种业与生物育种技术在确保粮食安全、激发农业科技创新活力、提升国际竞争力及促进农业可持续发展方面扮演着至关重要的角色。我国政府对种业安全及生物育种领域给予了高度重视，并明确提出了加速推进种业振兴行动的战略部署，旨在深化育种技术的革新。种业振兴的核心驱动力在于科技进步，鉴于此，农科智库团队基于2023至2024年间监测与遴选的全球植物种业科技资讯，结合国内外植物育种科技进展与产业发展新趋势，进行了系统归纳与总结，以期精准把握未来育种技术的发展脉络，为行业前瞻与战略规划提供信息支撑。

（1）多物种全方位组学研究拓展，与信息科学、大数据技术融合，驱动作物育种向智能设计方向发展

基因组组装更加完整和精确，从常见的小麦、水稻等主粮作物逐渐拓展到玉米近缘物种、谷子、白菜、甘蓝等更多作物种类，泛基因组研究兴起，大豆泛三维基因组、番茄超泛基因组以及BRIDGEcereal工具涵盖的谷物泛基因组数据，揭示出物种基因组多样性和遗传变异；研究层面从基因组深入到蛋白质组、结构变异组等全方位组学领域，旨在全面解析作物的遗传信息与调控机制，为不同作物的育种和品质改良提供理论基础。在基因组测序与分析技术方面不断优化，开展基因组结构变异检测基准测试，寻找最优的比对算法和检测软件组合，提高检测准确性，并证明低覆盖度测序数据的有效性，降低研究成本，促进大规模群体结构变异研究，从而加速作物遗传研究进程，助力种质资源的深度挖掘与利用。大数据技术与生物育种深度融合，借助大规模基因组数据、蛋白质组数据及结构变异数据的积累与分析，有望通过整合多组学信息实现更精准、高效的作物育种。

（2）功能基因挖掘拓展至更多作物品种，抗逆性备受关注，生态友好与功能性育种趋势显著

目前已在小麦、水稻、玉米、大豆、谷子、豌豆、苹果等多种作物中广泛开展了功能基因研究。抗病、抗旱、抗倒伏、耐盐、耐热等抗逆性状的基因研究日益增多。小麦抗稻瘟病基因Rwt3和Rwt4、抗旱基因家族OPRII、广谱抗白粉病基因Pm36、茎锈病抗性基因Sr43，水稻抗旱基因RRS1、广谱抗病基因RBL1Δ12、控制矿物质营养素利用效率及耐盐耐旱的GAPLESS蛋白家族，大豆耐荫性和产量的关键基因PH13、抗大豆锈病基因Rpp6907、抗旱性基因GmPrx1、GmPrx16，玉米耐密抗倒基因ZmYUC2和ZmYUC4、抗旱性转录因子bHLH121，谷子产量调控基因SGD1，苹果垂枝生长基因MdLAZY1A，水稻耐热调控模块TT1 - SCE1、玉米耐热相关转录因子ZmHSF20的发现，揭示出基因如何帮助植物适应极端温度、干旱、病虫害等环境压力，应对气候变化对农业的挑战。

生态友好型和功能性作物品种培育增多。调节玉米COI1蛋白家族减少化学农药使用，调节植物DMSP基因提高贫氮土壤农业产量，开发低升糖指数高蛋白水稻品种HAHP、富含维生素A的超级黄金生菜、富含β-胡萝卜素的转基因茄子满足健康营养需求，调控棉花基因GH_D07G2262助力纤维品质与产量协同改良，再生因子REF1的发现有望培育可以高效转化、易于再生的作物品种。

（3）植物抗逆机制研究日益丰富，多个基因和信号通路之间的互作机制及多性状协同改良受到重视

拟南芥种子根据外界温度触发发芽的机制与NO3-转运蛋白CLCa调控机制、ALDH基因调控大豆耐低温机制、大豆花期调控关键基因GmFT5b与其他基因的互作关系、涉及AtCLCf蛋白易位及AtWRKY9 转录因子调控的植物耐盐机制、TT1-SCE1模块调控水稻耐热性的分子机理、OsSGS3 - tasiRNA - OsARF3模块平衡水稻耐热性和抗病性机制、玉米核心热激转录因子ZmHSF20及其协同调控耐热性机制、PRMT6介导的病毒抑制 RNA 沉默精氨酸甲基化的植物抗病毒免疫新机制、包括RNA质量控制和m6A修饰等的RNA识别机制等研究为未来改造植物耐盐、耐热、耐低温、抗旱、调控碳氮平衡、抗病，优化植物在不同气候下的生长提供了新思路。

（4）多维度调控机制研究，为高产优质作物品种选育提供新路径

小麦矮秆基因GSK3降低株高分子机制，大豆籽粒性状和粒重调控模块，植物芽再生调节机制，碳4解剖学结构形成机制，籼稻粳稻杂种不育分子机理、甘蓝显性雄性不育遗传机制，Hippo 信号通路联合介体激酶模块调控水稻籽粒大小和关键调控因子 OsLESV与 ISA1、FLO6 互作协同调控水稻胚乳淀粉合成和发育，为小麦、水稻、大豆高产优质育种提供了基因资源和理论指导。大豆皂苷解毒对于大豆种子发芽的作用机制发现，有助于培育苦味较少的大豆品种。影响玉米籽粒脱水的小肽microRPG1助力培育宜机收玉米品种。小麦植株形态建成调控机制、小麦穗发育转录调控因子、植物根系形态时空变化机制、种子发芽转录调控研究、油菜素内酯运输机制及乙烯促进水稻扎根紧实土壤机制及CsRAXs 通过 CsUGT74E2 介导生长素糖基化负调控黄瓜叶片大小和结果能力等研究，为通过调控作物生长发育实现高产优质作物培育提供理论依据。

（5）基因编辑技术不断优化与创新，呈现跨学科融合、多物种应用扩展趋势

基因编辑工具和技术套件不断丰富。可以降解单链RNA、单链DNA和双链DNA的新型CRISPR基因剪刀Cas12a2，扩大了CRISPR/Cas系统的防御能力。嫁接与CRISPR工具相结合实现了植物跨物种基因编辑。利用温控常压等离子体直接导入Cas9/sgRNA复合物，在不引入外源DNA情况下实现植物基因组编辑。开发了克服植物功能冗余的多靶向基因组规模CRISPR工具箱Multi – Knock。SeekRNA 工具可直接识别插入位点，简化编辑流程并减少错误。为CRISPR/Cas 配备核酸外切酶使基因插入效率大幅提高。利用转座因子与 CRISPR/Cas 结合的TATSI 技术，解决了外来 DNA 整合效率低且易出错的难题。利用低温电子显微镜成像技术确定了基因编辑工具 “prime editor”的三维结构。开发出可预测性精细下调目标基因蛋白表达的新型碱基编辑器CyDENT和大片段DNA精准定点插入新工具PrimeRoot。利用环状 RNA 开发出基于 Cas12a 的引导编辑系统 CPEs，展现出较高编辑效率且脱靶效应低。超低脱靶效应的线粒体单碱基编辑工具，显著提升了线粒体基因编辑的安全性。开发了基于 CRISPR/dCas13（Rx）的新型植物 RNA 甲基化编辑工具和核酸酶 LbCas12a 介导的内源基因非编码区定向进化技术。基于RNA靶向CRISPR-dCas13的基因翻译多级调控系统，有望用于精确控制微生物内部的代谢途径。

基因编辑技术向多作物应用广度拓展。从常见的大宗作物如水稻、大豆、小麦等，逐渐延伸到甜瓜、番茄等特色经济作物和果蔬类作物。利用优化的引导编辑系统在玉米中实现可遗传的精准编辑，消除了在玉米中使用该技术的主要障碍。新的表观遗传编辑技术提高了木薯对细菌性枯萎病的抗病能力。通过开发捕获碳的CRISPR作物，以增强生物碳固定能力。通过基因编辑降低粳稻品种的垩白度，改善稻米质量并降低热应激。首次利用CRISPR/Cas9基因编辑技术改变了洋葱性状。通过基因编辑延长甜瓜保质期，开发出高抗炎活性的基因编辑番茄。利用三元载体和形态发生调节因子GRF-GIF嵌合体组合，显著提高玉米转化频率。

人工智能技术助力基因组编辑技术迭代升级。通过FLSHclust算法发现188个新CRISPR基因编辑系统，为利用CRISPR和探索微生物蛋白质功能多样性开辟了新途径；新型分析工具DANGER analysis可评估基因编辑设计风险；开发出了精确、安全设计引导编辑器的人工智能模型和可视化CRISPR基因剪刀基因识别过程的方法，有助于提高基因剪刀精度。

（6）数字技术助力植物表型分析与监测，加速植物育种技术创新

国际水稻研究所（IRRI）开发的SpeedFlower通过优化环境变量，解决了水稻育种的世代时间和季节限制问题。利用遗传学和人工智能分类方法，确定了导致水稻低血糖指数和高蛋白质含量的基因和标记。利用 CEST 技术对活体植物进行磁共振成像，可无创获取作物器官中糖和氨基酸代谢数据。利用激光雷达技术扫描农田中甜菜植株的地上部分，使用3D打印技术创建稳定、可重现的甜菜植物3D参考模型。RhizoNet 工具可精确跟踪根的生长和生物量。美国农业育种技术公司Ohalo发布Boosted Breeding™使植株双亲基因组完整传递给后代，继承双亲所有有益特性。开发了基于深度学习的多尺度注意力网络（MSAnet）图像分析流程，能够自动处理和估算田间大豆植株上种子的数量和空间分布。

（7）国际种企持续创新，推出多元化新品种，以满足市场对优质、健康、抗逆、环保和可持续作物的迫切需求

特色性状满足多样化需求。Sevita Genetics推出加拿大首个非转基因高油酸大豆品种，科迪华与邦吉合作开发营养豆粕，美国TCS和阿根廷GDM合作开发高产大豆品种，ADM和先正达合作开发下一代低碳油籽，先正达与Sustainable Oils合作销售亚麻荠种子作为可持续燃料和动物饲料原料。Pairwise利用其专有CRISPR工具Fulcrum™ 平台开发出无籽黑莓，IRRI开发出满足健康需求的低血糖指数和高蛋白转基因水稻品种，英企 Phytoform 发布了适应垂直农业需求的高产矮杆番茄品种，美国Trilogene Seeds推出首个三倍体大麻种子系列，拜耳推广亚麻荠等特色作物种植，满足能源、营养等多元市场需求，美国公司Yield10申请生产富含EPA和DHA的omega-3亚麻荠品种。

抗逆性育种应对挑战。巴斯夫推出抗ToBRFV番茄品种，Tropic和科迪华合作开发基因编辑抗病玉米和大豆，英国Resurrect Bio研发抗病农作物，拜耳推出番茄和西葫芦抗病新品种，科迪华推出抗旱性增强的非转基因杂交小麦，Cibus开发除草剂耐受水稻品种、推进防油菜籽荚裂性状研究，拜耳聚力双低油菜育种、在法国推广抗旱玉米新品种Best-a和EliZea，2Blades与拜耳鉴定出大豆锈病抗性基因，瑞典 OlsAro 研发耐盐耐热小麦品种。

资源节约型育种和生物制剂引领可再生和绿色农业发展。拜耳在印度推动直播稻种植、在阿根廷推广亚麻荠种植，实现农业生产与生态保护协调发展。英国Resurrect Bio研发抗病农作物以减少对农用化学品的依赖。UPL、拜耳、先正达、科迪华等农化巨头大力布局生物制剂业务，减少化学农药使用。巴斯夫与 IRRI 合作减少水稻碳足迹。

（8）国际种企深度应用基因编辑技术，新兴技术融合加速育种进程

基因编辑技术深度应用与拓展。Pairwise、先正达、科迪华、Cibus、拜耳、未米生物等企业积极推进基因编辑技术在作物育种中的应用。科迪华通过Pairwise的Fulcrum™平台加速和扩大基因编辑技术的推广和基因编辑产品的交付。Pairwise和拜耳合作开发矮秆玉米。Tropic和科迪华合作开发基因编辑抗病玉米和大豆。Cibus开发耐受两种除草剂的堆叠基因编辑水稻，并开创了小麦可扩展的基因编辑技术及抗菌核病基因编辑油菜。先正达开放相关技术授权，推动基因编辑技术在植物育种中从基础研究迈向广泛应用，精准改良作物性状。拜耳开展了大豆靶向和脱靶基因编辑的遗传性研究。未米生物完成亿元A轮融资，聚焦开发基因编辑玉米。荷兰Hudson River Biotechnology公司使用其专有的CRISPR操作技术TiGER首次实现从基因编辑单细胞中成功再生草莓植株。以色列GeneNeer获得100万美元种子轮融资用于其基因编辑和基因发现方法的研究和开发。

数字技术推动作物育种提质增效。卫星遥感和无人机监测技术实现田间信息实时获取与精准分析，优化育种环境管理。拜耳与Planet公司合作，将数字技术和卫星观测的全球农业图像数据与作物和数据科学专业知识相结合，使用户能够高效地大规模分析、传输和分发数据，做出客观可靠的决策，应对气候变化和经济波动。印度 BharatRohan 公司推出SeedAssure®，利用高分辨率和高光谱遥控飞机数据以及机器学习算法检测作物性状的微妙变化，以评估种子性能，并提供预测分析，加速优质种子开发。PacBio和科迪华实现长读长测序工作流程开展基因组研究。先正达建立先进的育种中心和设施Tomato Vision，使用智能玻璃温室、机器人、数字化和人工智能等技术进行番茄育种和研究。Bosch 和 BASF 合资推出配备精准除草管理系统的 Stara Imperador 4000 Eco 喷雾器，融合摄像头、人工智能技术，可实时检测杂草、精准喷洒除草剂。

人工智能与育种深度融合。Iktos和拜耳使用AI设计可持续作物保护解决方案，Above Food与NRGene签订资产购买协议以获取AI技术的基因组资产。Benson Hill 借助 AI 平台 CropOS® 实现大豆多性状突破。先正达利用 AI 大语言模型加速种子性状研究。美国种子生产公司Gro Alliance开设AI驱动型蔬菜种子改良中心，利用先进成像技术和机器学习，提升种子发芽率、纯度和物理品质。Evogene 与谷歌云合作开发小分子设计 AI 基础模型。Starke Ayres 与 Computomics 联手应用机器学习推进蔬菜育种。先正达与 CropX 合作将其农场管理系统应用于玉米产区提升产量和水资源利用效率；与 IBM、Maxygen 合作提升化学合成与分子技术研发能力；与 Enko 合作利用 AI 开发高效除草剂和新型杀菌剂；与以色列 Lavie Bio 合作加快生物杀虫剂研发。Seed - X 和 Gro Alliance 合作推广GeNee™技术，基于先进视觉和算法实现无损分析种子性状。比利时 Protealis 获 2200 万欧元 B 轮融资，用于支持基因指纹与 AI 结合的技术平台，研发新蛋白作物品种。美国 Inari 完成1.03亿美元融资，其 SEEDesign™平台结合AI与基因编辑技术研发节省资源种子，推动农业可持续发展。瑞典 OlsAro 获 250 万欧元种子轮融资，利用 AI 和生物技术开发耐盐、耐热且氮利用效率高的小麦品种。

（9）产业合作与竞争态势加剧，国际种企通过合作、并购加速新品种研发与产业化进程

通过战略合作促进协同发展。科迪华与荷兰投资机构StartLife建立战略合作关系，美国种子公司Legend Seeds和Partners Brand Seed组成战略联盟，重点在种子解决方案方面开展深度合作。大北农与石家庄博瑞迪生物技术有限公司在转基因玉米性状整合、检测业务、分子实验室服务、软件开发等领域深度合作，确保产品合规性和市场竞争力。Cibus 与 Loveland Products 合作开发水稻性状，科迪华与 Pairwise 联手推广基因编辑技术。通过并购以扩大业务范围。丹农收购科迪华苜蓿育种项目，日本坂田收购巴西种子公司Isla Sementes和荷兰黄瓜种业公司Sana Seeds，先正达收购巴西种子公司Feltrin Sementes。