岳榮生 程興茹 李俊 唐巧玲 康宇立 王友華

（1.中國農業(yè)科學院生物技術研究所，北京 100081；2.青島農業(yè)大學，青島 266000）

在農作物的生長過程中，雜草的出現(xiàn)會在空間上與農作物競爭陽光、水分和營養(yǎng)，從而降低農作物的產品質量并導致其產量減少［1］。在農作物栽培過程中廣泛使用除草劑，可大幅減少除草的勞動量，降低雜草帶來的經(jīng)濟損失［2］。自1971年拜耳孟山都公司研發(fā)的草甘膦類除草劑問世以來［3］，商品用草甘膦“農達”（Roundup）多次位居全世界農藥品種銷售額的榜首。草甘膦是一種應用廣泛的廣譜、低毒與內吸傳導的滅生性除草劑，能夠有效地去除一年生雜草以及靠根系繁殖的多年生雜草，但對雜草和農作物無選擇性，在殺死植物地上部分的同時還可以斬草除根。研發(fā)對草甘膦具有抗性的農作物是有效解決農作物精準除草問題的重要路徑。

20世紀80年代初期世界第一例抗除草劑轉基因煙草成功研制后，轉基因作物商業(yè)化程度加強，現(xiàn)在已經(jīng)利用轉基因技術在全球培育種植了將近300 余種抗除草劑植物品種，抗草甘膦作物也成為一種普遍的種植需求，抗草甘膦成為所有抗除草劑轉基因作物性狀中的主流性狀［4-5］。目前利用最廣泛的抗草甘膦基因的主要類型是5-烯醇式丙酮酰莽草酸-3-磷酸合酶（EPSPS）基因。EPSPS 是植物細胞器葉綠體中的一種酶，可以催化合成芳香族氨基酸，EPSPS 的功能會受到草甘膦競爭性抑制，導致蛋白質在葉綠體類囊體薄膜上合成受阻，使葉綠體受到結構性損傷，進而破壞了葉綠體功能。拜耳孟山都公司從鼠傷寒沙門氏菌克隆獲得了編碼EPSPS的aroA基因，這種EPSPS 與草甘膦的結合活性較弱，在草甘膦處理下仍能發(fā)揮功能，因此可以產生對草甘膦的抗性［6］。其他抗草甘膦基因還包括：倫敦威斯康星大學帝國化學學院從木糖氧化產堿菌和假單胞菌中克隆出的草甘膦降解酶基因（SC9和SC11）［7］，拜耳孟山都公司從人蒼白桿菌中發(fā)現(xiàn)了草甘膦氧化還原酶基因（gox）［8］，陶氏杜邦先鋒公司從地衣芽孢桿菌中克隆出的草甘膦-N-乙酰轉移酶基因（gat）［9］。

專利分析對精準掌握未來科學技術研發(fā)方向必不可少，尤其是在產業(yè)發(fā)展態(tài)勢研究、技術研發(fā)預測等方面具有非常重要的參考意義。利用專利數(shù)據(jù)進行多角度信息剖析［10-12］，是目前各國科研機構和決策部門在某一領域進行戰(zhàn)略規(guī)劃的重要依據(jù)。為全面了解全球抗草甘膦基因的研發(fā)態(tài)勢，本文檢索了世界知識產權組織、歐洲專利局及包括美國、中國等在內的126 個國家和地區(qū)收錄的抗草甘膦基因專利文件，分析了抗草甘膦基因的整體發(fā)展脈絡、技術領域分布及研發(fā)布局熱點，以便為抗草甘膦基因研究和產品開發(fā)提供基礎，同時，還結合歷年專利申請情況對未來抗草甘膦基因的產業(yè)化應用趨勢進行展望。

1 數(shù)據(jù)信息來源及分析方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本論文中抗草甘膦基因專利數(shù)據(jù)來源于智慧芽（PatSnap）全球專利數(shù)據(jù)庫，專利申請年為1983-2020年。檢索詞限定字段為標題/摘要和權利要求，數(shù)據(jù)采集時間為2020年12月31日18 點。檢索式為：（抗草甘膦OR 耐草甘膦OR 草甘膦耐性OR 草甘膦抗性OR antiglyphosate OR glyphosatetolerance OR glyphosatetolerant OR glyphosateresistant OR glyphosateresistance OR 草甘膦降解酶OR 草甘膦氧化還原酶ORgoxORSC9ORSC11OR 草甘膦-N-乙酰轉移酶ORGLYATOR EPSPS OREPSPOR 5-烯醇式丙酮酰莽草酸-3-磷酸合酶OR 5-enolpyruvyl-shikimate-3-phosphatesynthase ORaroAORgat）AND（gene OR 基因）。為保持專利技術分析內容的一致性，本文對抗草甘膦基因專利進行了人工清洗。

1.2 分析方法

1.2.1 抗草甘膦基因專利全球發(fā)展趨勢分析 計量的主要內容包括全球抗草甘膦基因專利發(fā)展趨勢、重點技術領域、重點受理國家地區(qū)、不同國家機構研發(fā)能力、主要申請機構競爭力、抗草甘膦基因在作物中的商業(yè)化應用、抗草甘膦基因的性狀疊加、國內外主要研發(fā)機構發(fā)展策略與競爭力比較分析。

1.2.2 國內外抗草甘膦基因專利的比較分析 比較重點國家的專利受理情況、主要研發(fā)單位發(fā)展策略與競爭力。主要研發(fā)單位選定國內科研單位及大型公司各1 家，國外大型公司2 家，并購重組的公司按1 家來計算，以合作性、國際化程度、多樣化程度、專業(yè)化程度、學術驅動力、市場推動力、質量提升率、數(shù)量增長率8 個指標作為比較研發(fā)機構發(fā)展策略和競爭力的標準［13］。

合作性指標基于合作研發(fā)的情況，即合作申請的專利數(shù)量比例。國際化指標基于發(fā)明者所在的區(qū)域或國籍的情況，即跨國家申請專利占申請總數(shù)的比例。多樣化指標是基于不同技術領域的專利申請所占的比例，占比越高代表研發(fā)的多樣性越強。專業(yè)化指標是基于該研發(fā)機構IPC 分類的集中化程度，越集中代表研發(fā)領域的專業(yè)性越強。數(shù)量增長指標基于專利數(shù)量的年增長率，體現(xiàn)單位研發(fā)戰(zhàn)略是否比其他單位更注重“量”的發(fā)展。學術驅動指標是基于對非專利文獻的引用程度，可以體現(xiàn)該研發(fā)單位在學術領域的合作是否緊密。市場推動指標基于引用專利的年份，如果引用的其他專利均為近幾年的專利，則認為該研發(fā)機構的專利更加市場化。質量提升指標基于擁有高質量專利的比例（在同一領域內被引用次數(shù)較高的專利為高質量專利），體現(xiàn)研發(fā)中是否重視“質”的提升。

1.2.3 分析方法與統(tǒng)計 本文使用MSOffice 辦公軟件對專利數(shù)據(jù)進行計量分析，使用維恩圖在線制作網(wǎng)站（http://bioinformatics.psb.ugent.be/webtools/Venn/）對復合性狀專利進行分析對比。

2 結果與分析

2.1 全球抗草甘膦基因專利申請情況

檢索得到1 310 條記錄，按申請?zhí)柡喜?，得? 194 件專利，經(jīng)過人工清洗刪除250 件無關專利，最終得到抗草甘膦基因專利944 件。

2.2 全球抗草甘膦基因專利發(fā)展趨勢分析

1983-2020 年間，全球抗草甘膦基因專利的申請和授權數(shù)量經(jīng)歷了平穩(wěn)上升、快速增長和急速下降三個不同的階段。抗草甘膦基因專利年申請量在1983-1996年平穩(wěn)上升，相關專利年度申請和授權數(shù)量較少，呈現(xiàn)緩慢增長態(tài)勢，該階段正處于抗草甘膦基因的首個專利申請至抗草甘膦作物首次商業(yè)化種植期間，世界各國的抗草甘膦基因處于研發(fā)起步階段；1996-2005年間屬于快速增長期，1996年轉基因作物被批準商業(yè)化，使得抗草甘膦基因專利申請出現(xiàn)快速增長的趨勢，直至2005年達到專利申請量的最高值；2005-2009年出現(xiàn)一定程度的下降，2010-2012年又快速增長；2013-2020年抗草甘膦基因專利申請數(shù)量呈現(xiàn)逐年下降趨勢，專利授權量的變化趨勢與申請量大致相同。由于發(fā)明專利公開存在18 個月滯后期，所以2019-2020年數(shù)據(jù)不能說明授權趨勢，數(shù)據(jù)結果僅供參考（圖1）。

圖1 抗草甘膦基因專利申請和授權趨勢Fig.1 Patent applications and authorization trends of glyphosate-resistant genes

2.3 重點技術領域分析

根據(jù)國際專利分類號（IPC）進行統(tǒng)計，得到抗草甘膦基因研發(fā)重點技術領域構成與分布，為未來研發(fā)重點技術方向提供參考。

三是營造 “鼓勵創(chuàng)新、崇尚創(chuàng)業(yè)、寬容失敗”的市場創(chuàng)新環(huán)境。加強知識產權保護，完善大連科技局出臺的 “企業(yè)專利權質押貸款貼息管理辦法”，借鑒青島 “科技型中小微企業(yè)專利權質押保險貸款和資助辦法”，給予科技型中小微企業(yè)更大的信貸資助力度和更加寬松的融資條件。借鑒推廣深圳“以市場化方式探索設立中試創(chuàng)新基金”做法，幫助企業(yè)突破中等規(guī)模創(chuàng)新試驗環(huán)節(jié)資金瓶頸。依托國家自主創(chuàng)新示范區(qū)政策優(yōu)勢和東北亞創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)創(chuàng)投中心建設，集聚大批量中小微科技型高成長性企業(yè)，鼓勵發(fā)展生產性服務業(yè)，圍繞企業(yè)生命周期提供管理咨詢服務。

對排名前十的抗草甘膦基因專利IPC 大組分類號進行統(tǒng)計（表1），C12N 為該領域核心技術分類，涉及該小類的有4 個大組分類號，主要涉及植物基因工程、酶及其化合物、遺傳育種研究，其中C12N15 專利數(shù)量占總專利數(shù)的86.86%；A01H 小類下的大組分類號有2 個，主要與植物品種品質改良和種質資源有關，其中A01H5 專利數(shù)量占總專利數(shù)的65.36%。除上述2 個小類外，還有C12Q 小類，主要涉及含酶、核酸或微生物的測定或檢驗方法，與轉基因作物的商業(yè)化發(fā)展需求有關。從IPC 分布可以看出，目前植物基因工程、植物種質資源改良、酶與酶的化合物研究是抗草甘膦基因研究的重點技術方向，并且研發(fā)熱點向同一專利涉及多個技術的復合性狀開發(fā)及檢測技術等領域發(fā)展。

表1 抗草甘膦基因專利重點技術領域分布Table 1 Distribution of key technology fields of glyphosate-resistant gene patents

進一步對排名前五位的抗草甘膦基因重點技術領域年度申請量進行統(tǒng)計分析，結果如圖2所示，從1996年轉基因作物商業(yè)化開始，C12N15 和A01H5 這兩個大組涉及的技術領域是抗草甘膦基因發(fā)展最迅速的，每年申請數(shù)量均高于其他技術領域，表明抗草甘膦基因研究發(fā)展聚焦在基因修飾與改良、外源基因片段的編碼與調控以及抗草甘膦基因資源方面，可持續(xù)性創(chuàng)新的能力十分強勁。各領域的專利申請量從2007年開始有所下滑，雖在2013年有所上升，但整體仍呈現(xiàn)下降趨勢，研究的周期性使得申請趨勢出現(xiàn)波動，說明抗草甘膦基因的技術體系越發(fā)成熟，實現(xiàn)進一步突破的難度增加，因此專利申請速度有所放緩。

圖2 抗草甘膦基因重點IPC 領域專利申請年度分析Fig.2 Annual analysis of patent applications for glyphosate-resistant genes in key IPC fields

2.4 重點受理國家地區(qū)分析

世界排名前六位的抗草甘膦基因專利申請受理國家或地區(qū)專利局分別為中國、美國、世界知識產權組織（PCT）、歐洲專利局、加拿大和澳大利亞，受理量占總數(shù)的61.23%。

中國是草甘膦除草劑的生產大國，因此抗草甘膦轉基因作物在中國具有巨大的產業(yè)化應用潛力和價值。巨大的潛在市場正成為世界各個國家農業(yè)生物技術相關公司競爭的焦點，中國草甘膦抗性基因專利受理量也因此位居世界第一，占全球前六個受理局受理量的30%，由此可見世界各國對抗草甘膦基因及相關技術的知識產權部署已在中國全面展開。

美國是轉基因技術應用領域的領頭羊，絕大多數(shù)跨國公司都把美國當作是商業(yè)化抗草甘膦基因技術的重點區(qū)域，專利受理量達到148 項，僅次于中國，排名世界第二位。作為全世界專利布局重要中心環(huán)節(jié)的世界知識產權組織，在專利技術在世界范圍內商業(yè)化應用上發(fā)揮著十分重要的作用。到2020年，各個抗草甘膦基因研發(fā)機構向世界知識產權組織共提交PCT 申請77 項，為排名全球前六個受理局受理量的13%，體現(xiàn)了這些機構對利用世界知識產權組織進行專利跨國申請并在全球范圍內布局的重視。

作為眾多轉基因技術研究機構總部所在地之一的歐洲，在抗草甘膦基因專利受理方面具有很大優(yōu)勢，專利受理量以75 項排名全球第四位。加拿大和澳大利亞作為十分重要的農作物生產區(qū)，占據(jù)了抗草甘膦基因產業(yè)化方面的較大市場，是各個研究機構著重布局的國家，分別以55、50 項的受理量位列第五、第六位（圖3）。

圖3 抗草甘膦基因專利重點受理國家地區(qū)分析Fig.3 Analysis of key accepting countries and regions of glyphosate-resistant gene patents

2.5 不同國家研發(fā)能力分析

各個國家的研究發(fā)展能力可以通過該國研發(fā)機構在全球范圍內的專利申請數(shù)量來體現(xiàn)。本文統(tǒng)計了不同國家研發(fā)機構抗草甘膦基因全球專利申請數(shù)量排名前五的國家，結果見圖4。

美國以439 件抗草甘膦基因專利排名全球第一位，專利數(shù)占前五位申請量的59%。中國以174 件抗草甘膦基因專利排名第二，占前五位申請國家專利申請量的24%。法國、荷蘭、英國申請量分別為77、28、22 件，排在第三、四、五位。比較圖3與圖4不同國家抗草甘膦基因專利受理與申請情況，美國有關研發(fā)機構提交的全球專利申請總數(shù)高出本國受理的專利數(shù)196.6%，法國、荷蘭、英國3 個歐盟國家的申請機構合計申請127 件，高出歐洲專利局69.3%，表明美國與歐盟都是技術輸出型國家/地區(qū)，在非本國家/地區(qū)的專利局申請了相關專利。中國相關機構的專利申請量174 件與中國專利局專利受理量173 件基本持平，說明中國受理的專利均來自本國機構申請，在全球的專利布局還未展開。

圖4 不同國家抗草甘膦基因專利申請情況Fig.4 Patent applications of glyphosate-resistant genes in different countries

圖5 不同國家抗草甘膦基因專利年度申請趨勢Fig.5 Trends of annual application of glyphosate-resistant gene patents in different countries

2.6 主要申請機構競爭力分析

表2列出了抗草甘膦基因專利主要申請機構的情況。從研究機構的類型來分析，目前企業(yè)仍是抗草甘膦基因研發(fā)的主力。1983-2020年間全球申請抗草甘膦基因專利總量排名前十位的專利權人依次為陶氏杜邦先鋒、拜耳孟山都、阿森尼克斯公司、VERDIAINC.、MS 技術責任有限公司、希博斯有限公司、中國農業(yè)科學院、四川天豫興禾生物科技有限公司、羅納-普朗克農業(yè)公司、先正達集團股份有限公司，大部分為歐美國家公司，僅有3 家中國機構。這10 家機構的專利（族）總量達580 組，占全球抗草甘膦基因專利申請總量的61.44%。申請集中在歐美和中國地區(qū)，使得這3 個地區(qū)對于未來專利的商用、專利戰(zhàn)略布局等具有很高的運用調配能力。

表2 抗草甘膦基因專利重點申請機構情況Table 2 Key application institutions of glyphosate-resistant gene patent

美國作為抗草甘膦基因專利申請最多的國家，專利集中在幾家大型跨國公司手中。隨著幾家大型公司的收購合并，為將來的科研提供了大量的資金，擴大了領先優(yōu)勢與壟斷程度。中國雖然在抗草甘膦基因專利申請上排名世界第二，但申請機構排名前十的只有3 個，中國農業(yè)科學院、四川天豫興禾生物科技有限公司、先正達集團股份有限公司分列第七、八、十位，研發(fā)主體既有科研院所也有企業(yè)，總而言之，受到國內的政策與產業(yè)化能力的限制，中國抗草甘膦基因專利的商業(yè)化應用還較為滯后。隨著科研院所與企業(yè)間合作的加強，未來具有較大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

2.7 抗草甘膦基因在作物中的商業(yè)化應用

目前抗草甘膦基因已經(jīng)應用于多種作物當中，本文采用作物涵蓋基因種類多少以及轉化事件數(shù)量來衡量其商業(yè)化程度。

由表3可知，已經(jīng)商業(yè)化應用的抗草甘膦基因有7 種，共產生229 個轉化事件，其中涉及4 種EPSPS基因，共206 個轉化事件，10 種作物，可見EPSPS基因是應用程度最高，范圍最廣的抗草甘膦基因。按不同的作物類型劃分，玉米涵蓋6 種基因，共有147 個轉化事件；阿根廷油菜涵蓋4 種基因，共有18 個轉化事件；大豆涵蓋3 種基因，共有23個轉化事件；棉花涵蓋2 種基因，共有22 個轉化事件，可見抗草甘膦玉米是商業(yè)化程度最高的作物，抗草甘膦玉米的轉化事件遠遠大于其他作物，是因為轉基因玉米是當前世界上第二大轉基因作物，用途最廣且產量最高，是雜交育種應用與普及最早的作物之一，在保障人類能源、飼料、工業(yè)等方面發(fā)揮著重要作用［15］。

表3 目前已商業(yè)化應用的抗草甘膦基因Table 3 Glyphosate resistant genes that have been commercialized

2.8 抗草甘膦基因的性狀疊加

復合性狀轉基因植物能同時具有兩個或多個性狀，可以滿足種植者不同的種植需求，是目前研發(fā)及應用的重點領域 。從圖6紅色趨勢線可以看出，1997年首次申請抗草甘膦復合性狀以來，整體呈現(xiàn)平穩(wěn)上升的趨勢，在1998-2005年專利申請量激增，隨后2006-2010 略有減少，與單抗草甘膦基因專利下降的趨勢不同，2010-2020年復合性狀專利目前還保持著平穩(wěn)增長的勁頭，2019年底抗蟲抗除草劑復合性狀作物種植面積同比增長6%，達到全世界轉基因作物種植面積的45%，超過了耐除草劑性狀的種植面積［16］。目前美國的陶氏杜邦先鋒公司申請量遠遠領先于世界上其他國家的機構，預計未來復合性狀的專利申請將成為研究的重點。

圖6 抗草甘膦復合性狀專利的申請趨勢Fig.6 Patenting trends for glyphosate-resistant compound traits

多基因功能疊加的復合性狀研究使得一件基因專利獲得多個抗性性狀，例如，通過轉入兩個不同的基因或者一個嵌合基因，使作物在抗草甘膦的同時也能對其他除草劑產生抗性，或產生抗蟲性狀。為進一步了解這部分交叉疊加性狀，通過維恩圖（圖7）進行了布局分析，與抗草甘膦疊加較多的性狀主要為抗2,4-D 除草劑，達到81 項，抗草甘膦且抗草丁膦除草劑的專利23 項，抗草甘膦且抗蟲的專利17 項，抗草甘膦且抗HPPD 抑制劑類除草劑的專利17 項，抗草甘膦、抗HPPD 抑制劑、抗2,4-D 等3種除草劑的專利6 項，抗草甘膦、抗蟲、抗草丁膦的專利2 項。

圖7 各目標性狀的分布情況Fig.7 Distribution of each target character

2.9 國內外主要研發(fā)機構發(fā)展策略與競爭力比較分析

本文選擇學術驅動、合作性、多樣化、國際化、市場推動、質量提升、專業(yè)化、數(shù)量增長8 個維度，對國內外重點研發(fā)機構抗草甘膦基因的研發(fā)策略與競爭能力進行了評價分析比較。對研發(fā)機構的選擇，國內以跨國公司先正達和科研單位中國農業(yè)科學院作為主要研發(fā)機構代表，國外則確定了跨國公司或通過并購形成的專利陣營拜耳孟山都與陶氏杜邦先鋒，比較分析結果如圖8所示。

圖8 主要研發(fā)單位發(fā)展策略與競爭比較分析Fig.8 Comparative analysis of development strategy and competition of main research and development units

中國化工收購的先正達股份有限公司的發(fā)展策略相比之下最均衡，除了學術驅動力較低外，其他7 項指標在比較中有明顯的優(yōu)勢。拜耳孟山都和陶氏杜邦先鋒的發(fā)展也相對比較均衡，兩家公司甚至是有些類似，每項指標都有涉及，說明跨國公司的資本集中統(tǒng)籌使得其在全球范圍內對專利的布局有系統(tǒng)性規(guī)劃與設計，但在數(shù)量增長和專業(yè)化上數(shù)值角度，主要是這兩家跨國企業(yè)在全球的草甘膦基因專利布局前期已有較大量布局，且專利申請呈現(xiàn)多樣化。中國農業(yè)科學院作為中國農業(yè)生物技術研發(fā)的國家隊，抗草甘膦基因專利數(shù)量增長速度最快，且在申請專利時引用的專利大部分為近幾年的新專利，市場推動技術創(chuàng)新能力強；更多的參考和引用了學術論文等非專利文獻，體現(xiàn)出了申請專利時與學術領域的緊密性，學術驅動技術創(chuàng)新的動力強勁；在多樣化與合作性方面，也均有相關專利布局，體現(xiàn)中國農業(yè)科學院近年來逐漸重視專利的覆蓋維度和相關單位的合作度；在質量提升方面，該單位在本領域的專利被引數(shù)量相對較低，專利的質量還有待進一步提升；在國際化方面相關專利申請量極低，說明專利的國際布局還很欠缺，國際化能力亟待提升。

3 結論

3.1 全球抗草甘膦基因的研發(fā)趨于穩(wěn)定，中國仍與世界先進水平存在差距

1996年以來，有關抗草甘膦基因的專利申請量開始大幅度增多，至2009年專利申請量開始回落，2010-2012年又迅猛增長，2013-2020年抗草甘膦基因專利申請數(shù)量呈現(xiàn)逐年下降趨勢，專利授權量的變化趨勢與申請量大致相同，表明抗草甘膦基因的研發(fā)體系已相對成熟穩(wěn)健。中國在“轉基因生物新品種培育科技重大專項”的支持下，對轉基因的研究已逐漸達到世界領先的水準，但在抗草甘膦基因專利申請質量、多樣化、國際化競爭等方面還有一定差距，同時受到我國轉基因作物種植政策的影響，在一定程度上阻礙了中國抗草甘膦基因的發(fā)展步伐。

3.2 中國抗草甘膦基因專利的申請主體與國外差異度大

從整體來看，抗草甘膦的產業(yè)需求目標導向十分明確的基因專利申請主要由跨國公司驅動；但在中國，抗草甘膦基因專利研發(fā)和申請主要由科研單位完成，體現(xiàn)了其公益性。

轉基因玉米是目前應用抗草甘膦基因最多的作物，美國作為世界上最大的轉基因玉米種植國家，抗草甘膦基因專利的申請量也位居世界第一。近幾年中國在常見的抗草甘膦基因的研發(fā)能力上與歐美等國差距不大，甚至在部分領域處于領跑階段，未來有望打破歐美大型跨國公司的壟斷，但在復合性狀專利的研發(fā)與美國等國的研發(fā)機構還具有較大差距，而且中國的研發(fā)單位主力是以中國農業(yè)科學院為首的科研院校，企業(yè)申請的抗草甘膦基因專利較少，僅有四川天豫興禾生物科技有限公司發(fā)展較好，在中國收購瑞士先正達公司后，整體實力才稍有上升?？傮w來看，受限于國內政策與產業(yè)化能力，我國抗草甘膦基因專利的產業(yè)化應用還較為滯后。

3.3 基因疊加的復合性狀研究潛力巨大

創(chuàng)新研究往往隨著商業(yè)的需求而去精準對接，從1996年轉基因農作物商業(yè)化到現(xiàn)在，抗蟲和抗除草劑是商業(yè)需求最為聚焦的兩個產業(yè)性狀，也一直都是轉基因專利的主流。根據(jù)ISAAA 最新數(shù)據(jù)顯示，2019年抗蟲耐除草劑復合性狀作物應用面積增長了6%，已經(jīng)超過了單抗除草劑性狀作物的種植面積。目前復合性狀專利的申請大多屬于美國的陶氏杜邦先鋒公司，在一些商業(yè)化應用廣泛的基因組合上逐漸到了瓶頸期，新的融合基因的專利申請并不多見。

4 展望

4.1 重點對人工誘變獲得抗性基因研究

培育抗除草劑轉基因作物的初衷是為了防止特定種類的雜草，但基因飄移引發(fā)的食品安全問題存在著巨大的爭議，在一定程度上阻礙了轉基因技術的發(fā)展［17］。傳統(tǒng)育種方式不能像轉基因技術那樣充分利用物種的基因資源，但因育種過程沒有轉入外源基因而更容易被大眾接受。目前，通過非轉基因手段培育的抗草甘膦作物涉及玉米、大豆、棉花等。利用CRISPR 等現(xiàn)代生物技術進行原位修飾改造作物基因，培育非轉基因或者不含轉基因成份的抗草甘膦作物新品種更具有發(fā)展前景。例如中國農業(yè)科學院植物保護研究所周煥斌等優(yōu)化升級了現(xiàn)有植物腺嘌呤堿基編輯器（CRISPR2.0），并借此成功對水稻主栽品種的4 個除草劑靶標基因實現(xiàn)了一次性同時改造［18］。

4.2 積極開發(fā)抗性基因的復合性狀

轉基因技術在農作物新品種的培育方面發(fā)揮出了巨大優(yōu)勢，利用將多目標基因轉移到一個農作物品種中實現(xiàn)農作物品種改良已經(jīng)成為普遍現(xiàn)象。長期使用單一的抗草甘膦作物存在容易導致田間雜草抗藥性增加的潛在技術問題［19］，多抗及復合性狀的轉基因作物的研發(fā)日益受到人們的重視，美國已經(jīng)商業(yè)化種植抗蟲+雙抗除草劑（抗草甘膦+抗草丁膦）的玉米品種的，在復合性狀轉基因技術方面的專利布局是中國未來研究工作的重點。中國的浙江大學已經(jīng)申請了融合基因（CP4、aroA、G7、G10、gox或gat/bar或pat）的專利CN106318958A，對草甘膦和草丁膦具有雙抗性［20］，但整體上與美國陶氏杜邦先鋒公司還具有較大差距。因此，國內申請人需要進一步布局具有雙抗、多抗性能基因技術專利，從而與已有具備單一抗性的基因專利形成專利組合，提升自身技術的市場綜合競爭力。

4.3 布局植物來源的新型抗性基因的核心專利

從抗草甘膦基因技術的作用機制來看，EPSPS類基因為目前專利布局的熱點區(qū)域，專利申請數(shù)量占據(jù)抗草甘膦基因專利申請的半壁江山，而gox與gat的專利目前相對較少，因此需要針對專利布局非密集區(qū)域加強專利布局，搶占市場先機。拜耳孟山都、陶氏杜邦先鋒等國外申請人在抗草甘膦基因核心專利中披露的EPSPS基因、gox、gat來源均是來自細菌［21］，來自植物的天然抗草甘膦基因還很少，因此，在發(fā)掘新的抗性基因時，還可以深入挖掘植物來源的抗性基因類型，研發(fā)出具有專利保護的新型抗草甘膦基因。

4.4 加強對歐美海外市場的專利布局

從抗草甘膦基因專利的申請人分布來看，專利家族數(shù)量，即在不同國家專利申請量排在前兩位的專利申請人是陶氏杜邦先鋒和拜耳孟山都，而國內申請人目前布局海外專利的數(shù)量相對較少，例如中國農業(yè)科學院生物技術研究所的核心專利CN101429499B，要求保護高耐受草甘膦的EPSPS基因及其編碼序列，也僅在中國和美國獲得專利保護［22］。另外，結合技術目標市場和來源市場來看，中國、美國和歐洲應當作為抗除草劑基因技術的I級布局區(qū)域，加拿大和澳大利亞等國可作為抗除草劑基因技術的II 級布局區(qū)域。然而國內重點申請人的相關專利布局區(qū)域相對單一，并未覆蓋上述主要市場，因此，為了進一步支撐與抗草甘膦基因技術相關產品的海外市場競爭，同時結合相應市場對轉基因產品的政策因素，后續(xù)專利申請還應當加強對上述技術目標市場和來源市場的專利布局。