賈 倩 鄭懷國 趙靜娟

（北京市農(nóng)林科學(xué)院數(shù)據(jù)科學(xué)與農(nóng)業(yè)經(jīng)濟研究所，北京 100097）

當(dāng)前，全球糧食產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈不確定性風(fēng)險增加，糧食安全作為國家安全的重要基礎(chǔ)，已被我國提升到戰(zhàn)略層面。我國“十四五”規(guī)劃中首次把實施糧食安全戰(zhàn)略納入五年規(guī)劃，并提出確保糧食供給是實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的首要任務(wù)；習(xí)近平總書記也多次強調(diào)：“確保國家糧食安全，把中國人的飯碗牢牢端在自己手中”。玉米作為當(dāng)今世界重要的糧食作物，位居我國三大糧食作物之首，同時也是飼料工業(yè)和畜牧業(yè)的重要原料，玉米產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展對于保障我國糧食安全以及農(nóng)產(chǎn)品有效供給意義重大［1，2］。蟲害是影響玉米產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因素，培育和種植轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米已成為防控草地貪夜蛾和玉米螟等玉米害蟲的重要手段。美國、巴西等主要玉米生產(chǎn)國家已實現(xiàn)商業(yè)化種植［3］。我國自主研發(fā)的多個抗蟲耐除草劑轉(zhuǎn)基因玉米轉(zhuǎn)化體已獲得農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)基因生物安全證書（生產(chǎn)應(yīng)用）［4，5］，2021 年農(nóng)業(yè)農(nóng)村部開展了轉(zhuǎn)基因玉米產(chǎn)業(yè)化試點工作，轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米展現(xiàn)出良好的商業(yè)化應(yīng)用前景［6］。在尊重科學(xué)、嚴(yán)格監(jiān)管、有序推進生物育種產(chǎn)業(yè)化的背景下，我國轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米品種的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，將為玉米害蟲防治提供新途徑，為我國玉米產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來新機遇。

專利承載著技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)變革等重要信息，是與產(chǎn)業(yè)關(guān)系最為密切的文獻載體。深入挖掘?qū)＠畔⒖梢粤私忸I(lǐng)域技術(shù)發(fā)展態(tài)勢，洞察其技術(shù)創(chuàng)新現(xiàn)狀和市場競爭格局，預(yù)測技術(shù)發(fā)展趨勢［7-11］。在轉(zhuǎn)基因作物領(lǐng)域，Ji J J 等［9］在分析轉(zhuǎn)基因大豆、棉花、玉米和油菜籽四種轉(zhuǎn)基因作物的專利基礎(chǔ)上，闡明了轉(zhuǎn)基因作物技術(shù)創(chuàng)新隨時間在全球的擴散和分布狀況；吳曉燕等［12］、趙霞等［13］基于專利分析，探討了轉(zhuǎn)基因作物整體發(fā)展態(tài)勢、技術(shù)研發(fā)熱點、重要國家及申請人的研發(fā)布局。此外，多位學(xué)者就具體作物品種也開展了基于專利計量的技術(shù)研究探索［14，15］。在轉(zhuǎn)基因玉米方面，徐倩等［16］以全球轉(zhuǎn)基因玉米領(lǐng)域重要專利權(quán)人為分析對象，基于社會網(wǎng)絡(luò)分析方法，全面分析了玉米轉(zhuǎn)基因技術(shù)領(lǐng)域的專利權(quán)人合作態(tài)勢；王友華等［14，17］分析了全球轉(zhuǎn)基因玉米專利技術(shù)發(fā)展的總體趨勢、技術(shù)分布及研發(fā)熱點，并對比分析了國內(nèi)外主要研發(fā)機構(gòu)的競爭力；單美玉等［18］從申請年度、競爭對手、發(fā)明人及核心專利維度對全球轉(zhuǎn)基因玉米領(lǐng)域?qū)＠M行了全面分析。綜上可見，已有研究多以轉(zhuǎn)基因作物或轉(zhuǎn)基因玉米整體為研究對象，研究內(nèi)容以基于專利數(shù)據(jù)的技術(shù)發(fā)展態(tài)勢、技術(shù)研發(fā)格局及技術(shù)合作與競爭態(tài)勢分析居多，鮮有針對單一重要農(nóng)藝性狀的轉(zhuǎn)基因作物，通過專利挖掘與分析，研判技術(shù)發(fā)展方向，并洞察我國與國際技術(shù)研發(fā)布局差異的研究成果。本文聚焦商業(yè)化應(yīng)用前景較好的轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米，梳理其專利在時間、地域和研發(fā)主體維度的布局狀況，并深入分析其關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展路線，明晰其未來發(fā)展方向，厘清我國與國際的技術(shù)布局差異，為我國合理部署轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用、完善知識產(chǎn)權(quán)布局與保護提供參考和借鑒。

1 材料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

Derwent Innovation（DI）全球?qū)＠麛?shù)據(jù)庫收錄了德溫特世界專利索引（Derwent World Patents Index，DWPI）和德溫特專利引文索引（Derwent Patents Citation Index，DPCI）數(shù)據(jù)庫的全部專利以及來自全球48 個專利授予機構(gòu)、90 多個國家和地區(qū)的9300 萬篇專利信息。經(jīng)文獻調(diào)研和專家咨詢，采用關(guān)鍵詞和IPC 分類號組合檢索，技術(shù)關(guān)鍵詞主要包括insect resist、pest toleran*、transgen*、gene transform、gene transfer*、gene modif*、Insecticidal protein、Insecticidal gene、delta exdotoxin、pesticidal protein*、pesticidal gene*，分類號 包括A01H5／*、A01H1／00、A01H1／02、C12N15／82、C12N5／04、C07K14／325，檢 索 時 間 為2022 年11 月4 日，經(jīng)反復(fù)試檢迭代調(diào)整，并進行查全查準(zhǔn)檢驗，獲得初始專利集8965 件，考慮到植物新品種在某些國家（地區(qū)）無法獲得專利權(quán)保護，為保持專利技術(shù)分析內(nèi)容的同一性，對在轉(zhuǎn)基因品種基礎(chǔ)上通過雜交、自交、近交、回交方式獲得轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米品種的專利進行人工排除，最終得到專利文獻5871 件。

1.2 分析方法

根據(jù)文獻調(diào)研結(jié)合專家咨詢構(gòu)建轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米技術(shù)分解表，從抗蟲基因挖掘、表達載體構(gòu)建、轉(zhuǎn)化方法和鑒定檢測方法4 個技術(shù)分支進行標(biāo)引統(tǒng)計；通過文獻計量法，利用德溫特數(shù)據(jù)分析軟件（Derwent Data Analyzer，DDA）和Excel 等工具，從申請趨勢、優(yōu)先權(quán)國、申請人、技術(shù)分布等維度進行計量統(tǒng)計。

1）文本聚類法：通過DI 專利數(shù)據(jù)庫ThemeScape 專利地圖分析工具抽取專利文獻標(biāo)題與摘要中的關(guān)鍵詞或詞組，通過文本解析創(chuàng)建標(biāo)記詞，基于標(biāo)記詞在文獻中的出現(xiàn)頻率結(jié)合算法得到最能代表每篇文獻的標(biāo)記詞，將滿足閾值要求的標(biāo)記詞作為文獻主題；通過比較各文獻的主題，計算其關(guān)系強度，基于關(guān)系強度形成主題聚類。

2）重點專利遴選方法：以被引頻次、同族專利數(shù)量及分布國家或地區(qū)、專利維持期限、是否為基礎(chǔ)專利、是否有專利許可、異議及訴訟等法律事件為定量考核指標(biāo)，并結(jié)合重要申請人和重要時間節(jié)點篩選獲得初始重點專利集，經(jīng)專家研判確定重點專利（表1）。

表1 重點專利遴選指標(biāo)Tab.1 Indicators for Key Patent Selection

2 結(jié)果與分析

2.1 時間分布

全球轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米專利申請大致呈現(xiàn)三個階段：1）1987—1994 年，轉(zhuǎn)基因技術(shù)研究基本處于萌芽階段，各年度專利申請量不足50 件。2）1995—2010 年，隨著生命科學(xué)、基因?qū)W、信息學(xué)等學(xué)科的發(fā)展，DNA 重組技術(shù)、基因工程、克隆技術(shù)逐漸成熟，轉(zhuǎn)基因技術(shù)應(yīng)用于植物育種領(lǐng)域，培育出多個轉(zhuǎn)基因抗蟲作物品種，減少了殺蟲劑等農(nóng)藥的使用，促使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式發(fā)生革命性變化。在此期間，轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米專利申請快速積累，專利申請量超過專利申請總量的一半，1999 年專利申請量達到局部峰值190 件，經(jīng)短暫回落后持續(xù)呈現(xiàn)快速增長趨勢，2010 年專利申請量達到峰值433 件。陶氏益農(nóng)、先正達、孟山都、杜邦先鋒、拜耳等種業(yè)巨頭在此期間進行了大量專利布局。3）2011 年之后，隨著基因編輯技術(shù)的興起和發(fā)展，以及受非政府組織、公眾意識和輿論對轉(zhuǎn)基因的影響，轉(zhuǎn)基因技術(shù)的推廣應(yīng)用面臨挑戰(zhàn)，此階段轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米專利較前階段增速放緩，每年專利申請量在300 件上下浮動（圖1）。

圖1 全球轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米專利年度申請趨勢Fig.1 Annual Patent Application Trend of GM Insect-resistant Maize

2.2 地域分布

通常把專利的優(yōu)先權(quán)國視為技術(shù)來源國，轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米技術(shù)研發(fā)主要來自美國（4801 件）和中國（520 件），兩者的專利申請占比達90.6%。就專利申請量來看，美國在該領(lǐng)域具有領(lǐng)先優(yōu)勢，中國與美國相比尚有較大差距（圖2）。

圖2 全球轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米專利主要優(yōu)先權(quán)國／地區(qū)Fig.2 Main Patent Priority Countries／Regions of GM Insect-resistant Maize

從中、美兩國的專利布局地域來看（圖3），美國技術(shù)輸出優(yōu)勢顯著，中國本土優(yōu)勢不明顯，技術(shù)輸出尚有不足。美國以海外布局為主，在本國布局的專利申請（1070 件）占比僅為22.2%，中國、歐盟、加拿大、澳大利亞、印度和巴西是其重點布局地區(qū)，均布局了200 件以上的專利申請。中國在本國布局的專利申請（313 件）占比達60.2%，在三大熱點市場之一的美國僅申請了20 件專利；中國作為該領(lǐng)域僅次于美國的第二大市場，本土申請（313 件）略少于美國輸入性申請（346 件），本土優(yōu)勢不明顯，阿根廷、巴西、越南、菲律賓和印度是其主要的海外布局地區(qū)，平均專利申請量約10余件，海外專利布局較為薄弱。

圖3 中、美兩國的轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米專利布局地域（單位：件）Fig.3 Patent Distribution Regions of China and the United States in GM Insect-resistant Maiz

2.3 技術(shù)分布

從技術(shù)主題聚類來看，轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米技術(shù)研發(fā)主要圍繞其技術(shù)創(chuàng)新鏈及產(chǎn)業(yè)鏈進行布局，熱點主題包括：抗蟲基因表達調(diào)控序列；對多種害蟲具有抗性的含多重抗蟲基因的嵌合基因構(gòu)建方法及應(yīng)用；通過修飾、整合Ti 質(zhì)粒提高T-DNA 定點整合能力來提高轉(zhuǎn)化效率；抗蟲基因序列及編碼蛋白在轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米育種中的應(yīng)用；用于轉(zhuǎn)基因品種鑒定檢測的引物、試劑盒及探針；通過庇護區(qū)策略等玉米種植管理措施來緩解轉(zhuǎn)基因玉米害蟲抗性進化（圖4）。

圖4 全球轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米專利地圖Fig.4 Technical Hotspots of GM Insect-resistant Maize

從技術(shù)分支來看，表達載體構(gòu)建（4032 件）是轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米熱點技術(shù)分支，其專利申請占比為68.7%，內(nèi)容涉及編碼抗蟲蛋白的基因序列，抗蟲基因表達調(diào)控序列，對多種害蟲具有抗性的含多重抗蟲基因的嵌合基因構(gòu)建方法，提高T-DNA 定點整合能力和轉(zhuǎn)化效率的Ti 質(zhì)粒修飾、整合方法。其次為抗蟲基因挖掘（2649 件），內(nèi)容涉及Cry1A、Cry1Ab、Cry1A.105、Cry1Ac、Cry1Be、Cry1Ca、Cry1Da、Cry1Ea、Cry1F、cry 1Fa、Cry2Aa、Cry2Ab、Cry2Ae、Cry34Ab、Cry35Ab、Cry3Aa、Cry3Ba、Cry3Bb、Cry6Aa、Cry7A、Cry8B、Vip3、Vip3Ab1、VIP3A、Vip1Ac1 等抗蟲蛋白編碼基因。檢測方法（2410 件）內(nèi)容涉及針對目標(biāo)基因設(shè)計引物的擴增、含有特異DNA 引物和探針的試劑盒等；轉(zhuǎn)化方法（1500 件）相關(guān)專利申請最少，主要包括微彈轟擊法和農(nóng)桿菌介導(dǎo)法（圖5）。

圖5 全球轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米專利技術(shù)分支分布Fig.5 Technology Branches Distribution of GM Insect-resistant Maize

對比中、美兩國的技術(shù)分支分布，中國與美國技術(shù)布局存在明顯差異。美國轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米技術(shù)研發(fā)重點聚焦表達載體構(gòu)建，其專利申請占比為70.0%，在抗蟲基因挖掘（43.4%）與檢測方法（41.6%）方面的專利申請占比基本相近，在轉(zhuǎn)化方法分支的專利申請最少；而中國的研發(fā)重點是抗蟲基因，其專利申請占比為71.5%，其次為表達載體構(gòu)建（53.8%），轉(zhuǎn)化方法（32.1%）和檢測方法（36.7%）的專利申請占比相近（圖6）。

圖6 中、美兩國的轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米專利技術(shù)分支分布Fig.6 Technology Branches Distribution of GM Insect-resistant Maize in China and the United States

2.4 研發(fā)主體

全球轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米專利TOP10 申請人均為企業(yè)，反映出該領(lǐng)域技術(shù)已較為成熟，進入了產(chǎn)業(yè)化階段。其中杜邦先鋒、陶氏益農(nóng)和孟山都位列前三，其專利申請量占比達52%，在本領(lǐng)域形成壟斷格局；近年來，為了獲取種質(zhì)資源和新興技術(shù)、節(jié)約研發(fā)成本、開拓銷售渠道，寡頭之間并購活躍，ATHENIX 公司被拜耳收購，MYCOGEN 公司被陶氏益農(nóng)收購，2017 年杜邦先鋒與陶氏進行并購重組成為科迪華；目前該領(lǐng)域基本形成“兩超”（拜耳和科迪華）格局（表2）。

表2 全球轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米專利TOP10 申請人Tab.2 TOP 10 Patent Applicants of GM Insectresistant Maize

從海外專利布局來看，中國本土種企在全球化布局方面與國際種企差距較大。國際種企十分注重其技術(shù)的全球化布局，除世界知識產(chǎn)權(quán)組織和本國之外，孟山都在全球34 個國家或地區(qū)進行了專利布局，在歐盟、澳大利亞、中國等國家或地區(qū)均有40 件以上相關(guān)專利申請；杜邦先鋒和陶氏益農(nóng)在全球的專利布局區(qū)域分別為28 個和30個，前者在加拿大、中國、歐盟、巴西等國家或地區(qū)均有100 件以上相關(guān)專利申請，后者在巴西、歐盟、中國等國家或地區(qū)均有60 件以上相關(guān)專利申請；由杜邦先鋒和陶氏益農(nóng)業(yè)務(wù)整合成立的科迪華也沿襲其全球化戰(zhàn)略布局理念，在全球21 個國家或地區(qū)進行了專利布局；先正達海外專利申請地區(qū)達29 個，其在美國、歐盟、中國和巴西均有50件以上相關(guān)申請；巴斯夫和拜耳的海外專利申請地區(qū)也接近20 個，范圍涵蓋美國、巴西、中國、歐盟、澳大利亞、加拿大等熱點地區(qū)，每個地區(qū)平均有10 件以上相關(guān)申請。相比之下，中國本土企業(yè)大北農(nóng)在海外布局規(guī)模和地域范圍上仍有較大提升空間（表3）。

表3 主要轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米專利申請人的海外專利布局1）Tab.3 Overseas Patent Area Layout of Main Applicants in GM Insect-resistant Maize 1）

據(jù)統(tǒng)計，商業(yè)化的轉(zhuǎn)基因抗蟲品種主要來自于孟山都、先正達、杜邦、陶氏益農(nóng)和拜耳五家國際種企［19］。從各市場主體的技術(shù)分布來看，中國本土種企與國際種企的技術(shù)布局明顯不同。五家國際種企中除陶氏益農(nóng)以外，技術(shù)布局均以表達載體構(gòu)建為主，相關(guān)專利申請占比均超過65%；其次，孟山都和先正達較為注重檢測方法的技術(shù)布局，兩者在該技術(shù)分支的專利申請占比分別為73.5%和50.0%，陶氏益農(nóng)、先正達和拜耳側(cè)重于抗蟲基因挖掘的技術(shù)布局，三者該技術(shù)分支的專利申請占比分別為61.4%、52.5%和51.4%。中國種企大北農(nóng)的技術(shù)研發(fā)則以抗蟲基因挖掘為主，其專利申請占比約79.5%，其次為轉(zhuǎn)化方法和表達載體構(gòu)建，相關(guān)專利申請占比分別為33.0%和30.1%，檢測方法專利申請占比最少，為16.5%（圖7）。

圖7 主要轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米專利申請人的技術(shù)分支分布Fig.7 Technology Branches Distribution of Important Applicants in GM Insect-resistant Maize

2.5 重要分支技術(shù)發(fā)展路線

表達載體構(gòu)建是轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米領(lǐng)域的熱點技術(shù)分支，通過技術(shù)路線分析表明，提高抗蟲基因表達、增強玉米對多種昆蟲的抗蟲活性以及延緩抗蟲耐性產(chǎn)生是其技術(shù)發(fā)展的核心需求，為了滿足這一需求，表達載體構(gòu)建技術(shù)大致經(jīng)歷三個發(fā)展階段，并向多重抗蟲基因組合多種調(diào)控元件的方向發(fā)展（圖8）。

圖8 表達載體構(gòu)建技術(shù)發(fā)展路線Fig.8 Technology Development Route of Expression Vector Construction

1）以啟動子為主要調(diào)控元件、由1～2 個啟動子連接單一抗蟲基因。最早出現(xiàn)的抗蟲基因表達載體是由啟動子和抗蟲基因組成的重組DNA質(zhì)粒［20］，隨后孟山都制備出由啟動子、抗蟲基因和非轉(zhuǎn)錄DNA 序列組成的嵌合基因［21］；1992 年，CIBA 構(gòu)建出由第一啟動子序列（植物鈣依賴性磷酸激酶基因啟動子）、抗蟲蛋白編碼序列、第二啟動子和第二編碼序列組成的表達載體，使植物中抗蟲蛋白含量比天然編碼序列表達量高出100倍，有效提高了抗蟲性［22］，相關(guān)專利至今已被先正達、孟山都、先鋒、DEKALB、MYCOGEN 等主要專利申請人的1055 件專利所引用，是該領(lǐng)域的核心專利。

2）啟動子與選擇標(biāo)記基因等多種聯(lián)合調(diào)控序列連接單一抗蟲基因。在CIBA 的表達載體基礎(chǔ)之上，1994 年，DEKALB 公司開發(fā)出由標(biāo)記基因、保幼激素酯酶基因、MAR 區(qū)、負選擇標(biāo)記和抗蟲外源基因組成的表達載體，使轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米的抗蟲性進一步提高，降低了對化學(xué)殺蟲劑的依賴［23］，相關(guān)專利被孟山都、拜耳、先鋒、陶氏益農(nóng)等重要專利申請人的423 件專利所引用。之后，孟山都、杜邦先鋒、先正達、拜耳、陶氏益農(nóng)逐步開始了各自的技術(shù)研發(fā)和專利布局。1995 年，先正達［24］構(gòu)建出抗蟲蛋白編碼序列+啟動子+控制花青素表達的調(diào)控蛋白C1 和B-Peru 編碼序列的表達載體，獲得的轉(zhuǎn)基因玉米可抵抗歐洲玉米螟和甘蔗螟蟲，減少了商業(yè)化應(yīng)用時間和成本；同年CIBA［25］開發(fā)出由CrylE（C）和CrylE（D）抗蟲蛋白編碼基因構(gòu)成的重組基因，拓寬了抗蟲范圍，對甜菜夜蛾具有殺蟲活性。1999 年孟山都［26］開發(fā)出含編碼Cry3B S1、S2 肽核苷酸序列的表達盒，能夠表達高含量、高毒性的抗蟲蛋白，并對產(chǎn)生抗性的害蟲種群具有抑制作用。2006 年，孟山都［27］對抗蟲基因表達調(diào)控序列進一步優(yōu)化，開發(fā)出增強子、前導(dǎo)序列、內(nèi)含子、終止子等多種調(diào)控元件，構(gòu)建了包括CrylA.105 基因和連接序列的表達盒，該連接序列由增強子、非翻譯前導(dǎo)序列、內(nèi)含子、葉綠體靶向肽編碼序列及轉(zhuǎn)錄終止和多聚腺苷酸化序列組成。

3）多重抗蟲基因組成的嵌合基因和多抗蟲基因表達盒組合。為了進一步提高殺蟲效率并延緩昆蟲抗性產(chǎn)生，2008 年，拜耳［28］構(gòu)建了由啟動子+殺蟲蛋白DNA+3’聚腺苷酸化和轉(zhuǎn)錄終止區(qū)組成的Cry1C 和Cry1Ab 嵌合基因。杜邦先鋒［29］構(gòu)建了由4 個基因表達盒組成的DNA 構(gòu)建體，包括第1 表達盒（玉米泛素啟動子+玉米泛素基因5’非翻譯外顯子+玉米泛素第1 內(nèi)含子+ Cry1F DNA 分子+來自O(shè)RF 25 終止子的poly（A）加成信號）+第2 表達盒（玉米泛素啟動子+玉米泛素基因5’非翻譯外顯子+玉米泛素第1 內(nèi)含子+ Cry34Ab1 DNA 分子+ PIN Ⅱ轉(zhuǎn)錄終止子）+第3表達盒（小麥過氧化物酶啟動子+ Cry35Ab1 DNA分子+ PIN II 轉(zhuǎn)錄終止子）+第4 表達盒（CaMV 35S 啟動子+ PAT 編碼DNA 分子+來自CaMV 35S 的3’轉(zhuǎn)錄終止子）。陶氏益農(nóng)［30］構(gòu)建了包括雙向啟動子（基于玉米泛素1 基因最小核心啟動子元件的雙向啟動子）連接多個基因的表達盒，雙向啟動子的基因表達比單向啟動子高四倍，能夠有效表達多個基因，減少重組和丟失轉(zhuǎn)基因的風(fēng)險。杜邦先鋒［31］構(gòu)建了包括第1 表達盒（柑橘黃花葉病毒啟動子+玉米adhl 第一內(nèi)含子+合成的葉綠體靶向肽+ Cry2A.127 DNA 分子+泛素3（UBQ3）轉(zhuǎn)錄終止子+擬南芥核糖體蛋白基因的3’非翻譯區(qū)）+第2 表達盒（截短的BSV 啟動子和第二個adhl 內(nèi)含子+ Cry1A.88 DNA 分子+高粱肌動蛋白轉(zhuǎn)錄終止子）+第3 表達盒（玉米多聚泛素啟動子+玉米多泛素基因的5’非翻譯區(qū)和內(nèi)含子+ Vip3Aa20 DNA 分子+ pinll 轉(zhuǎn)錄終止子）+第4 表達盒（玉米多聚泛素啟動子+ mo-pat DNA 分子+ pinll 轉(zhuǎn)錄終止子）的DNA 構(gòu)建體，賦予玉米對某些鱗翅目和鞘翅目害蟲的抗性以及對膦絲菌素的耐受性。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米自誕生以來，在孟山都、杜邦先鋒、拜耳等國際種企的推動下快速發(fā)展，通過完備的全球化技術(shù)布局促使該領(lǐng)域迅速實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，并基本形成壟斷格局。通過深入分析全球轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米專利布局，揭示如下結(jié)論。

1）近年來，全球轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米技術(shù)研發(fā)大致經(jīng)歷萌芽期、快速發(fā)展期和平穩(wěn)期三個發(fā)展階段，目前該技術(shù)發(fā)展基本趨于成熟。圍繞其技術(shù)創(chuàng)新鏈及產(chǎn)業(yè)鏈，形成抗蟲基因序列、多重抗蟲基因的嵌合基因構(gòu)建方法及應(yīng)用、Ti 質(zhì)粒修飾與整合、轉(zhuǎn)基因品種鑒定檢測探針及試劑盒開發(fā)等多個熱點主題，在抗蟲基因挖掘、表達載體構(gòu)建、轉(zhuǎn)化方法和檢測方法四個技術(shù)分支開展了廣泛技術(shù)研發(fā)與布局；表達載體構(gòu)建技術(shù)是該領(lǐng)域的研發(fā)熱點，多重抗蟲基因組成的嵌合基因和多抗蟲基因表達盒組合是其未來發(fā)展方向。

2）美國和中國是主要技術(shù)來源國，兩者技術(shù)布局差異明顯。美國70%以上的專利申請布局在海外，美國在技術(shù)儲備與輸出方面優(yōu)勢突出，美國市場的本土優(yōu)勢顯著；美國以表達載體構(gòu)建技術(shù)為重點，兼顧抗蟲基因挖掘技術(shù)與檢測方法的協(xié)同布局。中國近60%專利申請布局在本國，海外專利布局較為薄弱，技術(shù)儲備與輸出有待加強，在中國市場美國申請與中國申請勢均力敵，本土優(yōu)勢不明顯，技術(shù)研發(fā)重點為抗蟲基因挖掘，表達載體構(gòu)建技術(shù)和檢測方法方面的技術(shù)布局尚有不足。

3）中國轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米產(chǎn)業(yè)化發(fā)展機遇與挑戰(zhàn)并存。隨著全球種企大規(guī)模兼并重組，當(dāng)前全球轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米市場基本形成“兩超”格局，中國通過并購先正達，為其轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供了助力，與此同時，中國本土種企已經(jīng)成為重要的技術(shù)創(chuàng)新主體，正逐步躋身產(chǎn)業(yè)前列；但國際種業(yè)巨頭專利儲備豐富，布局地域廣泛，在表達載體構(gòu)建技術(shù)方面已形成領(lǐng)先優(yōu)勢，通過并購實現(xiàn)了技術(shù)整合互補，強化了在抗蟲基因挖掘與檢測方法方面的技術(shù)協(xié)同保護，使其技術(shù)鏈和產(chǎn)業(yè)鏈不斷完善。而中國本土企業(yè)在專利規(guī)模和布局地域范圍上尚待拓展，其技術(shù)研發(fā)側(cè)重于抗蟲基因挖掘，在基因載體構(gòu)建與檢測方法方面的協(xié)同布局略有不足，技術(shù)鏈各環(huán)節(jié)的協(xié)同性發(fā)展尚不完善，支撐產(chǎn)業(yè)鏈及產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的技術(shù)保障有待加強。

3.2 建議

1）以基因表達載體構(gòu)建技術(shù)為重點優(yōu)化技術(shù)研發(fā)布局?；蜉d體是把基因?qū)爰毎墓ぞ?，是將目的基因轉(zhuǎn)入宿主細胞使之表達的關(guān)鍵，表達載體設(shè)計與構(gòu)建是轉(zhuǎn)基因技術(shù)的核心技術(shù)。美國在該技術(shù)上開展了重點研發(fā)與布局，并向多重抗蟲基因組成的嵌合基因和多抗蟲基因表達盒組合方向發(fā)展，同時也兼顧抗蟲基因挖掘與檢測技術(shù)研發(fā)。建議我國圍繞提高抗蟲基因表達、拓展抗蟲譜、延緩抗蟲耐性的核心需求，加強抗蟲基因表達分子調(diào)控機制及害蟲抗性進化機理等基礎(chǔ)理論研究，完善我國本土農(nóng)業(yè)抗蟲種質(zhì)資源的搜集、管理與鑒定，鼓勵和支持挖掘新型抗蟲基因，積極探索同時導(dǎo)入多個不產(chǎn)生交互抗性的抗蟲基因的載體構(gòu)建策略及技術(shù)實現(xiàn)路徑；另一方面，注重抗蟲基因挖掘與相關(guān)檢測技術(shù)的協(xié)同發(fā)展，強化抗蟲基因及轉(zhuǎn)基因抗蟲品種的鑒定檢測方法及產(chǎn)品開發(fā)，實現(xiàn)技術(shù)鏈條全面覆蓋，為轉(zhuǎn)基因抗蟲作物育種產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用及知識產(chǎn)權(quán)保護提供技術(shù)保障。

2）積極培育種企創(chuàng)新能力強化其創(chuàng)新主體地位。在轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米領(lǐng)域，知識產(chǎn)權(quán)已經(jīng)成為國際種企保持其市場競爭優(yōu)勢的有力武器，通過一系列兼并重組，這些國際種企的國際競爭力得到進一步提升，主導(dǎo)著全球轉(zhuǎn)基因抗蟲作物育種的技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。企業(yè)作為市場的主體，企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展才能帶動產(chǎn)業(yè)發(fā)展。建議應(yīng)繼續(xù)加大對我國種企的扶持，鼓勵重點優(yōu)勢企業(yè)通過兼并重組等方式，實現(xiàn)高端人才、先進技術(shù)和種質(zhì)資源的集聚整合；建議提供持續(xù)性的滾動資助，使種企在人才、設(shè)備、資源和資金方面得到持續(xù)性研發(fā)保障；探索構(gòu)建科研機構(gòu)（公益性研究）+企業(yè)（商業(yè)化研究）雙輪驅(qū)動機制，為企業(yè)提供從公益性研究到商業(yè)化育種前端孵化的政策支持；在鼓勵高端人才向企業(yè)流動、公益性科技成果轉(zhuǎn)化方面，制定和出臺細化的配套政策，提高科研人員成果轉(zhuǎn)化積極性。

3）提升全球化布局的知識產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略意識和知識產(chǎn)權(quán)保護水平。美國轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米專利地域布局廣泛，技術(shù)輸出優(yōu)勢明顯，杜邦先鋒、陶氏益農(nóng)、孟山都等國際種企在全球20 余國進行了技術(shù)布局和保護，為其開拓國際市場，提升國際競爭力奠定了基礎(chǔ)。建議我國進一步完善知識產(chǎn)權(quán)保護制度，營造更好的種業(yè)市場競爭秩序和產(chǎn)業(yè)環(huán)境，以提高本土企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新積極性；注重對核心技術(shù)的全球化保護，培養(yǎng)兼具技術(shù)與知識產(chǎn)權(quán)素養(yǎng)的綜合型人才，重視領(lǐng)域技術(shù)情報和商業(yè)情報的搜集運用，加強對全球轉(zhuǎn)基因技術(shù)發(fā)展、監(jiān)管政策、制度等信息的監(jiān)測與跟蹤，強化技術(shù)研發(fā)與管理、戰(zhàn)略決策之間的協(xié)同效應(yīng)；此外，在“走出去”戰(zhàn)略和“一帶一路”倡議的大背景下，鼓勵和支持我國創(chuàng)新主體進行海外專利申請，提供相關(guān)專業(yè)性技術(shù)服務(wù)和專項資金支持，為其開展前瞻性技術(shù)部署和海外戰(zhàn)略布局提供助力。