奶牛育种技术的专利信息分析

温 岚

湖南开放大学应用技术学院，湖南长沙 410000

0 引言

专利作为创新成果，由于其独占性可以为企业带来显著的竞争优势。专利信息包含着技术信息和法律信息，通过专利信息可以得知权利人的研发策略等相关情报，并客观的评价其技术发展潜力[1]。专利信息分析简称专利分析，是对来自专利文献中大量或个别的专利信息进行加工及组合，利用统计方法或者数据处理使这些信息具有纵览全局及预测的功能，并通过专利分析使其由普通的信息上升为研发活动中具有重要价值的情报。目前关于我国奶牛产业领域的专利分析不多见，苗润莲等[2]通过对奶牛养殖相关专利分析，围绕饲养技术研究了我国奶牛养殖业的技术发展态势及分布情况，而基于专利信息的奶牛品种选育或遗传改良的相关研究未见报道。

与国外发达国家相比，当前我国奶牛年均产奶量还有很大提升空间，要促进我国奶业更好更快地发展，应从根本上解决奶牛育种问题。而奶牛育种不能依靠常规手段来提高群体遗传水平，必须要通过分子育种技术结合常规育种手段，才能改变奶牛群体遗传水平差、生产周期长、利用年限短、育种效率低的局面。1990年，美国与荷兰合资的Gen Pharming Europe公司通过转基因技术成功培育出世界上首例人乳铁蛋白转基因牛，为之后转基因的相关研究奠定了基础。此后出现了许多动物转基因新技术，如体细胞克隆技术、诱导多能性干细胞、慢病毒载体法、转座子介导的基因转移法、RNA干扰介导的基因敲除法等，这些技术在抗病育种、乳品品质改良、乳腺生物发生器等方面获得了极大地应用和发展[3]。

本文以奶牛新品种选育技术相关专利为研究对象，从专利数据分析和专利技术分析两个角度，通过专利被引频次、专利引证关系、申请人、权利要求数量和同族专利数量等信息筛选核心专利和重点专利，探明最新技术发展情况，旨在帮助我国育种工作者了解当前奶牛分子育种的进程和脉络，把握技术发展方向。

1 数据来源及预处理

专利数据来源于国家知识产权局。数据清洗和分析工具主要使用Patenthub、Excel等。

检索方式：采用篇关摘＋IPC分类号检索，检索式：（cets：（奶牛 OR 乳牛 OR cow）AND （ipc：（A01K67/027 OR C12N15/00 OR C12N5/00），检索结果：216 条，剔除杂质后最终获得200 条专利数据用于分析。

IPC分类号A01K67/027对应脊椎动物新品种，C12N5/00对应细胞系和DNA突变，C12N15/00对应蛋白质片段或作用于肽键的酶。

2 分析方法

2.1 专利数据分析

考虑到研究样本较小，不适合用聚类和关联分析，因此，本文采用数据趋势分析（包含专利申请趋势分析和专利集中度趋势分析）和技术构成分析。

2.2 专利技术分析

通过专利被引频次、权利要求数量和同族专利数量等信息筛选核心专利和重点专利。

3 结果和分析

3.1 专利数据分析

3.1.1 专利数据趋势分析

从图1可见，奶牛育种相关专利数量极少，首件专利提出时间是1975年，申请人所在国为前苏联，此后的5 年没有专利申请，直到1981年有4 件专利，此后专利申请呈现波动式上升，1993年达到10 件，专利申请量最多的两年分别为2001年（16 件）和2003年（18 件），此后呈现明显的回落趋势。从专利申请趋势可以看出，奶牛育种相关研究在21世纪初较活跃，这与脊椎动物分子育种的兴起时间相当，从近10 年的专利申请量较低可以推测奶牛分子育种的发展进展较慢。

图1 1979—2022年奶牛育种相关专利申请趋势

图2反映了专利申请地域集中情况，全球国家在奶牛育种领域申请专利数量排名前三的分别是中国、日本和美国，占领了专利申请总量的47.5%。由此可见，中日美三国是主要的技术来源国。

图2 各国和地区专利申请量

从图3申请人排名来看，申请量前五的申请人有4 位来自美国，包含大学、企业和个人。专利申请量最多的是UNIV CALIFORNIA（加利福利亚大学），申请专利数量为8 件，专利进入国和地区包含澳大利亚、加拿大和欧盟，申请时间在1995—1998年。申请量第二的是PFIZER（辉瑞公司），于1993年在德国、奥地利、丹麦、西班牙和葡萄牙分别申请了专利。可见20世纪末美国在该领域向他国申请专利较为活跃。

图3 专利申请人排名

3.1.2 数据构成分析

按IPC小类进行分类，将专利技术构成结合对应的专利数量作饼图（图4），全球奶牛育种相关专利集中在C12N、A01K两个类别，含有上述IPC分类号的专利占据了专利申请总量的50%。通过解读分类号（表1）可以发现C12N表示遗传工程或突变工程中涉及到的相关微生物或酶的组合物，以及转基因技术涉及的DNA或RNA片段，A01K表示畜禽新品种的生产方法，在本研究中具体表现为奶牛的体外授精技术、繁育体系建立。

表1反映了奶牛育种领域主要申请国的专利技术分布，日本和美国在分子育种领域较活跃，我国在传统育种和分子育种领域的活跃度相当，且传统育种略强。值得注意的是，在细胞系研究领域，日本表现尤为突出，总共申请了14 件专利，通过查看专利发现日本申请人在应用奶牛细胞进行体外培养生产胞外酶方面较为领先。

图4专利技术构成饼图

表1 主要申请国的专利技术分布

3.2 专利技术分析

3.2.1 高被引专利分析

专利被引次数是体现专利价值的重要指标。奶牛育种技术领域被引频次排前三的专利均来自美国，部分信息如表2所示。

表2 高被引专利列表

其中排名第一的专利US5565186A为加利福利亚大学在1994年申请，该发明提供了一种用于检测疯牛病和布鲁氏杆菌病的人工合成基因片段，同族专利数有13 件，虽然该专利与奶牛育种无直接关联，但是该专利在后来持续被引用，最近一次引用时间为2017年，可见这一专利对后来的技术发展具有重要的启示作用和参考价值；被引次数第二的专利US4443539A由厄普约翰公司在1981年申请，该专利提供了一种利用DNA重组技术在酵母中表达牛生长激素基因的方法，后来被该领域的美国科研人员广泛引用；被引次数第三的专利US5227301A由麦吉尔大学在1989年申请，该专利发明了牛乳腺上皮细胞系，提供了一种体外筛选转基因奶牛相关基因是否表达的方法。

3.2.2 重点专利分析

权利要求作为确定专利保护范围的主要依据，是专利信息的最核心部分，包含了绝大部分技术信息。通过筛选权利要求，确定了五件重点专利。

按权利要求数量排序，排名前五的专利如表3所示，其中美国3 件（为同族专利），日本2 件（为相关专利），从技术分类看，美国采用基因工程技术，日本采用传统杂交育种技术。

表3 重点专利列表

专利CN1930287A权利要求项数高达77 条，通过分析可将其分为四组，其中1~19条保护质粒，第20条保护遗传构建体转染至哺乳动物细胞中的方法，第21~49条保护转基因哺乳动物，第50~77条要求保护制造非人转基因哺乳动物的方法，通过上述分析，可以清晰看出该专利的保护范围和权利要求间的关系。

专利JP2018501815A权利要求皆为方法权利要求，包括维持杂交种繁殖力和群体遗传力的方法，具体包含奶牛F0代父本的获取，以及将多个不同杂交胚胎植入F1母体内的步骤等，是比较典型的杂交育种方法专利。

3.2.3 技术趋势分析

为便于分析，本研究检索所得专利按IPC分为5 个技术大类，分别是生物化学C12，农业A01，兽医学A61，有机化学C07和测试技术G01，通过前文的技术领域分析和主技术申请趋势图（图5）可见，奶牛育种领域相关专利集中在生物化学和农学领域，随着两个领域技术的快速发展，奶牛育种不断取得新的进展。结合申请时间分析，农学领域专利申请在1998—2004年期间表现活跃，生物化学领域在1993年最多，值得注意的是专利权人PFRIZER（辉瑞公司）在这一年向德国、奥地利、丹麦、欧盟、西班牙和葡萄牙等国家分别提交了专利申请。

图5 1979-2021年奶牛育种领域专利主技术申请趋势

4 讨论

我国专利法对动物新品种不予以保护，因此在动物品种改良和种质资源创新领域的专利多以保护方法或中间物（如基因片段、质粒和精液等）为目的；同时，由于专利的特征是以公开换取保护，所以某些关键技术涉及商业秘密，并不适合以专利的形式进行保护；本研究的研究对象仅为奶牛，因此检索到的目标专利数量较少。

种业振兴要激励育种创新，引进与自主培育相结合是提高我国奶牛种质资源创新能力的有效路径。近年来，随着种业科技重大项目等重大专项的实施，在我国育种学家的不断努力下，通过胚胎引进或精液引进的手段，不断拓展和优化育种目标，建立快繁体系，提高胚胎生产能力，在奶牛品种改良方面取得了可喜成绩[4，5]。尤其是在奶牛分子育种方面的研究已经取得比较大的进展，功能基因与产乳及相关性状和分子标记方面获得了重大突破[6]。如中国农业大学围绕基因敲除、分子标记、模式动物、基因编辑等领域布局了专利，中国农业科学院兰州兽医研究所以口蹄疫病毒的靶向干扰为重点布局了专利[6，7]。未来要加强新一代自主可控的基因编辑工具的研发应用，加强奶牛种业关键核心技术攻关[8]。

5 结论

奶牛育种领域的专利申请量较小，申请时间集中在20世纪末至21世纪初期；中国、美国和日本是最大的技术来源国，整体研究进展和专利申请量明显强于其他国家；美国申请人以高校和企业为主，倾向于到国外布局专利，我国申请人以科研院所为主，暂未到海外布局专利。