摘要：轉基因大豆作為目前轉基因作物推廣種植面積最廣的作物，在保障人類油料與飼料供給上發揮著重要作用。基於智慧芽數據庫(PatSnap)對歐盟、美國及中國等國家地區1985~2016年收錄的全球轉基因大豆技術領域專利文獻進行統計分析，得出全球轉基因大豆專利信息的總體發展趨勢、研發熱點及技術分佈與格局，並對比分析了我國轉基因大豆研發的競爭力，對未來轉基因大豆的產業發展提出了展望。
第一例轉基因作物於1996年產業化，至今已有20餘年的時間，此期間轉基因作物的研究與開發取得了全球性的成功，顯示出巨大的經濟、社會和生態效益，在滿足全球糧食安全、生態安全、人民健康需求等方面發揮了重要作用。其中，轉基因大豆是大豆育種和生產領域重大的技術突破，與傳統的大豆相比，轉基因大豆的應用優勢在多方面得到證實。第一例轉基因大豆專利申請始自1985年，作為最早商業化應用的轉基因植物品種之一，目前已經成為轉基因技術應用推廣面積最大的作物，其種植面積約佔轉基因作物的50%，全球大豆的轉基因種植率達到了82%，美國、巴西和阿根廷的種植面積最大，轉基因品種的普及率均超過90%，在國際農作物市場中佔有重要的地位。
科學文獻和專利信息可提供最新的技術情報，特別是專利信息對研究產業發展態勢、技術發展趨勢等具有較強的參考價值。基於各類商業化的專利數據庫進行的信息化分析研究眾多，是當前通過大數據分析手段進行高效研發戰略制定的重要手段。本研究全面檢索了歐洲專利局(EuropeanPatentOffice，EPO)、世界知識產權組織(WorldIntellectualPropertyOrganization，WIPO)及包括美國、中國、日本、英國、法國、德國和中國臺灣等在內的100多個國家和地區收錄的轉基因大豆相關專利文獻，分析了轉基因大豆的發展態勢、主要技術領域、國家(地區)和關鍵核心專利信息等，以期對研究人員開展轉基因大豆領域的技術研發提供有益的信息資料，並結合近年來的專利申請情況展望了未來轉基因大豆的產業發展趨勢。
1數據來源及方法
1.1數據來源
1.2分析方法
1.2.1全球轉基因大豆專利技術分析
利申請總體分析及趨勢分析、技術熱點分析、專利申請國家地區佈局分析、各國研發能力和技術佈局分析、機構研發能力分析等。
1.2.2國內外轉基因大豆專利的比較分析
主要比較了中國專利受理情況、同族專利數和被引專利數情況、主要研發單位發展策略與競爭力。發展策略與競爭力比較研究選定數量增長、質量提升、市場推動、學術驅動、專業化、多樣化、國際化、合作性八個指標。數量增長指標基於專利數量年增長率;質量提升指標基於高被引專利的比例，即同一領域內被引數量較高的專利代表高質量專利;市場推動指標基於專利引用年限，引用近年的專利代表該單位更加市場化;學術驅動指標基於非專利文獻的引用情況，體現與學術領域合作的緊密程度;專業化指標基於專利IPC分類的集中化程度，越集中代表研發領域越專業;多樣化指標基於跨技術領域專利的比例，比例越高代表研發多樣性越強;國際化指標基於發明者的區域國籍的情況，即專利中跨國家研發的比例;合作性指標基於合作研發的情況，即合作申請的專利數量比例。主要研發單位則分別選定國內重點研發單位和國外大型跨國公司，考慮到跨國公司間的合併重組，將發生過合併重組的跨國公司按照專利陣營合併統計。
1.2.3統計分析方法
本文利用OfficeExcel軟件對專利文獻數據進行計量分析。
2結果與分析
2.1全球轉基因大豆專利申請情況
為全面表現轉基因及大豆相關的專利，以專利名稱、摘要和權利要求作為檢索重點，在智慧芽(PatSnap)數據庫中共檢索出轉基因大豆及相關專利17855件，以每件申請的一個公開文本作為單個技術組，共有13511組專利，經人工清洗，排除含“非轉基因”等與轉基因大豆無關專利共271組，排除新品種保護類專利1827組，最終得出全球轉基因大豆領域申請專利14759件，公開11413組。
2.2全球轉基因大豆專利的趨勢分析
從全球轉基因大豆專利的年度申請和公開情況(圖1)來看，1985~1995年間，相關專利年度申請和公開數量較少，呈現緩慢增長態勢，該階段正是從第一個轉基因大豆專利申請至第一例轉基因作物商業化種植的期間，全球轉基因大豆處於研發起步階段。
1996~2007年間，轉基因大豆相關專利申請出現快速增長的趨勢，2000年起出現平臺期，增長放緩，至2004年後又迅猛增長，直至2007年達到專利申請量最高值，當年申請量達到近900件。公開數與申請數的趨勢線發展總體基本一致。此期間，獲得了一批抗蟲、抗草甘膦、高油酸等功能基因，推動了大豆遺傳轉化等基因工程的研究工作，研發體系逐步完善成熟，轉基因大豆的產業化面積持續性增加。
2007年後，轉基因大豆專利申請數量呈現下降趨勢，其中2013年有所回升，隨後繼續下降。由於專利公開的時間要求，專利公開數在此期間仍保持有較高數量。此期間，轉基因大豆的產業化已長期達到一個高值，轉基因大豆的研發進入穩定成熟階段，繼續發展需要有新的功能基因的開發，轉基因作物研發已從抗蟲、耐除草劑性狀的單一模式，轉向面對多基因及品質提升等新的需求，因此專利數據上的衰減暗示進入新的一輪研發階段，一旦出現具有突破性的創新或者政策上的利好，專利數據也會隨之出現變化。
2.3重點技術領域技術分析
轉基因大豆研究的技術構成可以概括為轉入外源基因、轉基因方法和其他相關技術三個大類，IPC(國際專利分類號)的分類統計可以顯示出轉基因大豆研發中重點技術領域構成的小類分佈，由此可以為相關研發提供重點方向和熱門技術的參考。
表1顯示了轉基因大豆IPC大組專利申請情況，前十位中，C12N類別和A10H類別為核心技術，C12N類別有4大組，佔總專利數的52.4%;A10H類別有2大組，佔總專利數的26.3%。C12N類別主要涉及植物基因工程與遺傳育種研究，A10H類別則主要與植物種質資源與改良有關。除上面2大類外，C07K類別和C07H類別專利涉及轉基因大豆研究中的功能基因和肽類，與核心技術關係密切，特別是C07K類別專利數居大組類別第三位，此類多肽的研究中有較大部分與品質改良基因表達的蛋白相關，是第二代轉基因作物的發展方向。另外，出現了較多C12Q類別專利，涉及檢測技術方面專利，與轉基因作物產業化發展的需求有關。
從IPC分佈可以看出，目前基因工程、遺傳育種和種質資源開發仍是轉基因大豆研究的主體，但是重點方向已開始轉向新功能基因的開發、第二代轉基因作物研發及檢測技術發展方面。
對若干重點IPC領域的年度申請量的統計分析結果顯示(圖2)，自1996年起，C12N15和A01H5這兩個類別是轉基因大豆領域發展最快的技術領域，歷年的申請量遠遠高於其他技術領域，充分說明轉基因大豆研發集中在外源基因片段的編碼與調控、大豆種質資源、基因修飾與改良方面，且創新的可持續性仍然強勁。C12N5領域的專利申請自2007年開始有所下滑，該類別專利涉及大豆轉基因的過程中未分化組織培養技術，該技術體系逐漸成熟，已無需在本領域投入更大的研發力度，故專利申請放緩。總體來看，所有重點領域的在2007年後出現的申請數量的下滑都與大跨國公司申請量的下滑相關，說明孟山都、先鋒和先正達等幾個跨國公司一直是轉基因作物專利申請的主體，其申請趨勢的波動會影響全球專利申請的整體趨勢。
2.4重點受理國家地區分析
轉基因大豆專利申請受理排名前五位國家(地區)或組織為美國、世界知識產權組織、中國、歐洲和加拿大(圖3)，申請量佔總申請量的87.3%。
美國作為轉基因技術應用的先驅，2015年轉基因大豆種植面積達3240萬hm2，佔全球的35%，且種植性狀多元，眾多跨國公司均把美國作為轉基因大豆及其技術產業化的重點地區，是新技術產業化應用的首選國家，專利申請量達到3446項，穩居世界第一，佔全球申請量的近1/3。
轉基因大豆技術掌握機構累計向世界知識產權組織提交專利申請量達到2232項，佔全球申請量的20%，居專利申請量排名第二位，充分體現了這些機構通過世界知識產權組織進行跨國專利申請向全球佈局的重視程度。
中國以1699項的申請量位列第三位。儘管中國目前還沒有對轉基因大豆種植開放，但是基於巨大的大豆的消費需求，大豆的進口量從1996年的111萬噸持續增加到2015年的8169萬噸，其中主要是轉基因大豆，因此中國也成為各專利申請機構專利重點佈局的市場之一。
歐洲和加拿大分別以1429項、1157項的申請量分列第四、第五位，表明這兩個國家/地區在轉基因大豆產業化方面佔據較大市場，或其產業化前景廣闊。
2.5各國研發能力分析
不同國家轉基因大豆專利申請量可以體現該國的研發能力水平，結果見圖4。美國的專利申請量為4867件，佔全球申請量的42.64%，位居全球第一位。德國為1034件，佔9.06%，排名第二。中國、瑞士、加拿大分別以863、324、239件分列第三、四、五位。對照上述各國家/地區專利局的受理情況看，美國相關機構提交的全球專利申請總數比本國受理的專利數高出12.45%，德國、瑞士等歐盟國家的申請機構合計申請2078件，佔全球申請總量的18.20%，高於歐洲專利局5.68%，說明這兩個國家/地區均為技術輸出國家，在本國家/地區專利局以外的地區申請了相關專利。而中國相關機構的專利申請量則為7.56%，比本國專利的專利受理量低7.33%，說明我國的專利受理中有一半均來自於外國機構，為專利技術的輸入國。
對不同國家專利的年度申請量比較結果見圖5。專利申請總量排名第一的美國從2008年之前專利申請量呈上升趨勢，2008年到2011年期間有所下降，之後專利申請量又有所提高。德國的申請在2005年和2008年分別出現一個峰值後，趨於平緩。中國在2008年之後專利申請量大幅度增加，並在2011年起專利申請數量超過德國，主要是由於國家從2008年正式啟動實施了“轉基因生物新品種培育科技重大專項”，大大促進了我國轉基因大豆的基礎研究與專利佈局。其他國家的專利申請量趨勢變化並無顯著特徵。
2.6各國技術聚焦及應用佈局
對轉基因大豆領域專利排名前五位的國家重點技術領域進行統計分析，由圖6可以看出，各個國家主要技術領域主要集中在C12N15、A01H5兩個領域，這兩個領域主要涉及基因工程修飾和植物受體，為轉基因大豆技術的最關鍵部分。另外排名比較靠前的還有C07K14、C12N9、C12N5三個領域，主要為功能基因表達的蛋白質、酶及組合物、未分化的植物細胞系。各國關注轉基因大豆技術領域相似度大致相當，均把基因工程修飾和植物受體兩個領域(C12N15、A01H5)作為研發重要領域，功能基因表達的蛋白質、酶及組合物、未分化的植物細胞系(C07K14、C12N9、C12N5)三個領域也均有專利佈局。美國在各技術領域及應用中均處於絕對的領先地位，在排名前五位的技術領域中，美國也均佔據首位，且佈局較為均衡。中國、瑞士、加拿大三國在各領域的側重程度有多差異，其中中國在酶及組合物(C12N9)領域專利佈局僅佔本國專利總量的10.2%，遠低於其它四個領域。瑞士在酶及組合物(C12N9)領域佈局、加拿大在功能基因表達的蛋白質(C07K14)的佈局也低於其它領域佈局數量。
2.7主要申請機構競爭力分析
全球轉基因大豆專利申請量排名可以反映出轉基因大豆技術領域的活躍機構，並體現出技術的集中與壟斷程度。表2列出了轉基因大豆專利重點申請機構情況。從研究機構類型來看，目前轉基因大豆研發的重點是企業。1988年~2016年間全球轉基因大豆專利總量排名前八位的專利權人依次為:孟山都、先鋒種業、巴斯夫、杜邦、陶氏、先正達、阿森尼克斯和拜耳，全部為歐美國家公司。這8家公司的專利(族)總量達5806組，佔全球轉基因大豆專利申請總量的52%。以美國為例，美國的轉基因大豆專利主要集中在幾個大的跨國公司手中，前20名的申請單位中有18家單位為企業，佔有84%的專利數量，對於專利的產業化應用、專利戰略佈局等具有很高的運用調配能力。當前國際資本合併趨勢加劇，杜邦和先鋒資本合併後再與陶氏進行了合併，成為僅次於巴斯夫的第二大化工企業，中國化工收購了種子巨頭瑞士先正達，德國拜耳公司收購美國孟山都公司，這種趨勢下，專利持有情況複雜，技術應用與交流更加劇烈，總體上增強了轉基因大豆研發技術的優勢和壟斷。
中國的轉基因大豆研發則主要由高校和科研院所承擔，將中國科學院和中國農業科學院各研究所的轉基因大豆專利申請量累加，分別以95項、70項排列在全球的第12和第15位，申請總量與跨國大公司差距較大。中國的前20家申請單位中，有18家為科研院所/高校，佔有82%的專利數量(其中科研院所34%，高校48%)。中國企業中僅大北農集團發展較好，專利數量達到58項。總體來看，受限於國內政策與產業化能力，轉基因大豆專利的產業應用還較為滯後。
2.8專利法律狀態分析
中國有13組專利發生了權利轉移，其中多數為企業內部的權利轉移，也有個別高校向公司轉移及公司向事業單位轉移的情況。
整體來看，有效專利總體數量很多，整體研發仍保持強勁勢頭，但活躍性專利佔比較低，技術實際應用上仍保持謹慎。
2.9中國轉基因大豆專利的競爭力分析
2.9.1中國知識產權局專利受理情況
圖7顯示了在中國受理專利申請的前十位申請人情況。先鋒公司申請專利數量最多，排名前十的單位中外國企業佔了一半，且外國企業專利申請數量佔前十家單位總和的62%，國內單位大多為科研院所和高校，進入前十的中國企業只有大北農公司一家。一方面，在我國尚未放開轉基因大豆種植政策的背景下，全球幾大知名跨國公司均在中國進行了專利部署，充分體現中國市場對轉基因大豆的需求。另一方面，我國的研發主體仍然以高校和科研院所為主，在產業化驅動力上與跨國公司相比還相差很遠。
2.9.2國內外同族專利數量及被引專利數量的對比分析
同族專利數可以體現研發的能力與質量。國內外在同族專利數比較中差距顯著。具有10個以上同族專利的國外專利數量多達6966項，而中國專利只有39項，且其中擁有獨立知識產權的僅有11項，包括中國科學院7項，南京農業大學2項，華中農業大學1項，另28項都是與外國科研人員或跨國企業合作發明的專利，可能以種質資源作為技術發明參與了申請，轉基因等核心技術仍然掌握在外企手中。總體來看，中國發明專利地域廣度小，大部分在國內申請，很少在國外申請，體現出我國轉基因專利的整體質量較低，市場化能力亟待加強。
2.9 .3國內外主要研發單位發展策略與競爭比較分析
本研究選定數量增長、質量提升、市場推動、學術驅動、專業化、多樣化、國際化、合作性八個指標對國內外重點研發單位的發展策略與競爭能力進行了系統性評價與比較分析。其中數量增長指標基於專利數量的按年增長率，體現單位研發戰略對比其他單位是否更重視“量”的發展。質量提升指標基於擁有高質量專利的比例(同一領域內被引用數量較高的專利為高質量專利)，體現研發中是否重視“質”的提升。市場推動指標基於專利引用的年限，如果引用的其他專利都為近幾年的專利，則可認為該研發單位專利更加市場化。學術驅動指標基於非專利文獻的引用度，體現該研發單位是否與學術領域合作緊密。專業化指標基於該研發單位IPC分類的集中化程度，集中化比例越高代表研發領域越專業。多樣化指標基於跨技術領域專利的比例，比例越高代表研發多樣性越強。國際化指標基於發明者的區域國籍的情況，即專利中跨國家研發的比例。合作性指標基於合作研發的情況，即合作申請的專利數量比例。
研發單位選擇上，國內以中國農業科學院作為主要研發單位代表，國外則確定了先正達、拜耳-孟山都、陶氏-杜邦先鋒、STINESEEDFARM等大型跨國公司或通過併購形成的專利陣營，比較分析結果如圖8。
圖8顯示，STINESEEDFARM公司的發展策略最為均衡，除國際化程度較低外，各項指標優勢明顯。先正達、拜耳-孟山都、陶氏-杜邦先鋒的發展也較為均衡，各項指標均有涉及，充分說明資本集中統籌的跨國公司在全球專利佈局方面有系統性設計與規劃。作為國內研發機構代表的中國農業科學院的轉基因大豆專利數量增長速度最快，專利申請時引用的多為近幾年的專利，市場推動更加市場化，這兩項指標優於其他跨國企業;在專業化方面，中國農業科學院的申請專利領域IPC分類集中化比例高，專業化研發程度相對較高;在學術驅動方面，較多應用了學術論文等非專利文獻，體現了專利申請與學術領域合作緊密;在多樣化方面，跨技術領域專利申請比例與其他幾家研發單位大致相當，多樣化佈局較好;但在同一領域內被引數量極低，質量亟待提升;在國際化和合作性兩方面，相關專利申請幾乎為零，說明專利的聯合研發還很欠缺，國際化能力亟待提升。
3結論
3.1全球轉基因大豆的研發勢頭仍然強勁，中國專利與國際先進仍有差距
1996年以來，轉基因大豆技術領域的專利申請量開始大幅度增多，儘管近些年的年專利申請量稍有回落，而專利的公開量卻是每年都在增加，並在2013年達到最大值。這說明轉基因大豆技術發展趨勢正處於成長期階段，世界範圍內正在重視和加大對轉基因大豆技術的研究工作。在國家轉基因重大專項的支持下，中國對轉基因技術的研究水平已逐漸進入國際一流行列，但在轉基因大豆的專利申請與國際化競爭方面還有一定差距，同時受限於我國大豆種植面積的萎縮，從而阻礙了中國轉基因大豆技術的發展步伐。
3.2我國轉基因大豆專利的申請主體與國外研發主體大相徑庭
3.3我國轉基因大豆專利增長迅速，質量有待提高
從2011年開始，我國成為全世界專利申請量第一大國，但我國的專利質量普遍不高，尤其是在轉基因大豆技術研究方面尚在起步階段。專利量急劇上升，專利的他引，專利撰寫水平，轉化許可等產業應用均表明專利質量有待提高;專利的同族專利佈局非常少，參與跨國聯合研發還很匱乏，說明我國轉基因大豆的國際化競爭能力較差;專利技術的聯合研發還很不足，尤其是科研院所與企業間的聯合攻關亟待加強;專利質量不高，市場轉化率低，難以發揮助推經濟創新發展和轉型升級的作用。
3.4跨國公司仍是轉基因大豆的市場競爭主體
2016年全球範圍內，轉基因作物整體發展態勢良好，共有107種關於轉基因作物的批准，涉及68個品種，其中17種新的轉基因作物品種獲得批准，其中包含一種新轉基因大豆。轉基因政策也已經開始放寬，今後將會有一大批國家加入到轉基因作物的種植行列中。2016年7月，歐盟委員會宣佈批准進口孟山都研發的RoundupReady2Xtend轉基因大豆以及拜耳和MS科技公司開發的BalanceGT大豆。此外，杜邦先鋒的耐除草劑高油酸轉基因大豆305423×40-3-2以及DAS-81419抗蟲大豆都獲得了歐洲食品安全局的積極評價，有望在未來獲准用於糧食和飼料，並進行進口和加工處理。通過2016年全球轉基因作物品種審批情況來看，陶氏益農有4個大豆品種在韓國、中國臺灣及哥倫比亞獲得審批，孟山都有三個品種的大豆在澳大利亞、新西蘭、中國臺灣、韓國、新加坡和歐盟等地獲得審批，拜耳公司有三個品種的大豆在臺灣、馬來西亞和歐盟獲得審批。從各大跨國公司在轉基因大豆專利佈局及其產業化應用能力上看，在一段時間內跨國公司仍是轉基因大豆的市場競爭主體。
3.5我國新興企業在該領域潛力巨大
中國對於轉基因大豆的申請主要在高校及科研院所，企業則佔極少部分。在中國受理的轉基因大豆專利中，排在第一位的我國新興企業是大北農集團，大北農在玉米育種領域的投入非常大，但轉基因大豆的開發卻稍顯遜色，起步較晚。從2012年至今，大北農共申請58項轉基因大豆專利，其中中國受理50項，世界知識產權組織受理8項。通過統計其專利申請趨勢(表3)發現大北農集團在2012~2013年中專利申請量呈顯著增長，且申請數量也較多。以中國農業科學院的轉基因大豆申請作為參考，大北農集團在轉基因大豆的申請上起步較晚，但增幅顯著，申請專利的類型與國際專利申請量成績顯著，可以看出其潛力巨大，在未來將參與轉基因大豆產業市場的爭奪。
4展望
4.1轉基因大豆的產業仍將不斷推進
大豆在中國栽培實用已有5000年的歷史，是全球大豆的原產國，也是我國重要的油料作物和高蛋白糧飼兼用作物，是蛋白質、油脂及保健活性物質的重要來源，隨著人口增長和食物短缺的矛盾日益尖銳，轉基因大豆的研發成為了解決這些問題最有效的途徑。儘管目前我國大豆的產量居世界第四位，但我國的大豆總產量始終遠不能滿足國內需求，中國自1995年開始從美國進口大豆，進口量持續不斷增長。2016年，我國進口了8391萬噸大豆，再創歷史最高紀錄，且絕大多數都是轉基因大豆，佔了全國大豆總量的86.6%。一方面是由於國內的耕地已無法滿足國民對大豆需求的增加，另一方面則是我國大豆的優良種質資源(包括生物改良的轉基因大豆品種)匱乏，大豆種質成本過高，利潤率低下。國內企業長期進口大豆，將對我國的農業發展埋下安全隱患。著力發展轉基因大豆等優質大豆品種，並優化大豆種質佈局，是保障我國糧食安全的重要舉措之一。
4.2轉基因大豆的全球化競爭模式多元，積極參與國際競爭
4.3新興基因改良技術與新功能基因成為研發熱點
單位：中國農業科學院生物技術研究所，中國科學院文獻情報中心，中國科學院辦公廳
閱讀更多 基因農業網 的文章
