奶牛育種技術的專利信息分析

溫 嵐

湖南開放大學應用技術學院，湖南長沙 410000

0 引言

專利作為創新成果，由于其獨占性可以為企業帶來顯著的競爭優勢。專利信息包含著技術信息和法律信息，通過專利信息可以得知權利人的研發策略等相關情報，并客觀的評價其技術發展潛力[1]。專利信息分析簡稱專利分析，是對來自專利文獻中大量或個別的專利信息進行加工及組合，利用統計方法或者數據處理使這些信息具有縱覽全局及預測的功能，并通過專利分析使其由普通的信息上升為研發活動中具有重要價值的情報。目前關于我國奶牛產業領域的專利分析不多見，苗潤蓮等[2]通過對奶牛養殖相關專利分析，圍繞飼養技術研究了我國奶牛養殖業的技術發展態勢及分布情況，而基于專利信息的奶牛品種選育或遺傳改良的相關研究未見報道。

與國外發達國家相比，當前我國奶牛年均產奶量還有很大提升空間，要促進我國奶業更好更快地發展，應從根本上解決奶牛育種問題。而奶牛育種不能依靠常規手段來提高群體遺傳水平，必須要通過分子育種技術結合常規育種手段，才能改變奶牛群體遺傳水平差、生產周期長、利用年限短、育種效率低的局面。1990年，美國與荷蘭合資的Gen Pharming Europe公司通過轉基因技術成功培育出世界上首例人乳鐵蛋白轉基因牛，為之后轉基因的相關研究奠定了基礎。此后出現了許多動物轉基因新技術，如體細胞克隆技術、誘導多能性干細胞、慢病毒載體法、轉座子介導的基因轉移法、RNA干擾介導的基因敲除法等，這些技術在抗病育種、乳品品質改良、乳腺生物發生器等方面獲得了極大地應用和發展[3]。

本文以奶牛新品種選育技術相關專利為研究對象，從專利數據分析和專利技術分析兩個角度，通過專利被引頻次、專利引證關系、申請人、權利要求數量和同族專利數量等信息篩選核心專利和重點專利，探明最新技術發展情況，旨在幫助我國育種工作者了解當前奶牛分子育種的進程和脈絡，把握技術發展方向。

1 數據來源及預處理

專利數據來源于國家知識產權局。數據清洗和分析工具主要使用Patenthub、Excel等。

檢索方式：采用篇關摘＋IPC分類號檢索，檢索式：（cets：（奶牛 OR 乳牛 OR cow）AND （ipc：（A01K67/027 OR C12N15/00 OR C12N5/00），檢索結果：216 條，剔除雜質后最終獲得200 條專利數據用于分析。

IPC分類號A01K67/027對應脊椎動物新品種，C12N5/00對應細胞系和DNA突變，C12N15/00對應蛋白質片段或作用于肽鍵的酶。

2 分析方法

2.1 專利數據分析

考慮到研究樣本較小，不適合用聚類和關聯分析，因此，本文采用數據趨勢分析（包含專利申請趨勢分析和專利集中度趨勢分析）和技術構成分析。

2.2 專利技術分析

通過專利被引頻次、權利要求數量和同族專利數量等信息篩選核心專利和重點專利。

3 結果和分析

3.1 專利數據分析

3.1.1 專利數據趨勢分析

從圖1可見，奶牛育種相關專利數量極少，首件專利提出時間是1975年，申請人所在國為前蘇聯，此后的5 年沒有專利申請，直到1981年有4 件專利，此后專利申請呈現波動式上升，1993年達到10 件，專利申請量最多的兩年分別為2001年（16 件）和2003年（18 件），此后呈現明顯的回落趨勢。從專利申請趨勢可以看出，奶牛育種相關研究在21世紀初較活躍，這與脊椎動物分子育種的興起時間相當，從近10 年的專利申請量較低可以推測奶牛分子育種的發展進展較慢。

圖1 1979—2022年奶牛育種相關專利申請趨勢

圖2反映了專利申請地域集中情況，全球國家在奶牛育種領域申請專利數量排名前三的分別是中國、日本和美國，占領了專利申請總量的47.5%。由此可見，中日美三國是主要的技術來源國。

圖2 各國和地區專利申請量

從圖3申請人排名來看，申請量前五的申請人有4 位來自美國，包含大學、企業和個人。專利申請量最多的是UNIV CALIFORNIA（加利福利亞大學），申請專利數量為8 件，專利進入國和地區包含澳大利亞、加拿大和歐盟，申請時間在1995—1998年。申請量第二的是PFIZER（輝瑞公司），于1993年在德國、奧地利、丹麥、西班牙和葡萄牙分別申請了專利?？梢?0世紀末美國在該領域向他國申請專利較為活躍。

圖3 專利申請人排名

3.1.2 數據構成分析

按IPC小類進行分類，將專利技術構成結合對應的專利數量作餅圖（圖4），全球奶牛育種相關專利集中在C12N、A01K兩個類別，含有上述IPC分類號的專利占據了專利申請總量的50%。通過解讀分類號（表1）可以發現C12N表示遺傳工程或突變工程中涉及到的相關微生物或酶的組合物，以及轉基因技術涉及的DNA或RNA片段，A01K表示畜禽新品種的生產方法，在本研究中具體表現為奶牛的體外授精技術、繁育體系建立。

表1反映了奶牛育種領域主要申請國的專利技術分布，日本和美國在分子育種領域較活躍，我國在傳統育種和分子育種領域的活躍度相當，且傳統育種略強。值得注意的是，在細胞系研究領域，日本表現尤為突出，總共申請了14 件專利，通過查看專利發現日本申請人在應用奶牛細胞進行體外培養生產胞外酶方面較為領先。

圖4專利技術構成餅圖

表1 主要申請國的專利技術分布

3.2 專利技術分析

3.2.1 高被引專利分析

專利被引次數是體現專利價值的重要指標。奶牛育種技術領域被引頻次排前三的專利均來自美國，部分信息如表2所示。

表2 高被引專利列表

其中排名第一的專利US5565186A為加利福利亞大學在1994年申請，該發明提供了一種用于檢測瘋牛病和布魯氏桿菌病的人工合成基因片段，同族專利數有13 件，雖然該專利與奶牛育種無直接關聯，但是該專利在后來持續被引用，最近一次引用時間為2017年，可見這一專利對后來的技術發展具有重要的啟示作用和參考價值；被引次數第二的專利US4443539A由厄普約翰公司在1981年申請，該專利提供了一種利用DNA重組技術在酵母中表達牛生長激素基因的方法，后來被該領域的美國科研人員廣泛引用；被引次數第三的專利US5227301A由麥吉爾大學在1989年申請，該專利發明了牛乳腺上皮細胞系，提供了一種體外篩選轉基因奶牛相關基因是否表達的方法。

3.2.2 重點專利分析

權利要求作為確定專利保護范圍的主要依據，是專利信息的最核心部分，包含了絕大部分技術信息。通過篩選權利要求，確定了五件重點專利。

按權利要求數量排序，排名前五的專利如表3所示，其中美國3 件（為同族專利），日本2 件（為相關專利），從技術分類看，美國采用基因工程技術，日本采用傳統雜交育種技術。

表3 重點專利列表

專利CN1930287A權利要求項數高達77 條，通過分析可將其分為四組，其中1~19條保護質粒，第20條保護遺傳構建體轉染至哺乳動物細胞中的方法，第21~49條保護轉基因哺乳動物，第50~77條要求保護制造非人轉基因哺乳動物的方法，通過上述分析，可以清晰看出該專利的保護范圍和權利要求間的關系。

專利JP2018501815A權利要求皆為方法權利要求，包括維持雜交種繁殖力和群體遺傳力的方法，具體包含奶牛F0代父本的獲取，以及將多個不同雜交胚胎植入F1母體內的步驟等，是比較典型的雜交育種方法專利。

3.2.3 技術趨勢分析

為便于分析，本研究檢索所得專利按IPC分為5 個技術大類，分別是生物化學C12，農業A01，獸醫學A61，有機化學C07和測試技術G01，通過前文的技術領域分析和主技術申請趨勢圖（圖5）可見，奶牛育種領域相關專利集中在生物化學和農學領域，隨著兩個領域技術的快速發展，奶牛育種不斷取得新的進展。結合申請時間分析，農學領域專利申請在1998—2004年期間表現活躍，生物化學領域在1993年最多，值得注意的是專利權人PFRIZER（輝瑞公司）在這一年向德國、奧地利、丹麥、歐盟、西班牙和葡萄牙等國家分別提交了專利申請。

圖5 1979-2021年奶牛育種領域專利主技術申請趨勢

4 討論

我國專利法對動物新品種不予以保護，因此在動物品種改良和種質資源創新領域的專利多以保護方法或中間物（如基因片段、質粒和精液等）為目的；同時，由于專利的特征是以公開換取保護，所以某些關鍵技術涉及商業秘密，并不適合以專利的形式進行保護；本研究的研究對象僅為奶牛，因此檢索到的目標專利數量較少。

種業振興要激勵育種創新，引進與自主培育相結合是提高我國奶牛種質資源創新能力的有效路徑。近年來，隨著種業科技重大項目等重大專項的實施，在我國育種學家的不斷努力下，通過胚胎引進或精液引進的手段，不斷拓展和優化育種目標，建立快繁體系，提高胚胎生產能力，在奶牛品種改良方面取得了可喜成績[4，5]。尤其是在奶牛分子育種方面的研究已經取得比較大的進展，功能基因與產乳及相關性狀和分子標記方面獲得了重大突破[6]。如中國農業大學圍繞基因敲除、分子標記、模式動物、基因編輯等領域布局了專利，中國農業科學院蘭州獸醫研究所以口蹄疫病毒的靶向干擾為重點布局了專利[6，7]。未來要加強新一代自主可控的基因編輯工具的研發應用，加強奶牛種業關鍵核心技術攻關[8]。

5 結論

奶牛育種領域的專利申請量較小，申請時間集中在20世紀末至21世紀初期；中國、美國和日本是最大的技術來源國，整體研究進展和專利申請量明顯強于其他國家；美國申請人以高校和企業為主，傾向于到國外布局專利，我國申請人以科研院所為主，暫未到海外布局專利。