“十三五”生物技术创新专项规划（全文）

药物设计及新药研发。基于现代生命科学发现的潜在药物作用靶

标，结合新一代计算机与人工智能技术以及结构生物学研究成果，开展

药物分子计算机辅助设计技术研究，开发基于新结构、新靶点的创新药

物，加强中药的经典名方、优势中药复方与活性成分的研究和开发。

生物医学工程与医疗器械。重点突破新型成像技术、新型传感技

术、微流光机电技术、影像导航和机器人、单细胞测序和分子诊断等

技术，突破一批高端大型医疗器械与仪器设备核心零部件开发技术，

健全产品评估体系及能力支撑平台，加快发展医学影像设备、医用机

器人、新型植入装置、新型生物医用材料、体外诊断技术与产品、家

庭医疗监测和健康装备、可穿戴设备、基层适宜的诊疗设备、移动医

疗等产品。

2. 生物化工

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针对我国经济与环境协调发展的战略需求，以绿色发展理念

为指导，突破制约原料转化利用、生物制造成本、生物工艺效率

方面的关键技术瓶颈，力争到2020 年，形成我国重大化工产品绿

色生物制造关键技术体系与产业示范，实现原料、过程、产品的

绿色化，奠定绿色与低碳生物经济的产业基础格局。

专栏5 ：生物化工

新一代工业发酵技术。建立工业菌种定向改造技术、高通量筛选技术、

发酵基因组分析技术、生物合成途径的人工构建技术、智能发酵控制技术

及产品分离纯化技术，发展动植物细胞大规模培养的理论体系，形成大宗

化学品、精细化学品、营养化学品、天然产物生物合成等新一代发酵技术，

突破国外的专利垄断，全面提升我国发酵产业的技术水平与国际竞争力。

重大化学品的生物制造。开展可降解生物材料、可再生化学品、生

物基合成材料、天然产物等生物合成制造的基础研究、关键技术创新与

产业应用示范；重点突破生物质原料转化利用、生物聚合物与生物基化

学品合成、天然产物的生物合成等关键技术，建立高效低成本的化学品

生物合成制造路线。

酶工程与工业生物催化绿色工艺。开展新一代酶制剂开发，突破化

工产品的高效生物催化转化等关键技术，建立生物漂白、生物脱胶、生

物制革等绿色生物过程；形成手性化学品、医药中间体、农用化学品等

产品的绿色生物工艺路线，推动我国化学工业的绿色转型升级。

一碳气体的生物转化与一碳生物化工。建立一氧化碳、二氧化碳等一

碳气体生物合成高值精细化学品以及乙醇和航空燃油等生物燃料的技术路

线，从源头创建碳足迹显著降低的新型产业链；突破从甲醇、甲酸等一碳

原料到多碳化学品的生物转化关键技术，促进一碳化工产业的绿色升级。

生物化工核心技术装备。开展菌种筛选、生物发酵、过程检测、生

物分离精制等发酵装备体系的研制开发，形成高通量筛查技术装备、单

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细胞分析装备、新型生物发酵传感器、微型生物反应器等新技术仪器装

备，建立我国新一代生物化工技术与产业的核心技术装备体系，提高相

关装备国产化水平。

3. 生物资源

以加强我国战略性生物资源的保护和促进生物资源开发为

目标，加强生物资源功能评价及应用转化的研究，挖掘和利用极

端环境下特殊生物资源，加大开发力度。力争到2020 年，初步建

立以战略性生物资源保护、高值生物资源功能评价、特有生物资

源挖掘为核心的生物资源转化产业的新型模式与技术创新体系，

提升我国在该领域的核心竞争力。

专栏6 ：生物资源

战略性生物资源保护与保藏关键技术。以发展国家生物资源保

护和保藏技术为重点，建立和完善我国生物资源管理和质量控制的

标准体系，全面盘点、整合和规范国内各类应用生物资源的保藏和

保护，建立生物资源材料的交换、备份和共享机制；应用分子标记

技术，联合开展生物资源的快速鉴定和具有自主知识产权的资源保

护工作，有效扩大生物资源储备和加强开放共享；充分利用我国中

医药宝库，发展以组学、合成生物学和系统生物学为特征的生物技

术，推动药食同源等健康产业的发展，提升生物资源持续利用的研

发与产业转化的核心竞争力。

高值生物资源功能评价与产业转化。应用生物、化学、物理等交叉

学科技术进行特殊生物资源的结构、功能及其功能遗传因子的快速鉴定

与分析，应用化学工程与生物合成技术对其中产业前景明确的种类加大

开发力度，形成具有自主知识产权的新型生物资源产品；开发用于疾病

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研究的模式动物和微生物资源，形成已揭示化学成分和结构的天然药物

等；开发可用于生物能源材料的纤维素降解酶和脂肪合成酶、可用于农

作物改良的野生动植物种质资源、可用于工业生物制造（如发酵）的菌

株、可用于生态恢复和环境改造的微生物与藻类以及具有特殊军事用途

的动植物天然产物（如色素）等。

特有生物资源挖掘与利用。以极端环境（包括青藏高原、海洋、沙

漠和高辐射等极端生态环境）下动物、植物、微生物资源（包括嗜热、

嗜冷、嗜酸、嗜碱、嗜盐、嗜压、嗜金、抗辐射、耐干燥和极端厌氧等

微生物）研究为重点，挖掘具有潜在应用价值的特有生物资源，研究建

立全国性的极端环境生物资源库与数据库，阐释对生物多样性形成机

制、生命极限及其与环境相互作用规律，挖掘具有潜在应用价值的特有

生物资源。在此基础上，在开展极端环境下特有生物的资源调查、物种

分析以及生理生态研究基础上，应用现代生物技术和多种生物资源筛选

技术，开发这些特殊生物代谢产物，建立特殊生物在环境保护和人类健

康等领域的深度利用技术体系。

4. 生物能源

以能源补充替代和改善生态环境为目标，以废弃生物质资源

为主，培育有潜力的新型生物质资源，实现多元化资源供给。重

点突破高效转化与高值利用的核心技术，加强关键工艺的工程化

实践，研发集成和成套化关键设备装备。建设产品多元联产和终

端产品高值利用的示范工程，为发展生物质能源战略性新兴产业

提供技术支撑。力争到2020 年，实现以废弃生物质资源为原料的

能源补充替代和改善生态环境，重点提升木质纤维素制备燃料、

玉米和秸秆燃料乙醇、秸秆和畜禽粪污制备沼气以及生物柴油等

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绿色能源制造能力。

专栏7 ：生物能源

纤维素乙醇。针对不同种类的农业秸秆和特色生物质，设计开发绿

色、低成本的预处理技术；研究开发高效低成本纤维素酶、C5/C6 糖共

发酵菌株及全糖共发酵生产燃料乙醇工艺，降低原料单耗与产品成本；

研究开发以可发酵糖或木质纤维素为原料的高附加值产品以提高乙醇

生产的经济性。建立纤维素乙醇联产高附加值产品示范基地。

生物柴油。开发以二氧化碳和富含氮/磷废水为原料的微藻制备生

物柴油关键技术，以及以废弃油脂为原料生产生物柴油关键技术；优化

生物柴油制备工艺，以航空燃油为突破点，建立生物柴油绿色工艺生产

示范基地。

生物丁醇。研究利用不同原料路线进行丁醇低成本生物制造的技术；

运用代谢工程和系统生物学技术提高产丁醇菌株对底物的利用速率、拓

展其底物利用范围，优化工艺路线，建立生物丁醇产业化应用示范。

生物制氢。研究生物质制氢的基础科学问题，通过合成生物技术等

现代生物技术，提高生物质转化利用效率和生物产氢能力，为大规模、

低成本发酵生物制氢提供原创理论与方法体系，为应用突破提供技术基

础，催生我国生物能源领域产生新的经济突破和增长点。

5. 生物农业

围绕我国现代农业发展的重大战略需求，瞄准农业生物应用

组学、新一代生物育种技术、重大动植物疫病防控技术以及新型

农用生物制品技术等国际生物农业发展前沿，突破一批生物农业

关键技术，抢占产业发展的制高点，发挥生物技术在农业中的引

领性作用，力争到2020 年，使我国农业生物技术水平整体进入国

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际先进行列。

专栏8 ：生物农业

新一代农业生物育种技术。重点开展主要农作物生长与发育、产量、

生物逆境与非生物逆境应答以及品质等相关重要代谢产物合成与分解

途径的调控机理与调控网络研究。开发农业生物基因组的新方法与新技

术，发展定向、高效、系统改良作物的分子设计育种新技术，培育一批

光高效、营养高效利用、抗虫抗病、耐旱节水、抗盐碱、适宜机械化和

资源高效利用的超级农作物；开展国家畜禽资源种质创新及特色优异基

因资源挖掘及重要畜禽“国产化”新品种（系）及配套系培育，制定“国

产化”畜禽新品种配套饲养、营养标准及规范，建设国家重要畜禽品种

育种体系平台。

农业重大生物灾害防控技术。重点开展重要农业有害生物早期检

测、远程监测和预警技术研究，农作物有害生物绿色防控基础理论研究，

植物有害生物基因调控、生态调控、生物防治、抗药性治理、物理防治、

农业措施等生物防控关键技术集成与示范；重点开展农业生物主要疫病

流行病学及其风险评估研究，阐明主要病原变异及致病分子机制及畜禽

天然免疫机制，开展动物用新型生物制剂创制及应用，在禽流感、口蹄

疫、蝗虫、稻飞虱、稻瘟病、小麦条锈病及水产养殖病害等重大农业生

物灾害防控方面取得重大突破。

新型农用生物制品关键技术。建立和完善农业生物反应器技术平台

体系，突破高效、安全农业生物制剂关键技术、创制一批具有自主知识

产权和重要应用前景的基因工程疫苗、生物农药、新型肥料、生物饲料

添加剂新产品；开展主要农产品生物强化研究，研究微量营养元素和相

关抗营养因子的调控机理，创新富含各种营养元素的优异育种材料与新

品种；开展化学污染物源头控制和生物修复的前沿技术研究，开展基于

靶标发现和分子识别的高通量农产品质量分子检测技术研究，为保障农

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产品质量安全提供快速、灵敏和准确的检测技术手段。

6. 生物环保

针对我国环境保护领域技术需求，紧密围绕环境污染生物治

理、废弃物的能源与资源化生物转化、环境生物安全监测与控制

等重大问题，开展环境功能微生物及生物产品制剂的研发，力争

到2020 年，建立基于生物传感技术的环境监测和预测预警技术体

系，提升有机废（水）物生物处理与资源化利用的高效耦合技术、

特定污染土壤的生物修复技术等，抢占前沿技术的制高点，培育

生物环保战略性新兴产业的增长点。

专栏9 ：生物环保

生物环境监测预警技术。以生物功能材料对污染物的高灵敏特异性

响应、倏逝波激发荧光信号识别与低损耗传输模式的信息流精密调控原

理为基础，整合新兴生物、环境工程、材料、光电子和微加工技术，研

发对有毒污染物快速高灵敏检测的生物传感技术与系列化仪器，实现环

境中微量有毒污染物和生物毒性的在线监测和环境污染事件应急快速

检测。

环境保护与生态修复新体系。研究固体废物脱毒与资源/ 能源化生物

技术，实现固体废物生物脱毒与资源/ 能源化；培育具有环境保护与修复

功能的生物新品种，建立种质资源库，发展、培育具有环境保护功能的

微生物与植物等新品种；研究土壤生物修复技术，开展持久性和新型有

机污染物土壤环境归趋、降解机理、降解产物和毒性研究，揭示土壤有

机污染物和重金属的生物固化机理，开发出可应用性价值高的土壤生物

修复新技术并形成体系。

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7. 生物安全

针对维护国家生物安全的重大需求，以及我国面临的现实与

潜在的生物安全威胁，研发建立生物安全风险评估、监测预警、

识别溯源、应急处置、预防控制和效果评价的技术、方法、装备

和产品，解决我国生物安全领域的关键技术瓶颈与重要科学问题，

构建高度整合的生物安全威胁防御系统，实现 “安全评估、快速

检定、可靠溯源、事后评估、能防能治”的目标。

（三）推进创新平台建设

1. 加强生物技术领域大型综合性研究基地布局

加快建设以生物技术领域大型综合性研究基地为引领的创

新基础平台，依靠跨学科、大协作和高强度支持开展协同创新的

生物技术研究基地。以国家目标和战略需求为导向，瞄准国际生

物科技前沿，优化配置人财物资源，整合国内现有生物技术领域

最有优势的创新单元，打造聚集国内外一流生物人才的高地，开

展具有重大引领作用的协同攻关，重点发展引领产业变革的颠覆

性技术，形成代表国家水平、国际同行认可、在国际上拥有话语

权的科技创新实力，成为抢占国际科技制高点的重要战略创新力

量。实现我国生物技术从 “跟跑”和 “并跑”向 “并跑”和 “领

跑”的转变。

2. 技术创新中心

以绿色生物制造、创新药物研发以及生物医学工程为发展重

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点，在京津冀和长三角地区等生物技术创新资源优势地区和产业

集聚区，整合优势科研技术平台和人才资源，联合生物技术相关

创新型企业形成产业联盟，共同组建生物技术创新中心。加快突

破关键技术瓶颈，构建战略定位高端、组织运行开放、创新资源

集聚、治理结构多元的技术创新综合体，形成推动生物技术创新

的大联合、大协同。

专栏10：技术创新中心

绿色生物合成技术创新中心。依托国内生物制造领域的优势单位，

重点围绕生物制造领域的基础科学问题、关键共性技术、产业化示范等

环节进行攻关，力争在10-20 年内，打造一批产学研协同攻关的创新中

心，培育和引进一批国内外知名的领军人才，促进传统石油、化工、制

药等行业技术的改造升级，破解传统行业的动力不足、资源环境约束难

题，打造中国版的 “绿色经济增长点”。

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