雙凡+李昂

摘要： 農(nóng)業(yè)是人類的衣食之源、生存之本，是國民經(jīng)濟的基礎，是國家自立、社會安定的基礎。聚焦中國的糧食安全就必須提到作為中國人主糧的水稻，該研發(fā)技術的先進與否直接決定了我國的糧食產(chǎn)量與糧食安全。本文運用文獻分析法、數(shù)理統(tǒng)計法、對比分析法、專利情報計量分析法以及定性與定量分析相結合的方法針對全球范圍內(nèi)轉基因水稻研發(fā)的專利數(shù)據(jù)進行分析，研究我國轉基因水稻研發(fā)與世界整體發(fā)展形勢的對比情況以及存在的優(yōu)勢劣勢。通過總結我國在轉基因水稻研發(fā)領域中的優(yōu)勢與不足，針對存在的問題提出相應的解決方法，以明確我國的優(yōu)勢所在，揚長避短，為我國的轉基因水稻研發(fā)提供參考意見。

Abstract： Agriculture is the source of human food and clothing and the foundation of the national economy， also is the foundation of national self-reliance， social stability. Focusing on the food safety in China is referred to as Chinese staple food of rice. Whether the R & D technology is advanced or not directly determines the grain output and food security in China. In this paper， we use the method of literature analysis， mathematical statistics， comparative analysis， patent intelligence measurement analysis as well as qualitative and quantitative analysis to analyze the patent data of transgenic rice research and development worldwide， and study the contrast between the research and development of transgenic rice in China and the world as a whole， and the advantages and disadvantages of it. Finally through summarizing the advantages and disadvantages in the field of transgenic rice research in China， and in view of the existing problems， this paper puts forward the corresponding solving methods， in order to clear our advantages， foster strengths and provide a reference for transgenic rice research and development in China.

關鍵詞： 專利預警；情報分析；轉基因水稻；糧食安全

Key words： patent early warning；information analysis；transgenic rice；food security

中圖分類號：G353.1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）32-0225-09

0 引言

水稻作為世界第一大糧食作物，是世界上超過一半人口的主糧。轉基因水稻，是指通過轉基因技術將不同品種水稻或外源物種的某些控制特定性狀表達的基因導入某種水稻基因組內(nèi)進而培育出的具有高產(chǎn)、品質性狀改良、抗蟲、抗除草劑、抗病、抗逆等性狀的水稻。自上世紀80年代末世界首次成功培育轉基因水稻之后，世界各國對轉基因水稻研究的速度日益加快，至今30年間，各國科學家利用農(nóng)桿菌介導轉化技術、花粉管通道技術、基因槍技術等轉基因技術方法已成功將來自于外源植物的抗除草劑基因、抗逆境基因、抗蟲基因、抗病基因和高產(chǎn)、品質性狀提升基因導入各國的水稻品種之中，并使得它們能夠穩(wěn)定遺傳并表達，并對轉基因過程中的啟動因子、基因定位與標記以及基因導入與篩選技術都有了深入研究，獲得了大量目標性狀遺傳和在子代中穩(wěn)定表達的轉基因水稻株系。

未來全球糧食作物研發(fā)方面，轉基因作物研發(fā)必然會成為各國科研機構和跨國公司研發(fā)的重點，對轉基因作物研發(fā)所帶來的相關成果的知識產(chǎn)權保護也會成為各國競爭的焦點，這是因為對轉基因作物研發(fā)成果的知識產(chǎn)權保護可以為專利權所有人帶來巨大的商業(yè)利益?，F(xiàn)階段，中國政府雖然還未批準任何轉基因糧食作物的商業(yè)化種植，但各大跨國種業(yè)巨頭早在上世紀80年代就已開始在中國的相關專利布局，尤其是作為亞洲人主糧的水稻，更是被跨國種業(yè)公司視為研發(fā)重點。進行水稻相關轉基因研發(fā)工作的這些跨國種業(yè)巨頭擁有完善的專利管理與運營制度，并且熟悉中國市場的專利相關法律與管理工作，一旦中國政府開放轉基因糧食作物的種植，中國將立即成為它們的最大市場。

1 數(shù)據(jù)來源

對涉及轉基因水稻研究的的專利數(shù)據(jù)進行采集，使用新加坡的智慧芽專利搜索引擎并結合中國國家知識產(chǎn)權局專利搜索引擎，檢索時構建的檢索式采用布爾邏輯運算法對中英文關鍵詞進行組合，檢索的數(shù)據(jù)庫包括中國國家知識產(chǎn)權局數(shù)據(jù)庫；美國專利商標局數(shù)據(jù)庫；日本特許廳數(shù)據(jù)庫；韓國特許廳數(shù)據(jù)庫；歐洲專利數(shù)據(jù)庫，WIPO數(shù)據(jù)庫以及加拿大與俄羅斯專利局數(shù)據(jù)庫等在內(nèi)的全球94個國家的專利數(shù)據(jù)庫，覆蓋了所有WTO成員國以及TRIPS協(xié)議成員國。endprint

根據(jù)在CNKI論文平臺的檢索中所得到的關于轉基因水稻研發(fā)的關鍵詞，將檢索式的中英文關鍵詞鎖定為：水稻（包括野生水稻）（rice or sa）（wild r'ice'oryza officinalis wal）水稻育種（rice breeding）水稻育種方法（rice breeding method）轉基因水稻（transgenic rice）高產(chǎn)稻（high or super high yields rice）優(yōu)質稻（high quality or starch rice）抗蟲稻（resistance to rice plant insect and hopper）抗病稻（resistance to rice disease and viruses 基因或位點（gene or clone or locus or loci）標記（molecular marker or marker or qtl），通過中英文關鍵詞所編譯的檢索式1：（RICE+ORYZA SATIVA L+ICE+ORYZA SATIVAL）*（TRANSGENE+TRANSGENIC+CLONE+GENE+GENES+LOCUS+MOLECULAR）*（HIGH STARCH+RESISTANCE TO RICE PLANT INSECT AND HOPPER+RESISTANCE TO RICE DISEASE AND VIRUS-ES）*（BREEDING+SEEDS+BREED+SEED）檢索式2：（RICE+ORYZA SATIVA L+RICE+ORYZA SATIVA L）-x（TRANSGENE+TRANSGENIC十CLONE+GENE+GENES LOCUS+MOLECULAR）*（HIGH AND SUPER HIGH YIELDS+HIGH QUALITY OR STARCH+RESISTANCE TO RICE PLANT INSECT AND HOPPER+RESISTANCETORICE DISEASEAND VIRUS-ES）x（BREEDING+BREED+SEED+SEEDS）*（MARK十MARKING+MARKER+QTL）。

檢索時采用IPC分類號與轉基因水稻研發(fā)中英文關鍵詞結合的邏輯檢索式檢索方式，在確保檢全率的情況下通過限制邏輯檢索式的長度盡量提高檢準率，關鍵詞選用與轉基因水稻研發(fā)相關的關鍵詞以及同義詞、近義詞，同時選取最具代表性的技術節(jié)點名稱作為技術關鍵詞，在檢索完成之后利用關鍵詞與IPC分類號進行除噪去重，確保數(shù)據(jù)的準確。

2 全球轉基因水稻的專利分布

2.1 轉基因水稻研發(fā)專利申請趨勢分析

在設定的檢索時間段1985年1月1日至2015年12月31日內(nèi)，在世界范圍內(nèi)共檢索到16216件關于轉基因水稻研發(fā)的相關專利，其申請趨勢如圖1所示。通過此折線統(tǒng)計圖我們可以發(fā)現(xiàn)，在1985年至1995年間，轉基因水稻研發(fā)相關專利申請數(shù)量較較少，且增長與減少的波動較小，此階段正處于技術積累期，對轉基因水稻的研發(fā)剛剛開始，因為技術的周期性較長，因此在這十年期間專利申請數(shù)量較少，從1996年開始轉基因水稻研發(fā)的專利申請進入快速增長期，在之后的二十年中轉基因水稻研發(fā)專利申請開始迅速增長，雖然在2006年至2007年間出現(xiàn)過短暫的下降，但總體上保持了高速增長的態(tài)勢，尤其是2006年至2011年間，轉基因水稻研發(fā)的專利增長速度超過年均30%。

2.2 全球轉基因水稻研發(fā)專利關鍵詞分析

對全球16216件轉基因水稻研發(fā)技術領域的專利申請進行聚類分析后，我們將各個IPC分類號中的關鍵詞進行提取，依據(jù)所屬IPC分類號的不同分為十四組關鍵詞，使用了十四種顏色代表如圖2所示，同時將16216件專利依據(jù)所屬IPC分類號的不同制作了專利地形圖，山峰處等高線越密集說明專利數(shù)量越多，等高線越稀疏則說明專利數(shù)量越少，通過十四組關鍵詞彩色覆蓋后形成轉基因水稻研發(fā)技術領域關鍵詞彩色地形圖如圖3所示?？梢郧逦匕l(fā)現(xiàn)專利地形圖中等高線最為密集的區(qū)域出現(xiàn)在兩點，分別是：①桃紅色區(qū)域關鍵詞為枯葉病、MIRNA、預報、標記、預測。②橘紅色區(qū)域：植物、昆蟲、害蟲、重組、整合。進一步分析兩個區(qū)域內(nèi)的具體專利文獻可以發(fā)現(xiàn)，兩個區(qū)域分布代表著抗蟲轉基因水稻研發(fā)與抗病轉基因水稻研發(fā)。

2.3 世界范圍內(nèi)轉基因水稻研發(fā)專利主要申請人技術統(tǒng)計

通過對16216件專利申請的統(tǒng)計分析之后，我們找出了在本領域申請量排名前二十位的申請人如圖4所示。全球轉基因水稻研發(fā)技術領域專利申請量排名前20位申請人包括：拜耳農(nóng)作物科學股份公司、中國農(nóng)業(yè)科學院作物研究所、華中農(nóng)業(yè)大學、中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所、南京農(nóng)業(yè)大學、巴斯夫歐洲公司、先正達參股股份有限公司、中國農(nóng)業(yè)大學、中國科學院植物研究所、深圳華大科技公司、江蘇省農(nóng)業(yè)科學院、中國農(nóng)業(yè)科學院生物研究所、中國科學院上海生命科學研究所、住友化學株式會社、四川農(nóng)業(yè)大學、中國水稻研究所、先鋒國際良種公司、陶氏益農(nóng)公司、孟山都技術公司。在轉基因水稻研發(fā)領域的全球專利申請人排名中，有中國的十一位申請人進入全球申請人排名前二十位，這十一位申請人中包括十所高等院校和科研院所，以及一家基因技術公司。而另外九位申請人全部為歐美的大型跨國生物技術公司。美國農(nóng)業(yè)部將孟山都公司、杜邦公司、先正達公司以及拜爾公司、陶氏益農(nóng)公司、巴斯夫公司合稱為生物技術領域的“六巨頭”（Big Six），六家跨國公司的共同特點是在農(nóng)作物種子研發(fā)和農(nóng)業(yè)化學產(chǎn)品生產(chǎn)兩個技術領域都有完善的專利布局和雄厚的研發(fā)實力，有資料統(tǒng)計顯示，2011年“六巨頭”在種子市場的份額高達60%，而這六家大型跨國生物技術公司全部在本領域申請人排名的前20位，由此可見，它們的研發(fā)實力足以匹敵國家級的科研機構。

2.4 轉基因水稻研發(fā)專利IPC分類統(tǒng)計分析endprint

在全球轉基因水稻研發(fā)領域的16216件專利申請中，涉及多達近百個IPC分類號（IPC分類號中的小組級別），通過對IPC分類號下的專利申請數(shù)量的統(tǒng)計可以發(fā)現(xiàn)各國之間的競爭焦點。16216件專利的IPC分類號統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)排名前20位的IPC分類號如圖5所示。

排名前20位的IPC分類號分別為C12N15/82微生物或酶，其組合物用于植物細胞；A01H5/00新型被子植物或獲得新型被子植物的方法；C12N15/29編碼植物蛋白質；C12N5/10新型被子植物種籽或獲得新型被子種籽的方法，通過組織培養(yǎng)技術的植物再生；C12Q1/68核酸的測定或檢驗方法；C12N15/63使用載體引入外來遺傳物質，載體，其宿主的使用，表達的調節(jié)；C07K14/415氨基酸的肽，生長激素釋放抑制因子，其衍生物；C12N15/11 DNA或RNA片段，其修飾形成技術（不用于重組技術的DNA或RNA）；C12N1/21引入外來遺傳物質修飾的方法，A01P3/00化學化合物或制劑；C12N1/19制備或分離含有一種微生物的組合物的方法；C12N15/113調節(jié)基因表達的非編碼核酸，如反義寡核苷酸；C12N15/09 DNA重組技術；C12N15/84專門適用于植物真核細胞宿主的載體或表達系統(tǒng)的Ti-質粒；C12N1/15引入外來遺傳物質修飾的物質或方法；A01P7/04特性滅殺節(jié)肢動物劑；A01H4/00通過組織培養(yǎng)技術的植物再生制品或方法，這20個IPC分類號下的專利申請量占16216件專利申請的比例超過95%，說明這20個分類號所屬的研發(fā)領域是全球轉基因水稻研發(fā)的重點，也是專利權人在全球專利布局時側重的技術領域。

3 基于情報分析的全球轉基因水稻研發(fā)熱點技術領域專利申請分析

我們將轉基因水稻研發(fā)熱點技術領域的專利分為5類：①抗蟲轉基因水稻研發(fā)；②抗病轉基因水稻研發(fā)；③高產(chǎn)與品質性狀改良轉基因水稻研發(fā)；④抗除草劑轉基因水稻研發(fā)；⑤抗逆轉基因水稻研發(fā)。這5個熱點技術領域涵蓋了12327件專利申請，占轉基因水稻研發(fā)技術領域的專利申請比例超過76%，是國內(nèi)外申請人的技術競爭焦點。將5個熱點技術領域的專利申請文件分別提取關鍵詞并進行分類與彩色標記后，結合各個熱點技術領域的專利地形圖可以更清楚地了解轉基因水稻研發(fā)技術領域的技術集中點，能夠更加清晰地顯示出中外申請人在各個技術熱點中的優(yōu)勢與不足。

3.1 抗蟲轉基因水稻研發(fā)專利分析

將抗蟲轉基因水稻研發(fā)涉及的專利申請按照IPC分類號涉及的技術節(jié)點統(tǒng)計之后，我們從所有專利申請文件中提取出12組關鍵詞，并對12組關鍵詞進行彩色標記如圖6所示，將彩色標記覆蓋于抗蟲轉基因水稻研發(fā)專利地形圖中得到抗蟲轉基因水稻研發(fā)關鍵詞彩色地形圖如圖7所示，可以發(fā)現(xiàn)該技術領域的技術關鍵詞最為密集的有兩個區(qū)域，分別是：①黃色區(qū)域，關鍵詞為基因、編碼，蛋白，殺蟲，桿菌；②橘黃色區(qū)域，關鍵詞為啟動子、基因、表達、特異性、水稻。

水稻抗蟲性狀培育時導入受體細胞的外源基因主要有：來自于蘇云金桿菌的各序列Bt毒性蛋白基因[1]、來自于豇豆和煙草的外源蛋白酶抑制基因[2]和來自于雪花蓮的雪花凝集素（Galanthus Nivalis agglutinin，GNA）基因等[3]。在已經(jīng)成功導入并表達遺傳的Bt系列轉基因水稻中最為廣泛使用的是cry1A系列Bt基因，如：cry1Ac[4-6]、cry1Ab[7-9]，以及cry1Ab/Ac 融合基因[10]，使用cry1A系列基因的水稻品種在大田試驗中全都出表現(xiàn)對二化螟等主要水稻害蟲的殺蟲活性，大田試驗表現(xiàn)良好，同時對環(huán)境未造成污染。使用植物來源的抗蟲基因主要有植物凝集素基因和蛋白酶抑制劑基因等，Sun等人將GNA基因轉入到水稻中，并獲得了純合的轉基因水稻植株[11]。該水稻植株系抗蟲效果好，并能穩(wěn)定遺傳，同時科學家們將分別來源于馬鈴薯和玉米并能夠受多種啟動子控制與多種外界刺激表達的蛋白酶抑制基因pinⅡ與巰基蛋白酶抑制劑基因[12-13]、來自于傳統(tǒng)多年生豆科植物大豆與豇豆自身的KUNIZ型胰蛋白酶抑制基因SKTI與CpTI基因[14-15]、來源于云南野生水稻品種與西藏野生大麥品種自身的水稻巰基蛋白酶抑制劑基因和絲氨酸胰基因BTI-Cme[16-17]導入水稻植株中，也獲得了良好的抗蟲效果。

轉基因水稻研發(fā)技術領域專利申請的中國申請人同樣表現(xiàn)優(yōu)異，并取得了顯著的研究成果。華中農(nóng)業(yè)大學張啟發(fā)院士研究團隊利用SSR與RAPD多帶分子標記技術鑒定并準確定位水稻性狀控制基因超過420個，同時該研究團隊將水稻Actin啟動子驅動的融合型人工改造合成的蘇云金芽胞桿菌殺蟲蛋白基因crylA（b）、crylA（c）導入中國傳統(tǒng)的秈型恢復系水稻品種明恢63，經(jīng)過多代培養(yǎng)與人工選擇，獲得穩(wěn)定遺傳且有效抵抗主要水稻害蟲二、三化螟蟲的轉基因抗蟲水稻新品種華恢1號及華恢1號與汕優(yōu)水稻品種的雜交組合Bt汕優(yōu)63[18]。除此之外，來自中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所的科學家們利用經(jīng)過修飾的CpTI基因和Bt殺蟲蛋白基因，獲得了無選擇標記高抗鱗翅目害蟲的雙價轉抗蟲基因水稻株系[19]。來自于浙江大學的舒慶堯團隊將密碼子經(jīng)過特定優(yōu)化處理的蘇云金芽胞桿菌Bt系列crylA（b）殺蟲基因導入中國傳統(tǒng)水稻品種秀水11中，得到轉基因水稻新品種克螟稻。馬炳田教授團隊利用基因槍手段將來源于中國雪花蓮的外源凝集素基因gna導入到蜀恢527秈型雜交稻中，經(jīng)過三代培育篩選后成功表達并得到了新的抗蟲轉基因水稻新蜀恢527[20-21]。

3.2 抗病轉基因水稻研發(fā)

將抗病轉基因水稻研發(fā)涉及的專利申請按照IPC分類號涉及的技術節(jié)點統(tǒng)計之后，從所有專利申請文件中提取出8組關鍵詞，并對8組關鍵詞進行彩色標記，如圖8所示，將彩色標記覆蓋于抗蟲轉基因水稻研發(fā)專利地形圖中，得到抗病轉基因水稻研發(fā)關鍵詞彩色地形圖，如圖9所示?？梢园l(fā)現(xiàn)該技術領域的技術關鍵詞最為密集的有一個區(qū)域，即為地形圖中的桃紅色區(qū)域，其關鍵詞為：植物蛋白、編碼、抗病、轉基因。endprint

我們整理發(fā)現(xiàn)現(xiàn)今水稻病害主要為三大類，分別為細菌性水稻病害白葉枯（bacterial blight）、真菌性水稻病害稻瘟?。╞last）和紋枯病（sheath blight）[22]。針對這些水稻疾病，科學家們已經(jīng)找到并克隆出上百個針對性基因，包括針對白葉枯病的個抗病基因Xal基因、 Xa21基因、Xa27基因、Xa3/26基因、xa5基因、xa13基因[23]；針對稻瘟病的Pizt基因、Pi2基因、Pib基因、Pi-d2基因、Pi5基因、Pi9基因、Pikm基因、Pi-ta基因、Pi36基因、Pi37基因等特性基因[24]。

而轉基因水稻研發(fā)技術領域專利申請的中國申請人同樣表現(xiàn)優(yōu)異，尤其是在抗稻瘟病的研究領域取得了大量的研究成果。包括：華南農(nóng)業(yè)大學的簡玉瑜教授團隊利用基因槍技術成功將來自于天蠶中提取的抗菌肽B基因導入國產(chǎn)水稻細胞中，經(jīng)過5代培育后并成功穩(wěn)定遺傳的再生植株，其再生植株的百葉枯病表現(xiàn)出非常有效的抵抗力[25]；嚴成其教授團隊將來自于美國“1188”品種的外源抗白葉枯病的DNA轉入到“1067”品系中，成功在受體品種中表達[26]；中國科學與遺傳與發(fā)育生物研究所的翟文學教授團隊將Xa21基因轉入我國的5個自有的雜交水稻品種明恢63、珍汕97B等系列之中，獲得了對110個后代株系，這些株系對多發(fā)的白葉枯病具有很好的抗性效果。經(jīng)過三十多年的努力，中國科學家已經(jīng)成功定位并且復制與導入受體細胞中的一系列稻瘟病抗性基因即Pi系列基因。2012年，中國科學家從蘿卜中提取出抗真菌多肽硫堇（thionins）Rs2afp1基因，該基因可以增加植物抗性蛋白質的積累促進植物的自我防御機制抵抗真菌性與細菌性病毒的入侵。同時中國科學家已經(jīng)定位并導入了一系列抗水稻條紋葉枯病的特性基因，這些新品種轉基因水稻在試驗中全部能夠有效抵抗水稻條紋葉枯病[27]。

3.3 高產(chǎn)與品質性狀改良轉基因水稻研發(fā)

將高產(chǎn)與品質性狀改良轉基因水稻研發(fā)涉及的專利申請按照IPC分類號涉及的技術節(jié)點統(tǒng)計之后，我們從所有專利申請文件中提取出8組關鍵詞，并對8組關鍵詞進行彩色標記，如圖10所示。將彩色標記覆蓋于高產(chǎn)與品質性狀改良轉基因水稻研發(fā)專利地形圖中，得到高產(chǎn)與品質性狀改良轉基因水稻研發(fā)關鍵詞彩色地形圖，如圖11所示?？梢园l(fā)現(xiàn)該技術領域的技術關鍵詞最為密集的有一個區(qū)域，即為橘黃色區(qū)域，其關鍵詞為：BGIOS植物、生長、表達、促進。

30多年來，科學家們除了對水稻抵抗外部惡劣環(huán)境與病蟲害的基因進行研究外，還一直致力于尋找來源于水稻自身和其他外源植物的高產(chǎn)與品質性狀改良基因。水稻產(chǎn)量主要取決于光合作用效率，水稻株型、控制粒數(shù)和結實率等性狀的基因，利用轉基因技術向受體細胞內(nèi)導入光合作用高效基因、增產(chǎn)株型基因的轉基因水稻新品種研制已獲得初步的成效[28-30]。同樣，通過轉基因技術向受體細胞導入提高氮、磷、鉀等微量元素高效利用的基因以達到增產(chǎn)和改良品質性狀目的轉基因水稻新品種的方式同樣是現(xiàn)階段各國研究重點[31-34]。通過轉基因方式得到的轉基因高產(chǎn)水稻能夠有效減少化肥的施用，進而有效解決化肥的大量使用帶來土壤板結和水體富營養(yǎng)化問題。此外，在轉基因水稻30多年的研究中，科學家們一直致力于增加稻米中的蛋白質含量與微量元素比例，從而為貧困人口帶去福音。至今為止，最成功的實踐當屬黃金大米，這種稻米是利用轉基因的方法將來自于水仙花的八氫番茄紅素合成酶基因和細菌來源的八氫番茄紅素去飽和酶基因導入受體水稻細胞中，使得β-胡蘿卜素在水稻胚乳中大量合成，進而增加β-胡蘿卜素的含量[35]。β-胡蘿卜素是維生素A 的前體，每年全球在貧困地區(qū)的人們由于維生素A缺乏而導致的失明與兒童死亡的數(shù)量巨大，黃金大米若能普及，則可以有效并低價地解決此問題。

高產(chǎn)與品質性狀改良轉基因水稻研發(fā)技術領域專利申請中，中國申請人同樣表現(xiàn)優(yōu)異，尤其是在水稻品質性狀改良的研究領域取得了大量的研究成果。中國科學院作物研究所的高越峰教授團隊將來源于中國產(chǎn)四棱豆的高賴氨酸蛋白基因（lys基因）和單子葉植物強啟動子基因ubiqutin一同通過基因槍技術導入到水稻品種“中花8號”的幼胚組織中，得到的多代培養(yǎng)后的新轉基因水稻品種細胞中賴氨酸含量有了極大的提高[36]；福建省農(nóng)業(yè)科學院的胡昌泉教授團隊將外源的可溶性淀粉合成酶（SSS）基因和淀粉分支酶（SBE）的基因通過農(nóng)桿菌轉化法導入中國廣泛種植的秈稻恢復系明恢86，多代培養(yǎng)后所得子代轉基因水稻細胞中直鏈淀粉含量均出現(xiàn)大幅度降低，并且產(chǎn)量較高。在增加水稻產(chǎn)量的研究中，我國科學家成功分離出LRK1富亮氨酸重復受體蛋白激酶基因、GS系列2/3控制粒數(shù)基因和控制粒重基因，NAC家族轉錄因子控制粒數(shù)基因、控制分蘗基因（tac1）、高產(chǎn)基因D1、OsPrkase控制酶合成基因、控制水稻莖葉的夾角BIN2基因等[37]。

3.4 抗除草劑轉基因水稻研發(fā)

抗除草劑轉基因水稻研發(fā)涉及的專利申請按照IPC分類號涉及的技術節(jié)點統(tǒng)計之后，從所有專利申請文件中提取出11組關鍵詞，并對11組關鍵詞進行彩色標記，如圖12所示。將彩色標記覆蓋于抗蟲轉基因水稻研發(fā)專利地形圖中，得到抗除草劑轉基因水稻研發(fā)關鍵詞彩色地形圖，如圖13所示?？梢园l(fā)現(xiàn)該技術領域的技術關鍵詞最為密集的有兩個區(qū)域，分別為①黃色區(qū)域，其關鍵詞為：取代、苯基、烯醇、衍生物、特拉姆；②紫色區(qū)域，其關鍵詞為：基因、植物、編碼、啟動子、水稻。

各國科學家在研究轉基因抗除草劑水稻時通常分為兩個策略，即修飾除草劑作用的靶蛋白基因和通過轉基因技術引入新的酶系統(tǒng)[38]。前者通過降低水稻細胞中控制靶蛋白敏感性的基因活性或者提高靶蛋白基因的表達水平以此方式得對除草劑的抗性，后者則是通過提高現(xiàn)有水稻品種或重塑水稻細胞對除草劑的代謝能力進而能夠達到抗除草劑的效果?，F(xiàn)有的轉基因抗除草劑水稻主要特點是可以使用化學除草劑（如草丁膦和草甘膦）進行大規(guī)模的機械化田間除草，這種耕作方式可以大幅度降低成本。endprint

轉基因水稻研發(fā)技術領域專利申請的中國申請人在該技術領域雖然起步較晚但依然取得了大量的研究成果。中國科學院的科學家團隊利用轉bar基因的明恢86B系水稻與不育系雜水稻作為親本交選配后選擇出抗除草劑的雜交新組合特優(yōu)86B。經(jīng)過大田試驗表明特優(yōu)86B能夠在不同生長階段均表達出抗除草劑的性狀特征，沒有出現(xiàn)基因沉默現(xiàn)象同時親本遺傳的bar基因能穩(wěn)定遺傳[39]。中國農(nóng)業(yè)科學院水稻研究所在研究中獲得了抗草胺磷轉基因（Bar）水稻恢復系，并將該技術成果用于水稻雜交制種中除草劑篩選和控制雜交種的種子純度的實際生產(chǎn)中[40]。來自于中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所的胡利華教授團隊和蘇軍教授團隊通過體外人工突變方式獲得了EPSP合酶基因，該基因能夠有效抵抗草甘膦，實驗表明，新的轉EPSP 合酶基因水稻品種的抗草甘膦的能力相對于原細胞有顯著提高。

3.5 抗逆轉基因水稻研發(fā)

將抗逆轉基因水稻研發(fā)涉及的專利申請按照IPC分類號涉及的技術節(jié)點統(tǒng)計之后，我們從所有專利申請文件中提取出10組關鍵詞，并對10組關鍵詞進行彩色標記，如圖14所示。將彩色標記覆蓋于抗蟲轉基因水稻研發(fā)專利地形圖中，得到抗逆轉基因水稻研發(fā)關鍵詞彩色地形圖，如圖15所示?？梢园l(fā)現(xiàn)該技術領域的技術關鍵詞最為密集的有兩個區(qū)域，分別為①綠色區(qū)域，其關鍵詞為：編碼、轉錄、因子、抗逆性、耐逆性；②紅色區(qū)域，其關鍵詞為：編碼、啟動子、抗逆、誘導、脅迫。

現(xiàn)階段，科學家們已經(jīng)成功分離出各類抗逆基因上百個包括：MnSOD基因、Shsp17.7基因、MAPKs基因、以及轉錄因子ZFP25基因、SNC1基因等[41-46]。同時科學家們還分離出了同時具備抗旱、抗鹽、抗冷三性狀于一體的基因序列包括：TPSP基因、CBF3基因、OsiSAP8基因、OsCOIN基因和轉錄因子ZFP25基因、OsiSAP8基因等[47]。

抗逆轉基因水稻研發(fā)技術領域專利申請的中國申請人在該技術領域起步較早并取得了大量的研究成果。中國科學家對抗旱基因、抗鹽堿基因的研究起步較早并率先定位出山菠菜脯氨酸轉運蛋白基因、耐逆植物山菠菜和甜菜中克隆了與耐逆性（抗寒、抗旱、抗鹽堿三位一體基因）相關的DREB類調控因子基因、甜菜堿脫氫酶基因等[47]。郭巖教授團隊將含鹽生植物菠菜中的BADH基因導入水稻品種中花4號中，所獲得的植株能夠有效提高其耐鹽堿能力[48]。除此之外中國科學們經(jīng)過30多年的不懈努力成功克隆出了許多抗逆基因包括：滲透調節(jié)基因：P5CS基因、adc基因、TP2SP基因；水稻抗旱基因：DREB1基因、SNAC1基因、SNAC2基因、OsZIf23基因、CBF3、ABF3基因、OCPI1基因；脫水保護蛋白基因：LEA321基因和HVA1基因、離子泵和離子轉運蛋白基因；RWC3基因和CIPK 等轉錄因子和信號傳導相關基因，并成功將一部分抗逆基因導入水稻植株獲得穩(wěn)定遺傳[49]。

4 中外典型企業(yè)與科研機構專利對比分析

4.1 孟山都公司轉基因水稻研發(fā)相關專利情報分析

將孟山都公司轉基因水稻研發(fā)涉及的專利申請按照IPC分類號涉及的技術節(jié)點統(tǒng)計之后，我們從所有專利申請文件中提取出10組關鍵詞，并對10組關鍵詞進行彩色標記，將彩色標記覆蓋于孟山都公司水稻研發(fā)專利地形圖中，得到孟山都公司轉基因水稻研發(fā)專利關鍵詞彩色地形圖，發(fā)現(xiàn)該技術領域的技術關鍵詞最為密集的有一個區(qū)域，其關鍵詞為：草甘膦、除草劑、耐受性組合。孟山都公司在轉基因水稻研發(fā)技術領域的專利保護重點為抗除草劑轉基因水稻與抗逆轉基因水稻的研發(fā)，其抗除草劑轉基因水稻主要針對自家的“農(nóng)達”系列除草劑（主要成分即為草甘膦），抗逆轉基因水稻則主要集中于抗寒與抗低磷環(huán)境基因。

在具體專利分析中，申請?zhí)枮镃N02139212.9的專利（名稱為“改善的轉基因植物產(chǎn)量和脅迫耐受性”）保護了涉及插入表達載體的多核苷酸和多肽被引入植物并異位表達的方法。該專利被引用兩次，其在全球范圍內(nèi)共有375件同族專利，同族專利分布于全球五大洲的40個國家內(nèi)，如美洲，歐洲，澳大利亞與巴西境內(nèi)（因為中國的專利法并不對轉基因種子的成品進行保護，因此，其在中國境內(nèi)的專利數(shù)量大幅度減少）。

4.2 中國科學院轉基因水稻研發(fā)相關專利情報分析

中國科學院作為中國境內(nèi)規(guī)模最大、層次最高、科技研發(fā)能力最為雄厚的科研院所，在轉基因水稻研發(fā)技術領域所涉及的15個主要IPC分類號中都有廣泛涉及，其在轉基因水稻研發(fā)中擁有大量的專利申請。將中國科學院轉基因水稻研發(fā)涉及的專利申請按照IPC分類號涉及的技術節(jié)點統(tǒng)計之后，我們從所有專利申請文件中提取出9組關鍵詞，并對9組關鍵詞進行彩色標記，將彩色標記覆蓋于中國科學院水稻研發(fā)專利地形圖中，得到中國科學院轉基因水稻研發(fā)專利關鍵詞彩色地形圖，可以發(fā)現(xiàn)該技術領域的技術關鍵詞最為密集的有一個區(qū)域，其關鍵詞為：基因、編碼、植物蛋白。

在具體專利分析中，申請?zhí)枮镃N200410039232.4的專利，名稱為“一種培育無選擇標記轉基因植物的方法及其專用表達載體”，發(fā)明人包括來自中國科學院的朱楨院士。該專利文獻被引用8次，專利質量較高，但在全球范圍內(nèi)，該專利僅有兩件同族專利，并且全部分布在中國境內(nèi)。

4.3 先正達公司轉基因水稻研發(fā)相關專利情報分析

將先正達公司轉基因水稻研發(fā)涉及的專利申請按照IPC分類號涉及的技術節(jié)點統(tǒng)計之后，我們從所有專利申請文件中提取出12組關鍵詞，并對12組關鍵詞進行彩色標記，將彩色標記覆蓋于先正達水稻研發(fā)專利地形圖中，得到先正達公司轉基因水稻研發(fā)專利關鍵詞彩色地形圖，可以發(fā)現(xiàn)該技術領域的技術關鍵詞最為密集的有三個區(qū)域，分別為①基因、表達、編碼、聚糖；②真菌、組合、微生物、除草、化合物；③基因、轉化、表達、細胞。先正達公司在15個主要IPC分類號下均有專利技術分布，其重點研發(fā)領域包括抗逆尤其是抗寒與抗鹽堿轉基因水稻，抗除草劑轉基因水稻與相關基因的啟動因子研究。endprint

在具體專利分析中，申請?zhí)枮镃N200980107582.0的專利（名稱為“在植物組織中異源多肽的高水平表達和積累”）保護了一種在植物細胞的液泡中增加纖維二糖水解酶的表達和/或積累的組合物和方法。該專利申請在全球范圍內(nèi)引用一次，在全球范圍內(nèi)共擁有12件同族專利，主要分布于美國、巴西、阿根廷、中國和澳大利亞。

4.4 華中農(nóng)業(yè)大學轉基因水稻研發(fā)相關專利情報分析

華中農(nóng)業(yè)大學的轉基因水稻研發(fā)主要由張啟發(fā)院士團隊主導，其研究成果主要集中于抗蟲轉基因水稻，近年來研究團隊的研究領域有所擴大，在抗病轉基因水稻研發(fā)和品質性狀改良轉基因水稻研發(fā)中也有頗多建樹。其研發(fā)團隊所開發(fā)的抗蟲轉基因水稻華恢1號及其Bt汕優(yōu)63獲得了由中國農(nóng)業(yè)部頒發(fā)的安全證書。將華中農(nóng)業(yè)大學轉基因水稻研發(fā)技術領域涉及的專利申請按照IPC分類號涉及的技術節(jié)點統(tǒng)計之后，我們從所有專利申請文件中提取出12組關鍵詞，并對12組關鍵詞進行彩色標記，將彩色標記覆蓋于華中農(nóng)業(yè)大學轉基因水稻研發(fā)專利地形圖中，得到華中農(nóng)業(yè)大學轉基因水稻研發(fā)專利關鍵詞彩色地形圖。可以發(fā)現(xiàn)該技術領域的技術關鍵詞最為密集的有兩個區(qū)域，分別為①桿菌、芽孢、菌株、蘇云金、芽胞；②控制、啟動子、表達、誘導、克隆。

在具體專利分析中，申請?zhí)枮镃N02139212.9的專利（名稱為“水稻抗白葉枯病基因Xa26（t）”）保護了一種DNA片斷的分離克隆和應用技術。該專利申請在全球范圍內(nèi)共計被引用7次，專利質量較高，但是在全球范圍內(nèi)該專利申請的同族專利數(shù)量僅為兩件，并且全部是在中國境內(nèi)。

5 結論

我國轉基因水稻研發(fā)與世界整體發(fā)展形勢的對比情況以及存在的優(yōu)勢劣勢為：我國轉基因水稻研發(fā)技術領域的科研水平處于世界領先地位，尤其是在抗蟲轉基因水稻研發(fā)、抗逆轉基因水稻特別是抗寒轉基因水稻研發(fā)，以及高產(chǎn)與品質性狀改良轉基因水稻研發(fā)的技術領域之中，中國申請人的技術普遍優(yōu)于外國申請人。但在專利質量維度的分析之中，中國申請人的專利文件質量與歐美日地區(qū)的專利申請人仍有一定差距，中國申請人專利保護范圍較窄，雖然較窄的專利保護范圍更容易獲得專利授權，規(guī)避了專利申請被駁回的風險，但也在無形之中損失了發(fā)明人與申請人的利益。在專利質量維度的全球同族專利的調查分析中，中國排名全球申請量前二十位的申請人其所擁有的同族專利僅在中國大陸境內(nèi)進行申請，鮮有海外專利布局，相比之下，外國申請人，尤其是歐美地區(qū)的大型跨國生物技術公司所持有轉基因水稻研發(fā)專利全部都進行了全球同族專利布局。

歷經(jīng)了幾代中國科學家的不懈努力和近三十年的發(fā)展和積累，中國已經(jīng)成為世界上為數(shù)不多的擁有包括定向功能基因提取與克隆、細胞基因測序，功能品種選擇與培育、轉基因生物安全性評價、轉基因作物大田試驗與管理等各環(huán)節(jié)在內(nèi)的轉基因育種科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展體系的國家之一，轉基因作物研究尤其是作為中國人主糧的轉基因水稻的研發(fā)在整體水平已處于世界領先地，為國家的糧食安全提供了有力的保障，并取得了一批高水平的科技成果，初步形成了自己的特色與優(yōu)勢。

但我們要清醒地認識到，雖然在轉基因水稻研發(fā)技術領域中中國申請人在研發(fā)技術上已不遜色于發(fā)達國家和地區(qū)申請人，但在對專利技術的運用與保護中，中國申請人與歐美日等發(fā)達國家申請人還存在著巨大差距。因此，通過本文的研究，對中國轉基因水稻研發(fā)技術領域的專利保護提出以下意見：①轉基因水稻研發(fā)領域的技術生命周期長、研發(fā)資金投入巨大、專利申請的授權率較低、審查周期長，專利申請的數(shù)量增長呈現(xiàn)差別較大的波動，專利在授權之后的產(chǎn)業(yè)化進程也受到了明顯的影響。因此，有關部門應該制定政策，縮短轉基因水稻研發(fā)技術領域的專利審查周期，國家應該建立相應的研發(fā)基金資助中國育種企業(yè)在本領域的研發(fā)工作，同時促進科研院所與高校的已有專利技術成果加速轉讓或自行實施，并為發(fā)明人自行實施提供寬松的創(chuàng)業(yè)環(huán)境和良好的投資、融資政策，真正地使科研院所與高校實驗室的成果造福于全人類。

②中國申請人類型以大型的國家級科研院所和高校為主，其研發(fā)資金來源主要是政府的科技項目撥款，其研究成果申報專利完成后，并未及時在商業(yè)領域進行推廣與應用，也就是科技成果的轉化力度較低，研發(fā)成果更是鮮有在國際范圍內(nèi)推廣的案例。相比之下，歐美的轉基因水稻研發(fā)技術領域專利申請人類型主要為企業(yè)，其研發(fā)資金主要來源為企業(yè)自有資金，研發(fā)成果一旦申報專利成功，就會立即進入商業(yè)運作模式，在全世界范圍內(nèi)展開大規(guī)模的推廣與應用，以期獲得豐厚的經(jīng)濟回報，進而有資金進入新的研發(fā)計劃中，形成良性循環(huán)。因此，國家有關部門在制定有關科技發(fā)展與研究政策時，可以引入社會資金，應更加注重引導金融機構針對生物領域企業(yè)尤其是中小企業(yè)和創(chuàng)業(yè)型企業(yè)予以資金支持，更加鼓勵專利等無形資產(chǎn)的抵押物使用，使得這些生物領域企業(yè)能夠及時抓住市場機遇做大做強。

③中國自1985年實施專利法以來，尤其是加入世界貿(mào)易組織之后，才開始有企業(yè)意識到在全球范圍內(nèi)進行專利布局的重要性，近十年間涌現(xiàn)了如華為、中興等一批高科技企業(yè)開始在全球范圍內(nèi)進行完善的專利布局，但在生物技術領域尤其是轉基因水稻研發(fā)技術領域還未出現(xiàn)此類企業(yè)。在全球范圍內(nèi)的完善專利布局既能夠保護自己的技術研發(fā)成果，又能夠借專利武器打擊壓制競爭對手。而在全球范圍內(nèi)進行完整的專利布局，除了要有過硬的技術實力外，還要有精通管理學與知識產(chǎn)權知識的復合型人才，而我國國內(nèi)對知識產(chǎn)權復合型人才的培養(yǎng)工作起步較晚，因此現(xiàn)階段很難進行全球范圍內(nèi)的專利布局。因此，加強知識產(chǎn)權復合型人才的培養(yǎng)工作也是一項較為迫切的工作。

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