基于专利情报分析的转基因水稻研究 本文关键词：转基因，水稻，情报，专利，分析
基于专利情报分析的转基因水稻研究 本文简介：摘要：农业是人类的衣食之源、生存之本，是国民经济的基础，是国家自立、社会安定的基础。聚焦中国的粮食安全就必须提到作为中国人主粮的水稻，该研发技术的先进与否直接决定了我国的粮食产量与粮食安全。本文运用文献分析法、数理统计法、对比分析法、专利情报计量分析法以及定性与定量分析相结合的方法针对全球范围内转基
基于专利情报分析的转基因水稻研究 本文内容：
摘要： 农业是人类的衣食之源、生存之本，是国民经济的基础，是国家自立、社会安定的基础。聚焦中国的粮食安全就必须提到作为中国人主粮的水稻，该研发技术的先进与否直接决定了我国的粮食产量与粮食安全。本文运用文献分析法、数理统计法、对比分析法、专利情报计量分析法以及定性与定量分析相结合的方法针对全球范围内转基因水稻研发的专利数据进行分析，研究我国转基因水稻研发与世界整体发展形势的对比情况以及存在的优势劣势。通过总结我国在转基因水稻研发领域中的优势与不足，针对存在的问题提出相应的解决方法，以明确我国的优势所在，扬长避短，为我国的转基因水稻研发提供参考意见。
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.
關键词： 专利预警；情报分析；转基因水稻；粮食安全
Key words： patent early warning；information analysis；transgenic rice；food security
中图分类号：G353.1 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）32-0225-09
0 引言
水稻作为世界第一大粮食作物，是世界上超过一半人口的主粮。转基因水稻，是指通过转基因技术将不同品种水稻或外源物种的某些控制特定性状表达的基因导入某种水稻基因组内进而培育出的具有高产、品质性状改良、抗虫、抗除草剂、抗病、抗逆等性状的水稻。自上世纪80年代末世界首次成功培育转基因水稻之后，世界各国对转基因水稻研究的速度日益加快，至今30年间，各国科学家利用农杆菌介导转化技术、花粉管通道技术、基因枪技术等转基因技术方法已成功将来自于外源植物的抗除草剂基因、抗逆境基因、抗虫基因、抗病基因和高产、品质性状提升基因导入各国的水稻品种之中，并使得它们能够稳定遗传并表达，并对转基因过程中的启动因子、基因定位与标记以及基因导入与筛选技术都有了深入研究，获得了大量目标性状遗传和在子代中稳定表达的转基因水稻株系。
未来全球粮食作物研发方面，转基因作物研发必然会成为各国科研机构和跨国公司研发的重点，对转基因作物研发所带来的相关成果的知识产权保护也会成为各国竞争的焦点，这是因为对转基因作物研发成果的知识产权保护可以为专利权所有人带来巨大的商业利益。现阶段，中国政府虽然还未批准任何转基因粮食作物的商业化种植，但各大跨国种业巨头早在上世纪80年代就已开始在中国的相关专利布局，尤其是作为亚洲人主粮的水稻，更是被跨国种业公司视为研发重点。进行水稻相关转基因研发工作的这些跨国种业巨头拥有完善的专利管理与运营制度，并且熟悉中国市场的专利相关法律与管理工作，一旦中国政府开放转基因粮食作物的种植，中国将立即成为它们的最大市场。
1 数据来源
对涉及转基因水稻研究的的专利数据进行采集，使用新加坡的智慧芽专利搜索引擎并结合中国国家知识产权局专利搜索引擎，检索时构建的检索式采用布尔逻辑运算法对中英文关键词进行组合，检索的数据库包括中国国家知识产权局数据库；美国专利商标局数据库；日本特许厅数据库；韩国特许厅数据库；欧洲专利数据库，WIPO数据库以及加拿大与俄罗斯专利局数据库等在内的全球94个国家的专利数据库，覆盖了所有WTO成员国以及TRIPS协议成员国。endprint
根据在CNKI论文平台的检索中所得到的关于转基因水稻研发的关键词，将检索式的中英文关键词锁定为：水稻（包括野生水稻）（rice or sa）（wild r'ice'oryza officinalis wal）水稻育种（rice breeding）水稻育种方法（rice breeding method）转基因水稻（transgenic rice）高产稻（high or super high yields rice）优质稻（high quality or starch rice）抗虫稻（resistance to rice plant insect and hopper）抗病稻（resistance to rice disease and viruses 基因或位点（gene or clone or locus or loci）标记（molecular marker or marker or qtl），通过中英文关键词所编译的检索式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）检索式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）。
檢索时采用IPC分类号与转基因水稻研发中英文关键词结合的逻辑检索式检索方式，在确保检全率的情况下通过限制逻辑检索式的长度尽量提高检准率，关键词选用与转基因水稻研发相关的关键词以及同义词、近义词，同时选取最具代表性的技术节点名称作为技术关键词，在检索完成之后利用关键词与IPC分类号进行除噪去重，确保数据的准确。
2 全球转基因水稻的专利分布
2.1 转基因水稻研发专利申请趋势分析
在设定的检索时间段1985年1月1日至2015年12月31日内，在世界范围内共检索到16216件关于转基因水稻研发的相关专利，其申请趋势如图1所示。通过此折线统计图我们可以发现，在1985年至1995年间，转基因水稻研发相关专利申请数量较较少，且增长与减少的波动较小，此阶段正处于技术积累期，对转基因水稻的研发刚刚开始，因为技术的周期性较长，因此在这十年期间专利申请数量较少，从1996年开始转基因水稻研发的专利申请进入快速增长期，在之后的二十年中转基因水稻研发专利申请开始迅速增长，虽然在2006年至2007年间出现过短暂的下降，但总体上保持了高速增长的态势，尤其是2006年至2011年间，转基因水稻研发的专利增长速度超过年均30%。
2.2 全球转基因水稻研发专利关键词分析
对全球16216件转基因水稻研发技术领域的专利申请进行聚类分析后，我们将各个IPC分类号中的关键词进行提取，依据所属IPC分类号的不同分为十四组关键词，使用了十四种颜色代表如图2所示，同时将16216件专利依据所属IPC分类号的不同制作了专利地形图，山峰处等高线越密集说明专利数量越多，等高线越稀疏则说明专利数量越少，通过十四组关键词彩色覆盖后形成转基因水稻研发技术领域关键词彩色地形图如图3所示。可以清晰地发现专利地形图中等高线最为密集的区域出现在两点，分别是：①桃红色区域关键词为枯叶病、MIRNA、预报、标记、预测。②橘红色区域：植物、昆虫、害虫、重组、整合。进一步分析两个区域内的具体专利文献可以发现，两个区域分布代表着抗虫转基因水稻研发与抗病转基因水稻研发。
2.3 世界范围内转基因水稻研发专利主要申请人技术统计
通过对16216件专利申请的统计分析之后，我们找出了在本领域申请量排名前二十位的申请人如图4所示。全球转基因水稻研发技术领域专利申请量排名前20位申请人包括：拜耳农作物科学股份公司、中国农业科学院作物研究所、华中农业大学、中国科学院遗传与发育生物学研究所、南京农业大学、巴斯夫欧洲公司、先正达参股股份有限公司、中国农业大学、中国科学院植物研究所、深圳华大科技公司、江苏省农业科学院、中国农业科学院生物研究所、中国科学院上海生命科学研究所、住友化学株式会社、四川农业大学、中国水稻研究所、先锋国际良种公司、陶氏益农公司、孟山都技术公司。在转基因水稻研发领域的全球专利申请人排名中，有中国的十一位申请人进入全球申请人排名前二十位，这十一位申请人中包括十所高等院校和科研院所，以及一家基因技术公司。而另外九位申请人全部为欧美的大型跨国生物技术公司。美国农业部将孟山都公司、杜邦公司、先正达公司以及拜尔公司、陶氏益农公司、巴斯夫公司合称为生物技术领域的“六巨头”（Big Six），六家跨国公司的共同特点是在农作物种子研发和农业化学产品生产两个技术领域都有完善的专利布局和雄厚的研发实力，有资料统计显示，2011年“六巨头”在种子市场的份额高达60%，而这六家大型跨国生物技术公司全部在本领域申请人排名的前20位，由此可见，它们的研发实力足以匹敌国家级的科研机构。
2.4 转基因水稻研发专利IPC分类统计分析endprint
在全球转基因水稻研发领域的16216件专利申请中，涉及多达近百个IPC分类号（IPC分類号中的小组级别），通过对IPC分类号下的专利申请数量的统计可以发现各国之间的竞争焦点。16216件专利的IPC分类号统计发现排名前20位的IPC分类号如图5所示。
排名前20位的IPC分类号分别为C12N15/82微生物或酶，其组合物用于植物细胞；A01H5/00新型被子植物或获得新型被子植物的方法；C12N15/29编码植物蛋白质；C12N5/10新型被子植物种籽或获得新型被子种籽的方法，通过组织培养技术的植物再生；C12Q1/68核酸的测定或检验方法；C12N15/63使用载体引入外来遗传物质，载体，其宿主的使用，表达的调节；C07K14/415氨基酸的肽，生长激素释放抑制因子，其衍生物；C12N15/11 DNA或RNA片段，其修饰形成技术（不用于重组技术的DNA或RNA）；C12N1/21引入外来遗传物质修饰的方法，A01P3/00化学化合物或制剂；C12N1/19制备或分离含有一种微生物的组合物的方法；C12N15/113调节基因表达的非编码核酸，如反义寡核苷酸；C12N15/09 DNA重组技术；C12N15/84专门适用于植物真核细胞宿主的载体或表达系统的Ti-质粒；C12N1/15引入外来遗传物质修饰的物质或方法；A01P7/04特性灭杀节肢动物剂；A01H4/00通过组织培养技术的植物再生制品或方法，这20个IPC分类号下的专利申请量占16216件专利申请的比例超过95%，说明这20个分类号所属的研发领域是全球转基因水稻研发的重点，也是专利权人在全球专利布局时侧重的技术领域。
3 基于情报分析的全球转基因水稻研发热点技术领域专利申请分析
我们将转基因水稻研发热点技术领域的专利分为5类：①抗虫转基因水稻研发；②抗病转基因水稻研发；③高产与品质性状改良转基因水稻研发；④抗除草剂转基因水稻研发；⑤抗逆转基因水稻研发。这5个热点技术领域涵盖了12327件专利申请，占转基因水稻研发技术领域的专利申请比例超过76%，是国内外申请人的技术竞争焦点。将5个热点技术领域的专利申请文件分别提取关键词并进行分类与彩色标记后，结合各个热点技术领域的专利地形图可以更清楚地了解转基因水稻研发技术领域的技术集中点，能够更加清晰地显示出中外申请人在各个技术热点中的优势与不足。
3.1 抗虫转基因水稻研发专利分析
将抗虫转基因水稻研发涉及的专利申请按照IPC分类号涉及的技术节点统计之后，我们从所有专利申请文件中提取出12组关键词，并对12组关键词进行彩色标记如图6所示，将彩色标记覆盖于抗虫转基因水稻研发专利地形图中得到抗虫转基因水稻研发关键词彩色地形图如图7所示，可以发现该技术领域的技术关键词最为密集的有两个区域，分别是：①黄色区域，关键词为基因、编码，蛋白，杀虫，杆菌；②橘黄色区域，关键词为启动子、基因、表达、特异性、水稻。
水稻抗虫性状培育时导入受体细胞的外源基因主要有：来自于苏云金杆菌的各序列Bt毒性蛋白基因[1]、来自于豇豆和烟草的外源蛋白酶抑制基因[2]和来自于雪花莲的雪花凝集素（Galanthus Nivalis agglutinin，GNA）基因等[3]。在已经成功导入并表达遗传的Bt系列转基因水稻中最为广泛使用的是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系列基因的水稻品种在大田试验中全都出表现对二化螟等主要水稻害虫的杀虫活性，大田试验表现良好，同时对环境未造成污染。使用植物来源的抗虫基因主要有植物凝集素基因和蛋白酶抑制剂基因等，Sun等人将GNA基因转入到水稻中，并获得了纯合的转基因水稻植株[11]。该水稻植株系抗虫效果好，并能稳定遗传，同时科学家们将分别来源于马铃薯和玉米并能够受多种启动子控制与多种外界刺激表达的蛋白酶抑制基因pinⅡ与巯基蛋白酶抑制剂基因[12-13]、来自于传统多年生豆科植物大豆与豇豆自身的KUNIZ型胰蛋白酶抑制基因SKTI与CpTI基因[14-15]、来源于云南野生水稻品种与西藏野生大麦品种自身的水稻巯基蛋白酶抑制剂基因和丝氨酸胰基因BTI-Cme[16-17]导入水稻植株中，也获得了良好的抗虫效果。
转基因水稻研发技术领域专利申请的中国申请人同样表现优异，并取得了显著的研究成果。华中农业大学张启发院士研究团队利用SSR与RAPD多带分子标记技术鉴定并准确定位水稻性状控制基因超过420个，同时该研究团队将水稻Actin启动子驱动的融合型人工改造合成的苏云金芽胞杆菌杀虫蛋白基因crylA（b）、crylA（c）导入中国传统的籼型恢复系水稻品种明恢63，经过多代培养与人工选择，获得稳定遗传且有效抵抗主要水稻害虫二、三化螟虫的转基因抗虫水稻新品种华恢1号及华恢1号与汕优水稻品种的杂交组合Bt汕优63[18]。除此之外，来自中国科学院遗传与发育生物学研究所的科学家们利用经过修饰的CpTI基因和Bt杀虫蛋白基因，获得了无选择标记高抗鳞翅目害虫的双价转抗虫基因水稻株系[19]。来自于浙江大学的舒庆尧团队将密码子经过特定优化处理的苏云金芽胞杆菌Bt系列crylA（b）杀虫基因导入中国传统水稻品种秀水11中，得到转基因水稻新品种克螟稻。马炳田教授团队利用基因枪手段将来源于中国雪花莲的外源凝集素基因gna导入到蜀恢527籼型杂交稻中，经过三代培育筛选后成功表达并得到了新的抗虫转基因水稻新蜀恢527[20-21]。
3.2 抗病转基因水稻研发
将抗病转基因水稻研发涉及的专利申请按照IPC分类号涉及的技术节点统计之后，从所有专利申请文件中提取出8组关键词，并对8组关键词进行彩色标记，如图8所示，将彩色标记覆盖于抗虫转基因水稻研发专利地形图中，得到抗病转基因水稻研发关键词彩色地形图，如图9所示。可以发现该技术领域的技术关键词最为密集的有一个区域，即为地形图中的桃红色区域，其关键词为：植物蛋白、编码、抗病、转基因。endprint
我们整理发现现今水稻病害主要为三大类，分别为细菌性水稻病害白叶枯（bacterial blight）、真菌性水稻病害稻瘟病（blast）和纹枯病（sheath blight）[22]。针对这些水稻疾病，科学家们已经找到并克隆出上百个针对性基因，包括针对白叶枯病的个抗病基因Xal基因、 Xa21基因、Xa27基因、Xa3/26基因、xa5基因、xa13基因[23]；针对稻瘟病的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]。
而转基因水稻研发技术领域专利申请的中国申请人同样表现优异，尤其是在抗稻瘟病的研究领域取得了大量的研究成果。包括：华南农业大学的简玉瑜教授团队利用基因枪技术成功将来自于天蚕中提取的抗菌肽B基因导入国产水稻细胞中，经过5代培育后并成功稳定遗传的再生植株，其再生植株的百叶枯病表现出非常有效的抵抗力[25]；严成其教授团队将来自于美国“1188”品种的外源抗白叶枯病的DNA轉入到“1067”品系中，成功在受体品种中表达[26]；中国科学与遗传与发育生物研究所的翟文学教授团队将Xa21基因转入我国的5个自有的杂交水稻品种明恢63、珍汕97B等系列之中，获得了对110个后代株系，这些株系对多发的白叶枯病具有很好的抗性效果。经过三十多年的努力，中国科学家已经成功定位并且复制与导入受体细胞中的一系列稻瘟病抗性基因即Pi系列基因。2012年，中国科学家从萝卜中提取出抗真菌多肽硫堇（thionins）Rs2afp1基因，该基因可以增加植物抗性蛋白质的积累促进植物的自我防御机制抵抗真菌性与细菌性病毒的入侵。同时中国科学家已经定位并导入了一系列抗水稻条纹叶枯病的特性基因，这些新品种转基因水稻在试验中全部能够有效抵抗水稻条纹叶枯病[27]。
3.3 高产与品质性状改良转基因水稻研发
将高产与品质性状改良转基因水稻研发涉及的专利申请按照IPC分类号涉及的技术节点统计之后，我们从所有专利申请文件中提取出8组关键词，并对8组关键词进行彩色标记，如图10所示。将彩色标记覆盖于高产与品质性状改良转基因水稻研发专利地形图中，得到高产与品质性状改良转基因水稻研发关键词彩色地形图，如图11所示。可以发现该技术领域的技术关键词最为密集的有一个区域，即为橘黄色区域，其关键词为：BGIOS植物、生长、表达、促进。
30多年来，科学家们除了对水稻抵抗外部恶劣环境与病虫害的基因进行研究外，还一直致力于寻找来源于水稻自身和其他外源植物的高产与品质性状改良基因。水稻产量主要取决于光合作用效率，水稻株型、控制粒数和结实率等性状的基因，利用转基因技术向受体细胞内导入光合作用高效基因、增产株型基因的转基因水稻新品种研制已获得初步的成效[28-30]。同样，通过转基因技术向受体细胞导入提高氮、磷、钾等微量元素高效利用的基因以达到增产和改良品质性状目的转基因水稻新品种的方式同样是现阶段各国研究重点[31-34]。通过转基因方式得到的转基因高产水稻能够有效减少化肥的施用，进而有效解决化肥的大量使用带来土壤板结和水体富营养化问题。此外，在转基因水稻30多年的研究中，科学家们一直致力于增加稻米中的蛋白质含量与微量元素比例，从而为贫困人口带去福音。至今为止，最成功的实践当属黄金大米，这种稻米是利用转基因的方法将来自于水仙花的八氢番茄红素合成酶基因和细菌来源的八氢番茄红素去饱和酶基因导入受体水稻细胞中，使得β-胡萝卜素在水稻胚乳中大量合成，进而增加β-胡萝卜素的含量[35]。β-胡萝卜素是维生素A 的前体，每年全球在贫困地区的人们由于维生素A缺乏而导致的失明与儿童死亡的数量巨大，黄金大米若能普及，则可以有效并低价地解决此问题。
高产与品质性状改良转基因水稻研发技术领域专利申请中，中国申请人同样表现优异，尤其是在水稻品质性状改良的研究领域取得了大量的研究成果。中国科学院作物研究所的高越峰教授团队将来源于中国产四棱豆的高赖氨酸蛋白基因（lys基因）和单子叶植物强启动子基因ubiqutin一同通过基因枪技术导入到水稻品种“中花8号”的幼胚组织中，得到的多代培养后的新转基因水稻品种细胞中赖氨酸含量有了极大的提高[36]；福建省农业科学院的胡昌泉教授团队将外源的可溶性淀粉合成酶（SSS）基因和淀粉分支酶（SBE）的基因通过农杆菌转化法导入中国广泛种植的籼稻恢复系明恢86，多代培养后所得子代转基因水稻细胞中直链淀粉含量均出现大幅度降低，并且产量较高。在增加水稻产量的研究中，我国科学家成功分离出LRK1富亮氨酸重复受体蛋白激酶基因、GS系列2/3控制粒数基因和控制粒重基因，NAC家族转录因子控制粒数基因、控制分蘖基因（tac1）、高产基因D1、OsPrkase控制酶合成基因、控制水稻茎叶的夹角BIN2基因等[37]。
3.4 抗除草剂转基因水稻研发
抗除草剂转基因水稻研发涉及的专利申请按照IPC分类号涉及的技术节点统计之后，从所有专利申请文件中提取出11组关键词，并对11组关键词进行彩色标记，如图12所示。将彩色标记覆盖于抗虫转基因水稻研发专利地形图中，得到抗除草剂转基因水稻研发关键词彩色地形图，如图13所示。可以发现该技术领域的技术关键词最为密集的有两个区域，分别为①黄色区域，其关键词为：取代、苯基、烯醇、衍生物、特拉姆；②紫色区域，其关键词为：基因、植物、编码、启动子、水稻。
各国科学家在研究转基因抗除草剂水稻时通常分为两个策略，即修饰除草剂作用的靶蛋白基因和通过转基因技术引入新的酶系统[38]。前者通过降低水稻细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达水平以此方式得对除草剂的抗性，后者则是通过提高现有水稻品种或重塑水稻细胞对除草剂的代谢能力进而能够达到抗除草剂的效果。现有的转基因抗除草剂水稻主要特点是可以使用化学除草剂（如草丁膦和草甘膦）进行大规模的机械化田间除草，这种耕作方式可以大幅度降低成本。endprint
转基因水稻研发技术领域专利申请的中国申请人在该技术领域虽然起步较晚但依然取得了大量的研究成果。中国科学院的科学家团队利用转bar基因的明恢86B系水稻与不育系杂水稻作为亲本交选配后选择出抗除草剂的杂交新组合特优86B。经过大田试验表明特优86B能够在不同生长阶段均表达出抗除草剂的性状特征，没有出现基因沉默现象同时亲本遗传的bar基因能稳定遗传[39]。中国农业科学院水稻研究所在研究中获得了抗草胺磷转基因（Bar）水稻恢复系，并将该技术成果用于水稻杂交制种中除草剂筛选和控制杂交种的种子纯度的实际生产中[40]。来自于中国科学院遗传与发育生物学研究所的胡利华教授团队和苏军教授团队通过体外人工突变方式获得了EPSP合酶基因，该基因能够有效抵抗草甘膦，实验表明，新的转EPSP 合酶基因水稻品种的抗草甘膦的能力相对于原细胞有显著提高。
3.5 抗逆转基因水稻研发
将抗逆转基因水稻研发涉及的专利申请按照IPC分类号涉及的技术节点统计之后，我们从所有专利申请文件中提取出10组关键词，并对10组关键词进行彩色标记，如图14所示。将彩色标记覆盖于抗虫转基因水稻研发专利地形图中，得到抗逆转基因水稻研发关键词彩色地形图，如图15所示。可以发现该技术领域的技术关键词最为密集的有两个区域，分别为①绿色区域，其关键词为：编码、转录、因子、抗逆性、耐逆性；②红色区域，其关键词为：编码、启动子、抗逆、诱导、胁迫。
现阶段，科学家们已经成功分离出各类抗逆基因上百个包括：MnSOD基因、Shsp17.7基因、MAPKs基因、以及转录因子ZFP25基因、SNC1基因等[41-46]。同时科学家们还分离出了同时具备抗旱、抗盐、抗冷三性状于一体的基因序列包括：TPSP基因、CBF3基因、OsiSAP8基因、OsCOIN基因和转录因子ZFP25基因、OsiSAP8基因等[47]。
抗逆转基因水稻研发技术领域专利申请的中国申请人在该技术领域起步较早并取得了大量的研究成果。中国科学家对抗旱基因、抗盐碱基因的研究起步较早并率先定位出山菠菜脯氨酸转运蛋白基因、耐逆植物山菠菜和甜菜中克隆了与耐逆性（抗寒、抗旱、抗盐碱三位一体基因）相关的DREB类调控因子基因、甜菜碱脱氢酶基因等[47]。郭岩教授团队将含盐生植物菠菜中的BADH基因导入水稻品种中花4号中，所获得的植株能够有效提高其耐盐碱能力[48]。除此之外中国科学们经过30多年的不懈努力成功克隆出了许多抗逆基因包括：渗透调节基因：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；脱水保护蛋白基因：LEA321基因和HVA1基因、离子泵和离子轉运蛋白基因；RWC3基因和CIPK 等转录因子和信号传导相关基因，并成功将一部分抗逆基因导入水稻植株获得稳定遗传[49]。
4 中外典型企业与科研机构专利对比分析
4.1 孟山都公司转基因水稻研发相关专利情报分析
将孟山都公司转基因水稻研发涉及的专利申请按照IPC分类号涉及的技术节点统计之后，我们从所有专利申请文件中提取出10组关键词，并对10组关键词进行彩色标记，将彩色标记覆盖于孟山都公司水稻研发专利地形图中，得到孟山都公司转基因水稻研发专利关键词彩色地形图，发现该技术领域的技术关键词最为密集的有一个区域，其关键词为：草甘膦、除草剂、耐受性组合。孟山都公司在转基因水稻研发技术领域的专利保护重点为抗除草剂转基因水稻与抗逆转基因水稻的研发，其抗除草剂转基因水稻主要针对自家的“农达”系列除草剂（主要成分即为草甘膦），抗逆转基因水稻则主要集中于抗寒与抗低磷环境基因。
在具体专利分析中，申请号为CN02139212.9的专利（名称为“改善的转基因植物产量和胁迫耐受性”）保护了涉及插入表达载体的多核苷酸和多肽被引入植物并异位表达的方法。该专利被引用两次，其在全球范围内共有375件同族专利，同族专利分布于全球五大洲的40个国家内，如美洲，欧洲，澳大利亚与巴西境内（因为中国的专利法并不对转基因种子的成品进行保护，因此，其在中国境内的专利数量大幅度减少）。
4.2 中国科学院转基因水稻研发相关专利情报分析
中国科学院作为中国境内规模最大、层次最高、科技研发能力最为雄厚的科研院所，在转基因水稻研发技术领域所涉及的15个主要IPC分类号中都有广泛涉及，其在转基因水稻研发中拥有大量的专利申请。将中国科学院转基因水稻研发涉及的专利申请按照IPC分类号涉及的技术节点统计之后，我们从所有专利申请文件中提取出9组关键词，并对9组关键词进行彩色标记，将彩色标记覆盖于中国科学院水稻研发专利地形图中，得到中国科学院转基因水稻研发专利关键词彩色地形图，可以发现该技术领域的技术关键词最为密集的有一个区域，其关键词为：基因、编码、植物蛋白。
在具体专利分析中，申请号为CN200410039232.4的专利，名称为“一种培育无选择标记转基因植物的方法及其专用表达载体”，发明人包括来自中国科学院的朱桢院士。该专利文献被引用8次，专利质量较高，但在全球范围内，该专利仅有两件同族专利，并且全部分布在中国境内。
4.3 先正达公司转基因水稻研发相关专利情报分析
将先正达公司转基因水稻研发涉及的专利申请按照IPC分类号涉及的技术节点统计之后，我们从所有专利申请文件中提取出12组关键词，并对12组关键词进行彩色标记，将彩色标记覆盖于先正达水稻研发专利地形图中，得到先正达公司转基因水稻研发专利关键词彩色地形图，可以发现该技术领域的技术关键词最为密集的有三个区域，分别为①基因、表达、编码、聚糖；②真菌、组合、微生物、除草、化合物；③基因、转化、表达、细胞。先正达公司在15个主要IPC分类号下均有专利技术分布，其重点研发领域包括抗逆尤其是抗寒与抗盐碱转基因水稻，抗除草剂转基因水稻与相关基因的启动因子研究。endprint
在具体专利分析中，申请号为CN200980107582.0的专利（名称为“在植物组织中异源多肽的高水平表达和积累”）保护了一种在植物细胞的液泡中增加纤维二糖水解酶的表达和/或积累的组合物和方法。该专利申请在全球范围内引用一次，在全球范围内共拥有12件同族专利，主要分布于美国、巴西、阿根廷、中国和澳大利亚。
4.4 华中农业大学转基因水稻研发相关专利情报分析
华中农业大学的转基因水稻研发主要由张启发院士团队主导，其研究成果主要集中于抗虫转基因水稻，近年来研究团队的研究领域有所扩大，在抗病转基因水稻研发和品质性状改良转基因水稻研发中也有颇多建树。其研发团队所开发的抗虫转基因水稻华恢1号及其Bt汕优63获得了由中国农业部颁发的安全证书。将华中农业大学转基因水稻研发技术领域涉及的专利申请按照IPC分类号涉及的技术节点统计之后，我们从所有专利申请文件中提取出12组关键词，并对12组关键词进行彩色标记，将彩色标记覆盖于华中农业大学转基因水稻研发专利地形图中，得到华中农业大学转基因水稻研发专利关键词彩色地形图。可以发现该技术领域的技术关键词最为密集的有两个区域，分别为①杆菌、芽孢、菌株、苏云金、芽胞；②控制、启动子、表达、诱导、克隆。
在具体专利分析中，申请号为CN02139212.9的专利（名称为“水稻抗白叶枯病基因Xa26（t）”）保护了一种DNA片断的分离克隆和应用技术。该专利申请在全球范围内共计被引用7次，专利质量较高，但是在全球范围内该专利申请的同族专利数量仅为两件，并且全部是在中国境内。
5 结论
我国转基因水稻研发与世界整体发展形势的对比情况以及存在的优势劣势为：我国转基因水稻研发技术领域的科研水平处于世界领先地位，尤其是在抗虫转基因水稻研发、抗逆转基因水稻特别是抗寒转基因水稻研发，以及高产与品质性状改良转基因水稻研发的技术领域之中，中国申请人的技术普遍优于外国申请人。但在专利质量维度的分析之中，中国申请人的专利文件质量与欧美日地区的专利申请人仍有一定差距，中国申请人专利保护范围较窄，虽然较窄的专利保护范围更容易获得专利授权，规避了专利申请被驳回的风险，但也在无形之中损失了发明人与申请人的利益。在专利质量维度的全球同族专利的调查分析中，中国排名全球申请量前二十位的申请人其所拥有的同族专利仅在中国大陆境内进行申请，鲜有海外专利布局，相比之下，外国申请人，尤其是欧美地区的大型跨国生物技术公司所持有转基因水稻研发专利全部都进行了全球同族专利布局。
历经了几代中国科学家的不懈努力和近三十年的发展和积累，中国已经成为世界上为数不多的拥有包括定向功能基因提取与克隆、细胞基因测序，功能品种选择与培育、转基因生物安全性评价、转基因作物大田试验与管理等各环节在内的转基因育种科技创新和产业发展体系的国家之一，转基因作物研究尤其是作为中国人主粮的转基因水稻的研发在整体水平已处于世界领先地，为国家的粮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与优势。
但我们要清醒地认识到，虽然在转基因水稻研发技术领域中中国申请人在研发技术上已不逊色于发达国家和地区申请人，但在对专利技术的运用与保护中，中国申请人与欧美日等发达国家申请人还存在着巨大差距。因此，通过本文的研究，对中国转基因水稻研发技术领域的专利保护提出以下意见：①转基因水稻研发领域的技术生命周期长、研发资金投入巨大、专利申请的授权率较低、审查周期长，专利申请的数量增长呈现差别较大的波动，专利在授权之后的产业化进程也受到了明显的影响。因此，有关部门应该制定政策，缩短转基因水稻研发技术领域的专利审查周期，国家应该建立相应的研发基金资助中国育种企业在本领域的研发工作，同时促进科研院所与高校的已有专利技术成果加速转让或自行实施，并为发明人自行实施提供宽松的创业环境和良好的投资、融资政策，真正地使科研院所与高校实验室的成果造福于全人类。
②中国申请人类型以大型的国家级科研院所和高校为主，其研发资金来源主要是政府的科技项目拨款，其研究成果申报专利完成后，并未及时在商业领域进行推广与应用，也就是科技成果的转化力度较低，研发成果更是鲜有在国际范围内推广的案例。相比之下，欧美的转基因水稻研发技术领域专利申请人类型主要为企业，其研发资金主要来源为企业自有资金，研发成果一旦申报专利成功，就会立即进入商业运作模式，在全世界范围内展开大规模的推广与应用，以期获得丰厚的经济回报，进而有资金进入新的研发計划中，形成良性循环。因此，国家有关部门在制定有关科技发展与研究政策时，可以引入社会资金，应更加注重引导金融机构针对生物领域企业尤其是中小企业和创业型企业予以资金支持，更加鼓励专利等无形资产的抵押物使用，使得这些生物领域企业能够及时抓住市场机遇做大做强。
③中国自1985年实施专利法以来，尤其是加入世界贸易组织之后，才开始有企业意识到在全球范围内进行专利布局的重要性，近十年间涌现了如华为、中兴等一批高科技企业开始在全球范围内进行完善的专利布局，但在生物技术领域尤其是转基因水稻研发技术领域还未出现此类企业。在全球范围内的完善专利布局既能够保护自己的技术研发成果，又能够借专利武器打击压制竞争对手。而在全球范围内进行完整的专利布局，除了要有过硬的技术实力外，还要有精通管理学与知识产权知识的复合型人才，而我国国内对知识产权复合型人才的培养工作起步较晚，因此现阶段很难进行全球范围内的专利布局。因此，加强知识产权复合型人才的培养工作也是一项较为迫切的工作。
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