對(duì)生物農(nóng)藥市場(chǎng)的現(xiàn)在和未來的分析

葉 萱 編譯（上海市農(nóng)藥研究所，上海200032）

對(duì)生物農(nóng)藥市場(chǎng)的現(xiàn)在和未來的分析

葉 萱 編譯
（上海市農(nóng)藥研究所，上海200032）

生物農(nóng)藥的使用始于19世紀(jì)末，即用真菌孢子防治害蟲。最早報(bào)道生物農(nóng)藥使用的人有Agostine Bassi，她在1835年試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)球孢白僵菌（Beauveria bassiana）能保護(hù)蠶免受疾病危害。此后，生物農(nóng)藥使用一直延續(xù)到現(xiàn)在，但是到目前為止，與傳統(tǒng)作物保護(hù)相比，其市場(chǎng)規(guī)模很小。生物農(nóng)藥和化學(xué)農(nóng)藥最大的不同為作用機(jī)制。大多數(shù)的化學(xué)殺蟲劑對(duì)害蟲有神經(jīng)毒性，而生物農(nóng)藥主要通過干擾交配、拒食、窒息和失水而致效。美國環(huán)保局把生物農(nóng)藥分為3類：微生物、生物化學(xué)物質(zhì)和轉(zhuǎn)基因植物（plant-incorporated-protectants，PIPs）。筆者把捕食性昆蟲分為第4類。微生物農(nóng)藥是指具有農(nóng)藥作用的細(xì)菌、真菌、病毒和其他微生物。此類生物農(nóng)藥定義的核心為使用活的微生物進(jìn)行生物防治。生物化學(xué)農(nóng)藥包括能防治害物的微生物提取物和其他來源的天然產(chǎn)物，如植物提取物或酵母發(fā)酵產(chǎn)物。它們一般為小分子物，也包括用于捕捉裝置的化學(xué)信息素（激素模擬物）和引誘劑。PIPs是指把外來基因轉(zhuǎn)入植物后具有抵御病蟲害的植物。PIPs可通過轉(zhuǎn)基因和非轉(zhuǎn)基因方法獲得，而非轉(zhuǎn)基因法有直接基因組編輯和Morflora開發(fā)的種子處理方法等。第4類別為應(yīng)用捕食性昆蟲進(jìn)行作物保護(hù)，如用瓢蟲捕食蚜蟲進(jìn)行生物防治。

最初的生物農(nóng)藥都為蘇云金桿菌（Bt），Bt為能產(chǎn)生毒素（叫Bt毒素），擾亂昆蟲中腸消化的一種細(xì)菌。有關(guān)Bt細(xì)菌和其毒素的生物農(nóng)藥產(chǎn)品有微生物、生物化學(xué)物質(zhì)和PIPs。目前使用的75%生物農(nóng)藥為Bt相關(guān)產(chǎn)品。蘇云金桿菌活體為有效的微生物農(nóng)藥，而其產(chǎn)生的毒素純品為全球使用最廣泛的生物化學(xué)農(nóng)藥，而Bt轉(zhuǎn)基因作物為有效的PIP。此微生物在當(dāng)前的生物農(nóng)藥市場(chǎng)占有主導(dǎo)地位，新興的生物農(nóng)藥占據(jù)著其他的市場(chǎng)份額，由于Bt有關(guān)生物農(nóng)藥抗性的不斷出現(xiàn)，新興的生物農(nóng)藥市場(chǎng)份額將不斷增加。

生物農(nóng)藥比傳統(tǒng)合成農(nóng)藥對(duì)環(huán)境影響小，很受歡迎。生物農(nóng)藥使用后安全間隔期短或沒有，對(duì)最大殘留量限制少（有時(shí)沒有），這些優(yōu)點(diǎn)誘使種植者以生物農(nóng)藥代替部分化學(xué)農(nóng)藥。特別受歡迎的是在綜合害物管理中聯(lián)合使用化學(xué)和生物農(nóng)藥以達(dá)到增效作用，減少農(nóng)藥的用量。在這些策略中，適時(shí)應(yīng)用生物農(nóng)藥能減少對(duì)化學(xué)農(nóng)藥的總需求，這是生物農(nóng)藥的一個(gè)獨(dú)特市場(chǎng)，此市場(chǎng)在不斷地增加。生物農(nóng)藥市場(chǎng)的增長一部分來源于生物農(nóng)藥對(duì)化學(xué)農(nóng)藥的代替，另外一部分來自不能應(yīng)用化學(xué)農(nóng)藥而需進(jìn)行生物農(nóng)藥防治的領(lǐng)域。

1 目前的生物農(nóng)藥市場(chǎng)

目前，在全球作物保護(hù)市場(chǎng)中生物農(nóng)藥占比很小，為5%，市值約為30億美元。然而，其在不斷地增長，一個(gè)產(chǎn)品的年增長率為8.64%，預(yù)期此速率至少會(huì)保持到2023年。以此速率計(jì)算，到2023年生物農(nóng)藥市場(chǎng)會(huì)高于45億美元，是全球作物保護(hù)市場(chǎng)的7%多（圖1）。在進(jìn)行市場(chǎng)大小分析時(shí)，筆者假定生物農(nóng)藥持續(xù)代替?zhèn)鹘y(tǒng)作物保護(hù)產(chǎn)品。筆者也認(rèn)為這種增長具有區(qū)域性，如在歐洲和拉丁美洲隨著監(jiān)管的更加嚴(yán)格以及昆蟲抗性快速的發(fā)展，在未來3年生物農(nóng)藥市場(chǎng)增長最快。非洲也將會(huì)有顯著的增長，北美已在生物農(nóng)藥市場(chǎng)占有很大的份額，但其將會(huì)繼續(xù)增長，但增長率要低于歐洲。

2 阻礙生物農(nóng)藥市場(chǎng)增長的主要因素

和其他新出現(xiàn)的技術(shù)一樣，有多種因素會(huì)促進(jìn)或阻礙生物農(nóng)藥市場(chǎng)的增長。管理嚴(yán)格是促進(jìn)生物農(nóng)藥發(fā)展的最有力的因素之一。歐洲在2013-2015年禁用新煙堿農(nóng)藥，許多種植者選擇生物農(nóng)藥予以替代。易于使用的特性，如施用或獲后間隔期短或沒有，也促進(jìn)了生物農(nóng)藥的使用，主要是替代現(xiàn)有化學(xué)農(nóng)藥。此外抗性害蟲的出現(xiàn)也促使人們對(duì)生物農(nóng)藥產(chǎn)生了興趣。傳統(tǒng)合成農(nóng)藥產(chǎn)生抗性后防效下降或無效，種植者開始嘗試使用生物農(nóng)藥。

化學(xué)農(nóng)藥開發(fā)費(fèi)用高昂是生物農(nóng)藥發(fā)展的另一驅(qū)動(dòng)因素。一個(gè)新穎化學(xué)農(nóng)藥一般需要2.5億美元的開發(fā)費(fèi)用，開發(fā)和登記需要9年的時(shí)間，而生物農(nóng)藥相對(duì)應(yīng)的為不到1 000萬美元和4年。生物農(nóng)藥開發(fā)費(fèi)用低，開發(fā)時(shí)間短，其研發(fā)對(duì)新成立的公司和小公司更具有吸引力。這些年進(jìn)入生物農(nóng)藥領(lǐng)域的新公司激增，她們競(jìng)相創(chuàng)新。在近幾個(gè)月，進(jìn)入市場(chǎng)的新穎生物農(nóng)藥數(shù)量要多于化學(xué)農(nóng)藥。

與發(fā)展多年、防效高的化學(xué)農(nóng)藥競(jìng)爭(zhēng)，將向開發(fā)者證明生物農(nóng)藥的防效，更重要的是說服種植者轉(zhuǎn)變觀點(diǎn)，以新的未被證實(shí)的生物農(nóng)藥代替其信任的化學(xué)農(nóng)藥。此外，一些類別的生物農(nóng)藥，特別是轉(zhuǎn)基因植物或作物病原菌，其登記方式不明確，這給登記批準(zhǔn)和商業(yè)化帶來了挑戰(zhàn)，抑制了生物農(nóng)藥的創(chuàng)新和發(fā)展。最后，生物農(nóng)藥需要頻繁、重復(fù)使用以獲得好的防效，由此增加的勞動(dòng)和費(fèi)用阻礙了生物農(nóng)藥市場(chǎng)的增長。

3 對(duì)2020年后生物農(nóng)藥發(fā)展的展望

在其他行業(yè)，無數(shù)事例說明新興技術(shù)取代了已有的方法，如電子書和智能手機(jī)攝像頭在上市后分別迅速取代了紙質(zhì)書和數(shù)碼相機(jī)。同樣，在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，也具有這樣的歷史，即新技術(shù)占據(jù)了老方法的市場(chǎng)。即使化學(xué)害物防治，曾經(jīng)也是新技術(shù)，取代了之前的去除被侵染和/或危害植物的方法。轉(zhuǎn)基因作物品種也已占有了噴霧作物保護(hù)策略市場(chǎng)，這是第一代Bt作物的情況。

取代正被采用的技術(shù)是許多新興技術(shù)要發(fā)展的最重要的步驟之一，生物農(nóng)藥一直在為此奮斗。在250多年的作物保護(hù)歷史中，生物農(nóng)藥只從化學(xué)農(nóng)藥奪取了5%的市場(chǎng)。從傳統(tǒng)作物保護(hù)措施進(jìn)一步爭(zhēng)奪市場(chǎng)將是生物農(nóng)藥成功發(fā)展的主要途徑。為了規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，種植者一般采納新技術(shù)的速度較慢。盡管農(nóng)藥行業(yè)對(duì)新技術(shù)的采納保持沉默，但被使用的方法照例還是被新技術(shù)取代，同樣生物農(nóng)藥的市場(chǎng)將會(huì)繼續(xù)增加。

在先前對(duì)整個(gè)作物保護(hù)市場(chǎng)的分析中，筆者用一個(gè)分類系統(tǒng)對(duì)當(dāng)前可用的技術(shù)和開發(fā)中的技術(shù)進(jìn)行了分類，主要的分類類別為靶標(biāo)、來源和傳遞因素（圖2）。基于筆者先前對(duì)生物農(nóng)藥領(lǐng)域新成立公司的研究，發(fā)現(xiàn)迄今為止開發(fā)者主要集中于2個(gè)靶標(biāo)領(lǐng)域：害蟲和病害。筆者預(yù)測(cè)以后新成立的公司會(huì)以非生物應(yīng)急源作為另一重要的研究領(lǐng)域，以保護(hù)作物免受干旱和高熱的危害。有發(fā)展前景的生物控制激起生物農(nóng)藥的大力發(fā)展。美國最近批準(zhǔn)了BioProdex公司開發(fā)的SolviNix產(chǎn)品，第一個(gè)生物除草劑，以植物病毒活體為其活性成分（煙草輕綠花葉病毒U2病毒株）。此外，應(yīng)用RNA干擾技術(shù)進(jìn)行作物保護(hù)的研究已啟動(dòng)。大公司和新成立公司正努力開發(fā)可噴霧的RNAi產(chǎn)品和基于RNAi干擾技術(shù)的轉(zhuǎn)基因植物。在這方面，孟山都BioDirect?技術(shù)開發(fā)平臺(tái)是目前見諸報(bào)端最多的新聞之一；新成立的公司APSE致力于低成本、高純度RNA產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)，具有很好的發(fā)展前景。

圖1 目前生物農(nóng)藥的市場(chǎng)約為30億美元，2023年將超過45億美元

圖2 作物保護(hù)一直以來都是以害蟲和病害等為靶標(biāo)，而生物農(nóng)藥開發(fā)者也以非生物應(yīng)急源為另一重要研究靶標(biāo)

最近生物農(nóng)藥領(lǐng)域進(jìn)行的重要交易表明農(nóng)企和化學(xué)品公司對(duì)此行業(yè)潛在的增長有充足的自信。自2012年以來，多個(gè)企業(yè)的收購、專利權(quán)轉(zhuǎn)讓協(xié)議的簽訂，與數(shù)億美元資產(chǎn)的公司合作，表明大公司在生物農(nóng)藥開發(fā)（表1）方面投入的深入和廣度。在其他行業(yè)已完善的技術(shù)將會(huì)在生物農(nóng)藥中發(fā)揮作用，使生物農(nóng)藥對(duì)大公司更具有吸引力。例如，發(fā)酵是醫(yī)藥生產(chǎn)中的核心技術(shù)，將會(huì)成為生物農(nóng)藥生產(chǎn)的重要方法，因?yàn)閷?duì)于許多小分子生物產(chǎn)品，發(fā)酵生產(chǎn)更劃算。而且特定的化學(xué)品公司和醫(yī)藥公司的合作可從彼此未利用的發(fā)酵物中獲得額外的價(jià)值。

筆者相信生物農(nóng)藥市場(chǎng)會(huì)增長，即使在化學(xué)農(nóng)藥市場(chǎng)繼續(xù)增長的情況下。圖3從理論上預(yù)測(cè)了生物農(nóng)藥和化學(xué)的未來，粗線表明此遠(yuǎn)景預(yù)測(cè)中固有不確定性變化的幅度大。他預(yù)期當(dāng)生物農(nóng)藥市場(chǎng)繼續(xù)增長的話，化學(xué)農(nóng)藥市場(chǎng)會(huì)達(dá)到最大值后下降。在21世紀(jì)40年代末與50年代初期間，筆者預(yù)計(jì)生物農(nóng)藥和化學(xué)農(nóng)藥的市場(chǎng)會(huì)相當(dāng)。市場(chǎng)增長率的不確定性很大，特別是非洲和東南亞地區(qū)，是預(yù)測(cè)中主要的變化因素。

表1 最近大公司在生物農(nóng)藥方面所進(jìn)行的動(dòng)作，表明他們對(duì)此領(lǐng)域的極大興趣

4 總 結(jié)

筆者沒有預(yù)測(cè)以美元計(jì)，生物農(nóng)藥市場(chǎng)的增長情況，但他相信在未來其會(huì)繼續(xù)增長。全球多種因素會(huì)影響其的增長，包括管理的改變，抗性的增加。歐洲禁用新煙堿農(nóng)藥的使用就是一個(gè)很好的例子。到2015年末禁用到期，而以后的形勢(shì)還不明朗。種植者已采取2種方式應(yīng)對(duì)，采用老的、毒性較高的農(nóng)藥如有機(jī)磷和擬除蟲菊酯，以及生物農(nóng)藥替代。如果未來其他的化學(xué)作物保護(hù)產(chǎn)品被禁限用，也會(huì)使生物農(nóng)藥的市場(chǎng)增加。

圖3 未來生物農(nóng)藥和化學(xué)農(nóng)藥市場(chǎng)的預(yù)測(cè)情況

大的農(nóng)企和作物保護(hù)公司通過表1中的方式或自主研發(fā)已進(jìn)入生物農(nóng)藥領(lǐng)域。對(duì)這些大公司來說，生物農(nóng)藥代表著機(jī)遇，同時(shí)也是其核心業(yè)務(wù)的威脅。生物農(nóng)藥市場(chǎng)除了一分部新增市場(chǎng)外，其他主要來源于代替化學(xué)農(nóng)藥所得。大的農(nóng)企將會(huì)把生物農(nóng)藥作為其現(xiàn)有化學(xué)農(nóng)藥的補(bǔ)充，以緩減化學(xué)農(nóng)藥市場(chǎng)被占有的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，具有發(fā)酵能力的化學(xué)品公司和醫(yī)藥公司也將進(jìn)入此領(lǐng)域，進(jìn)而充分利用其發(fā)酵產(chǎn)物。

化學(xué)農(nóng)藥由不到10個(gè)大公司主導(dǎo)，而生物農(nóng)藥開發(fā)公司有數(shù)百之多，而其中50多個(gè)公司的市場(chǎng)占有率為60%。一些大公司期望這個(gè)新領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)者少，他們需要調(diào)整策略來占有小公司的市場(chǎng)。在某些情況下，一些可能的競(jìng)爭(zhēng)者會(huì)成為重要的合作者。在生物農(nóng)藥的開發(fā)和商業(yè)化中要聯(lián)合應(yīng)用化學(xué)、生物學(xué)、農(nóng)學(xué)和生理學(xué)，這也是公司間在此領(lǐng)域能成功合作的因素。道農(nóng)科和日本住友化學(xué)公司的子公司ValentBioSciences等公司是較早采取合作措施的公司，他們分別與Radiant Genomics和Evolva進(jìn)行了合作。這2個(gè)大公司具有生物農(nóng)藥篩選和生產(chǎn)技術(shù)，小的合作伙伴擁有基因材料可作為有發(fā)展前景的候選物。孟山都和Novezymes組成了生物農(nóng)業(yè)聯(lián)盟（BioAg Alliance）。公司間的合作將會(huì)縮短生物農(nóng)藥的開發(fā)時(shí)間，更快地取得成果，給種植者提供更多可供選擇的生物作物保護(hù)措施。

10.16201/j.cnki.cn31-1827/tq.2016.02.04

TQ450

A

1009-6485（2016）02-012-03

葉萱，女，工程師，碩士，Tel: 021-64387891-201。

2016-03-20。