基于DII 的十字花科作物育种专利技术全球创新态势分析

王玲燕，董兰军，彭 东，朱红彩，任福森，董彦琪

（1.河南省新乡市农业科学院 河南新乡 453000； 2.中国科学院文献情报中心 北京 100190；3.北京邮电大学图书馆 北京 100876）

十字花科（Brassicaceae）是植物中最繁盛的科之一，广布于全世界。该科很多的种具有重要经济价值，并已为人类大量改变及引种驯化。近年来，蔬菜育种方式呈现多样化、传统育种方式与现代育种方式结合的特点。面临种源“卡脖子”技术难题攻关，专利作为世界上最大的技术信息源，是国家、地区或企业、行业竞争优势的核心基础之一，它能够更好地揭示前沿核心领域技术，对推动现代种业的发展意义重大。

专利是技术创新最重要的成果形式之一。赵静娟等对白菜分子育种领域专利进行检索、分类、整理、分析。刘勤等采用Innography 专利分析平台，通过专利数据挖掘，明晰油菜产业技术发展现状。靳军宝等对生物育种技术领域专利文献进行分析，系统揭示了生物育种技术的研发现状、热点以及技术布局。苗润莲等从专利视角分析国际辣椒育种技术的创新领域分布、主要创新区域和主要创新主体及其技术与市场布局策略。吴菲菲等基于德温特数据库，对玉米生物育种技术领域的专利进行全景观分析。崔遵康等依据专利导向的产业竞争情报分析框架，以核心专利数据为基础，从整体环境、技术布局和机构竞争3 个方面剖析了粮食作物生物育种技术领域的全球创新布局及竞争态势。杨艳萍等通过Thomson Innovation 专利平台数据库中相关专利的检索，利用专利计量学的方法，对水稻分子育种技术国际发展态势进行分析。

为了解十字花科作物育种领域的研发状况，笔者从专利视角出发，通过专利大数据分析，梳理该领域的专利申请量及其发展趋势、地域分布、研究机构、重点申请人以及技术研发热点的国际研发现状与态势，宏观把握整个行业的发展趋势，寻找发展空间，以期为我国政府部门制定发展规划提供决策依据，为我国研究机构和种子行业可持续发展提供参考信息。

本文利用德温特创新索引国际专利数据库（DII），采用定性定量的分析方法，从国际专利角度揭示十字花科作物育种领域技术创新能力、发展态势、竞争格局及市场战略布局。

1 数据来源及分析方法

1.1 数据来源

分析数据源自全球权威可靠的德温特创新索引国际专利数据库（DII）。DII 将“世界专利索引（WPI）”和“专利引文索引（PCI）”的内容整合在一起，采用Web of Science 的界面，通过学术论文和技术专利之间的相互引证关系，建立了专利与文献之间的链接。覆盖全世界1963 年以来的1000 多万基本发明专利，3000 多万件专利。每周增加来自全球40 多个专利机构（涵盖100 多个国家）的、经过德温特专利专家深度加工的20 000 篇专利文献。

1.2 分析方法

1.2.1 检索条件 采用主题检索的方式进行检索，检 索 式 为：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种技术专利族4015 个。数据检索日期为2022 年4 月7 日。检索专利的时间跨度为1980 年至2021 年12 月31 日。

1.2.2 数据分析 借助德温特数据分析软件DDA对专利数据进行标引及规范化处理,然后对国际十字花科作物育种技术创新现状及态势进行分析研究。

2 结果与分析

2.1 十字花科作物育种技术创新历程

十字花科作物育种技术专利申请趋势如图1所示。国际十字花科作物育种技术专利申请最早始于1980 年，2000 年以前专利申请数量较少，占全部申请量的3.55%；2000—2017 年专利申请数量增长迅速，占比68.99%；2017 年至今稍有下降趋势。但由于专利公开时间和专利数据库更新有一定的滞后性，所以最近2 年的数据会比实际数量少。

图 1 1980—2021 年国际十字花科作物育种技术专利申请趋势

2.2 主要细分技术领域创新态势

将国际十字花科作物育种技术专利数据按照国际专利分类号（IPC）对技术领域分类进行统计，图2 所示为十字花科作物研发热点排名前10 的技术分类，A01H（组织培养技术的植物再生）、A23K（专门适用于动物的喂养饲料；其生产方法）、C12N（基因突变育种）、A01K（畜牧业；禽类、鱼类、昆虫的管理；捕鱼；饲养或养殖其他类不包括的动物；动物的新品种）、C12Q（分子标记辅助育种技术）、A01G（栽培技术）、C07K（获得肽的方法）、A01N（人体、动植物体或其局部的保存；杀生剂，例如作为消毒剂，作为农药或作为除草剂；害虫驱避剂或引诱剂；植物生长调节剂）、A01C（种植；播种技术）、A01P（化学化合物或制剂的杀生、害虫驱避、害虫引诱或植物生长调节活性）。

图2 国际十字花科作物育种技术的主要创新领域

十字花科蔬菜种类很多，根据检索对象将其划分为油菜类、甘蓝类、根茎类、花菜类、白菜类、观赏类、芥菜类、菜薹类以及其他类。将十字花科作物不同种类的国际专利数量进行统计，如图3 所示，油菜类作物申请专利数量件数最多，然后依次是甘蓝类、根茎类、花菜类、白菜类、观赏类、芥菜类、其他类、菜薹类。

图3 十字花科作物种类的国际专利数量分布

2013 年为分界点，将细分技术专利数据划分为2013 年前（含2013 年）和2013 年后两个时间段，分别代表早期阶段和近期阶段，早期专利数量占专利总数量的41.1%，在41.1%处画一条基准线，超过基准线代表技术热点的迁移（图4）。

图4 国际十字花科作物育种技术主要细分技术迁移

综合图2、4 可知，2013 年后十字花科作物育种技术研发热点为A23K、A01K、A01C、A01G 等。

2.3 主要创新国家

2.3.1 主要优先权国家分布 专利申请的优先权地域分布可以反映各个国家的技术创新实力，由于专利可以在多个国家提交申请，为避免专利的重复计算，本文以优先权国家专利族数量为统计标准。从图5 可以看出，中国以3090 件专利位居首位，占比达68.8%；美国以619 件专利排位第2，之后依次是加拿大、韩国、日本、澳大利亚、巴西、英国、德国。

图5 国际十字花科作物育种技术专利主要优先权国家分布

2.3.2 主要国家技术创新趋势 通过对主要国家十字花科作物育种技术专利申请趋势进行分析发现（图6），中国专利申请最早开始于1986 年，2000年后申请量一直处于增长趋势，2017 年达到申请峰值。说明我国在种业发展中，非常重视该领域的研发工作。美国1998 年前专利申请数量极少，1999年后陆续增加。其他几个国家各年度的申请量都相对较低。

图6 1980—2021 年国际十字花科作物育种技术专利主要国家申请趋势

2.4 主要创新主体

2.4.1 主要创新主体分布 根据专利授权量的统计得到十字花科作物育种技术排名前10 位的高产机构（图7），其中排名前3 位的专利权人依次为：先锋良种国际有限公司183 项，所占比例高达21.97% ；巴斯夫植物科学公司152 项，占比18.25%；华中农业大学101 项，占比12.12%。中国机构表现不俗，共有7 家机构进入前10，可以看出，在十字花科作物育种技术领域，我国的研究机构和高校具有一定实力。

图7 国际十字花科作物育种技术专利主要申请人分布

2.4.2 主要创新主体专利数量变化趋势 专利申请数量可以反映出主体的创新能力。从表1 可以看出，先锋良种国际有限公司最早于1988 年开始专利申请，随后几年，专利申请时断时续；从1997年开始，专利申请活动开始活跃，专利申请量逐渐增多，2015 年申请量为32 件，形成一个申请高峰。巴斯夫植物科学公司在2001—2002 年、2004—2011 年、2014 年、2016 年、2018 年度中申请量最多。其他几个机构各年度申请数量相对较少。

表1 国际十字花科作物育种技术专利主要申请人历年专利申请数量 件

2.4.3 主要发明主体技术布局 由表2 可以看出，在技术布局中，巴斯夫植物科学公司和中国农业科学院油料作物研究所在基因突变育种领域布局最多，北京市农林科学院在分子标记辅助育种技术领域布局最多，其他机构都在通过组织培养技术的植物再生领域布局了最多的专利。美国先锋良种国际有限公司在包括通过组织培养技术的植物再生在内的10 个技术领域专利布局482 频次，其中在通过组织培养技术的植物再生、基因突变育种、分子标记辅助育种技术领域布局专利数量较多；镇江瑞繁农艺有限公司布局相对集中，其他机构均与先锋良种国际有限公司布局相同。

表2 国际十字花科作物育种技术主要发明主体技术布局 件

3 结论与讨论

3.1 专利技术创新特点

在分析过程中，既对十字花科作物育种技术相关专利进行了宏观整体分析，又对技术热点、发展趋势等微观角度进行了全面分析。研究发现：

2000 年以来，国际专利申请整体呈现稳定增加的态势，2017 年申请量达最高值。中国、美国、加拿大等为国际主要技术创新国家，其中中、美两国申请量合计占比高达82.58%。国际主要创新主体中，美国先锋良种国际有限公司以绝对领先优势位居第一。中国有7 家机构入围前10，高校和科研机构是主力军，企业较少。通过组织培养技术的植物再生、基因突变育种、分子标记辅助育种等是领域热点技术，各主要国家均进行了重点布局，其他技术领域有少量专利布局。十字花科作物中油菜类申请专利数量件数最多。中国专利总数量排名第一，占比达68.80%，专利技术申请多集中在通过组织培养技术的植物再生、基因突变育种、分子标记辅助育种等未来新技术生长点可能出现的潜在领域，且均是美国的优势领域。

因此，我国应该抓住机遇，及早进行功能基因定位、测序、挖掘利用以及基因编辑等生物技术领域学科前沿研发布局，抢占技术制高点，加快培育具有国际竞争力的大企业，进一步提升国际十字花科作物育种技术核心竞争力。

3.2 发展建议

国际种业巨头在十字花科蔬菜育种领域仍处于优势地位，我国在该领域的研发创新面临着巨大的挑战，今后我国十字花科生物技术育种应在基因组测序、合成生物学等新兴技术领域抢占先机、狠抓专利创新质量；同时，也要注重国际合作和国内合作机会，弥补专利布局不完善不健全、创新质量低和能力不足等问题，使我国由专利大国变为专利强国。

我国专利总数虽位居世界前列，但申请机构规模小，转移转化少，国际竞争能力较弱。所以，应构建中国特色现代种业创新技术体系，面向生物育种技术谋划战略性育种创新机制，进一步完善知识产权和成果转化制度，从政策、资金、税收等方面给予大力支持，鼓励科技人员攻克“卡脖子”难题，突破关键核心技术。同时，捕捉十字花科生物育种技术领域专利空白点，积极布局海外专利，增强专利自主创新核心竞争力，占领国际市场，推动全球产业发展，满足世界市场需求。