基于DII 的十字花科作物育種專利技術全球創新態勢分析

王玲燕，董蘭軍，彭 東，朱紅彩，任福森，董彥琪

（1.河南省新鄉市農業科學院 河南新鄉 453000； 2.中國科學院文獻情報中心 北京 100190；3.北京郵電大學圖書館 北京 100876）

十字花科（Brassicaceae）是植物中最繁盛的科之一，廣布于全世界。該科很多的種具有重要經濟價值，并已為人類大量改變及引種馴化。近年來，蔬菜育種方式呈現多樣化、傳統育種方式與現代育種方式結合的特點。面臨種源“卡脖子”技術難題攻關，專利作為世界上最大的技術信息源，是國家、地區或企業、行業競爭優勢的核心基礎之一，它能夠更好地揭示前沿核心領域技術，對推動現代種業的發展意義重大。

專利是技術創新最重要的成果形式之一。趙靜娟等對白菜分子育種領域專利進行檢索、分類、整理、分析。劉勤等采用Innography 專利分析平臺，通過專利數據挖掘，明晰油菜產業技術發展現狀。靳軍寶等對生物育種技術領域專利文獻進行分析，系統揭示了生物育種技術的研發現狀、熱點以及技術布局。苗潤蓮等從專利視角分析國際辣椒育種技術的創新領域分布、主要創新區域和主要創新主體及其技術與市場布局策略。吳菲菲等基于德溫特數據庫，對玉米生物育種技術領域的專利進行全景觀分析。崔遵康等依據專利導向的產業競爭情報分析框架，以核心專利數據為基礎，從整體環境、技術布局和機構競爭3 個方面剖析了糧食作物生物育種技術領域的全球創新布局及競爭態勢。楊艷萍等通過Thomson Innovation 專利平臺數據庫中相關專利的檢索，利用專利計量學的方法，對水稻分子育種技術國際發展態勢進行分析。

為了解十字花科作物育種領域的研發狀況，筆者從專利視角出發，通過專利大數據分析，梳理該領域的專利申請量及其發展趨勢、地域分布、研究機構、重點申請人以及技術研發熱點的國際研發現狀與態勢，宏觀把握整個行業的發展趨勢，尋找發展空間，以期為我國政府部門制定發展規劃提供決策依據，為我國研究機構和種子行業可持續發展提供參考信息。

本文利用德溫特創新索引國際專利數據庫（DII），采用定性定量的分析方法，從國際專利角度揭示十字花科作物育種領域技術創新能力、發展態勢、競爭格局及市場戰略布局。

1 數據來源及分析方法

1.1 數據來源

分析數據源自全球權威可靠的德溫特創新索引國際專利數據庫（DII）。DII 將“世界專利索引（WPI）”和“專利引文索引（PCI）”的內容整合在一起，采用Web of Science 的界面，通過學術論文和技術專利之間的相互引證關系，建立了專利與文獻之間的鏈接。覆蓋全世界1963 年以來的1000 多萬基本發明專利，3000 多萬件專利。每周增加來自全球40 多個專利機構（涵蓋100 多個國家）的、經過德溫特專利專家深度加工的20 000 篇專利文獻。

1.2 分析方法

1.2.1 檢索條件 采用主題檢索的方式進行檢索，檢 索 式 為：TS=（turnip or“mustard greens”or“choy sum”or“oleracea”or“oilseed rape”or“napus”or“rapassp pekinensis”or“bok choy”or“ornamental kale”or“Crucifer”or“Brassica”or“Raphanus sativus”or“Sinapsis alba”or“Capsella bursa pastoris”or“Camelina sativa”or“Crambe abyssinica”or“Orychophragmus violaceus”or“Descurainia sophia”or“Thlaspi arvense”or“cabbage or broccoli or cauliflower”or“Chinese cabbage”or“canola or rape or pakchoi”or“non heading Chinese cabbage”or“caixin or wutacai or zicaitai or kohlrabi”or“Chinese kale”or“brussels sprouts”or“kale or collard or rutabaga”or“black mustard”or“ethiopian mustard”or“radish”or“white mustard”or“shepherd’s purse”or“false flax”or“crambe”or“zhugecai”or“flixweed”or “pennycress”and（“breed”or“seed cultivar”）。共得到全球十字花科作物育種技術專利族4015 個。數據檢索日期為2022 年4 月7 日。檢索專利的時間跨度為1980 年至2021 年12 月31 日。

1.2.2 數據分析 借助德溫特數據分析軟件DDA對專利數據進行標引及規范化處理,然后對國際十字花科作物育種技術創新現狀及態勢進行分析研究。

2 結果與分析

2.1 十字花科作物育種技術創新歷程

十字花科作物育種技術專利申請趨勢如圖1所示。國際十字花科作物育種技術專利申請最早始于1980 年，2000 年以前專利申請數量較少，占全部申請量的3.55%；2000—2017 年專利申請數量增長迅速，占比68.99%；2017 年至今稍有下降趨勢。但由于專利公開時間和專利數據庫更新有一定的滯后性，所以最近2 年的數據會比實際數量少。

圖 1 1980—2021 年國際十字花科作物育種技術專利申請趨勢

2.2 主要細分技術領域創新態勢

將國際十字花科作物育種技術專利數據按照國際專利分類號（IPC）對技術領域分類進行統計，圖2 所示為十字花科作物研發熱點排名前10 的技術分類，A01H（組織培養技術的植物再生）、A23K（專門適用于動物的喂養飼料；其生產方法）、C12N（基因突變育種）、A01K（畜牧業；禽類、魚類、昆蟲的管理；捕魚；飼養或養殖其他類不包括的動物；動物的新品種）、C12Q（分子標記輔助育種技術）、A01G（栽培技術）、C07K（獲得肽的方法）、A01N（人體、動植物體或其局部的保存；殺生劑，例如作為消毒劑，作為農藥或作為除草劑；害蟲驅避劑或引誘劑；植物生長調節劑）、A01C（種植；播種技術）、A01P（化學化合物或制劑的殺生、害蟲驅避、害蟲引誘或植物生長調節活性）。

圖2 國際十字花科作物育種技術的主要創新領域

十字花科蔬菜種類很多，根據檢索對象將其劃分為油菜類、甘藍類、根莖類、花菜類、白菜類、觀賞類、芥菜類、菜薹類以及其他類。將十字花科作物不同種類的國際專利數量進行統計，如圖3 所示，油菜類作物申請專利數量件數最多，然后依次是甘藍類、根莖類、花菜類、白菜類、觀賞類、芥菜類、其他類、菜薹類。

圖3 十字花科作物種類的國際專利數量分布

2013 年為分界點，將細分技術專利數據劃分為2013 年前（含2013 年）和2013 年后兩個時間段，分別代表早期階段和近期階段，早期專利數量占專利總數量的41.1%，在41.1%處畫一條基準線，超過基準線代表技術熱點的遷移（圖4）。

圖4 國際十字花科作物育種技術主要細分技術遷移

綜合圖2、4 可知，2013 年后十字花科作物育種技術研發熱點為A23K、A01K、A01C、A01G 等。

2.3 主要創新國家

2.3.1 主要優先權國家分布 專利申請的優先權地域分布可以反映各個國家的技術創新實力，由于專利可以在多個國家提交申請，為避免專利的重復計算，本文以優先權國家專利族數量為統計標準。從圖5 可以看出，中國以3090 件專利位居首位，占比達68.8%；美國以619 件專利排位第2，之后依次是加拿大、韓國、日本、澳大利亞、巴西、英國、德國。

圖5 國際十字花科作物育種技術專利主要優先權國家分布

2.3.2 主要國家技術創新趨勢 通過對主要國家十字花科作物育種技術專利申請趨勢進行分析發現（圖6），中國專利申請最早開始于1986 年，2000年后申請量一直處于增長趨勢，2017 年達到申請峰值。說明我國在種業發展中，非常重視該領域的研發工作。美國1998 年前專利申請數量極少，1999年后陸續增加。其他幾個國家各年度的申請量都相對較低。

圖6 1980—2021 年國際十字花科作物育種技術專利主要國家申請趨勢

2.4 主要創新主體

2.4.1 主要創新主體分布 根據專利授權量的統計得到十字花科作物育種技術排名前10 位的高產機構（圖7），其中排名前3 位的專利權人依次為：先鋒良種國際有限公司183 項，所占比例高達21.97% ；巴斯夫植物科學公司152 項，占比18.25%；華中農業大學101 項，占比12.12%。中國機構表現不俗，共有7 家機構進入前10，可以看出，在十字花科作物育種技術領域，我國的研究機構和高校具有一定實力。

圖7 國際十字花科作物育種技術專利主要申請人分布

2.4.2 主要創新主體專利數量變化趨勢 專利申請數量可以反映出主體的創新能力。從表1 可以看出，先鋒良種國際有限公司最早于1988 年開始專利申請，隨后幾年，專利申請時斷時續；從1997年開始，專利申請活動開始活躍，專利申請量逐漸增多，2015 年申請量為32 件，形成一個申請高峰。巴斯夫植物科學公司在2001—2002 年、2004—2011 年、2014 年、2016 年、2018 年度中申請量最多。其他幾個機構各年度申請數量相對較少。

表1 國際十字花科作物育種技術專利主要申請人歷年專利申請數量 件

2.4.3 主要發明主體技術布局 由表2 可以看出，在技術布局中，巴斯夫植物科學公司和中國農業科學院油料作物研究所在基因突變育種領域布局最多，北京市農林科學院在分子標記輔助育種技術領域布局最多，其他機構都在通過組織培養技術的植物再生領域布局了最多的專利。美國先鋒良種國際有限公司在包括通過組織培養技術的植物再生在內的10 個技術領域專利布局482 頻次，其中在通過組織培養技術的植物再生、基因突變育種、分子標記輔助育種技術領域布局專利數量較多；鎮江瑞繁農藝有限公司布局相對集中，其他機構均與先鋒良種國際有限公司布局相同。

表2 國際十字花科作物育種技術主要發明主體技術布局 件

3 結論與討論

3.1 專利技術創新特點

在分析過程中，既對十字花科作物育種技術相關專利進行了宏觀整體分析，又對技術熱點、發展趨勢等微觀角度進行了全面分析。研究發現：

2000 年以來，國際專利申請整體呈現穩定增加的態勢，2017 年申請量達最高值。中國、美國、加拿大等為國際主要技術創新國家，其中中、美兩國申請量合計占比高達82.58%。國際主要創新主體中，美國先鋒良種國際有限公司以絕對領先優勢位居第一。中國有7 家機構入圍前10，高校和科研機構是主力軍，企業較少。通過組織培養技術的植物再生、基因突變育種、分子標記輔助育種等是領域熱點技術，各主要國家均進行了重點布局，其他技術領域有少量專利布局。十字花科作物中油菜類申請專利數量件數最多。中國專利總數量排名第一，占比達68.80%，專利技術申請多集中在通過組織培養技術的植物再生、基因突變育種、分子標記輔助育種等未來新技術生長點可能出現的潛在領域，且均是美國的優勢領域。

因此，我國應該抓住機遇，及早進行功能基因定位、測序、挖掘利用以及基因編輯等生物技術領域學科前沿研發布局，搶占技術制高點，加快培育具有國際競爭力的大企業，進一步提升國際十字花科作物育種技術核心競爭力。

3.2 發展建議

國際種業巨頭在十字花科蔬菜育種領域仍處于優勢地位，我國在該領域的研發創新面臨著巨大的挑戰，今后我國十字花科生物技術育種應在基因組測序、合成生物學等新興技術領域搶占先機、狠抓專利創新質量；同時，也要注重國際合作和國內合作機會，彌補專利布局不完善不健全、創新質量低和能力不足等問題，使我國由專利大國變為專利強國。

我國專利總數雖位居世界前列，但申請機構規模小，轉移轉化少，國際競爭能力較弱。所以，應構建中國特色現代種業創新技術體系，面向生物育種技術謀劃戰略性育種創新機制，進一步完善知識產權和成果轉化制度，從政策、資金、稅收等方面給予大力支持，鼓勵科技人員攻克“卡脖子”難題，突破關鍵核心技術。同時，捕捉十字花科生物育種技術領域專利空白點，積極布局海外專利，增強專利自主創新核心競爭力，占領國際市場，推動全球產業發展，滿足世界市場需求。