技术景观：植物生物技术

PitchBook数据公司 NizarTarhuni研究市场情报执行副总裁保罗·康德拉全球私募市场研究负责人詹姆斯·乌兰新兴技术研究主管 新兴技术研究 2025年第一季度科技格局 ：植物生物技术 初创企业和风险投资家将生物技术引入农业的概述 制度研究小组 分析 亚历山大·弗雷德里克 高级研究分析师，农业科技和食品科技alex.frederick@pitchbook.com Morningstar旗下的PitchBook公司为在私募市场从事业务的专业人士提供最全面、最准确且难以获取的数据。 本·里科西奥 研究员ben.riccio@pitchbook.com 关键要点 数据 哈里森·沃德克数据分析师 •交易活动显示行业韧性：2024年，植物生物技术初创公司吸引了12亿美元的VC投资，同比增长78.3% 。尽管整体农业技术融资下滑，该领域仍保持了投资者的高度兴趣，特别是在早期阶段的交易中。 pbinstitutionalresearch@pitchbook.com 发布 由德鲁·桑德斯 •CRISPR民主化了育种开发：历史上，只有大型既存企业才有资源开发新的作物品种；然而，基因编辑技术，它绕过了昂贵的GMO标准，已将初创企业置于新型性状开发的最前沿。 2025年3月20日发布 内容 关键要点概述 植物生物技术市场图技术和流程 机遇 风险和注意事项 最近的交易活动和市场展望推荐阅读 •尾风促进生物制剂：火箭般飙升的化肥和农药成本推动了生物投入品的进一步应用。未来，人工智能技术有望加快目标识别并降低开发成本。 1 •生物技术初创公司等待退出:农业生物技术初创公司的成功退出并不常见。由于大量成熟的、由风险 2投资支持的初创公司正在等待退出机会，未来几年对于在植物生物技术领域建立成功至关重要。 6 7 9 11 11 13 1 概述 在过去的20年里，生物技术的进步已经改变了农业。基因工程已经成为许多作物类型的标准，而生物投入品已成为传统农业化学品可行的替代品，提供了更可持续和再生的选择。基因和细胞研究的持续进步不断推动创新，为扩大可持续农业提供关键解决方案。 这是关于农业生物技术应用的两篇笔记中的第二篇。有关动物农业生物技术应用的进一步分析，请参阅我们的技术格局：动物生物技术。 风投生态系统在过去五年中在植物生物技术初创公司的普及中发挥了关键作用。尽管市场整体放缓，该领域仍然对投资者具有吸引力，2024年风投资金达到了12亿美元。展望未来，基因编辑、人工智能和多组学分析等尖端技术将实现快速创新。这些进步将使初创公司能够基于现有的植物生物技术产品的成功进行进一步发展，从而推动农业可持续性和生产力的突破。 转基因作物 第一代转基因作物出现在20世纪90年代末，源于二十年前开发的重组DNA技术的应用。最初，单性状作物如抗虫Bt作物和抗除草剂品种迅速得到推广。到2010年，多性状品种已成为商品作物的标准，美国种植的玉米、大豆和棉花中超过90%都是转基因（GM）。1技术持续进步，生产商在2017年推出了无褐变苹果等新的转基因产品，在2020年推出了德尔蒙特的粉菠萝。 然而，显著的开发成本和漫长的监管审批时间线使初创公司和风险投资家被排除在快速创新之外，反而青睐大型跨国种子开发商。这些公司获得了最受欢迎的植物品种和转基因性状的生产权。2017年和2018年的并购活动进一步巩固了市场，巴斯夫、科尔特瓦、先正达和巴斯夫最初商业化的是2020年所有转基因作物中包含的98%的性状。2 今天，基因编辑技术，主要以CRISPR-Cas9为主，通过显著降低开发成本，推动了民主化进程。通过利用不引入外来DNA的非转基因方法，初创公司可以绕过转基因生物（GMO）所需的漫长监管流程，更快 、更经济地将产品推向市场。因此，风险投资生态系统已成为农业创新的先锋，Inari和Pairwise等初创公 司正在开发针对抗旱性、产量提升和风味等复杂性状的新作物品种。 1：“美国转基因作物的采用”，美国农业部，劳拉·多森，2025年1月4日。2：“基因编辑技术的风险适当监管”，美国国家医学图书馆，GM作物与食品，格雷厄姆·布鲁克斯和斯图尔特·J·史密斯，2024年1月12日。 开发成本 •Gm性状:对“四大”种业公司分析发现，将一项新的转基因性状推向市场的平均成本为1.15亿美元，平均耗时16.5年。监管阶段占成本总额的38%，占总时间的51%。3 •基因编辑技术：将一种新的基因编辑作物品种推向市场预计只需1050万美元，并耗时五年。然而， 据估计，如果基因编辑受到与传统转基因生物类似的管理，成本和时间将增至2.45亿美元，历时14年。4 基因技术的开发成本和时间线 $10.5 16.5 5 $115.0 成本（百万美元）时间（年） 基因改造基因编辑 来源：AgbioInvestor和GMCrops&Food•地理位置全球•截至2024年12月31日 基因编辑监管格局 •在美国、加拿大、澳大利亚、日本以及南美洲大部分地区，仅将转基因作物（含有其他物种的基因）视为转基因产品。这使基因编辑产品能够绕过监管，更快地进入市场。 •欧盟历史上一直限制转基因作物，因为27个欧盟国家中有19个国家禁止其种植。然而，最近的一项提案将加快基因编辑作物（“与常规育种开发的作物无法区分”）的审批时间，并且不要求对这类作物进行消费者产品标签化，并将该技术归类为一种新的基因组技术。5尽管拟议的法规尚未最终确定，但它们可能将首次将生物技术创新引入欧洲农业。英国没有种植任何商业转基因作物，但英格兰已经开始放宽基因编辑品种的法规。在俄罗斯，转基因作物的种植被禁止，但基因编辑的动物和植物品种正在开发中。 •在中国，通过基因编辑开发的作物品种遵循简化的审批流程。中国禁止非国有企业投资其作物生物技术领域。6 3：“开发新转基因性状的时间和成本,”AgbioInvestor，2022年4月。4：“估算基因组编辑作物的监管成本：专家判断和过度自信,”Taylor&FrancisOnline，GMCrops&Food，RimLassoued等，2019年5月9日。5：“欧盟环境委员会投票批准放宽作物基因编辑规则，10天后欧洲议会 全票投票在即,”遗传素养项目，MariaSimonArboleas，2024年1月29日。6：“MARA发布首个基因编辑指南,”美国农业部，2022年1月28日。 生物制剂 在过去的五年里，PivotBio和IndigoAg等初创公司吸引了大量风险投资对生物土壤投入的兴趣。这些生物制剂为传统化学投入提供了可持续的替代方案，并在全球范围内得到了广泛采用。麦肯锡公司最近的一项农民调查显示，37%的受访者目前正在使用或计划使用生物营养素，而26%的人正在使用或计划使用生物控制解决方案。7这次成功促使许多农化行业的现有企业开发自己的生物制品。 在美国，作为作物保护剂的生物防治剂，根据联邦杀虫剂、杀菌剂和rodenticide法案（FIFRA），受到环境保护署的监管，同时也受到食品药品监督管理局的监管，以确保农业产品不含高浓度的农药残留 。生物肥料在美国像化学肥料一样，在州一级受到监管。然而，生物刺激素不被归类为肥料，而是根据FIFRA进行监管。这种监管框架可能会延缓生物刺激素的商品化进程。 商业模式和关键绩效指标（KPI） •繁殖改良：种子公司对作物品种和基因性状进行专利保护。这些公司随后自行生产种子，将其出售给农民和分销商，或将品种和性状许可给其他种子开发商。此外，像Pairwise和TropicBiosciences这样的初创企业也对其专有的基因编辑平台进行许可。该领域的KPI包括单位面积的作物产量、资源利用效率、专利组合强度以及按地区的市场渗透率。 •生物制剂：已发现或修改的微生物可以获得专利，微生物的有益相互作用的新组合也可以获得专利。麦肯锡农民调查发现，北美和欧洲种植者采用新投入品的主要顾问是分销商、家庭和邻近农场以及农学家。8揭示建立采用依赖于突破区域网络并在附近农场证明成功。关键绩效指标包括每公顷作物产量 、投入减少率、土壤健康指标以及作物质量指标。 •植物数据和诊断：用于测试土壤和植物健康的生物技术工具提供检测服务或销售便携式诊断设备。生物信息学和数据分析平台提供帮助公司识别遗传靶点或新型生物活性分子的服务。服务以软件分析工具和合同研究组织的形式提供。此外，这些平台可以利用其庞大的数据集来发现和许可自己的潜在靶点。 关键绩效指标包括识别靶点的成功率、数据集大小、专利组合强度和许可协议。 7：“全球农民洞察2024”，麦肯锡公司，大卫·菲奥科等，2024年10月。8：同上。 采用驱动因素 •基因技术进步：近期基因测序和蛋白质组分类别的改进显著加速了微生物和植物基因组数据的筛选。这简化了为作物工程识别优良性状和开发生物产品的过程。新型CRISPR应用的涌现，特别是精准碱基编辑，使得无需替代转基因方法即可实现大幅性状改良，而替代转基因方法面临更高的监管和消费者审查。 •输入通胀：全球上，24%的農民表示如果農作物保護和肥料價格繼續上漲，他們願意增加對生物產品的支出。9输入价格从2020年到2023年飙升了78%，可能会继续通货膨胀由于关税.10这种通胀压力正迫使农民探索更具成本效益和可持续性的替代方案，例如生物投入品。 •气候变化和可持续性：气候变化加剧的影响，包括水资源短缺和干旱条件恶化，已推动了对能够在干旱环境中提高产量的新型作物性状和土壤健康产品的需求。再生农业实践的日益普及，加上对其环境效益的认识提高，已扩大了生物制剂的市场。这些产品越来越被视为提高土壤弹性和促进可持续农业方法的关键工具。 9:\"全球农民洞察2024,\"麦肯锡公司,大卫·菲奥科等,2024年10月.10:“美国农业部表示2024年农业生产成本并未缓解,”美国参议院农业、营养与林业委员会,2023年7月13日. 技术和流程 遗传改良：该部分包括利用生物技术改进植物性状和开发新型作物品种的初创企业。 •基因组工程:这一类别包括通过基因组工程技术生产的所有作物，包括基因编辑和重组DNA。并非该类别下的所有初创公司都生产转基因作物，因为大多数国家认为基因编辑品种与传统培育植物相当。主要初创公司包括Inari、Pairwise和TropicBiosciences。 •高级育种:传统植物育种也经历了一场更为安静的生物技术革命，因为改进的基因测序使得分子标记辅助育种和更精确的性状鉴定成为可能。主要的初创公司包括FrontRangeBiosciences、JOil和Phylos。 植物数据&诊断：这一细分领域的初创公司提供植物和土壤评估的生物技术解决方案，以及收集和评估生物信息数据的平台和服务。 •作物健康：该类别包括用于评估作物健康或检测病原体的生物技术工具。改进的遗传工具使得田间快速诊断成为可能。主要初创公司包括PathogenDx和Miraterra。 •土壤健康：该类别中的初创企业根据土壤样本提供诊断和见解。DNA和16SrRNA测序等工具为细菌群落和生物有效性提供了重要的见解。主要的初创企业包括TraceGenomics、BiomeMakers和SolenaAg。 •生物信息学与性状鉴定：该类别包括分析生物信息学数据以协助微生物筛选、植物表型分析和作物工程性状识别的软件解决方案和服务提供商，以及生物制品开发者。主要初创公司包括Inscripta、Metabolon和Terramera。 生物营养素：生物制品的一个子集，生物营养初创企业使用活微生物或生物材料为作物提供营养，增强植物的自然过程，或改善整体土壤健康。 •生物肥料：这些产品包含有益微生物，以增强植物对养分的吸收。生物肥料与植物建立共生或协生关系。例如，固氮细菌可将大气中的氮转化为植物可利用的形式。主要初创公司包括IndigoAg、PivotBio和LoamBio。 •生物刺激剂：这些物质，如海藻提取物和腐殖酸