菌种资源和生物信息大数据。例如，大约 2，我国近10年来共发表细菌新种700种，其中引进模式菌9700余株。但随着各国加强对包括微生物在内的遗传资源的保护，提高生物安全的重要性，国际保藏机构对微生物菌种的出口更加谨慎；特别是自新型冠状病毒肺炎（COVID-19）疫情爆发以来，科研用常规毒株引进困难重重。国际保藏机构对微生物菌种出口更加谨慎；特别是自新型冠状病毒肺炎（COVID-19）疫情爆发以来，科研用常规毒株引进困难重重。国际保藏机构对微生物菌种出口更加谨慎；特别是自新型冠状病毒肺炎（COVID-19）疫情爆发以来，科研用常规毒株引进困难重重。

发达国家有效管理和利用生物大数据。例如，欧、美、日三大核酸数据库掌握和管理着全球范围内的生物数据。2021年，美国国家生物技术信息中心核酸数据库共收录1.063×108条序列，其中来自中国的序列数占37.54%。我国是生物数据生产大国，但尚未建成具有国际影响力的生物数据库。在加强生物大数据和生物高技术出口管制的背景下，存在削弱我国获取外部微生物菌种遗传资源和生物大数据能力的风险。是我国发展的当务之急

2.农业微生物资源数量与质量脱节，尚未进行大规模挖掘，产业链源头创新能力不足

据世界菌种保藏联合会（WFCC）统计，2021年中国微生物资源总量约为4.23×105株（占全球总量的15%），专利菌株数量约为3.72×105株（占全球28.8%），绝对数量不多；而我国专利菌株的分布率仅为3.3%，远低于世界先进水平10%~500%。菌种的共享率反映了他人对某一菌种的需求程度，可以在一定程度上反映该菌种的品质和价值。因此，我国保留的微生物资源质量不高，

还应看到，我国天然微生物资源极其丰富，但优质微生物遗传资源比例较低。与国外相比还有一定差距，难以满足日益增长的微生物新菌种和遗传资源需求。例如，我国益生菌年产值超过500亿元（约占世界产值的17%），而优良菌种的自主供应率不足10%。

3. 尚未开展全国普查和探索世界三大农业数据库，农业微生物遗传资源状况缺乏全面掌握

我国是生物多样性丰富的 12 个国家之一。与美国、德国等发达国家相比，收集和保藏的微生物资源多样性存在差距。仍有大量微生物遗传资源未被正确认识。由于缺乏有目的、有计划、有系统的全国微生物资源普查项目，我国微生物遗传资源的数量、分布、资源变化等基础数据较为匮乏，调查中存在一些空白区域空间尺度上，制约了相关研究。收集、保护和有效利用资源。虽然我国在代表性生态系统中部署了微生物资源调查，

四、农业微生物资源保护体系不完善，种质资源安全保障能力有待提高

据WFCC统计，目前我国共有微生物菌种保藏中心52个，其中国家保藏中心9个，地方保藏中心43个，数量不菲。这些存放处分布在17个省份，但各地区分布不均。比如北京的集散中心高度集中，华南地区缺乏全国集散中心，16个省份都没有集散中心。我国成立了中国农业微生物菌种保鲜管理中心（国家保藏机构），牵头开展食用菌、乳酸菌、芽孢杆菌、根瘤菌、苏云金芽孢杆菌、厌氧菌、菌根真菌等微生物与专业保鲜机构的联合。资源收集与保存工作制度。然而，50%以上的微生物遗传资源分散在科研院所和高校。由于贮藏条件和专业知识参差不齐，贮藏质量标准不统一，难以保证相应遗传资源的长期安全贮藏。目前，我国尚未建立成熟的资源整合机制和保障体系，未能有效整合和规范分散的资源管理；保障体系层次和布局有待提高，资源流失风险高。以及贮藏质量标准不一致，难以保证相应遗传资源的长期安全贮藏。目前，我国尚未建立成熟的资源整合机制和保障体系，未能有效整合和规范分散的资源管理；保障体系层次和布局有待提高，资源流失风险高。以及贮藏质量标准不一致，难以保证相应遗传资源的长期安全贮藏。目前，我国尚未建立成熟的资源整合机制和保障体系，未能有效整合和规范分散的资源管理；保障体系层次和布局有待提高，资源流失风险高。

（二）基础研究和核心技术研发

1.农业微生物核心种质资源获取、筛选和评价能力薄弱

优良菌种是微生物种业发展的关键，但核心优良菌种的自主率极低，严重制约着微生物产业的发展水平。例如，我国氨基酸产业年产值超过500亿元，约占世界产能的60%，而优良菌种自主率不足5%。近年来，我国在微生物种质资源的探索与应用方面取得了进展，但基础理论、分离技术、资源评价与育种、资源深部开采与评价技术、绿色制造技术、人工合成菌群技术等方面仍存在较大差距。比世界先进还有差距。例如，我国' 我国高端农产品加工用酶生产菌种长期依赖进口，主要专利菌种被国外厂商垄断。我国是食用菌生产大国（约占世界产量的75%），但许多工业化栽培的食用菌菌种（如金针菇、蟹味菇母种）长期依赖进口；不合理承担使用进口菌类的风险，不排除断供的可能。但许多工业化栽培的食用菌菌种（如金针菇、蟹味菇母种）长期依赖进口；不合理承担使用进口菌类的风险，不排除断供的可能。但许多工业化栽培的食用菌菌种（如金针菇、蟹味菇母种）长期依赖进口；不合理承担使用进口菌类的风险，不排除断供的可能。

2、微生物菌剂产品应用受农业环境、宿主等影响，机理不明，使用效果不稳定

对农用微生物产品效果的制约因素认识尚不深入，成为农用微生物产品使用效果不稳定的直接原因。微生物肥料的使用效果通常受土壤环境、气候条件、作物种类等影响，效果可能较差或不稳定。饲料微生物添加剂易受动物肠道微环境诸多因素影响，微生物饲料添加剂发挥益生作用的机制相对复杂。科研人员开始关注产业发展问题背后的科学问题，揭示这些科学问题将推动产业高质量发展。例如，2021年，中国农业科学院农业资源与农业区划研究所课题组提出微生物肥料菌株芽孢杆菌响应植物免疫实现根际定植的新策略，以促进肥料微生物在植物根际和改善微生物肥料。应用技术提供理论参考。

3、农业微生物技术创新和产业发展基础研发投入不足

现阶段，我国农业微生物研发以基础研究为主，产业化生产的关键技术和平台还没有得到足够的重视；相关企业规模普遍较小，研发投入有限，不利于产业技术升级和产品换代。从产业结构来看，大型跨国微生物制剂企业在农用微生物制剂市场占据主导地位，而中国企业产业整合度低，规模分散，国际市场竞争力不足。虽然社会资本进入了农业微生物产业，但技术研发仍依赖政府投入。农业微生物高新技术研发未能实现市场化导向，是造成技术创新不足、产业发展滞后的重要因素。近年来，“挂单挂帅”等重点核心技术攻关项目等科研项目运行方式有所调整，但相关评价和管理模式仍需进一步深化。

（三）企业发展与产品研发

一、企业数量多而少，市场集中度低，产业集群有待形成

随着人们对植物-微生物相互作用认识的加深，基于作物微生物技术的产品不断推向市场，在减少化肥使用量、提高农产品产量和品质方面展现出良好前景。但农业微生物行业整体呈现“大而不强”的趋势。除少数龙头企业外，大部分企业生产规模小，研发能力低，微生物高新技术转化能力不足。我国微生物产业正处于升级发展的转型阶段。受限于市场惯性，国产品牌和产品的竞争优势并不明显。相比之下，国际领先企业开发了一系列极具竞争力的产品，如诺维信公司的Quick Roots杀菌剂产品、孟山都公司的玉米微生物种衣剂、以色列Ramla特种肥料公司的系列产品等。微生物复合菌剂取得了良好的经济效益和生态效益。随着国际市场竞争的加剧，我国微生物企业在核心原料、技术、产品等方面可能面临复杂局面；受COVID-19疫情影响，重塑微生物产业链的风险加大，成为产业发展需要关注的因素。以及以色列Ramla特种肥料公司的系列产品。微生物复合菌剂取得了良好的经济效益和生态效益。随着国际市场竞争的加剧，我国微生物企业在核心原料、技术、产品等方面可能面临复杂局面；受COVID-19疫情影响，重塑微生物产业链的风险加大，成为产业发展需要关注的因素。以及以色列Ramla特种肥料公司的系列产品。微生物复合菌剂取得了良好的经济效益和生态效益。随着国际市场竞争的加剧世界三大农业数据库，我国微生物企业在核心原料、技术、产品等方面可能面临复杂局面；受COVID-19疫情影响，重塑微生物产业链的风险加大，成为产业发展需要关注的因素。

2、产业链源头创新能力不足，低端产品同质化严重

农业微生物产业链的源头是优良菌种资源，但国内在这方面的创新研发能力不足。核心菌株缺乏是导致市场混乱、龙头企业缺席的重要原因。相关企业着眼于扩大市场规模，但并未将提升核心竞争力放在重要位置。农用杀菌剂产品种类繁多，但用于生产的菌种同质化，产品结构大同小异，更新换代缓慢，针对性不强。对农用微生物产品生产、销售、使用等相关科学问题认识不清，导致微生物制剂保质期短、使用效果不稳定，这已成为制约农用微生物市场发展的主要因素之一。菌种保藏和功能复壮技术有待提高，微生物菌种功能挖掘和农业应用深度均不足。例如，发酵培养基成分、发酵工艺、加工工艺对微生物生理状态影响的研究是零散的、片面的、不系统的；维持微生物菌剂活性的技术研究较少，诱导微生物细胞休眠和激活的技术开发几乎是空白；菌剂基质、辅料、加工、运输、贮存技术研究不足。

（四）行业标准与知识产权管理

在微生物菌种的知识产权保护方面，虽然有《中华人民共和国专利法》等相关产权保护法，但微生物菌种容易复制和丢失，不同菌种的生产特性同一物种差异很大。有效保护仍然是一个问题。由于微生物菌种产权保护力度不够，相关企业对早期菌种的研发并不积极，这也是造成市场产品同质化的原因之一。此外，微生物菌种特殊，知识产权难以保护。

在生产方面，农业微生物行业标准体系不完善，导致产品质量参差不齐，给产品检测、销售和市场监管带来不便。肥料微生物行业标准较为完备，产业链全过程有标准可循，为保障质量安全、规范生产过程、实施质量监管提供了直接依据；然而，随着行业的发展和产品种类的丰富，标准制定和市场监管存在明显滞后。饲料微生物行业标准体系建设明显滞后，存在标准品种不够、名称不统一、

本文选自中国工程院期刊《中国工程科学》

2022 年第 5 期