转基因技术是进行基因功能研究和植物遗传改良的重要工具，主要将不同来源具有特定功能的基因在生命体外构建杂种DNA分子，随后导入目标活细胞，以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品的现代生物技术，该技术最大的特点是按照工程学的方法进行设计和操作，使人们能够按照意愿在分子水平上定向、精准、高效的改造生物^[1]。药用植物富含多种生物活性成分，在传统医学保健治疗和新药研发中发挥着重要的作用。据世界卫生组织不完全统计，药用植物在发展中国家和发达国家的使用量均逐年上升。随着对药用植物需求和消耗的不断增加，许多野生药用植物资源濒临枯竭^[2-3]，同时大量人工种植的药用植物资源存在病害严重、有效成分减少、品种退化等问题^[4]。因此如何有效的进行品种改良，提高药用植物有效成分的含量成为当今面临的重大问题。利用转基因技术将优良性状基因导入植物体内，赋予新的有利特性，提高植株的抗病性和抗逆性，改善代谢途径，提高其活性成分含量等，对实现遗传改良和培育新品种具有重要意义^[5-6]。

1983年，世界首例转基因烟草的成功培育标志着人类开始尝试利用转基因技术改良植物，至今已成功获得35科120多种转基因植物^[7-8]。转基因植物在医药领域中有一定的应用，目前美国食品和药物管理局(Food and Drug Administration,FDA)已批准上市1种利用转基因植物细胞生产的新药，即2012年批准辉瑞公司的Elelyso，其主要用于治疗1型戈谢病。利用植物生产医用口服疫苗、重组抗体、脂肪酸等已成为人们关注的热点^[9]。转基因植物基于其在抗虫、提高活性成分方面的优势，能够成为更好的药物原材料。

我国十分重视转基因技术在药用植物研究中的应用，在国家863计划、973计划、国家转基因植物研究与产业化专项、转基因生物新品种培育科技重大专项和高新技术产业化项目等支持下，转基因药用植物的研究引起了极大的关注。我国研究的转基因药用植物种类越来越多，包括金银花、连翘、人参、丹参等数十种中药，但其研究的深度和系统性还远远不及水稻、大豆、棉花、玉米等经济作物。目前转基因药用植物的研究大多数还处于实验室阶段，但是随着生物技术的发展，会有越来越多的转基因药用植物进入商业化阶段。

专利文献作为技术和科学信息的重要来源，包含世界90%以上的技术信息，具有较高的时效性和权威性。通过专利文献分析能够发现技术未来的发展态势、研究现状、核心技术、研究热点、技术分布与格局等方面^[10-11]。本文旨在通过对转基因药用植物领域专利文献进行分析，为转基因药用植物的技术研发提供思路。

1 数据来源与方法 1.1 数据来源

本报告对转基因药用植物相关专利进行检索与分析。报告中的检索数据来自于美国汤森路透科技(Thomson Reuters Scientific)公司ISI Web of Knowledge平台中的德温特创新专利索引数据库(Derwent Innovation Index,DII)，检索中利用主题词及国际分类号进行组合设计检索策略^①，检索日期为2016年3月10日。由于专利申请到专利公开有18个月的滞后期，因此大量专利还处于未公开状态，2015年和2016年的数据还不全，该两年的数据仅供参考。

① #1 TS=(transgen*) #2 IP=(A01H-001/08 or C12N-015/00 or C12N-015/09 or C12N-015/63) #3 IP=( A01H-005* or A01H-007* or A01H-009* or A01H-0011* or A01H-013* or A01H-015* or A01H-017* or C12N-015/05 or C12N-015/29 or C12N-015/52 or C12N-015/82) #4 TS=("medic*" or "drug*" or "officinal*" or "pharmaceutical*" or "chemical*") #5 IP=(A61K* or A61P*) #6 (#1 or #2) and #3 and (#4 or #5)

1.2 方法

本文采用的主要分析工具为Thomson公司开发出的数据分析工具TDA(Thomson Data Analyzer)和Office Excel软件对检索数据进行分析，试图揭示转基因药用植物专利的发展态势。鉴于优先权数据在专利族中的重要作用，本文按照优先权年和优先权国家进行统计^②。

② 本文在中科院文献情报中心第60期《产业技术情报》的基础上进行分析

2 结果分析 2.1 趋势分析

截至2016年3月10日，全球共申请转基因药用植物领域相关专利5 067条。图 1表示转基因药用植物领域专利申请的年度分布情况。转基因药用植物相关的专利最早始于20世纪70年代中期，1983年以前专利申请数量较少，表明药用植物转基因相关技术发展处于萌芽阶段；随着1983年世界首例转基因烟草的问世，专利申请数量逐年增长，呈指数发展态势，2000年专利申请数量最多；2000~2003年，专利申请数量有较大的回落，2004年专利申请数量逐渐上升，2008年起逐渐呈缓慢下降趋势。

中国在转基因药用植物技术领域研究开始较晚，1998年前中国几乎没有关于转基因的专利申请。1998年开始中国对转基因药用植物领域的关注度逐渐提高，1998~2000年相关技术专利申请量达到最高值。2000~2003年相关技术专利申请量开始呈下降趋势，2003年以后相关技术申请量呈平稳上升趋势，这一趋势与国外申请趋势大致一致。中国转基因药用植物技术相关专利申请趋势表明2012年左右中国在该领域的发展过程较快，近期仍然处于摸索阶段。

2.2 重点申请国家/地区分析

德温特收录的转基因药用植物领域专利技术来源国/地区分布如图 2所示。由图中可以看出，研究技术来源最多的是美国，占比39%，是该领域强大的技术产出国家；其次是加拿大、中国、欧盟、日本、澳大利亚、韩国、德国、英国和法国。中国专利申请量占比10%，与加拿大专利申请量较为接近。虽然中国在该技术领域的专利申请时间较晚，但是近年来中国对其技术发展十分关注，至今在该技术领域的专利申请数量中国已跃居全球第三。

转基因药用植物领域专利技术市场国/地区分布如图 3所示。从专利技术的市场分布来看，美国的专利申请量位居第一，占比均为15%，其次是欧盟、澳大利亚、日本、中国、加拿大、德国、墨西哥、韩国和英国。中国占比9%，在整体市场分布中占据较小的位置，可能与早期的专利申请较少覆盖中国相关。

美国既是主要技术来源国，又是主要技术市场国，除了在本国申请数量较多外，PCT专利数量也较多，另外在加拿大、中国、日本、欧盟等均有专利布局，如图 4所示。中国除了在本国申请外，在其他国家的专利布局并不多；加拿大申请专利为722项，占全部专利数量的11%，除了在本国市场申请外，在美国、澳大利亚和欧盟的专利布局较多。

2.3 重点技术领域技术分析

为了更加深入了解转基因药用植物领域专利的研发重点，利用IPC分类号对主要专利申请人技术领域进行分析，全球TOP10专利申请人主要技术领域表 1。由表 1可以看出，有4项技术领域从1976年一直延续至今，包括微生物或酶、新植物获得方法、用酶的方法合成目标化合物、测试或分析材料等技术领域，且主要技术来源国是美国和加拿大；有3项技术领域从1977年一直延续至今，其中医用等配置品技术领域主要来源国是美国、中国和加拿大，核苷及核酸等技术领域主要来源国是美国、加拿大和澳大利亚，相关微生物等技术领域主要来源国是美国、日本和德国；其他3项技术领域均从20世纪80年代上半期延续至今。值得关注的是药物制剂等特定治疗活性技术领域的主要技术来源国家是美国、加拿大和澳大利亚，虽然起始涉及年份最晚，但其近3年占总量的百分比最高，高达19.62% ，表明未来很有可能成为一个技术领域的热点。

2.4 主要申请机构技术聚焦

对转基因药用植物领域专利申请量TOP20的专利权人进行统计排序，见表 2。由表 2可以看出，微生物或酶、新植物获得方法技术是专利权人主要的重点研发领域。陶氏杜邦公司、巴斯夫集团和孟山都公司专利技术多数集中在微生物或酶、新植物获得方法、核苷及核酸等方面；联合基因集团、上海BODE基因、葛兰素史克、复旦大学和英赛德药学公司专利技术多数集中在微生物或酶、医用等配置品、微生物的测定或检验方法、药物制剂等特定治疗活性等方面；先正达公司、联邦科学与工业研究组织、诺维信公司和诺华制药专利技术多数集中在微生物或酶、新植物获得方法、医用等配置品等方面；拜耳公司、赛瑞斯公司专利技术多数集中在微生物或酶、新植物获得方法、医用等配置品、核苷及核酸等方面；加利福尼亚大学、Dokuritsu公司专利技术多数集中在微生物或酶、新植物获得方法、医用等配置品、用酶的方法合成目标化合物等方面；德固赛公司专利技术多集中在微生物或酶、用酶的方法合成目标化合物、核苷及核酸等方面；帝斯曼集团专利技术多数集中在微生物或酶、医用等配置品、用酶的方法合成目标化合物、核苷及核酸等方面。

2.5 主要申请机构分析

表 3统计了全球排名前20位的专利申请机构，可以反映出转基因药用植物技术领域的活跃机构，进一步反映出技术的垄断和集中程度。从研究机构的类型来看，前20位申请机构中以企业居多，大学和科研机构较少，其中联邦科学与工业研究组织、加利福尼亚大学、法国国家科学研究中心和复旦大学等是专利申请数量较多的科研机构。美国共有5家机构，德国共有3家机构，中国、瑞士和英国分别有2家机构，澳大利亚、荷兰、丹麦、日本和法国分别有1家机构。从研究机构的分布中可以看出，美国具有显著优势，2015年12月同为百年老企业的陶氏化学和杜邦合并成陶氏杜邦公司，其申请专利量排名第一，高达230项，成为超越之前领先的巴斯夫集团。中国的联合基因集团、上海BODE基因发展有限公司和复旦大学分别排名第3位、第4位和第18位。此外，在制药领域非常有名德国拜耳公司位居第7位，英国葛兰素史克公司位居第11位，丹麦诺维信公司位居第14位，瑞士诺华制药有限公司位居第15位，美国英赛德药学公司位居第19位。

2.6 各国高频被引专利分析

各国高频被引专利见表 4。从表 4可以看出，在转基因药用植物领域高被引专利TOP10的技术来源国是美国、荷兰、瑞士和澳大利亚。其中美国占比60%，其专利权人以公司为主，如赛瑞斯公司、Affymax技术公司等，其高被引专利主要集中在微生物或酶、新植物获得方法、医用等配置品、药物制剂等特定治疗活性技术领域。瑞士的专利权人是汽巴-嘉基公司(现与山德士公司合并为诺华公司)和先正达公司，其高被引专利主要集中在微生物或酶、新植物获得方法方面。荷兰的专利权人是莱顿州立大学，其高被引专利主要集中在微生物或酶技术领域。澳大利亚的专利权人是AG-GENE澳大利亚公司，其高被引专利主要集中在微生物或酶、医用等配置品、药物制剂等特定治疗活性技术领域。高被引专利中没有中国的专利，表明中国专利的国际影响力仍有待提高。

2.7 主要申请机构的合作关系

根据专利互相关矩阵(cross-correlation matrix)得出机构专利关联网络，研究重要专利权人的专利合作情况，如图 5所示。节点表示申请机构，节点大小表示该机构申请授权专利数量的多少，节点之间的连线表示两个节点之间联系的强度，连线的粗细表示合作的强度。从排名前20位机构的合作关系来看，合作群主要有两大块：第一块是除葛兰素史克公司、德固赛公司和法国国家科学研究中心外，该领域排名前20位的其他国外企业和科研机构均具有明显的合作网络；第二块是中国的联合基因集团与上海BODE基因发展有限公司具有明显的合作关系。

2.8 国内主要申请机构技术聚焦

对国内转基因药用植物领域专利申请量居前10位专利权人进行统计排序，如图 6所示。其中微生物或酶、医用等配置品、微生物的测定或检验方法、药物制剂等特定治疗活性技术领域位列前4位和第6位，均主要分布在联合基因集团和上海BODE基因，所占比例均达50%以上；新植物获得方法技术领域主要分布在中国科学院、四川农业大学、中国农业大学和上海师范大学4所科研单位；核苷及核酸、测试或分析材料两大技术领域布局类似，主要分布在浙江大学和联合基因集团等单位，其中在浙江大学所占比例较高，分别可达35.21%和49.02%；植物等局部保存技术领域研究单位较为集中，主要集中在四川农业大学、中国科学院、中国农业大学和中国农业科学院4家单位，四川农业大学所占比例较高，可达25.64%。

2.9 国内主要申请机构专利申请分布

图 7统计了国内转基因药用植物领域申请量前10位的专利申请机构。从研究机构类型来看，企业的相关专利申请量遥遥领先于其他单位，但企业单位比例较少。其中国内规模最大的基因科技企业-联合基因集团排名第1，相关申请量为200项；上海BODE基因发展有限公司排名第2，相关申请量位178项；其他的均为研究所和大学，以大学所占比例最多。大学共有6所，复旦大学排名第3，相关专利申请量为38项；浙江大学排名第4，相关专利申请量为29项；其他大学分别是四川农业大学、上海师范大学、中国农业大学和西南大学，其中四川农业大学排名第6，相关专利申请量为14项，其他大学专利申请量均在10项以内。研究所主要有中国科学院和中国农业科学院两所，中国科学院排名第5，相关专利申请量为23项，中国农业科学院以13项相关专利申请量排名第7。

2.10 国内主要申请机构申请趋势

国内主要申请机构申请趋势如图 8所示。从该领域专利申请起始时间看，排名前10位的申请人中，中国科学院申请时间最早，起始申请时间是1993年，随后至2013年几乎每年都有申请，表明对相关领域一直有关注，近两年没有申请；排名前两位的联合基因集团和上海BODE基因发展有限公司起始申请时间均是1999年，2000年申请量分别达到最高值，2001年以后没有相关专利的申请；排名第3的复旦大学相关专利起始申请时间是1999年，随后陆续的有少量申请；排名第4的浙江大学相关专利起始申请时间是2001年，随后没有相关专利的申请，直至2009年陆续有少量相关专利申请；中国农业科学院、上海师范大学、中国农业大学和西南大学的起始申请时间集中在2004~2006年，随后每年有少量申请；值得关注的是四川农业大学，从2009年起始申请以来，在2011年和2013年申请量均为4项，比其他机构申请量都高(除中国科学院2011年外)，且2014年依然有1项申请。

2.11 国内研究技术领域分布

表 5是利用TDA软件对国内转基因药用植物领域排名前10位的技术领域进行分析，有7项技术领域从1984年一直延续至今(除测试或分析材料技术领域延续至2013年外)，其中新植物获得方法和用酶的方法合成目标化合物两大技术领域近3年占总量的百分比排名位居前两位，分别是28.19%和24.14%，表明近3年对其研究关注较多，未来具有很大的发展空间；药物制剂等特定治疗活性和微生物的测定或检验方法2项技术领域从1985年一直延续至今，其中药物制剂等特定治疗活性技术领域近3年占总量百分比达14.29%。植物等局部保存技术领域从2000年一直延续至2014年，且近3年专利数量占该技术总量高达41.03%，表明未来很有可能成为一个技术领域的热点。

3 结论 3.1 对转基因药用植物的专利分析结论

本研究通过德温特创新索引专利数据库中转基因药用植物领域的专利文献进行分析，得出如下结论。

第一，转基因药用植物领域的技术处于不断上升趋势，在专利的数量上保持以美国、加拿大、中国和欧盟等国家或地区为主导的格局。从近几年专利布局来看，美国在该领域技术实力雄厚，既是主要的技术来源国，又是主要的技术市场国；而中国作为一个新兴的研究力量，虽然在该领域技术来源专利数量名列前茅，但国际专利市场布局不足。

第二，转基因药用植物领域研发的重点机构是企业，其中美国的研发机构最多，以陶氏杜邦公司、孟山都公司等竞争实力较强，专利技术多数集中在微生物或酶、新植物获得方法、核苷及核酸等方面。中国的研发机构以联合基因集团、上海BODE基因、复旦大学数量较多，专利技术以微生物或酶、医用等配置品、微生物的测定或检验方法、药物制剂等特定治疗活性等方面为主。

第三，从国际专利分类统计结果看，目前转基因药用植物领域主要集中在微生物或酶、新植物获得方法技术等领域，美国和加拿大是其主要技术来源国。其中药物制剂等特定治疗活性技术领域是近期研究的热点和重点领域，美国、加拿大和澳大利亚相关实力较强。

第四，从发明人、机构之间的合作网络可以看出，转基因药用植物的合作群较为集中，基本以国内和国外两部分企业和科研机构为主，彼此内部具有明显的合作关系，但国内外的技术交流不明显，进一步反映出研发技术侧重点不同，合作相对匮乏。

3.2 对我国转基因药用植物发展的思考

鉴于以上分析，美国和加拿大非常重视转基因药用植物的研究，并且取得的科研成就也较为突出，其中陶氏杜邦公司、孟山都公司等跨国机构竞争实力较强，对中国在发展转基因药用植物过程中把握研究趋势、确定研发产业政策、确定科技经费支持重点等方面具有一定的借鉴意义。近年来国内转基因药用植物的研究发展较快，但是大多数还处于实验室阶段，我们相信随着生物技术的发展，会有越来越多的转基因药用植物进入商业化阶段。为此，可以从以下两方面考虑：

第一，中国应重视转基因药用植物基础研究，加大对高校和科研机构的稳定经费支持和基础研究投入，重点研发品质基因，获取这些基因的原始专利和原始创新成果，赢得国家竞争的先机，扩大国际影响力。

第二，针对药用植物应用的特殊性，研究人员在转基因药用植物评价和控制的基础上注重转基因前后药用价值是否发生变化，药品生产企业应当建立一套科学、健全、完善的安全评价体系和判断标准，共同促进转基因药用植物研究的发展。