智能育种:驱动农业新质生产力跃升的战略引擎

发布时间:2026年09月18日来源:粤科图

2026 年中央一号文件首次将“人工智能+农业”提升至国家战略层面,明确提出“促进人工智能与农业发展相结合”,标志着我国农业正由机械化、数字化向智能化加速演进。作为农业产业链最上游、最具战略性价值的环节,种业被誉为“农业的芯片”,直接关乎国家粮食安全与种源自主可控。当前,全球作物育种正加速跨入“生物技术+人工智能+大数据+智能装备”的育种4.0 智能设计时代,育种模式从依赖经验的“试验优选”向数据驱动的“计算优选”转变。本文在分析智能育种产业发展现状的基础上,系统梳理国内外政策脉络,并结合广东产业基础提出若干建议。

一、智能育种产业发展现状

智能育种是指以基因组学、表型组学、合成生物学等生命科学为基础,融合机器学习、大模型、计算机视觉与高性能算力,对“基因挖掘—性状设计—基因型/表型精准鉴定—智能决策—基因编辑与分子育种—品种测试—育繁推一体化”全链条进行数字化、智能化重构的新范式。其产业链上游主要包括种质资源库、基因测序与表型采集装备、算力与基础算法平台;中游涵盖生物信息分析平台、育种大模型、全基因组选择(GS)、基因编辑设计工具及智能育种决策系统;下游则通向品种权交易、种子生产加工与规模化推广,并延伸至畜禽、水产、微生物等育种领域。

技术路线方面,当前智能育种主要沿着四条相互交织的轨道推进:一是以全基因组选择为代表的“预测育种”,通过机器学习模型在数万个位点中预测复杂农艺性状,将选种从“看表型”提前到“看基因型”;二是以CRISPR及引导编辑(Prime Editing)为代表的“精准编辑育种”,借助AI 预测脱靶风险、编辑效率与靶点组合,实现单碱基乃至多基因位点的定向改良;三是以植物表型组学高通量平台为代表的“智能鉴定”,依托计算机视觉与多智能体系统,将表型提取、统计分析与模型训练全流程自动化,显著降低技术门槛;四是以合成生物学与生物基础模型为代表的“设计育种”,以跨生命域基因组基础模型Evo 2、水稻单细胞基础模型RiceFM 为典型代表,已展现出从“解析生命”到“设计生命”的能力。市场规模方面,在气候压力加剧、生物技术突破与消费结构升级的多重驱动下,种子行业正从传统农业基础投入品向高技术、高附加值的农业科技赛道演进。据Mordor Intelligence 预测,全球商业种子市场规模将于2026 年达到811 亿美元,2031 年突破1051.6 亿美元,2026—2031 年复合年增长率(CAGR)约为5.33%。从区域分布看,全球种子市场高度集中。美国长期稳居全球第一大种子市场,市场份额约为35%,中国位居第二,占比约23%,两国合计构成全球种子市场需求侧的双核格局。

竞争格局方面,全球种业呈现典型的寡头垄断结构。以欧美为主导的跨国农业巨头通过持续的兼并整合与技术专利布局,长期主导全球种业竞争格局。拜耳(Bayer)、科迪华(Corteva)、先正达(Syngenta)、巴斯夫(BASF)、利马格兰(Vilmorin)等头部企业合计占据全球约55%的市场份额,凭借领先的研发能力、持续的资本投入和严密的专利保护体系,构筑了极高的行业壁垒。相较之下,中国种业企业数量庞大,整体呈现“多、小、散、弱”的特征。据行业统计,国内前十大种业企业市场份额合计不足20%(部分统计约为15%左右),与国际巨头相比存在显著差距。

二、主要国家和地区政策

从全球视角看,美国、英国、欧盟等农业发达国家和地区已将智能育种纳入国家战略视野,围绕基因编辑、高通量表型组学、人工智能预测模型等方向布局了一系列政策与项目。

美国:战略牵引,强调AI 与精准育种深度捆绑

战略引领层面,美国已将智能育种纳入国家农业科研的顶层设计。美国农业部在《科学蓝图——2020 至2025 年科研方向》中明确,通过作物和动物精准育种、基因编辑、预测建模等研究,推动农业可持续化、集约化发展;美国科学院《至2030 年推动食品与农业研究的科学突破》报告进一步将提高农业重要生物的常规基因编辑能力列为优先方向,以促进生产力与品质性状的精准快速改良。平台建设层面,美国持续构建国家级智能育种协同创新网络。2021 年,美国国家科学基金会联合农业部国家食品与农业研究所、国土安全部及谷歌、亚马逊、英特尔、埃森哲等企业,共同投资2.2 亿美元,设立5 家国家级农业AI 研究所,其中2 家直接聚焦AI 与育种及农业生产。研究所采用5 年资助周期和“1+N”协同创新模式,即以1 所研究型大学为核心节点、联合5 至7 家跨学科机构,集中攻克单一机构难以突破的技术难题。开放合作层面,美国以AI 赋能全球农业技术攻关。2024 年,美国国家科学基金会启动“推动创新赋能下一代农业发展”(AI-ENGAGE)计划,要求项目涵盖美、日、澳等多国研究人员,开发基于图像的表型分析工具,加速番茄、洋葱、草莓等作物育种,并同步推进AI 驱动的病虫害早期检测与气候变化产量预测模型研发。法律保障层面,美国加快立法跟进,推动智能育种从实验室走向田间。2026 年,美国国会推进《通过人工智能促进农业研究与现代化法案》,明确将AI 确立为农业部研究与推广计划的优先领域,重点支持AI 在精准农业、作物育种、资源管理等领域的技术研发与推广,并计划设立“人工智能农业顾问”职位,强化联邦层面的统筹协调。整体来看,美国智能育种政策呈现“战略引领—平台支撑—开放合作—立法保障”的全链条布局,以资源集中、产学研深度协同为特征,加速抢占全球种业科技竞争制高点。

英国:立法先行,建立精准育种差异化监管框架

脱欧后,英国对精准育种领域的立法环境进行了系统性调整,逐步构建起区别于传统转基因(GMO)的差异化监管框架。在立法突破上,2023 年3月,《2023 年基因技术(精准育种)法案》正式获得御准,英国成为欧洲主要经济体中首个为基因编辑等精准育种技术建立专门监管框架的国家。该法案引入了以科学为基础的简化审批程序,将精准育种生物(PBO)与传统转基因生物区分管理,为科学家和企业加速技术推广提供了更大的灵活性。在实施路径上,英国采取“分步走”策略,率先推动植物领域落地。2025 年5月,英国政府正式通过《2025 年基因技术(精准育种)条例》,并设定六个月缓冲期,明确自2025 年11 月13 日起,该法案中关于精准育种植物的管理条款在英格兰正式实施。动物精准育种的监管条款因需进一步评估动物福利保障措施而暂缓推进,由此逐步构建起覆盖研发、试验、流通的全流程监管体系。

欧盟:由严格监管转向分类管理

欧盟对基因编辑等技术的监管历来较为严格,2018 年欧盟最高法院曾裁定将基因编辑作物视作转基因生物纳入监管。随着育种技术快速发展,欧盟学术界和产业界持续推动基于科学证据完善监管框架。2020 年,欧洲科学院和人文学院联合会发布《基因组编辑促进作物改良》报告,呼吁欧盟取消对转基因作物的限制,允许使用不包含外源基因片段的基因组编辑技术。整体来看,欧盟目前对精准育种技术仍持审慎态度,但政策正在逐步松动。2023年7 月,欧盟委员会提出《新基因组技术(NGT)植物法规》提案,对NGT植物实施分类监管,第一类(NGT1)经技术验证后可豁免GMO 风险评估直接入市;第二类(NGT2)适用简化风险评估程序。该提案于2026 年6 月由欧洲议会和理事会正式通过。法规于2026 年7 月16 日生效,自2028 年7月17 日起正式适用(过渡期约两年),标志着欧盟植物基因编辑监管框架从“过程导向”向“产品导向”的关键转变。

表1 主要国家和地区智能育种产业相关政策举措

国家/地区发布时间政策/举措发布机构核心内容
美国2019《至2030 年推动食品与农业研究的科学突破》美国科学院建立一个开发利用基因组学和精准育种的计划

2020《美国农业部科学蓝图:2020-2025 年科研方向》美国农业部利用遗传多样性和基因组技术加速育种进程

2024“推动创新赋能下一代农业发展”(AI-ENGAGE)计划美国国家科学基金会通过国际合作,将AI、传感及机器人技术深度嵌入农业生产,推动AI从实验室落地田间

2026《2026 年促进农业研究与现代化人工智能法案》(仅提出)美国国会系统性推动AI 技术在农业育种中的研发与应用
英国2023《2023 年基因技术(精准育种)法案》英国环境、食品及农村事务部欧洲国家首次立法允许基因编辑等精准育种技术的商业化应用

2025
《2025 年基因技术(精准育种)条例》英国环境、食品及农村事务部作为《2023 年基因技术(精准育种)法案》的配套细则,为英格兰地区的精准育种植物的研发、试验、流通及食品/饲料上市授权建立了具体的科学化监管与审批流程
欧盟2020
《基因组编辑促进作物改良》欧洲科学院和人文学院联合会呼吁欧盟取消对转基因作物的限制,允许使用不包含外源基因片段的基因组编辑技术

2023《新基因组技术(NGT)植物法规》提案欧盟委员会将NGT 植物分为两类:第一类(NGT1)经技术验证后可豁免GMO 风险评估直接入市;第二类(NGT2)适用简化风险评估程序

2026《新基因组技术(NGT)植物法规》欧洲议会和理事会正式通过,标志着欧盟植物基因编辑监管框架从"过程导向"向"产品导向"的关键转变

三、我国及重点省市主要政策

(一)国家层面

我国智能育种政策演进大致可划分为三个阶段。“十三五”起步期(2016—2020),以转基因重大专项、种业自主创新工程为重点,完成育种关键技术的体系化布局,奠定了基因组选择、分子标记辅助育种的技术基础。“十四五”深化期(2021—2025),种业振兴和生物育种被提升至更加突出的位置。2021 年中央全面深化改革委员会审议通过《种业振兴行动方案》,将种源安全提升至国家战略高度;随后农业农村部启动农业生物育种重大项目,并在多地开展生物育种产业化试点;国家发改委出台《“十四五”生物经济发展规划》,将生物育种列为重点工程,明确提出有序发展人工智能等生物育种技术。2024 年以来,政策重心由“生物技术”单点突破转向“人工智能+生物育种”的系统融合。2024 年10 月,农业农村部印发《关于大力发展智慧农业的指导意见》与《全国智慧农业行动计划(2024—2028 年)》,明确将智能育种纳入智慧农业基础模型开发范畴;2025 年8 月,国务院《关于深入实施“人工智能+”行动的意见》进一步要求加快人工智能驱动的育种体系创新。2026 年6 月,国务院印发《加快农业农村现代化“十五五”规划》,首次提出培育壮大农业领域新兴产业和未来产业,推动智能设计育种等先导性产业规模化发展,前瞻布局智能设计与合成育种等农业科研基础设施,健全商业化育种体系。整体来看,我国AI 育种已从顶层倡导步入场景化、工程化实施的新阶段。

表2 我国智能育种领域主要政策举措

序号政策/举措发布机构核心内容/倾向发布时间
1《种业振兴行动方案》中央深改委/国务院将种源安全列为国家战略,部署种质资源保护、创新攻关、企业扶优、基地提升、市场净化五大行动2021.07
2《“十四五”生物经济发展规划》国家发展改革委等将生物育种列为生物经济重点领域,推动基因编辑、合成生物学与智能育种融合2022.05
3《关于大力发展智慧农业的指导意见》农业农村部全方位提升智慧农业应用水平,包括推进育制种智能化、主要作物种植精准化等7 项重点任务2024.10
4《全国智慧农业行动计划(2024—2028 年)》农业农村部部署智慧农场、智能育种、农业大模型等场景,明确智慧农业时间表与路线图2024.10
5《国务院关于深入实施“人工智能+”行动的意见》国务院加快人工智能驱动的育种体系创新,支持种植、养殖等农业领域智能应用,推动人工智能与经济社会各行业各领域广泛深度融合2025.08
6《加快农业农村现代化“十五五”规划》国务院首次提出培育壮大农业领域新兴产业和未来产业,推动智能设计育种等先导性产业规模化发展;前瞻布局智能设计与合成育种等农业科研基础设施;健全商业化育种体系2026.6

(二)省市层面

当前,我国智能育种领域已形成重点省市各展所长的竞发态势,各地立足本土资源优势,密集出台相关扶持政策。

北京:平台筑基,打造种业之都科技底座

2025 年7 月,北京发布《北京市关于大力发展智慧农业的实施方案(2025—2030 年)》,以“人工智能+”为核心,聚焦生物育种技术创新,推进农业关键核心技术攻关。方案明确智能育种量化目标,到2028 年70%以上重点种业科技企业使用智能育种系统、70%以上优良品种选育采用智能育种技术;到2030 年两项指标均提升至80%以上。2026 年1 月,北京进一步发布《关于推动种业企业高质量发展的工作意见》,围绕农作物、畜禽、水产、林果花草等领域,实行“一企一策”分类培育种业企业,推动建立现代化智慧育种体系,为打造“种业之都”提供坚实支撑。

上海:数字赋能,推动经验育种向智能设计育种转变

2024 年7 月,上海市人民政府办公厅发布《关于加快推进本市农业科技创新的实施意见》,在“人工智能+基因编辑”、单倍体诱导、新型基因编辑等重点领域突破生物育种底盘技术,建立快速精准育种技术体系,推进“张江种谷”(浦东)、“上海农业科创谷”(奉贤)、“长三角农业硅谷”(崇明)建设,打造涉农科技型企业集聚区。2025 年,上海市农业农村委员会、市数据局联合发布《上海市发展智慧农业实施方案(2025—2030 年)》,将数字育种列为智慧农业重点领域攻坚行动之一,支持种业创新平台与种业企业共同建设育种加速器等智慧育种创新应用平台,应用大模型智能体、数字孪生等技术开发智能设计育种工具,推动经验育种向智能设计育种转变。

山东:产业引领,抢抓“生物育种4.0”战略机遇

2024 年12 月,山东省科技厅等8 部门印发《山东省生物育种产业科技创新行动计划(2025—2027 年)》。在技术层面,提出创新集成生物技术(BT)、信息技术(IT)、智能技术(AT)的智能设计育种技术体系,打造世界前沿技术创新高地。在目标层面,明确到2027 年开发BT、IT、AT 融合模型与平台5 个以上,研发具有自主知识产权的智能作物育种装备3 套以上,育种速度较传统提高2—3 倍。在产业层面,强化集群打造,在济南、青岛、烟台等市布局作物、家畜、水产等育种产业集群,并通过“拨投贷”联动机制引导金融、产业、社会资本参与技术创新与产业化落地。

河南:中原农谷,打造AI 育种高地

河南省以中原农谷为核心载体,于2025 年6 月印发《中原农谷高质量发展三年行动计划(2025—2027 年)》,在育种亲本创制、分子设计育种、人工智能育种等领域部署重大突破任务,明确到2027 年培育优良新品种200个以上,转化率达80%以上,交易额达5 亿元以上,全域种业总产值达150亿元以上。在平台建设方面,配套任务清单部署建设小麦智能育种实验室,并依托科大讯飞、华为等建设生物技术大模型平台,开发神农系列大模型。2025 年11 月,全国农业领域首个“国家人工智能应用中试基地(农业领域育种方向)”在河南正式揭牌,标志着生物育种从经验驱动向模型驱动迈出关键一步。

广东:粤强种芯,推进前沿技术融合应用

广东深入实施“粤强种芯”工程,将人工智能作为种业振兴的核心驱动力,持续推动全基因组设计育种、基因编辑、合成生物等前沿技术与人工智能融合应用。2026 年,AI 育种被进一步纳入全省人工智能应用和人工智能赋能科研的政策布局:4 月印发的《广东省加快推进人工智能全域全时全行业高水平应用行动方案》专条部署“人工智能+”生物育种,聚焦水稻、蔬菜、特色水果、深远海养殖等领域,推进种质资源表型和基因型数字化;5 月印发的《广东省加快推动人工智能赋能科学研究行动方案(2026—2030 年)》进一步提出推动人工智能与现代育种深度融合,依托模型和大数据分析精准预测亲本选配与后代性能,缩短育种周期,推动从“经验育种”向“科学育种”转变。此外,广州于2025 年印发《广州市加快建设都市现代农业强市规划(2024—2035 年)》,提出加快人工智能驱动的育种体系创新,建设种质资源精准鉴评、基因挖掘及数字化共享平台,为广东智能育种提供应用场景与数据底座支撑。

表3 我国典型省市智能育种领域重点政策

省市发布时间文件名称重点内容
北京2025.07《北京市关于大力发展智慧农业的实施方案(2025—2030 年)》以人工智能+为核心,推进智能育种,量化提升种业企业智能育种系统使用率

2026.01《关于推动种业企业高质量发展的工作意见》分类培育种业企业,推动建立现代化智慧育种体系
上海2024.07《关于加快推进本市农业科技创新的实施意见》突破“人工智能+基因编辑”等生物育种底盘技术,推进“张江种谷”“上海农业科创谷”“长三角农业硅谷”建设

2025.09《上海市发展智慧农业实施方案(2025—2030 年)》将数字育种列为重点领域攻坚行动,支持建设育种加速器等智慧育种创新应用平台,开发智能设计育种工具
山东2024.12《山东省生物育种产业科技创新行动计划(2025—2027 年)》核心文件,提出构建BT、IT、AT 融合的智能设计育种技术体系
河南2025.06《中原农谷高质量发展三年行动计划(2025—2027 年)》提出在育种亲本创制、分子设计育种、人工智能育种等领域取得重大突破
广东2025.01《广东省加快建设生物制造产业创新高地行动方案》推动BT 与IT 深度融合,加快AI 在生物农业等领域应用,聚焦基因技术等关键核心技术攻关

2025.12《广州市加快建设都市现代农业强市规划(2024—2035 年)》创新发展“人工智能+农业”,加快人工智能驱动的育种体系创新,精准预测亲本选配和后代性能,缩短育种周期

2026.04《广东省加快推进人工智能全域全时全行业高水平应用行动方案》部署“人工智能+”生物育种,聚焦水稻、蔬菜、特色水果、深远海养殖等领域,推进AI 在良种研发推广中的应用

2026.05《广东省加快推动人工智能赋能科学研究行动方案(2026—2030年)》推动人工智能与现代育种深度融合,实现育种周期提速增效,推动从“经验育种”向“科学育种”转变

四、广东省产业发展建议

广东是我国种业大省,超级稻品种占全国超四分之一、水产苗种供应能力全国第一、自主培育畜禽突破性新品种数量全国第一。近年来,广东深入实施“粤强种芯”工程,种质资源保存数量全国领先,全省累计收集保存农作物种质资源7.6 万份、畜禽种质资源10.02 万份、水产种质资源9.8 万余份。2024 年,广东农业科技进步贡献率超过73%,主要农作物良种覆盖率达98%以上。然而,当前广东种业发展仍面临农作物种业领域领军企业缺乏、企业自主创新能力偏弱、生物育种发展相对滞后等问题。立足广东种业基础和优势,着眼抢占智能育种前沿赛道,提出以下对策建议。

一是强化顶层设计,将智能育种纳入广东农业科技创新的优先战略方向。依托“粤强种芯”工程,研究制定智能育种专项行动方案,明确阶段发展目标、重点方向与保障措施。将智能育种作为省重点领域研发计划“生物育种”专项优先支持方向,重点聚焦智能设计育种、基因编辑、合成生物学等前沿领域,系统布局“种质资源保护—基因编辑—品种培育”一体化创新链。同时,建议设立长周期(5 年以上)“揭榜挂帅”专项经费,保障科研连续性。

二是建设高能级平台,构建“AI+智能育种”公共研发与服务体系。整合高校、科研院所和种业企业和算力平台资源,积极培育生物育种领域全国重点实验室,支持建设大型表型组学平台和农业生物基因库。围绕生物育种核心环节,系统布局“种质资源鉴定评价—基因编辑与设计—智能化品种选育”全链条技术攻关,建设统一的智能育种平台与数据共享标准。

三是攻关核心技术,推动育种从“经验育种”向“精准设计育种”演进。以基因编辑、全基因组选择、人工智能为突破口,重点突破基因编辑工具、生物大数据解析、AI 育种算法等关键技术,加快推进人工智能设计育种与全基因组选择技术研发。聚焦岭南优质稻、黄羽肉鸡、南亚热带特色水果(荔枝、龙眼、柑橘等)、罗非鱼、南美白对虾、加州鲈等广东优势品类,支持温氏集团、海大集团等龙头企业牵头组建创新联合体,建设品种测试与示范基地。

四是深化科企融合,构建“政府+科研+企业”协同创新生态。建立“政府+科研+企业”品种研发推广机制,推行“产业导向的定向育种清单”机制,引导科研方向与市场需求精准对接。鼓励骨干企业联合科技型企业建设智能育种科研平台、AI 种业软件研发平台及自动化育种实验平台。积极培育种业阵型企业和专精特新企业,推动科企融合与市场引导。强化种业知识产权全链条保护,加大侵权打击力度,探索“品种授权”推广新路径,激活品种市场价值。

五是加强国际合作,提升广东种业国际影响力。充分发挥广东对外开放优势,积极融入全球种业创新网络,深化与“一带一路”沿线国家和国际农业研究机构的智能育种技术交流与合作。依托粤港澳大湾区科技资源优势,吸引国际种业企业和研发机构在广东设立联合实验室或研发中心。积极参与国际种业标准制定,推动广东智能育种技术与产品走向国际市场。

执笔人:信息与知识产权研究中心朱妍副研究馆员

黄怡淳副研究馆员