农产品转基因行业报告:从孟山都看转基因种业的发展

作者:长江证券-陈佳 未来智库 2022/1/22 15:33:48
管中窥豹,我们通过回顾孟山都1996年以来的美国转基因种业发展历史,正如每一种革命性的创新技术的普及进程中,行业都要经历新兴渗透期、快速发展期与应用成熟期。无论在哪个阶段,技术与产品领先是转基因种业的核心竞争力。孟山都专注研发、持续创新,引领了这场农业革命。在商业化推广之前,孟山都就已经在转基因研究上花费了大量经费,随着商业模式成熟,孟山都每年会投入营收的10%以上(2009年后均在10亿美元以上

管中窺豹,我們通過回顧孟山都1996年以來的美國轉基因種業發展歷史,正如每一種革命性的創新技術的普及進程中,行業都要經歷新興滲透期、快速發展期與應用成熟期。無論在哪個階段,技術與產品領先是轉基因種業的核心競爭力。孟山都專注研發、持續創新,引領了這場農業革命。


在商業化推廣之前,孟山都就已經在轉基因研究上花費了大量經費,隨著商業模式成熟,孟山都每年會投入營收的10%以上(2009年后均在10億美元以上)進行轉基因種業研究;其次是重視種質資源的研究與探索,優質的種質資源是高產的轉基因種子的根基,孟山都在1996年后收購了大量的優質種子公司,積累了全球的種質資源,孟山都將近一半的收入歸因為種質資源開發。


轉基因性狀產品已經發展至多元功能時代,一個產品上可能堆疊了數個抗蟲與耐除草劑基因,基于自身優質的種質資源與領先的轉基因技術,孟山都在自身產品上堆疊其他公司的優質性狀,補充自身產品功能,鞏固其領先地位。


變革:轉基因時代伊始,孟山都何以脫穎而出?


世紀之交的美國種子行業經歷了轉基因革命,一批生物技術公司通過抗蟲與耐除草劑性狀的商業化應用改變了傳統的種子行業,其中技術領先且產品力優異的孟山都成為了最大贏家。然而,轉基因的商業化變現并非像轉基因種子的商業化推廣那般順利,90年代初,急于變現的孟山都管理層將第一代轉基因性狀使用許可以極低的一次性銷售價格出售給了先鋒種業。


見證了轉基因種子的快速與深度推廣后,損失了大額潛在利潤的孟山都摸索出更好的商業變現模式,一是抽成授權許可模式,從轉基因提升的種植效益中提取一定比例的收益;二是直接收購種子公司,掌握寶貴的種質資源。轉基因革命并非是一帆風順,2000年后,隨著糧價下滑,以及歐洲對于轉基因食品的深度質疑,轉基因種業進入了一段黑暗時期。農化企業進入行業,開始對生物技術與種業公司進行兼并重組,孟山都也經歷了被并購再被拆分后再次獨立上市,最終形成了孟山都、杜邦先鋒、先正達、拜耳、陶氏、巴斯夫六大轉基因種業巨頭。 


意外崛起:轉基因技術開始大規模應用


1996年之前,美國種子行業格局已經較為穩定,以先鋒種業為代表的頭部種企占據了最豐富最優質的種質資源,從而鑄成了高行業壁壘。1994年北美玉米與大豆種子行業的CR5水平分別達到了64%與43%,先鋒種業在玉米與大豆種子市場都位列市占率第一,在玉米種子市場的市占率達到了45%,迪卡爾布(DEKALB)與阿斯格羅(Asgrow)各占據玉米與大豆種子的第二名。


穩固市場格局背后是這個行業較高的行業壁壘:種質資源。由于作物的自然生長周期,通常需要幾年才能收獲成果。而此時,行業內既有頭部企業也在進行著研發與改進,且通常掌握著比新來者更豐富更優質的種質資源,故而種質資源的壁壘通常是較難通過自身研發跨越的。


20世紀30年代,隨著雜交玉米的推廣應用以及政府種子分發計劃的終止,美國種子行業商業化時代正式開始,但當時缺乏對種子知識產權的保護,私人部門介入的收益率相對低,大部分種質資源的收集與研發由政府與大學等公共部門完成;在20世紀70年代,美國政府立法明確種子知識產權之后,大量私人投資開始進入行業,在研發與知識產權的共同推動之下,種質資源的收集以及育種技術所構成的行業壁壘愈發高深。然而此時,顛覆性的轉基因技術正處于爆發前夜。 

 

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20世紀70年代,美國化工企業孟山都研發出了被廣泛應用的草甘膦除草劑——農達(Roundup),草甘膦除草劑的效果極佳,以至于對農作物也有著極強的殺傷作用。在20世紀80年代,為了更大程度地發揮農達產品的效果與更大規模地推廣農達產品的銷售,孟山都的生物技術部門致力于研發出與草甘膦使用綁定的作物,即能夠具備耐草甘膦除草劑性狀的種子。


而這也恰逢轉基因技術來到應用推廣爆發期,20世紀90年代,孟山都研制完成抗蟲(Bt)與耐除草劑(HT)兩大性狀的轉基因應用,并開始在大豆、玉米與棉花等作物上進行商業化推廣。


1981年,抗蟲(Bt)基因就被分離得到。1983年,美國科學家巴尼斯成功將抗蟲基因導入煙草,但是性狀表達卻不如人意,對蟲子的殺傷力有限,此后孟山都通過人工合成新的Bt基因,在更換密碼子后,通過農桿菌介導法將Bt基因導入矮牽牛花,轉入基因在作物上表現出了良好的性狀表達。


耐除草劑基因的尋求過程則較為艱難,1989年,孟山都的科學家在草甘膦工廠的周圍的污沼中尋找到了HT基因,而HT基因難以通過農桿菌介導法導入大豆作物,孟山都轉而通過基因槍方法將HT基因導入。1993年,孟山都宣布耐草甘膦除草劑大豆研制成功,這也是日后明星產品——耐農達種子的雛形。(RoundupReady,簡稱為RR種子)。


1996年美國放開轉基因商業化推廣,種子行業無論是在生產方式,還是在商業格局上都迎來了顛覆性的變革。僅僅推廣7年后的2003年,美國超過85%、70%與40%的大豆、棉花與玉米種植面積的作物中都含有孟山都的轉基因片段。

 

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商業模式:授權許可vs直接銷售種子


轉基因的商業化變現并非像轉基因種子的商業化推廣那般順利,90年代初,急于變現孟山都管理層將第一代轉基因性狀使用許可以極低的一次性銷售價格出售給了先鋒種業。證了轉基因種子的快速與深度推廣后,損失了大額潛在利潤的孟山都開始尋找更好的商業變現模式。


在轉基因性狀研發初步成功的90年代初,孟山都內部對轉基因的商業化價值是存在分歧的。一方面,以生物技術研發人員認為這是一款顛覆傳統種業的技術,以當時在美國興起的微軟公司的商業模式為比喻,認為傳統種質資源類比于“硬件”,而轉基因則類比于“軟件”,“軟件”的附加值是高于“硬件”的,另一方面,彼時的孟山都作為一家化工企業,內部傳統化工勢力認為公司之前在生物技術研發的大額投資需要盡快兌現,而孟山都轉基因研發的初心即在于推動自身農達除草劑的銷售。此時孟山都與種子行業領軍企業先鋒種業開始談判,先鋒作為老牌的雜交育種企業,認為自身多年積累的種質資源的價值遠高于孟山都的基因工程成果,并不愿意付出高價獲得孟山都的基因產品。


在1992年的HT性狀授權談判中,孟山都以一次性50萬美元的代價,將耐農達轉基因性狀(即RoundupReady)在大豆種子的應用許可權授予先鋒種業,在孟山都看來,HT基因價值能夠在農達除草劑的額外銷售中兌現。


1993年,孟山都與先鋒種業達成了Bt性狀在玉米應用許可的談判,先鋒懼怕Bt基因顛覆自身玉米種子基本盤,故而不敢冒險丟失這一技術優勢;而對孟山都而言,Bt性狀只會削弱殺蟲劑的使用,無法類似HT性狀在農達銷售上的額外增益,故而成交價較高。先鋒先以2800萬美元的一次性代價獲得Bt轉基因性狀許可,如果取得商業成功,先鋒將再支付1000萬美元。盡管這一價格相對HT性狀的售價要高出許多,但是從后來轉基因普及的廣度與深度來看,先鋒以極低的價格獲得了轉基因性狀,使得其在轉基因應用初期的種子銷售上依然處于第一梯隊。而對于孟山都而言,公司失去了巨大的潛在收益。


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1993年,在與岱字棉公司在棉花種子的合作中,孟山都探索出了更為合理的授權許可收費模式,即從轉基因種子相對傳統種子的溢價中提取一定比例抽成作為收入,這一雙贏方式也成為了之后孟山都與其他種子公司合作的常見商業模式。


棉花作物深受蟲害影響,通常每季棉花種植所投入的殺蟲劑費用遠高于種子費用,故而DeltaPine公司對Bt性狀十分重視,認為這將會對棉花種業的價值分配產生很深刻的影響,在1993年與孟山都達成的性狀許可協議中,根據之前試驗所做的經濟性測算,對于輕蟲害區域,Bt棉花可以為農民帶來超過65美元/英畝的收益,將其中28元/英畝作為轉基因種子相對傳統種子的加價。在溢價部分中,取接近70%返還給孟山都公司。


這是一個雙贏的方案,對于孟山都而言,其性狀可以通過終端銷售持續變現,而對于岱字棉公司而言,其種子端毛利率由50%左右提升至75%。這一方式成為了孟山都與先鋒種業之外的種企合作轉基因種子銷售的主流方式。


孟山都并不滿足于通過合作方式銷售自己的性狀產品,為了尋求更加豐富與優質的種質資源,以及更為廣闊的銷售渠道,并最大化自身利益,公司于1996-1998年密集開展了大量的種業領域的收購。21世紀初,孟山都已經成為了僅次于杜邦先鋒的全球第二大種子公司。


1996年轉基因作物推廣后大獲成功,孟山都不滿足于分潤這種存在博弈的商業模式,希望通過收購種子公司,直接銷售含有自身轉基因片段的種子,并且去獲得更為豐富與優質的種質資源。與先鋒種業的合作并不愉快,孟山都將目標對準了除了先鋒種業之外的主流種企。1996-1998年,公司收購了囊括迪卡爾布、阿斯格羅、霍爾登、SementesAgroceres等美國乃至全球的重要種子企業,涵蓋了玉米、大豆、棉花、番茄等作物。


而為了達成收入的持續兌現,孟山都花費了大量精力進行知識產權保護。在農民購買耐草甘膦大豆時,被要求簽署一份合同,承諾不留種種植,根據合同條款,一旦被發現留種種植,孟山都可以對每英畝罰款800美元,再加上法律費用。公司向農民提供了一個舉報電話,如果懷疑鄰居留種以種植耐農達種子,可以撥打電話舉報。1997-1999年公司收到了1500多條舉報電話,并調查了其中的約500條。


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當時并不只是孟山都一家擁有轉基因產品,艾格福、Mycogen與杜邦等公司也向市場推廣了轉基因性狀,但由于下游合作受阻、自身性狀劣勢等等因素,在轉基因應用伊始,其他公司的轉基因性狀商業化推廣都遠遠落后于孟山都。


此外,轉基因只是達成耐除草劑性狀的途徑之一,傳統育種也可以育成耐除草劑的作物。1991年AHP商業化推廣IMI玉米(耐咪唑啉酮除草劑),1994年杜邦商業化推廣STS大豆(耐磺酰脲類除草劑),由于這兩類除草劑的應用遠低于草甘膦,在孟山都耐草甘膦除草劑作物研制推廣后,這兩個品種也逐漸淡出。


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低谷逢生:政策與糧價雙擊向下,化工巨頭介入行業


在征服美國市場的同時,轉基因種子也開始了全球擴張,1996年進入阿根廷后大獲成功,并通過非商業渠道流入巴西;但是由于公眾對于食品安全的擔憂,轉基因作物在歐洲的推廣并未如想象中順利。


轉基因作物于2003年正式獲得在巴西的種植許可,但是轉基因作物早于這一時點通過非商業化途徑流入了巴西,孟山都在巴西開展了多次并購,分別收購了巴西最大的大豆種子生產商Monsoy(1997年)和最大的玉米種子企業Agroceres(1997年),后者在巴西玉米種子市場的市占率為40%。除此之外,孟山都公還收購了巴西的國有大豆公司Terrazawa(1996年)、巴西玉米種子公司Agroestes(2007年)以及巴西棉花種子公司MDM49%的股份(2009年)等,不斷提升其在巴西市場的市場份額及影響力。


歐盟是美國大豆的重要出口地區,90年代孟山都向歐盟各國游說時,就發現歐盟整體對于轉基因態度偏向保守,1996年歐盟宣布批準進口耐農達大豆,但是消費者對此表達了反對,1996年恰逢英國“瘋牛病”爆發,公眾對食品安全高度重視,加上歐洲環保組織的煽風點火,歐洲相關監管機構暫緩了對于轉基因食品的申請。1998年,MON810(Bt性狀玉米)被批準在歐洲進行商業種植,此后在2003年通過的新監管法之前,歐盟實際上暫停了對轉基因生物的新批準。


歐洲對于轉基因的抗議聲蔓延回了美國國內,1998年后,普斯陶伊事件加深了公眾對轉基因食品安全性的質疑,隨著Calgene轉基因番茄與Starlink轉基因玉米的禁用,轉基因應用在遭遇了低谷期。普斯陶伊事件后,公眾對轉基因食品的安全性表現出強烈的懷疑。Calgene公司的可食用高膠質含量轉基因番茄銷售量急劇下跌,開始有連鎖超市停止轉基因番茄的銷售;而安萬特公司的Starklink抗蟲基因原本只被批準加工使用,但因監管不力也進入了人類食品市場,2000年監管機構檢測出知名快餐店TacoBell的食物中含有該玉米成分,且消費者宣稱因使用摻雜Starlink玉米的食物而患病,安萬特公司因此付出了大額賠償。2000年,安萬特同意撤銷Starlink玉米的注冊。

 

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競爭:巨頭入局,孟山都何以繼續保持優勢?


杜邦于1997年收購了先鋒種業20%的股份,1999年完成收購了剩余的80%。先鋒種業是美國當時最大的玉米種企,而杜邦則在1994年通過先鋒種業推廣非轉基因方式培育的耐磺酰脲類除草劑STS大豆,并在此后一直與先鋒種業保持同盟關系。


2000年,諾華的作物保護&種子業務與阿斯利康旗下農化業務合并,成為先正達。諾華種業旗下汽巴種業(Ciba-Geigy)曾與Mycogen合作推廣NatureGuard抗蟲性狀。


拜耳收購安萬特(前身為艾格福)。安萬特擁有LibertyLink耐草銨膦性狀與StarLink抗蟲性狀,但由于StarLink性狀的食品安全問題而遭遇危機,2002年拜耳以72.5億歐元價格收購安萬特作物科技公司。


陶氏收購了Mycogen種子公司。Mycogen是最早在美國商業化推廣轉基因抗蟲性狀的公司,1996年陶氏收購了Mycogen46%的股份,阻止了孟山都對Mycogen,在1998年陶氏完成對Mycogen的收購。2000年,陶氏旗下Mycogen公司收購合并嘉吉種子業務,成為美國第三大玉米種子生產商。


巴斯夫收購了AHP農業業務。AHP與美國氰胺公司于1994年合并后,其農業業務以38億美元與一部分債務承擔的價格在2000年被巴斯夫收購。AHP主業是銷售殺蟲劑與除草劑,在1991年研發推廣了非轉基因途徑培育的IMI玉米(耐咪唑啉酮除草劑)。

 

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六大巨頭整合完成后,兼具技術能力與資金實力,陶氏、拜耳與先正達先后推出自有性狀,行業競爭趨向激烈。孟山都通過高研發投入積累種質資源與轉基因產品的研發管線,并堆疊競爭對手的性狀快速迭代升級自身產品,讓自己的產品始終領先于競爭對手,從而獲得穩固的行業領先地位。

 

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產品比較:孟山都玉米與大豆性狀產品全面領先


2004-2016年間,孟山都主導了玉米性狀的產品創新,且在種子銷售上反超先鋒。以2010年孟山都與陶氏合作的SmartStax轉基因性狀產品上市為代表,孟山都率先推出了第二代轉基因玉米產品,其創新點在于:


  • 更多的性狀堆疊,從而能夠較為全面地控制地上(鱗翅目昆蟲)與地下(鞘翅目昆蟲);

  • 多重抗蟲模式能夠允許更低比例的庇護所,從而能夠具備更高的產量潛力。


SS系列目前仍然是孟山都最受歡迎的玉米轉基因產品,含有該性狀的玉米種子價格高于杜邦與之對標的AMXT(AcreMaxXtreme)產品。


孟山都主導了大豆的轉基因性狀,且較為順利地完成了第二代耐草甘膦性狀RR2Y對第一代RR替換。第一代耐草甘膦大豆性狀(RR)將于2014年后到期,對于大豆這種非雜交種,農民可以進行留種,如果無法更新與推廣更優良的性狀,農民將會持續留種,那么孟山都將很難在大豆種子性狀領域繼續獲利。杜邦于2010年對第二代耐草甘膦大豆性狀RR2Y進行商業化推廣,由于RR2Y在產量上的優勢,對第一代RR得以較為順利地推廣替代。


RR2Y采用農桿菌介導方式導入耐草甘膦基因,相比于基因槍轟擊導入的第一代RR,產量更高。相較于第一代RR,雖然導入的基因片段相同,但是方式不同,第一代RR是通過基因槍方式進行轟擊導入,第二代通過農桿菌介導法將基因片段導入到合適位置,從而使得RR2Y能夠具備更好的產量。


先正達與陶氏分別于2008年與2010年向孟山都申請獲得了RR2Y的使用授權許可,杜邦在OptimumGAT研制失敗,堆疊一代RR性狀被起孟山都訴而敗訴后,于2012年向孟山都達成和解,以17.5億美元購買RR2Y性狀的授權許可以及一系列其他的技術合作。

 

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整合:巨頭合六為四,當下境況如何?


2013年后,農產品價格下滑,行業景氣度走低,巨頭之間互相并購,合六為四。陶氏杜邦率先合并,此后,中國化工以490億美元收購先正達,拜耳以660億美元收購孟山都,為了滿足拜耳-孟山都收購案的反壟斷條件,巴斯夫以59億歐元收購原拜耳的農業業務。


拜耳對孟山都的收購并未如預想中那樣,帶來較好的協同效應,恰恰相反,拜耳為孟山都所遺留的草甘膦致癌與麥草畏飄移問題付出了很高的代價。2020年,拜耳宣布將為草甘膦與麥草畏造成的一系列訴訟付出超過100億美元的賠償。此外,對草甘膦與麥草畏的質疑也削弱了孟山都產品的競爭力。由于濫用造成草甘膦耐性雜草的增加,在孟山都第三代除草劑體系Xtend中,將麥草畏視作與草甘膦的重要搭配除草劑。


2020年,孟山都的Xtend產品推廣有所停滯。面臨這些挑戰,孟山都推出堆疊更多耐除草劑性狀的XtendFlex產品以挽回頹勢,然而巨頭也掌握了耐受其他除草劑的性狀技術,在美國積極進行推廣。孟山都依然是轉基因行業的龍頭,其領先優勢顯然已有所縮小。


合縱連橫:農資與技術的進一步集中


2013年后,全球農產品價格大幅下滑,農化產品需求走弱,全球農業公司效益下滑,2015-2016年,六大巨頭合而為四,農資與技術進一步集中。


2015年以來上述六大巨頭之間發起了三項大型并購:首先,陶氏和杜邦宣布將通過對等合并的方式成立陶氏杜邦,后將農業板塊拆分獨立為科迪華;兩個月后,中國化工宣布將以490億美元的對價收購先正達,而這不久前先正達才拒絕孟山都的收購要約;2016年9月孟山都接受拜耳價值660億美元的收購要約;為了滿足收購孟山都需要滿足的反壟斷要求,拜耳剝離其種子和非選擇性除草劑業務,巴斯夫以59億歐元收購拜耳原有的農業業務。種業行業完成了大洗牌,寡頭壟斷格局進一步鞏固。

 

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孟山都于2018年退市,并入了拜耳公司體內;陶氏化學與杜邦合并后,拆分出農業業務,作為科迪華主體于2019年在美國上市;先正達于2019年從瑞士退市,在中化集團向先正達主體注入安道麥等資產后,成立了先正達集團,并于2021年在中國科創板提交了招股說明書。


面臨挑戰:飽受爭議的草甘膦與隨風飄揚的麥草畏


拜耳與孟山都的合并并未如期望那樣產生較好的協同效應,與之相反,2018年6月,拜耳完成對孟山都的收購之后,由于草甘膦相關的訴訟案件以及麥草畏的短暫禁用,導致了拜耳付出了大額賠償,農藥銷售不利,而與草甘膦、麥草畏配套的Xtend系列轉基因性狀也推廣停滯,拜耳的股價持續下跌。截止2021年12月30日,拜耳市值為430億歐元,而2018年達成收購時,拜耳市值為910億歐元,孟山都的收購估值為660億美元。(報告來源:未來智庫)


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濫用草甘膦導致了大量雜草對草甘膦除草劑產生抗性,針對種植戶對耐受草甘膦以外的除草劑的性狀需求,孟山都于2016年推廣第三代耐除草劑體系Xtend(草甘膦+麥草畏)。耐草甘膦性狀轉基因作物的推廣導致草甘膦除草劑的大面積與大劑量使用,耐草甘膦除草劑的雜草開始出現并蔓延,這使得農民不得不加大使用其他品類的除草劑,除草劑使用的多元化需要多元化的耐除草劑性狀的配套。


2016年,孟山都率先推出第三代除草劑體系,在草甘膦耐性之外添加了麥草畏耐性。2018年,陶氏杜邦推廣Enlist,搭配草甘膦、草銨膦與2,4-D除草劑;2019年,拜耳與MSTechnology合作研制并推廣LLGT27,搭配草甘膦、草銨膦與HPPD類除草劑(異惡唑草酮);2019年,先正達與拜耳合作研制的MGI大豆獲得了向中國進口的許可,并計劃于2020年之后在美國推廣,MGI除了對草銨膦耐受外還具備耐HPPD類除草劑(異惡唑草酮、甲基磺草酮)的特性。


草甘膦致癌案以及麥草畏因易飄移而被短暫禁用導致孟山都的Xtend產品遭遇了很大的挑戰,也給其他公司的除草體系產品帶來了機會。


2018年8月,孟山都在一例草甘膦除草劑致癌的案件中敗訴,一位學校園丁稱自己長期暴露在孟山都的農達產品(草甘膦除草劑)下,認為這是其患非霍奇金淋巴瘤的重要原因,美國聯邦法院判處孟山都賠償2.89億美元,此后發生了多起的類似案件,均是起訴孟山都的農達產品致癌。


其實關于草甘膦是否致癌是存在爭議的,2015年世界衛生組織的癌癥機構國際癌癥研究機構(IARC)將草甘膦歸類為“對人體可能致癌”(2A級),即對動物致癌的證據是明確的,但無明確證據證明對人類致癌,美國環境保護署(EPA)認為該化學品不太可能致癌。在大量案件的壓力下,2020年,拜耳宣布將支付超100億美元,以解決關于其除草劑致癌的訴訟。


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此后,孟山都推出了新款具備更多耐除草劑功能的堆疊性狀產品XtendFlex13,試圖挽回Xtend推廣受阻的頹勢,但是有關草甘膦與麥草畏的爭議事件使得孟山都轉基因帝國的根基已然有所動搖。


拜耳并購孟山都之后,并未如預想那樣獲得更加穩固的行業領先地位,而整合完成的其他三大巨頭,都擁有了更為集中的資金與技術資源,先正達或也獲得了中國市場的優先準入。


轉基因種業的競爭沒有隨著行業整合而結束,孟山都作為一家企業因被合并而畫上的句號,可能只是全球農業下一個時代的開始。


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