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根據(jù)我國農業(yè)畜牧業(yè)的現(xiàn)有基礎以及對動物生物技術的實際需求,國家應該集中各種力量,著重對生物技術開展基礎性的研究,加大技術的投資力度,對一些利潤高的技術產(chǎn)品進行重點投資,根據(jù)我國農業(yè)動物生物技術的現(xiàn)有基礎和社會發(fā)展變化的主要形勢,預計農業(yè)生物技術將在以下幾個領域取得長足發(fā)展。
1.分子生物學技術
由于農業(yè)養(yǎng)殖日益呈現(xiàn)出規(guī)?;c集約化較高的特征,再加上人們對短期經(jīng)濟效益的集中追求,所以我國傳統(tǒng)的畜禽品種資源將會遭遇越來越嚴重的破壞,其群體數(shù)量將日益降低,品種資源的破壞形勢會日益加深,根據(jù)這種現(xiàn)實情況,未來農業(yè)動物生物技術將在以下分子生物領域進行發(fā)展:對我國固定的優(yōu)良品種或基因進行挖掘與定位;為畜禽的遺傳多樣性進行保護的分子監(jiān)測技術;我國固有畜禽品種的起源與進化的比較基因組學研究;保存動物遺傳資源的生物技術研究。
2.分子育種技術
我國農業(yè)中的畜禽育種工作經(jīng)過長時間的發(fā)展,逐漸由追求數(shù)量轉向追求質量,育種方法也逐漸由數(shù)量遺傳法轉向分子育種與常規(guī)育種相結合的方法,所以分子育種技術的改進將是未來階段我國農業(yè)動物生物技術的一個主攻方向,分子育種技術的研究將集中在標記輔助育種技術、數(shù)量性狀主基因的檢測和定位技術、動物功能和抗病基因的診斷技術以及試劑盒的研究,通過這些方面的技術研究提高動物產(chǎn)品的質量,實現(xiàn)其最大效益。
3.分子診斷技術
畜禽疫病是對我國畜牧業(yè)生產(chǎn)以及產(chǎn)品安全造成主要影響的關鍵因素,畜禽疾病的危害嚴重、流行面廣,潛在危險性較大,一旦發(fā)生就會造成較大的經(jīng)濟損失,因此,利用免疫學、現(xiàn)代分子生物學以及病毒學的相關技術,對我國畜禽的重要疫病進行分子生物學研究是是農業(yè)動物生物技術的主要發(fā)展趨勢之一,主要包括:重要畜禽疫病的分子診斷、監(jiān)測、重要畜禽疫病病原的大分子結構與功能研究以及試劑盒的研發(fā)。
4.轉基因動物技術轉基因動物是一種將胚胎工程與分子生物學有機結合而研究出來的一種基因工程動物,這種技術是克隆技術的突破性進展,影響動物發(fā)育過程中的基因表達,能夠促進遺傳學與發(fā)育生物學以及相關學科的發(fā)展,是加快動物育種進程、提高育種效率,為瀕危動物提供生存方式的有效方法。
二、結語
農業(yè)生物技術的主要研究內容包括:增強農作物以及畜禽魚的抗性、品質改良、提高產(chǎn)量和生產(chǎn)具有特殊用途的物質等。其中以轉基因作物的研究和運用最為重要,發(fā)展最快。根據(jù)統(tǒng)計資料,到2000年,全世界轉基因作物推廣面積達4420萬公頃,比1996年增長了25倍;種植轉基因作物的國家從1996年的6個增加到2000年的13個。這其中美國的轉基因作物種植面積最廣,達到了3030萬公頃,占68%;其次為阿根廷,1000萬公頃,占23%;加拿大300萬公頃,占7%;我國為50萬公頃,占1%。
根據(jù)有關專家的看法,現(xiàn)代農業(yè)生物技術的最新發(fā)展趨勢表現(xiàn)為:
——研究成果商品化產(chǎn)業(yè)化進程加速。目前,農業(yè)生物技術作為一項高新技術產(chǎn)業(yè)在發(fā)達國家業(yè)已形成,并處于一個高速發(fā)展時期。有關專家預測,本世紀生物技術產(chǎn)品在國際貿易中的份額將達到10%以上,而現(xiàn)代農業(yè)生物技術又將占相當?shù)谋戎?。世界銀行下屬機構預測世界范圍內轉基因作物產(chǎn)業(yè)的交易額為2000年20億美元,2005年60億美元,2010年200億美元;國際農業(yè)生物技術應用機構(ISAAA)的預測則分別為30億美元、80億美元和280億美元。
——研究方式集約化、規(guī)?;黠@。在政府以及公共機構對現(xiàn)代農業(yè)生物技術進行投資研究的同時,眾多私有企業(yè)也開始注意到這一領域將是繼計算機和網(wǎng)絡技術之后的又一個潛力巨大的經(jīng)濟增長點,私人公司已逐步成為農業(yè)生物技術的研究主體。以美國為例,民營機構1992年對這一領域的投資為5.95億美元,而1999年則達到15億美元。與此同時,世界范圍內出現(xiàn)了生物技術企業(yè)領域的兼并和收購狂潮,并購金額從1997年的12.37億美元陡然升至1999年的138億美元。一些資產(chǎn)過百億美元的巨型跨國公司由此形成,過去分散的研究基地也隨之向集中化規(guī)?;l(fā)展。
據(jù)業(yè)內人士分析,促成公司并購的原因,一方面是為合理利用資源、降低生產(chǎn)成本、優(yōu)化人員組合,而更重要的原因,則是因為現(xiàn)代農業(yè)生物技術產(chǎn)業(yè)是一個高技術、高投入、高風險、長周期的產(chǎn)業(yè),小公司在資金、技術、以及抗風險能力上均難以獨立對農業(yè)生物技術產(chǎn)品進行研發(fā)和推廣。只有強強聯(lián)手的大型現(xiàn)代農業(yè)生物技術企業(yè)才能有效占領市場,與其它企業(yè)抗衡。
廣義上講,生物技術是利用有機體、死細胞、活細胞以及細胞內含物,采用特殊的過程生產(chǎn)出特殊的產(chǎn)品應作到農業(yè)、醫(yī)藥以及環(huán)境修復治理中,尤其是70年代基因工程的出現(xiàn),它能改變、取代物種的基因。
生物技術在農作物中已有廣泛的應用。最初通過遺傳工程獲得而進入市場的作物是:玉米、大豆和棉花。它們經(jīng)轉基因后具有抗除草劑和棉鈴蟲的能力。這種玉米、大豆和棉花從Bt細菌獲得基因,經(jīng)遺傳改良后具有防蟲害的能力。利用Bt細菌獲得經(jīng)遺傳改良的作物的潛力是相當大的。例如:美國有200萬hm2的Bt棉花,澳大利亞有40萬hm2,兩者各相當于2.5億美元價值。如果將Bt玉米引種在美國1000萬hm2的土地上,只要增產(chǎn)5%,就意味著能增加3.5億美元收入。這項技術進一步促進了Bt制劑控制蟲害在商業(yè)上的應用。除此之外,還有許多經(jīng)轉入特定基因的玉米品種,這些品種能同時抗除草劑和一些蟲害。
生物技術在畜牧業(yè)上應用所獲得的益處與在農作物上相似。一方面,生物技術有助于提高畜禽的生命力以及消滅競爭者。促進畜禽生長的物質有生長激素以及促進其生長的調節(jié)劑,這些物質可由基因工程而獲得。如利用鼠類基因(該基因能促進角蛋白的形成)能獲得了經(jīng)遺傳改良的綿羊,這種綿羊比普通棉羊產(chǎn)毛量能提高6%左右。另一方面,生物技術在提高農作物產(chǎn)量、質量的同時,有助于提高畜牧業(yè)的生產(chǎn)力發(fā)展水平。例如,通過控制飼料作物體內碳水化合物含量可提高畜牧業(yè)生產(chǎn)力;利用基因調控技術可以提高包括豆科作物在內一些作物的蛋白質含量,減少飼料作物中難消化的木質素含量等。達比等人已生產(chǎn)出一種轉基因三葉草,可應用于澳大利亞綿羊牧場。該基因來自向日葵,經(jīng)轉基因的三葉草能制造富含氨基酸的蛋白質,該蛋白質經(jīng)食物鏈進入綿羊體內,進而能提高產(chǎn)毛量。
生物技術給人類帶來的益處也包括在生態(tài)和環(huán)境兩個方面。利用生物技術提高現(xiàn)有農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力可以減低農業(yè)向原始的、自然、半自然生態(tài)系統(tǒng)擴張的要求,因此,它有助于有人類保存、保護地球上僅有的自然生態(tài)系統(tǒng)及其資源,有助于人們未來再利用其中的基因資源開發(fā)新的產(chǎn)品。
生物技術已用于生產(chǎn)抗蟲害、抗除草劑作物。正如前面所述,一些轉基因棉花、玉米、大豆等具有抗蟲害、抗除草劑的能力。1995年人們可以在市場上購買到轉基因馬鈴薯,這種馬鈴薯能產(chǎn)生水晶蛋白,而水晶蛋白對科倫那多馬鈴薯甲蟲有毒害作用。這些轉基因作物能減少殺蟲劑的用量,降低殺蟲劑及其殘留物對食物鏈、水體造成污染,從而有利于保護生態(tài)環(huán)境。
在許多農業(yè)生產(chǎn)區(qū),土壤氮素可利用量是制約農業(yè)生產(chǎn)力提高的一個重要因子。而一高科技農業(yè)生產(chǎn)區(qū)使用人造氮肥是以犧牲生態(tài)環(huán)境為代價的。制造氮肥要利用大量能源,據(jù)統(tǒng)計,英聯(lián)邦農場平均投入的能源大約有50%來自肥料。由施用肥料而產(chǎn)生的溫度氣體(二氧氣化碳、氮氧化合物等)不可避免地促進地球氣候變暖。除此之外,農業(yè)土壤的氮素流失是水體富營養(yǎng)化的主要原因。
生物技術的利用能為這些問題的解決提供潛在的、真正有價值的幫助。
同樣,人們可以利用真菌來提高土壤養(yǎng)分的有效性。溫萊指出:特定的真菌類能促進土壤養(yǎng)分的釋放,從而促進作物生長;真菌也能通過分解有機物質(例如纖維素等)釋放出糖類,促進固氮菌的生長。進一步提高土壤養(yǎng)分有效性的可能,包括獲得轉基因細菌和真菌,以進一步增強它們制造養(yǎng)分和釋放土壤養(yǎng)分的能力。轉基因作物的最終目標是使作物本身能夠自行固氮,避免、減少使用人造肥料,從而減少對生態(tài)環(huán)境的破壞。這在目前尚不可能,但在將來卻有望實現(xiàn)這個目標。
二、生物技術帶來的不利
從經(jīng)濟角度上講,生物技術帶來的不利并不明顯,然而,它會引起發(fā)達國家與發(fā)展中國家貧富差距進一步擴大。因為,生物技術公司主要集中在發(fā)達國家,發(fā)達國家可以通過輸出生物技術產(chǎn)品而獲得利潤。與此同時,發(fā)展中國家由于技術、及其產(chǎn)品還遠沒有被廣泛接受。
生物技術可能引起生產(chǎn)方式和人類健康的退變。這種情獎品可能會隨著需要特定處理的轉基因作物的出現(xiàn)而產(chǎn)生,特別是抗除草劑的轉基因作物出現(xiàn)。農民必須從同一公司購買種子和除草劑,否則除草劑起不了作用。同樣的問題也可能在需人造肥料的轉基因作物上出現(xiàn),這些轉基因作物會取代傳統(tǒng)的依靠有機肥的作物,后者在發(fā)展中國家是很普遍的,并且也有利于環(huán)境保護。生物技術在食品上的應用對發(fā)展中國家的農民也會造成許多困難。生物技術也會對人類的健康制造麻煩。近年來在英國已有這方面的報道。特別是當能引發(fā)人體過敏反應的基因轉入農作物時,例如,堅果能引發(fā)人體過敏反應,若它的基因被導入其他作物,則有可能其他作物也會引起人體過敏。為了預防起見,轉基因作物產(chǎn)品必須經(jīng)免疫測定篩選后才能利用。
生物技術也可能引發(fā)環(huán)境問題。人們利用生物技術生產(chǎn)出抗旱、耐鹽、抗病蟲害作物同時,也導致生物多樣性遭受嚴重破壞,甚至導致一些物種滅絕。這一結果是由于生物技術促進農作物向它原本不適應的地域擴張而造成的。生物技術同樣加速土壤侵蝕和沙漠化。農業(yè),尤其是耕作農業(yè)的擴張會增加除草劑、殺蟲劑、人造肥料的使用,農業(yè)中不斷投入的能源促進全球變暖。與此同時,氮素生物化學循環(huán)的改變也加劇了水體的富營養(yǎng)化,直接影響人類和動植物的生存。
隨著科學技術的發(fā)展,生物技術得到了快速發(fā)展,尤其是近幾年才興起的新技術,具有投資少、產(chǎn)量多的優(yōu)點,在農業(yè)種植領域中廣泛應用生物技術具有十分重要的意義,不僅能有效提升我國農作物產(chǎn)量減少資金投入,也可以提高農產(chǎn)品產(chǎn)量,并且可以實現(xiàn)自然資源的綜合利用,因此,生物技術對資源的利用具有重要影響,可以確保環(huán)境保護工作的有效開展。
2農業(yè)種植領域中生物技術的應用
隨著生物技術不斷的發(fā)展和進步,生物技術在農業(yè)種植中得到廣泛應用,主要包括以下幾個方面:
2.1轉基因技術轉基因技術應用到農業(yè)種植領域中,即通過將某一農作物的優(yōu)良基因轉移到另一農作物上,以達到提高農產(chǎn)品產(chǎn)量、產(chǎn)品質量的目的。轉基因技術的工作原理是通過對某一農作物的基因進行改造,并重新組合,最終將其導入到生物體內,其中,目的基因的提取是轉基因技術的核心,據(jù)調查了解,當前農業(yè)種植中應用最多的生物技術則屬于轉基因技術,轉基因技術對農業(yè)種植具有十分重要的意義,在農業(yè)種植領域中,常用的基因有種子貯藏蛋白質基因、蘇云金桿菌抗蟲基因等,由于植物中提取的目的基因具有良好的性能,因此,利用轉基因技術提取植物中的目的基因,并將其轉移到另一農作物上,不僅可以促進農作物的生長,也可以提高農產(chǎn)品產(chǎn)量、質量,因此,轉基因技術應用在農業(yè)種植中具有重要作用,其可以有效促進農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。隨著我國對生物技術的不斷研究,轉基因技術將會得到進一步發(fā)展,并且轉基因技術的應用規(guī)模也會逐漸擴大,據(jù)資料表明,當前轉基因類植物的種植范圍正在不斷擴大,在我國農業(yè)種植中,利用轉基因技術種植的植物面積呈進一步擴大的趨勢。除此之外,在農業(yè)種植中生物技術最為突出的則屬于雜交育種技術,雜交育種技術與轉基因技術相比,其操作更為簡單,在農業(yè)種植實踐中,雜交育種技術已取得了良好的效果。
2.2組織培養(yǎng)技術組織培養(yǎng)主要工作原理是在細胞全能性的基礎上利用人工誘導的組織培養(yǎng)技術,這就要求植物細胞需要處于無菌的狀態(tài)下,才能確保植物細胞得到良好的發(fā)育,最終生長成完整的植株。將組織培養(yǎng)技術應用到農業(yè)種植中,既可以加快植物繁殖的速度,也可以在固定的時間內培育出滿足符合當?shù)剞r作物生長優(yōu)良品種,同時還能夠有效防止病毒對農作物幼苗的侵害,因此,針對組織培養(yǎng)技術對農作物生長的有利條件,在今后的農業(yè)種植中,應大力推廣和運用組織培養(yǎng)技術,但是,組織培養(yǎng)技術在農業(yè)種植中,應注意以下幾點:在植物組織培育中,培育植物的陽光溫度、濕度等應滿足植物組織培育的條件,并且培養(yǎng)基組成結構、pH值等化學條件也應符合標準要求,有效控制外界因素對植物組織培育的影響,為植物組織培養(yǎng)發(fā)育提供優(yōu)質的條件,并且在初代培養(yǎng)外植體過程中應做好外植體褐變處理工作,由于外植體在接種過程中容易發(fā)生褐變現(xiàn)象,然而,褐變現(xiàn)象的出現(xiàn)將會影響植物外植體的培育,所以,做好褐變處理工作,以保證植物培養(yǎng)工作順利進行。
3結語
我國是世界上人口最多的國家,所以我國對農產(chǎn)品的需求量也是很大的,在最近幾年,很多新技術都出現(xiàn)在了農業(yè)生產(chǎn)領域當中,生物技術就是其中十分重要的一種,它的發(fā)展速度非???,并且已經(jīng)在農業(yè)生產(chǎn)中開始應用。如果在沒有污染的自然生態(tài)環(huán)境中,這項技術可以有效的解決我國糧食短缺的問題。而且這項技術在應用的過程中也存在著非常顯著的優(yōu)勢,該技術不需要大量的投資,產(chǎn)量也非常高,同時收益也比較好,減小也非??欤c此同時,這項技術也可以使得資源的配置效率更高,資源的使用也更加的合理,從而也大大的降低了資源的浪費幾率,對我國生態(tài)環(huán)境也不會造成非常不利的影響,所以這項技術對農業(yè)的發(fā)展有著十分積極的推動作用,這也對我國建設生態(tài)型社會會產(chǎn)生非常大的正面作用。
2生物技術在農業(yè)種植中的應用
2.1通過該技術提高糧食產(chǎn)品的產(chǎn)量。在我國,一個顯而易見的現(xiàn)象就是人口總數(shù)多,人均占地面積很小,而糧食分布不均,這就使得很多地區(qū)的糧食儲量都無法達到其實際的需要,這也成為了阻礙我國經(jīng)濟健康穩(wěn)定發(fā)展的一個十分重要的因素,雜交水稻的成功就是生物技術應用的一個重要的成果。
2.2應用生物技術,改進農產(chǎn)品自身的品質。經(jīng)濟的發(fā)展使得人們的生活水平也在不斷的提高,當前人們更加關注的是食品自身的質量和營養(yǎng)價值等。生物技術的應用就很好的滿足了這一要求,舉例來說,轉基因技術就是通過對產(chǎn)品的基因進行改良和重組來提高產(chǎn)品當中營養(yǎng)元素的含量,同時也大大的提高了產(chǎn)品自身的抗病能力,減少了農業(yè)生產(chǎn)過程中不必要的損失。
2.3生物農藥方面也有著非常廣泛的應用。在實際的生產(chǎn)活動中,農作物的產(chǎn)量會受到很多因素的影響,在這些影響因素當中,病蟲害是一個十分關鍵的因素,在傳統(tǒng)的種植活動中需要使用大量的農藥,這樣不僅會給產(chǎn)品自身的性能帶來很大的影響,同時農藥的使用也會對環(huán)境造成非常大的污染。而生物農藥主要就是利用生物新陳代謝出來的產(chǎn)物經(jīng)過有關技術的提取,最終制成的農藥,這種農藥和以往使用的農藥相比要具備更大的優(yōu)勢,生物農藥具有非常強的多樣性,所以農戶可以根據(jù)自己的需要去選擇適合的農藥類型,而且生物農藥在研制和生產(chǎn)的過程中使用的化學成分非常的少,這就使得這種農藥在使用的過程中對農作物本身和種植環(huán)境的負面影響就更小。以往的農藥都是通過生物組織而生產(chǎn)出來的,而且這種農藥在使用的過程中有著十分明顯的范圍限制,同時因為其制作的成本較高,所以其售價也比較高。但是生物農藥就不會出現(xiàn)這樣的情況,使用生物農藥可以使得農作物生長的更快,同時使用范圍也不會受到像傳統(tǒng)農藥那樣嚴格的限制,同時它也大大的減少了生產(chǎn)過程中需要的資金。
2.4通過生物技術提高了農作物的抗病性和抗蟲性。在我國,除了水稻等極少數(shù)農作物的產(chǎn)量高以外,大部分農作物產(chǎn)量低,其中很大原因就是我國農作物抗病性和抗蟲性差。農作物抗蟲性和抗病性差不僅僅影響農作物的產(chǎn)量,甚至可能導致農作物的死亡。要想提高我國農作物的產(chǎn)量就必須提高農作物的抗病性和抗蟲性。生物技術的引入,給解決這種難題帶來了契機,如利用馬鈴薯自身分泌的一種蛋白物質來抵抗科倫那多甲蟲對其的傷害。長期利用生物技術防蟲害,可以使農作物產(chǎn)生一定的抗蟲性和抗病性,這也會減少傳統(tǒng)農藥的使用。2.5通過生物技術來提高農作物的抗金屬性。當今社會,經(jīng)濟發(fā)展中工業(yè)經(jīng)濟所占的比重很大,而工業(yè)發(fā)展離不開對金屬的利用。由于對金屬的廣泛運用,使得金屬微粒無處不在,甚至于我們呼吸的空氣中也含有這些金屬微粒。有些重金屬本身是有毒性的,它們被植物所吸收后,生長產(chǎn)生的農作物產(chǎn)品中就會帶有這些重金屬元素,這就會給食用者帶來身體上的危害。土壤中也會含有大量對人體有害的重金屬元素,由于這些土壤一直生長著農作物,所以這些土壤中的重金屬不易移除。如今,通過生物技術,提高了農作物自身的重金屬抗性,含有重金屬元素的土壤,在經(jīng)過改良后農作物的循環(huán)種植,重金屬被逐步移除。
3對生物技術在農業(yè)領域前景的展望
3.1利用農作物的光合作用進行生物利用的研究.光合作用是指植物通過對光源的利用,達到植物產(chǎn)量的增收。在生物技術方面,就是要通過對光合作用的深入研究,提高植物光合作用率,從而在農業(yè)領域大展拳腳。
3.2生物固氮技術。傳統(tǒng)的化肥雖然能起到一定的養(yǎng)料作用,但是也對農作物及土壤有著很大的傷害。氮肥是對農作物使用最廣泛的一種化肥,傳統(tǒng)的氮肥基本上都是化學肥料,傷害土壤和農作物本身。利用生物技術進行生物固氮,提高了氮的使用效率,降低了氮肥的成本。
3.3通過對農作物生物反應器的研究,提高農作物產(chǎn)量。目前,對于菌類的生物反應器的掌握難度較大,技術要求比較高,成本也相對較高。但是植物農作物的反應器就相對容易掌握,便于管理,對操作技術要求低。合理利用農作物的生物反應器,必將會取得不凡的成就。
4加強對農業(yè)生物技術的推廣和宣傳
目前農業(yè)生物技術還沒有被廣泛的應用,這就應該加大推廣力度,豐富宣傳手段。農業(yè)生物技術如果被全面的推廣應用,必將成為農業(yè)史上又一次偉大的革命,它必將引領農業(yè)生產(chǎn)潮流。政府應該加大農業(yè)生物技術扶持,加強宣傳投入。
5結論
文獻提出了一種以多主體的順序“接力”為主要特征的創(chuàng)新模式,并稱之為“接力創(chuàng)新”。文獻[2]預測在生物制藥業(yè)、生物農業(yè)、信息業(yè)、納米業(yè)等新興產(chǎn)業(yè)中廣泛存在接力創(chuàng)新。其中,接力創(chuàng)新在生物制藥產(chǎn)業(yè)的普適性已被文獻[1,3-4]等證明。文獻[5]驗證了信息產(chǎn)業(yè)(主要是新一代信息技術)中也大量存在接力創(chuàng)新。那么,農業(yè)生物技術、納米技術等是否也如預測的那樣遵循接力創(chuàng)新呢?如果遵循,那么是否具有自身的特性以及為何會形成這種特性呢?這些問題尚未得到回答①。與生物制藥產(chǎn)業(yè)相類似,生物農業(yè)產(chǎn)業(yè)同樣建立在現(xiàn)代生物技術的基礎上,并且是除生物制藥產(chǎn)業(yè)以外運用現(xiàn)代生物技術最為廣泛、發(fā)展最為迅猛的產(chǎn)業(yè),也是中國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中的重點產(chǎn)業(yè)。從理論層面看,研究農業(yè)生物技術的接力創(chuàng)新可以拓展接力創(chuàng)新的應用范圍、深化和完善接力創(chuàng)新的相關理論。從實踐層面看,中國是一個農業(yè)大國,生物農業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展對于促進中國農業(yè)技術現(xiàn)代化、保障國家安全具有重要的戰(zhàn)略意義。揭示農業(yè)生物技術的接力創(chuàng)新的特性,為中國生物農業(yè)的產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新研究提供了一個新的視角,可以幫助相關創(chuàng)新主體明確定位、科學決策,指導產(chǎn)業(yè)集群、創(chuàng)新網(wǎng)絡、產(chǎn)業(yè)政策等方面的研究。本文采取多案例研究方法,通過與生物制藥技術等的接力創(chuàng)新進行對比,探索農業(yè)生物技術的接力創(chuàng)新②。下文安排如下:在文獻回顧的基礎上提出研究變量;進行研究設計;通過案例分析得出主要發(fā)現(xiàn);探討農業(yè)生物技術接力創(chuàng)新的形成機理;總結研究結論和政策啟示。
2文獻回顧與研究變量
2.1文獻回顧
接力創(chuàng)新的淵源可以追溯到Pavitt對“基于科學的高科技部門”的論述[6]以及國家創(chuàng)新系統(tǒng)中“基于科學的體制”[7-8]?!澳J?”等理論也強調了“后現(xiàn)代”社會中科學研究與創(chuàng)新的交互作用[9],并進而形成“三螺旋”模型所描述的大學承擔企業(yè)功能、企業(yè)承擔學術功能的現(xiàn)象[10]。這些經(jīng)典研究(但不限于這些研究)事實上分離出一類基于科學的創(chuàng)新。例如:Pisano認為科學的深度參與導致生物制藥是“基于科學的商業(yè)”[11];陳勁、趙曉婷和梁靚指出生物制藥等領域的創(chuàng)新是“基于科學的創(chuàng)新”[12];對納米產(chǎn)業(yè)的研究也佐證了這種特性[13]。那么,這類基于科學的創(chuàng)新如何才能獲得成功?生物制藥創(chuàng)新研究逐步揭示出接力創(chuàng)新這一新型創(chuàng)新模式,給這個命題提供了較為完美的答案。①文獻[3]提出:專家型公司是建立在科學研究的基礎上的、專注于分子生物學研究和現(xiàn)代生物技術研發(fā)前端的小型生物技術企業(yè);而核心公司是在新藥的研發(fā)、生產(chǎn)和營銷等方面具有綜合組織能力的大型一體化公司。生物制藥源于20世紀70年明的DNA重組技術[14],當前已成為涉及分子生物學、基因組學、蛋白質組學、遺傳學、生物化學、組合化學、生物信息學、計算科學和納米技術等眾多科學技術的復雜體系[11]。文獻[15]指出生物制藥創(chuàng)新主要來自大學,大學、公共研究機構、盈利性公司等不同類型的組織在創(chuàng)新過程中建立聯(lián)系、共同參與創(chuàng)新[16-18],大型制藥公司與利用生物技術開發(fā)新藥的專業(yè)化企業(yè)之間是合作關系[19]。李天柱、銀路和石忠國等最早提出生物制藥創(chuàng)新中專家型公司與核心公司之間合作的本質是兩者的接力創(chuàng)新,技術轉讓、合同研究、并購、聯(lián)盟等常見的合作方式其實是實現(xiàn)接力的具體手段[3]①。在此后的研究中,李天柱等進一步針對生物制藥起源于基礎科學研究的特性,將大學等公共研究機構納入接力創(chuàng)新框架,提出了接力創(chuàng)新的完整概念,分析了“大學-專家型公司-核心公司”之間的主要接力關系和接力方式[1],并探討了接力創(chuàng)新的一般規(guī)律和發(fā)生機理,比較了接力創(chuàng)新與合作創(chuàng)新(包括產(chǎn)學研合作)、開放式創(chuàng)新和二次創(chuàng)新等其他典型創(chuàng)新模式的異同及應用思路[2]。雖然接力創(chuàng)新概念的提出時間較晚,但是由于它對基于科學的創(chuàng)新具有重要價值,已引起了一些學者的關注。文獻[5]驗證了信息產(chǎn)業(yè)中廣泛存在接力創(chuàng)新且它具有自身的特性;有學者運用接力創(chuàng)新研究了區(qū)域創(chuàng)新平臺、新興產(chǎn)業(yè)載體等[3-4,20-21]。然而,總體來看,目前關于接力創(chuàng)新的研究主要是基于生物制藥產(chǎn)業(yè)開展的,而生物農業(yè)產(chǎn)業(yè)等其他基于科學的產(chǎn)業(yè)是否遵循接力創(chuàng)新及其特性則尚無專門研究。
2.2研究變量
本文旨在驗證前人對接力創(chuàng)新的推斷,但是由于針對農業(yè)生物技術的類似研究尚屬空白,因此本文實際上屬于對農業(yè)生物技術接力創(chuàng)新的探索。針對這一研究目的,首先,本文將研究問題明確為“農業(yè)生物技術是否遵循接力創(chuàng)新,如果遵循,那么是否具有自身的特殊性及其形成機理是什么”,以避免被海量數(shù)據(jù)所“淹沒”[22];其次,除了可從研究問題直接推出的研究變量外,本文并未事前指定其他變量,以防止在研究過程中束縛思想、阻礙新理論的構建;最后,本文借鑒現(xiàn)有文獻的邏輯,但盡量保持開放心態(tài),以免限制研究發(fā)現(xiàn)和產(chǎn)生偏差[22]?;谏鲜鏊枷耄鶕?jù)代表性文獻[1-3]鋪墊的理論基礎,本文利用如下變量研究農業(yè)生物技術的接力創(chuàng)新:1)接力創(chuàng)新。接力創(chuàng)新的本質是:能力顯著異質、優(yōu)勢明顯互補的創(chuàng)新主體共同參與創(chuàng)新,但各主體加入創(chuàng)新過程的時間有先有后,且它們承擔不同的任務,在創(chuàng)新過程中地位平等、缺一不可、各司其職、很少“越界”,主體間的順序接力推動創(chuàng)新獲得成功。也有文獻指出,在新興技術的創(chuàng)新中,能力互補的創(chuàng)新主體通過聯(lián)盟等組織間合作方式共同完成創(chuàng)新是一種普遍現(xiàn)象[23],因此不能認為只要多個主體共同參與的創(chuàng)新就屬于接力創(chuàng)新。為了使研究更加嚴謹[24],針對接力創(chuàng)新變量,本文提出一個競爭性解釋:農業(yè)生物技術不遵循接力創(chuàng)新,實際上只是采取了戰(zhàn)略聯(lián)盟等合作創(chuàng)新模式。2)接力關系。接力關系這一變量是參照當前接力創(chuàng)新最為典型的生物制藥產(chǎn)業(yè)而提出的,其存在的前提是接力創(chuàng)新變量能夠得到較好的解釋。具體而言,農業(yè)生物技術創(chuàng)新過程中可能存在如下接力關系:第一,以不同創(chuàng)新主體之間的知識創(chuàng)造接力為主線;第二,以不同主體之間的知識產(chǎn)權接力為實現(xiàn)手段;第三,以金融接力為支撐,即創(chuàng)新過程中存在不斷有新的資金加入、原有資金退出的接力現(xiàn)象;第四,創(chuàng)新過程中政府支持政策也具有與金融支撐類似的接力現(xiàn)象。3)接力方式。接力方式是上下游創(chuàng)新主體之間實現(xiàn)接力的具體手段。參照生物制藥技術的接力創(chuàng)新,農業(yè)生物技術創(chuàng)新的主要接力方式應包括授權許可、平臺技術轉讓、合同研究、并購、聯(lián)盟等多種方式。與接力關系變量相類似,接力方式變量存在的前提也使接力創(chuàng)新變量得到較好的解釋。
3研究設計
3.1研究邊界
按照一般理解,農業(yè)生物技術是運用基因工程、發(fā)酵工程、細胞工程、酶工程及分子育種等生物技術改良動植物及微生物品種的生產(chǎn)性狀,培育動植物及微生物新品種,生產(chǎn)生物農藥、獸藥和疫苗的新技術[25]。該定義指出,農業(yè)生物技術建立在以DNA重組為核心的現(xiàn)代生物技術體系的基礎上,從而與其他農業(yè)技術區(qū)分開來。例如,袁隆平院士發(fā)明了“雜交水稻”技術,為中國和世界做出了巨大貢獻,但是該技術沒有利用DNA重組及其他現(xiàn)代生物技術,因此不屬于本文研究的農業(yè)生物技術①。
3.2研究方法
案例研究最適合于研究“怎么樣”(how)和“為什么”(why)的問題[24]。案例研究以案例為基礎,從中歸納產(chǎn)生理論,理論的產(chǎn)生完全根植并升華于案例內或案例間的構念之間的關系及這些關系所蘊含的邏輯論點[26]。案例研究可分為單案例研究和多案例研究[27],其中多案例研究在有效性和普適性方面比單案例研究更具優(yōu)勢[28-29],特別是當多個案例同時指向同一結論時,案例研究的有效性更會顯著提高[24]。本文對農業(yè)生物技術接力創(chuàng)新的探索正屬于“how”和“why”的問題,適合于采用案例研究方法??紤]到歸納理論的有效性,本文采用多案例研究方法。
3.3數(shù)據(jù)收集
案例研究中常用的數(shù)據(jù)來源包括文獻、檔案記錄、訪談、直接觀察、參與性觀察和實物證據(jù)[30],本文采用文獻分析作為數(shù)據(jù)收集方法。數(shù)據(jù)收集按照下面步驟進行:第一階段,研讀有關行業(yè)報告和資訊收集,找出已進入商業(yè)化階段的農業(yè)生物技術。在這一階段,國家科技部高新技術司編寫的《中國生物產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告》等權威報告、生物谷②等專業(yè)網(wǎng)站提供了最初的篩選范圍。第二階段,針對收集到的農業(yè)生物技術名錄,廣泛收集其技術創(chuàng)新過程的信息,獲得大量零散的技術創(chuàng)新片段。在這一階段,除了論文、研究報告等文獻外,維基百科③、谷歌、果殼網(wǎng)④等網(wǎng)站也是豐富信息的重要來源⑤。第三階段,使用三角驗證法確認數(shù)據(jù)的質量,即研究者可利用多重證據(jù)來源和多重研究方法以減少偏見的影響[31]。第四階段,將經(jīng)過驗證的創(chuàng)新案例片段進行拼接,從而得到完整的案例。在收集數(shù)據(jù)資料的過程中,筆者還建立了案例檔案和證據(jù)鏈以保證案例質量。不可否認,諸如文獻分析這種二手數(shù)據(jù)收集方法與訪談法、觀察法等相比確實并非最優(yōu)選擇,這是在現(xiàn)有研究條件約束下所做出的一種滿意決策。由于本文是從總體上對農業(yè)生物技術創(chuàng)新進行研究,不以研究每個案例的微觀過程為目的,因此通過上述過程收集的案例資料可以滿足研究要求。待條件成熟時,再進一步利用一手資料驗證本文研究。3.4案例簡介多案例研究所需的案例一般以4~10個為宜[22],所選取的案例要具有較大的典型性和極端性,并具有獨特的研究價值[32]。本文選擇表1中的8個案例作為研究對象。案例選擇主要基于3個標準:一是盡可能廣泛覆蓋生物農業(yè)的相關領域,以提高研究結論的普適性;二是盡量針對典型的農業(yè)生物技術及企業(yè),以提高案例的典型性和代表性;三是在滿足前兩個標準的前提下,盡量采用涉及中國企業(yè)的案例,以增加對中國的指導價值。需要指出的是,由于拼接案例受到數(shù)據(jù)來源的限制,因此肯定還有其他典型案例無法得到,這可能在一定程度上影響本文的研究質量,但筆者認為表1中的案例已可以較好地滿足研究需要。
4研究發(fā)現(xiàn)
4.1農業(yè)生物技術接力創(chuàng)新的特性
表1中的案例具有一個共同特征:一項農業(yè)生物技術創(chuàng)新的全過程主要表現(xiàn)為,不同企業(yè)先后加入創(chuàng)新過程,分別完成創(chuàng)新鏈上不同環(huán)節(jié)的任務,創(chuàng)新是通過上下游企業(yè)之間的接力傳遞而逐步推進的。這一特征與接力創(chuàng)新的本質是一致的,因此可確定接力創(chuàng)新是農業(yè)生物技術的重要創(chuàng)新模式。例如,NaturalIndustries公司在成功研發(fā)了生物抗蟲害技術后于2012年被諾維信公司(Novozymes)收購,諾維信公司將此技術應用于水果、蔬菜等農作物種植市場。在這項創(chuàng)新中,NaturalIndustries承擔上游的研發(fā)任務,諾維信公司在NaturalIndustries的基礎上繼續(xù)完成商業(yè)化,屬于典型的接力創(chuàng)新;在諾維信公司和孟山都公司(Monsanto)的聯(lián)盟中,諾維信公司負責研究提高抗病蟲害能力、作物產(chǎn)量和土壤肥力的生物土壤改良技術,孟山都公司在諾維信公司研發(fā)的基礎上完成田間試驗、注冊與商品化,這也是典型的接力創(chuàng)新;孟山都公司收購Asgrow、Holden等公司的目的是利用這些公司的市場網(wǎng)絡將其玉米、大豆等轉基因育種技術推向美國、比利時等國家的市場,本質上是孟山都公司完成上游的技術研發(fā)、Asgrow等公司完成下游的商業(yè)化,這也是接力創(chuàng)新的具體表現(xiàn)。表1中的其他案例也遵循類似的接力創(chuàng)新模式。事實上,筆者所收集的案例數(shù)量遠超表1中的案例數(shù)量,只是很多案例因不夠完整、不夠具體或不夠典型等而未被納入分析,但其中很多案例也表現(xiàn)出上下游創(chuàng)新主體順序接力的特性。必須承認,表1中的案例確實存在多個創(chuàng)新主體參與并廣泛運用聯(lián)盟、并購等合作方式的事實,但本質上還是上游主體完成其承擔的任務后,像接力賽跑那樣傳遞給下游主體繼續(xù)開展后續(xù)任務,因此屬于接力創(chuàng)新而非一般意義上的合作創(chuàng)新,變量1的競爭性解釋可以排除,對生物農業(yè)中廣泛存在接力創(chuàng)新現(xiàn)象的支持進一步加強。但是,與生物制藥技術等相比,農業(yè)生物技術的接力創(chuàng)新表現(xiàn)出自身的顯著特性。1)農業(yè)生物技術的接力創(chuàng)新主要發(fā)生在轉基因作物、生物防護等領域,而在生物農藥、獸藥和疫苗等領域出現(xiàn)得較少。即便在轉基因作物等接力創(chuàng)新的易發(fā)領域,接力創(chuàng)新也是最近10余年才逐步興起的,一些生物農業(yè)巨頭曾獨自在這些領域取得了成功,如孟山都公司推出了保鈴抗蟲棉花等。因此,筆者認為,接力創(chuàng)新是農業(yè)生物技術創(chuàng)新的新趨勢,該發(fā)現(xiàn)修正了文獻[1]的結論———文獻[1]曾推測生物農業(yè)應像生物制藥業(yè)那樣普遍遵循接力創(chuàng)新模式。2)文獻[1]和文獻[2]指出,生物制藥技術的創(chuàng)新基本上遵循“大學—專家型公司—核心公司”(如忽略掉大學,則為“專家型公司—核心公司”)順序接力的單一模式。但是,農業(yè)生物技術的接力創(chuàng)新明顯分化為3類(如表1所示):第一類,專家型公司與核心公司的接力,如“NaturalIndustries-諾維信”和“TJTechnologies-諾維信”,這與生物制藥技術的接力創(chuàng)新基本一致;第二類,核心公司與核心公司的接力,如“諾維信—孟山都”、“孟山都—禮來(EliLilly)”及“孟山都—拜爾作物科學(Bayer)”,這與生物制藥技術的接力創(chuàng)新有差異較大;第三類,核心公司與其他中小公司的接力,如“孟山都-Asgrow、Holden”、“孟山都—中國種子集團、河北中業(yè)集團”及“杜邦先鋒(Dupont)—山東登海種業(yè)”,這與生物制藥技術的接力創(chuàng)新恰好相反。3)農業(yè)生物技術的接力創(chuàng)新極少涉及大學,或者說鮮有直接利用大學科學發(fā)現(xiàn)的情況———這進一步修正了文獻[1]的結論。文獻[1]曾猜想,農業(yè)生物技術與生物制藥技術一樣,創(chuàng)新應直接建立在大學科研的基礎上。同時,農業(yè)生物技術創(chuàng)新對專家型公司的依賴相對較弱,很多重要技術都是核心公司研發(fā)的。理論上講,農業(yè)生物技術與生物制藥技術一樣,其前端研發(fā)工作最適合由專家型公司承擔,但這一特性并未得到案例的支持。
4.2接力關系
農業(yè)生物技術創(chuàng)新中的接力關系大體上符合變量定義中對接力關系的陳述,但又有不同表現(xiàn)。1)以知識創(chuàng)造接力為主線。接力創(chuàng)新的本質是通過上下游創(chuàng)新主體之間的順序接力,逐步完成創(chuàng)新中最基本的知識創(chuàng)造過程[1]。已證明農業(yè)生物技術的創(chuàng)新遵循接力創(chuàng)新模式,因此創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)必然圍繞知識創(chuàng)造及其順利接力進行構建。例如,在“諾維信—孟山都”的接力創(chuàng)新案例中,諾維信公司將自己研發(fā)的土壤改良技術知識傳遞給孟山都公司,由孟山都公司繼續(xù)創(chuàng)造田間試驗、注冊及商業(yè)化等方面的知識。表1中的其他案例也是如此,不再贅述。2)以知識產(chǎn)權接力為手段。在接力創(chuàng)新中,知識產(chǎn)權也是一個與知識創(chuàng)造協(xié)同發(fā)展的接力過程,知識產(chǎn)權轉移成為創(chuàng)新主體實現(xiàn)接力的手段。在這一點上,農業(yè)生物技術的接力創(chuàng)新符合接力創(chuàng)新的一般規(guī)律[1](具體的接力方式詳見下文分析)。3)對金融支撐的接力需求不強。接力創(chuàng)新對金融支撐通常有強烈的需求,如生物制藥需要公共財政、天使投資者、風險投資、核心公司、資本市場等復雜資金接力支撐整個創(chuàng)新過程[1]。在農業(yè)生物技術的第一類接力創(chuàng)新中,位于創(chuàng)新鏈上游的專家型公司主要依靠風險投資和公共財政的資金,在創(chuàng)新任務被傳遞到核心公司后主要依靠核心公司的資金和資本市場的資金,因此整個過程表現(xiàn)出一定的金融支撐接力性質。在農業(yè)生物技術的第二類和第三類接力創(chuàng)新中,整個創(chuàng)新過程都主要依靠核心公司的資金和資本市場的資金,金融支撐接力的特性并不顯著。總體來看,雖然農業(yè)生物技術創(chuàng)新面臨高度的不確定性和風險性,投入巨大、周期漫長,但是對金融支撐接力的需求卻不強烈———這與接力創(chuàng)新的現(xiàn)有理論相比可謂大相徑庭。4)強烈依賴政策支持接力。政府政策在農業(yè)生物技術創(chuàng)新中發(fā)揮重要作用。以轉基因作物為例:實驗室研究階段需要有利于轉基因實驗、動植物新品種專利保護等方面的政策;育種研究階段需要政府開放對轉基因動植物新品種試驗管制、大規(guī)模田間試驗審批等方面的政策;更突出的是,生產(chǎn)和商業(yè)化階段的成敗在很大程度上取決于申報審批、品種審定和證書發(fā)放、大規(guī)模種植許可及國際貿易管制等一系列有利政策。只有在創(chuàng)新的不同階段分別配置合適的政策且各政策之間無縫銜接,才能為農業(yè)生物技術創(chuàng)新奠定良好基礎,任一環(huán)節(jié)上的政策變化都可能給創(chuàng)新造成重大影響。2012年歐盟質疑孟山都公司的“NK603”轉基因玉米的安全性,曾造成孟山都公司所有的轉基因作物都面臨被歐盟禁止的威脅。政府政策對新興產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新普遍具有重要意義[33],但是像農業(yè)生物技術這樣對政策支持接力的依賴如此之高是罕見的。
4.3接力方式
農業(yè)生物技術的3類接力創(chuàng)新具有相對穩(wěn)定的接力方式,不像生物制藥創(chuàng)新的接力方式那樣動態(tài)復雜。下面針對3類接力創(chuàng)新分別論述。在第一類接力創(chuàng)新中,上下游企業(yè)間的接力方式主要是并購。通常是下游的核心公司并購上游的專家型農業(yè)生物技術公司,這與生物制藥創(chuàng)新中專家型公司整體出售這一接力方式的相似度較高。采用這種接力方式的一般情況是,上游企業(yè)提出創(chuàng)意且技術研發(fā)已成型,而下游企業(yè)擁有田間試驗、申報審批、市場推廣等一系列加速技術商業(yè)化的能力,且下游企業(yè)的營銷網(wǎng)絡和顧客基礎規(guī)模較大,能使技術在商業(yè)化環(huán)節(jié)發(fā)揮更大價值。同時,上游的專家型公司大都是借助風險投資創(chuàng)辦的,通過并購可獲得較高的企業(yè)價值溢價,風險投資愿意推動這樣的并購;而下游的核心供公司則擁有充足資金可為并購支付較高價格。諾維信公司收購NaturalIndus-tries和TJTechnologies都屬于這種情形。在第二類接力創(chuàng)新中,上下游企業(yè)間的接力方式包括聯(lián)盟、技術轉讓、授權許可等,這些方式的本質都是通過簽訂某種契約將知識產(chǎn)權從上游企業(yè)傳遞到下游企業(yè),我們統(tǒng)稱為協(xié)議合作。協(xié)議合作普遍發(fā)生在核心公司之間,一般是上游的核心公司提出研發(fā)創(chuàng)意且完成基礎研究和實驗開發(fā),而下游的核心公司完成申報審批、市場推廣等商業(yè)化工作。其中,如果采用聯(lián)盟方式,則會按照企業(yè)對創(chuàng)新的貢獻預先約定好利益分配辦法,上下游企業(yè)通過分割創(chuàng)新的終端收益獲得各自的回報。“諾維信—孟山都”的接力創(chuàng)新聯(lián)盟即是如此;如果采用技術轉讓或授權許可,那么上游企業(yè)通常事先劃定下游企業(yè)使用技術的范圍和條件,上游企業(yè)除了獲得一筆技術轉讓費(或技術許可的門檻費)外,通常還能在未來創(chuàng)新成功后獲得從創(chuàng)新收益中分成的權利。孟山都公司將其轉基因抗除草劑大豆技術許可給拜耳作物科學就采用了這種方式。在第三類接力創(chuàng)新中,上下游企業(yè)間的接力方式包括股權收購、合資等途徑,我們統(tǒng)稱為資產(chǎn)聯(lián)結。使用資產(chǎn)聯(lián)結這一名詞是因為這種接力方式一般發(fā)生在上游企業(yè)為核心公司而下游企業(yè)規(guī)模較小的情況下,核心公司掌控全部技術研發(fā)及田間試驗、申報審批等后期創(chuàng)新工作,但在最終拓展市場(尤其是拓展國際市場)時面臨較大障礙,因此以股權收購或合資方式控制下游企業(yè),借助下游企業(yè)擁有的市場網(wǎng)絡以及對特定市場熟悉等優(yōu)勢加速技術創(chuàng)新擴散。這種情形與第一類接力創(chuàng)新中核心公司收購上游專家型公司的方向恰好相反、目的也不同,為區(qū)別方便稱之為資產(chǎn)聯(lián)結。杜邦先鋒與山東登海種業(yè)合資成立山東登海先鋒種業(yè)有限公司,將其轉基因玉米種子推向中國市場就是以資產(chǎn)聯(lián)結方式實現(xiàn)創(chuàng)新接力的實際反映。此外,接力方式變量中包含的合同研究、平臺技術轉讓等典型接力方式并未在生物農業(yè)產(chǎn)業(yè)中發(fā)現(xiàn)相應的案例,這也反映出農業(yè)生物技術接力創(chuàng)新的不同之處。
4.4其他發(fā)現(xiàn)
除了上述基于3個變量得到的發(fā)現(xiàn)外,筆者在研究過程中還發(fā)現(xiàn)中國企業(yè)在農業(yè)生物技術創(chuàng)新中主要參與第三類接力創(chuàng)新,基本上是承接跨國公司已研發(fā)成功的技術并將之拓展至中國市場。從企業(yè)創(chuàng)新管理的角度看,中國企業(yè)采取這種方式可以規(guī)避生物技術研發(fā)的高度不確定性和風險,且可獲得相應的創(chuàng)新收益。然而,從企業(yè)的核心競爭力和中國生物農業(yè)發(fā)展的角度看,這種接力創(chuàng)新愈演愈烈可能使中國企業(yè)逐漸喪失自主研發(fā)的動力和熱情,并使中國生物農業(yè)的核心技術受制于人,因此必須引起高度重視。
5農業(yè)生物技術接力創(chuàng)新的形成機理
以轉基因作物為例的農業(yè)生物技術創(chuàng)新過程可抽象為圖1。圖1農業(yè)生物技術的創(chuàng)新過程(以轉基因作物該過程由上游的實驗室研究、中游的育種研究和下游的大規(guī)模生產(chǎn)與商業(yè)化3個序貫相連的階段構成,每一階段又可細分為更多階段。3個階段的主要任務和所需能力存在顯著差異:實驗室研究的目標是克隆目的基因,創(chuàng)造轉基因作物品系,因此基礎研究能力在這一階段最為關鍵②;育種研究的目標是開發(fā)育種工藝和方法,并通過小規(guī)模田間種植試驗對工藝方法和安全性進行檢驗(試驗面積約為100m2),這一階段也有較強的科學研究成分,但更接近生產(chǎn)技術和工藝的研發(fā);規(guī)模生產(chǎn)和商業(yè)化階段的目標是,通過大規(guī)模田間釋放試驗確定穩(wěn)定的育種技術和工藝,并對試驗成功的作物品系進行申報審批和開展商業(yè)推廣,因此,除了研發(fā)能力外,對政府的公關能力和商業(yè)化能力也至關重要。平均而言,農業(yè)生物技術的創(chuàng)新周期長達13年、投入超過1.3億美元。其中,創(chuàng)新鏈上游的實驗室研究能否成功具有非常大的不確定性,創(chuàng)新鏈下游的大規(guī)模生產(chǎn)和商業(yè)化面臨的風險同樣驚人,尤其是能否通過品種審批具有巨大的不確定性,整個創(chuàng)新周期中約三分之一到一半的時間用于通過政府審批,平均審批費用超過3500萬美元。此外,商業(yè)性推廣還面臨不同國家在政策、社會和國際貿易方面的嚴格壁壘[34]。農業(yè)生物技術創(chuàng)新的過程和特點與接力創(chuàng)新發(fā)生的一般規(guī)律十分吻合[2]。具體而言,受規(guī)模、資金、公關能力和市場網(wǎng)絡等因素的限制,專家型的農業(yè)生物技術公司基本上不具備完成整個農業(yè)生物技術創(chuàng)新的能力,也無力承擔創(chuàng)新過程中的風險(尤其是下游風險),因此通常聚焦于從事創(chuàng)新中前段的實驗室研究或育種研究,或在創(chuàng)新后段的商業(yè)推廣、大規(guī)模種植等環(huán)節(jié)參與進來,因此此時不確定性已很低。孟山都、諾維信這類核心公司擁有完成整個創(chuàng)新過程的能力,但創(chuàng)新的不同階段所需的能力存在較大差異,由核心公司獨自完成創(chuàng)新仍是低效率的。特別是在實驗室研究環(huán)節(jié),核心公司的能力有時明顯弱于專家型公司。而在創(chuàng)新后端,單獨一家核心公司———不論其規(guī)模和影響力如何巨大———突破不同國家的政策、社會及國際貿易等方面的障礙都顯得力不從心。因此,根據(jù)農業(yè)生物技術創(chuàng)新在不同階段的特點,由優(yōu)勢能力各異的企業(yè)分別承擔創(chuàng)新任務,通過接力合作推動創(chuàng)新成功無疑是更好的選擇。
但是,農業(yè)生物技術自身的特殊性又使其接力創(chuàng)新具有如下自身的特性:1)農業(yè)生物技術體系龐大、涉及領域較多,不同細分領域存在一定差異。我們觀察到,一些農業(yè)生物技術(如生物農藥技術、獸藥技術等)的研發(fā)難度不像轉基因作物那樣大,其創(chuàng)新風險相對較低,尤其是遭受的政府管制相對寬松。這些技術的創(chuàng)新可能在一家規(guī)模較大的公司內部或采取其他合作創(chuàng)新方式即可完成,因此農業(yè)生物技術接力創(chuàng)新的發(fā)生范圍不如生物制藥技術那樣普遍。同時,根據(jù)我們的不完全觀察,在生物技術產(chǎn)業(yè)發(fā)展早期,專門從事農業(yè)生物技術研究的專家型公司相對較少,因此孟山都等核心公司只能自己開展技術研發(fā)并完成創(chuàng)新過程。近十幾年來,從事農業(yè)生物技術研發(fā)的專家型公司的數(shù)量開始增加,這在一定程度上解釋了最近10余年接力創(chuàng)新(尤其是第一類接力創(chuàng)新)在農業(yè)生物技術領域才大規(guī)模興起的原因。2)生物制藥技術創(chuàng)新所需的異質性能力嚴格分布在不同的創(chuàng)新主體中,只能采取“大學—專家型公司—核心公司”的接力方式[1]。而農業(yè)生物技術創(chuàng)新所需能力的分化并不像生物制藥技術創(chuàng)新那樣嚴重,可根據(jù)實際情況在不同階段有目的、有選擇地配置不同類型的創(chuàng)新主體,這加速了接力創(chuàng)新的分化。有些技術研發(fā)專家型公司的能力突出,而商業(yè)化能力掌握在核心公司手中,從而形成第一類接力創(chuàng)新。例如,對于“TJTechnologies—諾維信”的接力創(chuàng)新,諾維信公司的副總裁Videbk表示:“TJTech-nologies的生物解決方案提高了作物產(chǎn)量、業(yè)內領先,可與諾維信形成互補”。有些技術的研發(fā)能力掌握在一家核心公司手中,而商業(yè)化能力掌握在另一家核心公司手中,從而形成了第二類接力創(chuàng)新。例如,對于“諾維信—孟山都”的接力創(chuàng)新,諾維信公司的首席執(zhí)行官Nielsen認為,這“很好地將諾維信的微生物研發(fā)能力與孟山都的田間試驗和商業(yè)化能力結合起來”,而孟山都公司的首席技術官Fraley認為,“這是技術推向成熟發(fā)展的催化劑”。還有一些技術從研發(fā)到商業(yè)化的能力都掌握核心公司手中,但在技術擴散過程中運用其他公司的資源和網(wǎng)絡更易克服市場拓展過程中的障礙,從而形成了第三類接力創(chuàng)新。例如,山東登海種業(yè)的規(guī)模遠小于杜邦先鋒,但前者在開發(fā)中國市場時卻具備杜邦先鋒所沒有的本土化優(yōu)勢。3)大學科研更熱衷于針對人類健康醫(yī)療的研究(如干細胞等),直接滿足生物農業(yè)創(chuàng)新需要的最新前沿科學成果相對較少。這造成農業(yè)生物技術創(chuàng)新只能更多地利用相對成熟的現(xiàn)代生命科學發(fā)現(xiàn),大學主要提供基礎理論和基本的技術手段,所給予的是間接支持。這可以解釋為何在農業(yè)生物技術創(chuàng)新中大學進入接力環(huán)節(jié)的案例較為罕見。而生物制藥技術創(chuàng)新的前端離不開大學的參與,這很大程度上是因為生物制藥的研發(fā)不僅直接建立在大學科研的基礎上,而且大學也樂于為生物制藥提供直接可用的最新成果。此外,由于大學科研更重視人類健康醫(yī)療,因此大學衍生的專家型公司聚焦于農業(yè)生物技術的就相對較少。這可以解釋農業(yè)生物技術接力創(chuàng)新對專家型公司的依賴性不強的現(xiàn)實,其實質是缺乏可以依賴的專家型公司。在前述分析的基礎上,結合生物農業(yè)的其他特點,可進一步解釋農業(yè)生物技術接力創(chuàng)新的其他特性。就接力關系而言,農業(yè)生物技術創(chuàng)新對資金的需求無疑是巨大的。由于僅有一部分新技術是由專家型公司開發(fā)的,很多農業(yè)生物技術都是由核心公司負責研發(fā)、生產(chǎn)和商業(yè)化的,因此核心公司的資金實力、從資本市場融資的能力完全可以支撐整個創(chuàng)新過程。這造成農業(yè)生物技術創(chuàng)新對金融支撐接力的依賴遠低于生物制藥技術。但是,農業(yè)生物技術(尤其是轉基因作物)在世界任何一個國家都是社會爭議的焦點,更是政府嚴格監(jiān)管的對象。針對轉基因生物的政策法規(guī)不僅嚴格,而且相關政策法規(guī)密集地分布于從實驗室研究到商業(yè)化的各個環(huán)節(jié),政策變動對于創(chuàng)新進程而言可能是致命的,這種特性導致農業(yè)生物技術創(chuàng)新高度依賴政府支持政策的接力。就接力方式而言,在第一類接力創(chuàng)新中,核心公司理論上也可以像生物制藥技術創(chuàng)新那樣采取協(xié)議研究、平臺技術轉讓、授權許可等方式從專家型公司那里獲得技術,但是表1中的案例全部采用并購方式。我們認為,這是核心公司出于對風險規(guī)避的考慮。在我們觀察到的農業(yè)生物技術創(chuàng)新案例中,核心公司并購的專家型公司均為已成功完成技術研發(fā)甚至開始初步商業(yè)化的公司,這使得核心公司在此基礎上進一步開展商業(yè)化的不確定性大為降低。雖然并購需要付出較高的溢價,但是可一并得到新技術和專家型公司的技術平臺、研發(fā)團隊等重要的創(chuàng)新資源,能夠顯著提高核心公司的吸收能力,給技術的商業(yè)化進程提供技術保障。如果采用協(xié)議研究,那么核心公司一般需要在研發(fā)前期就介入,這不僅要支付給專家型公司一筆固定費用,而且要依據(jù)技術研發(fā)進程支付里程金,并可能需要在商業(yè)化成功后付給專家型公司以一定比例的利益分成,更重要的是技術研發(fā)能否成功仍是不確定的。如果采用平臺技術轉讓、授權許可等方式,核心公司除了要一次性付出固定費用及未來商業(yè)化成功后的利益分成外,所面臨的最大風險是在商業(yè)化過程中很難得到專家型公司的專有技術能力的保障。在第二類接力創(chuàng)新中,上下游企業(yè)為勢均力敵的核心公司,并購這種接力方式很難被雙方接受,協(xié)議合作自然成為更明智的選擇。第三類接力創(chuàng)新采用資產(chǎn)聯(lián)結實現(xiàn)接力,主要是因為核心公司要掌控商業(yè)化過程。中種迪卡公司總經(jīng)理汪泓在談到與孟山都公司的合資時曾表示:“商業(yè)育種企業(yè)必須保證從育種、制種到銷售全過程不脫節(jié),否則企業(yè)的運營風險很大”。但是,下游的小公司本身不擁有核心技術,并購這類公司往往不符合核心公司的戰(zhàn)略,技術轉讓、授權許可等接力方式在控制方面又面臨風險,此時資產(chǎn)聯(lián)結就成為較好的折中選擇。
6結語
6.1研究結論
本研究發(fā)現(xiàn),接力創(chuàng)新是農業(yè)生物技術創(chuàng)新的最新趨勢,其形成機理遵循接力創(chuàng)新的一般規(guī)律。農業(yè)生物技術創(chuàng)新管理應以接力創(chuàng)新為理論指導,同時重點考慮本文所揭示的一些特性,主要包括:第一,農業(yè)生物技術的接力創(chuàng)新主要發(fā)生在轉基因作物、生物防護技術等領域,并分化為“專家型公司-核心公司”“核心公司—核心公司”及“核心公司-其他小公司”3種類型,且接力鏈條的前端極少涉及大學,創(chuàng)新過程對專家型公司依賴不強,核心公司在農業(yè)生物技術創(chuàng)新中發(fā)揮很大作用;第二,農業(yè)生物技術的接力創(chuàng)新對金融支撐接力的需求并不強烈,但高度依賴政策支持接力;第三,農業(yè)生物技術的接力創(chuàng)新主要采用并購、協(xié)議合作和資產(chǎn)聯(lián)結等方式實現(xiàn)接力,而合同研究、平臺技術轉讓等典型的接力方式則罕有出現(xiàn)。農業(yè)生物技術的接力創(chuàng)新之所以會形成自身特性的原因是:首先,農業(yè)生物技術的不同細分領域存在差異,即有些領域迫切需要接力創(chuàng)新,而有些領域的需求不大明顯;其次,農業(yè)生物技術創(chuàng)新所需能力的分化并不嚴重,可根據(jù)創(chuàng)新的實際情況在不同階段有目的、有選擇地配置不同類型的創(chuàng)新主體,這加速了接力創(chuàng)新類型的分化;最后,大學科研中直接針對生物農業(yè)的最新前沿成果相對較少,因此無法將大學納入接力創(chuàng)新鏈條,由大學衍生的專家型公司較少承擔前端的技術研發(fā)任務。上述這些因素進一步造成農業(yè)生物技術創(chuàng)新在很大程度上依賴核心公司,而核心公司自身的能力決定了創(chuàng)新對金融支撐接力的依賴不強。然而,由于轉基因作物等農業(yè)生物技術具有高度敏感性,因此政府對之嚴格管制,這致使其創(chuàng)新過程非常依賴政策支持的接力。而在具體的接力過程中,為了規(guī)避技術研發(fā)、商業(yè)化等環(huán)節(jié)面臨的各種風險,并購、協(xié)議合作和資產(chǎn)聯(lián)結成為主要的接力方式。
6.2政策啟示
1、生物技術在農業(yè)生產(chǎn)中具體應用
現(xiàn)代生物技術是一門集多項頂尖技術與工程原理、信息科學等為一體的綜合性學科。一般來說現(xiàn)代生物技術主要包括以下七項技術:基因工程、細胞工程、酶工程、發(fā)酵工程、蛋白質工程、分子標記技術、生物芯片技術。上述七項技術彼此之間是相互聯(lián)系,相互滲透的。其中基因工程是核心技術,它能帶動其他技術的發(fā)展。因此本研究以基因工程在農業(yè)中具體應用為例進行系統(tǒng)研究。
(1)基因工程在植物遺傳改良中的應用
我國基因工程在植物遺傳改良中的應用現(xiàn)狀主要包括抗逆作物育種、品質改良育種和固氮育種等。例如在轉基因水稻新品種培育、轉基因玉米新品種培育和轉基因棉花的研究與產(chǎn)業(yè)化等方面都取得了較好的成績。在我國每年植物因病毒、細菌及真菌、害蟲、雜草、旱寒鹽、高溫等因素給糧食作物、園藝作物及經(jīng)濟作物造成了巨大的損失。隨著我國現(xiàn)代農業(yè)生物技術的發(fā)展,以上問題也正在一步步解決之中。目前我國已相續(xù)培育并成功推廣種植了一些轉基因抗病毒作物、轉基因抗細菌及真菌作物、轉基因抗蟲作物、抗除草劑作物、抗鹽堿作物、抗旱作物、抗寒作物、抗高溫作物等。例如在抗鹽堿作物方面,劉巖、玉慧中等將抗逆基因mtlD和gutD基因轉入植物,獲得了煙草、玉米、水稻等植物的耐鹽堿轉基因株系;在抗旱作物方面,我國科學家把美洲擬碟抗凍蛋白基因轉入番茄,得到轉基因抗寒番茄。此外我國還成功培育了煙草、馬鈴薯、黃瓜、番茄等抗病毒作物和將Bt殺蟲劑晶體蛋白基因與豇豆胰蛋白酶抑制劑基因復合在一起的雙價抗蟲棉。在抗逆作物的培育和推廣方面,可以說我國處于世界領先地位。
(2)基因工程在利用農作物生產(chǎn)食品中的應用
利用基因工程技術作用于農作物生產(chǎn)食品和食品添加劑主要包括三方面:改進食品原料的品質、改善果蔬采收后的貯藏保鮮性能和開發(fā)新型功能性食品。利用基因工程技術可對植物的蛋白質、油脂、淀粉、糖類、維生素等品質性狀進行改良,也可延長果實儲存期和改良食品風味。
2、生物技術在農業(yè)生產(chǎn)應用中存在的問題
(1)生物技術研究方面存在的問題
首先,基礎研究比較薄弱。其主要原因:一是由于基礎研究的直接性和可見性成果不是很顯著,所以很多科研人員不愿意扎深根認真從事基礎理論的研究;二是由于絕大多數(shù)人都沒有認識到基礎研究的重要性、基礎性和長遠性,所以我國在基礎研究方面的投入更是微乎其微。由此可知我國在基礎研究方面無論是其重視程度還是資金投入和相關政策體制都存在很多問題。其次,應用研究還很欠缺。一方面是由于基礎理論研究的薄弱決定了基礎應用研究的緩慢發(fā)展。同時基礎應用研究自身也存在很多問題。比如在植物基因工程育種方面存在如下問題:分離植物目的基因困難,導入外源基因的過程及其控制較為復雜。還有基因工程、細胞工程、酶工程、發(fā)酵工程、蛋白質工程、分子標記技術和生物芯片等現(xiàn)代生物技術各分支領域的結合度不高。第三,某些前沿領域的研究相對滯后。雖然我國在轉基因抗蟲棉、轉基因水稻及家蠶基因方面處于國際領先地位,也參與了一些國際重大的基因組破譯計劃。但是我國所真正擁有自主知識產(chǎn)權保護的專項領域還是比較少的。這主要是由于我國的生物技術前沿領域研究較美歐等發(fā)達國家相對滯后。比如說在生物固氮領域研究得不夠深入,影響轉基因效率的各種因素、植物光合作用機理等重大問題的研究尚未突破,特別是生物技術與信息技術、神經(jīng)科學等學科的交叉綜合研究還沒有引起足夠的重視。
(2)生物技術應用所導致的一些問題
首先,對生態(tài)的負面影響?,F(xiàn)代生物技術的發(fā)展和廣泛應用,為我們解決了許多重大的環(huán)保問題,同時也研發(fā)出了不少的新型高效環(huán)保產(chǎn)品。但是不可否認,由于其技術本身的發(fā)展歷程和科學技術在大自然面前的卑微,生物技術的應用也可能引發(fā)一些新的環(huán)境問題。此外隨著全球未來人口數(shù)量的繼續(xù)增加,利用抗逆作物轉基因品種擴大農業(yè)耕地面積的同時,氮素等農業(yè)資源的使用量也隨之加大,造成氮素等礦質營養(yǎng)物質生物化學循環(huán)的改變,對水體的富營養(yǎng)化可能具有潛在的促進效應,產(chǎn)生不利于人類和動植物生存和可持續(xù)發(fā)展的不利后果。可見,生物技術在農業(yè)生產(chǎn)中的應用也可能引起降低生物多樣性程度、改變土壤結構、污染環(huán)境等導致生態(tài)失衡的一系列問題。其次,對食物安全的影響。轉基因食品的安全性問題是潛在性的。主要表現(xiàn)在三方面:一是轉基因食品的毒性問題。在這方面,目前只有一些相關的試驗報道,尚無人體的研究報告。研究者用轉基因食物喂養(yǎng)大鼠,結果有的試驗顯示大鼠的免疫系統(tǒng)受到破壞,有的試驗顯示對大鼠沒有影響。二是轉基因食品的過敏反應問題。假如供體基因的作物具有使某一部分人產(chǎn)生過敏的過敏源,那么將此作物的基因轉移到其他作物,這種轉基因作物便具有引發(fā)過敏的能力。三是轉基因食品中的標記基因對抗生素的抵抗作用問題。在這方面,相關研究顯示可能性是比較小的,但是我們也不容忽視。
(3)人才緊缺
根據(jù)孟弘等人在《對我國生物技術人才問題的幾點思考》一文中介紹據(jù)2012年統(tǒng)計,我國設生物科學、生物技術和生物工程三大專業(yè)的高校已從2011年的978所上升至1058所,招生人數(shù)在2011年就超過8萬人。目前估計我國生物專業(yè)在校生總人數(shù)不低于45萬,每年畢業(yè)的人數(shù)5—7萬。估計到2020年,我國培養(yǎng)的生物專業(yè)大學畢業(yè)生總數(shù)不少于40萬,我國生物技術發(fā)展已經(jīng)具有了很好的技術人才儲備。可知我國生物技術方面人才的儲備還是很充足??墒侨匀淮嬖谝韵聠栴}:一方面人才培養(yǎng)的速度遠遠跟不上人才的需求量;另一方面從國外引進的農業(yè)生物技術高端人才更是稀缺。還有我們國家派出到國外學習借鑒的人才也顯得不足。同時在我國,培養(yǎng)既懂科研技術,也知道生產(chǎn)和市場動向的復合型人才體系尚未建立。此外食品安全評估體系人才的培養(yǎng)方案和模式的構建尚未提上議事日程。再者雖然我國生物技術人才的儲備已經(jīng)很充足了,但是這些從高校培養(yǎng)出來的生物技術人才其畢業(yè)后從事農業(yè)生物技術方面工作的人占整個生物技術領域的比重比較小。
二、改進生物技術在農業(yè)生產(chǎn)應用中采取的措施
1、加強農業(yè)生物技術的研究
(1)加強生物技術的基礎研究
由于現(xiàn)代生物技術涉及的領域廣、范圍寬。所以,針對我國在農業(yè)生物技術基礎理論研究方面的薄弱,我們應該繼續(xù)加強分子生物學、細胞生物學、微生物學、免疫生物學、人體生理學、動物生理學、植物生理學、微生物生理學、生物化學、生物物理學、遺傳學等生物科學基礎理論的研究,同時也要加強與生物技術緊密相關的化學、化學工程學、數(shù)學、微電子技術、計算機科學等基礎理論的研究。
(2)注重生物技術的應用研究
在生物技術領域,基礎理論研究的目的是為了更好的服務于基礎應用的研究。所以我們必須將基礎理論的研究與基因工程、細胞工程、酶工程、發(fā)酵工程、蛋白質工程、分子標記技術和生物芯片等現(xiàn)代生物技術的基礎應用研究相結合,進行緊密而系統(tǒng)的研究。進而將這些基礎理論與基礎應用的研究同計算機科學、信息科學和微電子技術等相結合而后應用于生物技術育種、生物飼料、基因工程疫苗和功能性食品的開發(fā)等農業(yè)生物技術重大領域的研發(fā)。從基因組測序的研究轉向基因功能探測和蛋白質功能探測的研究。例如,在生物固氮方面,在我國農區(qū)的布局上,氮含量高的區(qū)域實行豆、禾、經(jīng)濟作物間套輪作,可緩解和排除氨阻遏的障礙,發(fā)揮根瘤菌的固氮作用,實現(xiàn)兩種作物互惠和高產(chǎn);在有條件的草地發(fā)展一定面積的豆、禾、牧草混播種植制度。
2、采取措施避免應用生物技術所導致的負面影響
(1)現(xiàn)代性與傳統(tǒng)性相結合
除了加強生物技術本身的研究、完善相關體制與法規(guī)、加大人才培養(yǎng)和資金投入以解決生物技術在農業(yè)生產(chǎn)應用中所帶來的一些不良后果、環(huán)境問題等,我們還應該把農業(yè)生物技術的應用與生態(tài)學相結合,把生物技術育種與傳統(tǒng)育種相結合,把生物技術作物種植、養(yǎng)殖與傳統(tǒng)作物種植、養(yǎng)殖相結合。做到充分利用現(xiàn)代高科技術的同時,又順應大自然本身的發(fā)展規(guī)律。
(2)建立健全轉基因食品安全評估體系
針對轉基因食品對我們人體健康的影響是潛在的和隱性的,我國應建立健全轉基因食品安全評估體系。為此,我們要確立科學客觀的評價原則,既不能以偏概全,夸大威脅,也不能漠然視之,回避轉基因產(chǎn)品可能存在的潛在危險。應投??睢⒍▽H?,將安全性問題設立為一項重要課題。從食品安全、生態(tài)安全著手,實事求是地個案評估,作出科學的評價,盡快制訂和完善國家生物安全管理的法律、法規(guī)體系。使轉基因食品的安全評估落到實處,使老百姓對轉基因食品買得放心、用得安心。一方面我們要科學合理地應用生物技術,建立健全相應的法律、法規(guī)體系和管理機構,加強轉基因生物的進出口管理。另一方面我們要加強、擴大科普宣傳,提高全民對轉基因食品的安全意識。
3、加大人才的培養(yǎng)