海南省南繁作物生物育种产业专利导航

报告简介

海南省南繁作物生物育种产业专利导航是三亚市知识产权保护中心2022年开展的产业专利导航项目之一，2023年8月正式发布。报告以育种技术为研究对象，将种业振兴计划与南繁国家战略紧密结合，为海南省南繁作物生物育种技术发展路径提供参考。

报告内容

随着我国品种选育的需要和现代农业科技的发展，南繁的内涵不断丰富和拓展，杂交水稻的研制与全球推广，棉花、玉米等主要农作物以及甜瓜、西红柿等瓜菜作物等赶超国际水平离不开南繁。

国际上将育种发展分为4个典型阶段。育种1.0时代，人类驯化了大量野生植物进入农耕文明。育种2.0时代，育种家主要依赖经验并把统计学、数量遗传学和杂交育种策略应用到优良品种选育中。育种3.0时代，先进的生物技术在育种中广泛应用。育种4.0时代，前沿科技引领“生物技术+信息技术+人工智能”。

一、专利总体发展情况

（一）全球专利申请整体呈上升趋势，中、美是全球最重要技术产出国和目标市场国

图1南繁作物生物育种产业主要技术产出国及专利申请趋势

南繁作物生物育种技术全球专利申请整体呈上升趋势。对比技术产出国的申请趋势，美国是技术起步最早，技术积累量最高，技术产出最大的国家。相比之下，中国技术起步较晚，近十年专利申请量快速增长，2015年首次超过美国，并在近几年保持1000项以上申请。德国、瑞士位列第三、第四，专利申请量整体呈现稳定发展趋势。

图2南繁作物生物育种产业主要国家专利申请公开趋势

美国拥有目前全球最大的南繁作物生物育种市场，其专利申请总量达25103件；其次是中国，专利申请总量超16145件。从2012年开始，中国的专利申请量快速增长，中国市场份额占比40%以上，近十年内成为全球重要的目标市场国。

（二）美国种企处于行业巨头地位，中国高校和研究机构创新活跃度高

图3全球南繁作物生物育种产业主要申请人及近5年主要申请人

从专利申请总量来看，排名前10的申请人中有9家是国外企业。中国农业科学院作物科学研究所专利申请总量排名全球第七，说明中国农业科学院作物科学研究所在该产业中拥有较高的技术实力。近5年活跃的全球申请人中，中国农业科学院作物科学研究所、中国农业大学、华中农业大学进入全球前十，中国高校和科研机构近5年来创新活跃度较高。

（三）全球处于2.0、3.0、4.0综合发展阶段，中国正处于2.0向3.0转变、4.0技术起步阶段。

全球

全球

中国

图4南繁作物生物育种产业全球和主要国家产业结构调整方向

产业结构布局的变化趋势反映了产业结构调整方向。1990年以前，全球以2.0技术产出为主，中国专利申请量少。至2010年，全球3.0技术不断储备蓄能，占比超过80%，处于2.0向3.0转变的阶段，中国3.0技术占比低于60%。近10年左右，全球3.0技术占比近70%，而2.0技术占比由20%以下提升至30%以上，说明伴随着3.0技术的发展，基础性、通用性更强的杂交、细胞工程、单倍体育种技术获得进一步研究与专利布局，全球处于2.0、3.0、4.0综合发展阶段。中国处于2.0向3.0转变阶段的同时，已开始在4.0技术领域进行布局。

（四）中国同全球重点、热点技术发展总体一致，转基因技术布局略有不同

表1南繁作物技术重点和热点方向

中国同全球重点技术发展总体一致，都集中在转基因、杂交、细胞工程育种以及分子标记的SSR、SNP技术以及CRISPR/Cas和设计育种技术。不同点在于，转基因育种的活跃度。随着我国转基因相关政策的支持，转基因育种成为我国近5年的热点技术。

 

二、重点育种技术发展情况

（一）杂交、细胞工程育种技术是育种2.0相关技术的重点领域

从2010年起，杂交育种和细胞工程育种开始进入快速发展的阶段，多倍育种技术产出量较低。与全球育种2.0技术不同的是，全球单倍体育种在近5年专利申请量逐渐增长，而中国单倍体育种技术专利申请量仍保持稳定发展趋势。

 

（二）中、美是育种2.0相关技术的主要技术来源国和目标市场国

中国和美国是南繁作物生物育种2.0相关技术的主要技术来源国。中国是在杂交育种、多倍体育种和细胞工程领域具有领导地位的技术来源国。美国在单倍体育种领域技术产出较为突出。

在全球市场布局方面，目前中国拥有全球最大的杂交育种、多倍体育种、细胞工程育种市场和第二大单倍体育种市场，从体量上成为全球生物育种2.0技术专利布局量第一的国家。美国作为世界农业第一大国、世界种业第一大国，拥有全球最大的单倍体育种市场，并在杂交育种、多倍体育种、细胞工程育种领域拥有较大市场。

（三）抗病、抗虫和抗除草剂是杂交育种和单倍体育种的研究重点

表2南繁作物生物育种2.0相关技术主要技术功效

从表中可以看出，抗病性、抗虫性和抗除草剂是杂交和单倍体育种技术的研究重点方向；细胞工程育种技术的主要功效为提高育种效率。

（四）转基因是技术起步最早、专利申请量最多的生物育种技术

图6南繁作物生物育种3.0相关技术申请趋势

通过对3.0阶段的4种育种技术的申请趋势进行分析获知，转基因技术是技术起步最早，专利申请量最多的育种技术。其次是分子标记辅助育种技术，基因编辑育种是近十年左右发展起来的新型育种技术，这3项技术成为3.0阶段发展的重点育种技术。

（五）CRISPR技术成为基因编辑研发的主要方向

图7南繁作物基因编辑育种领域 CRISPR/Cas 技术专利申请趋势

南繁作物基因编辑育种领域CRISPR/Cas技术专利申请量共计1410项，从全球专利申请趋势来看，有关CRISPR/Cas技术在南繁作物基因编辑领域的专利申请最早出现在2012年，主要来自麻省理工学院的张峰团队、美国陶氏公司WEBB STEVEN项目团队；此后，有关南繁作物基因编辑育种领域CRISPR/Cas技术相关专利申请进入技术发展的阶段，在2020年全球专利量近300项；中国有关该技术领域专利申请最早出现在2014年，主要来自安徽省农业科学院水稻研究所、中国科学院遗传与发育生物学研究所关于水稻育种技术方面的研究，随着CRISPR/Cas基因编辑技术快速发展，中国在该领域技术产出不断快速提升，在全球专利申请中占据50%以上的份额。总体来看，CRISPR/Cas基因编辑技术起源于美国，中国已进入快速跟随的阶段，并在全球技术产出中占有重要的地位。

三、海南省南繁作物生物育种产业发展路径导航

（一）产业布局结构优化

1.充分运用国家南繁科研育种基地、海南自贸港建设环境，加快推进南繁作物生物技术的发展，做好国家南繁硅谷建设规划实施前准备工作。

2.按照“一城两区”布局，打造南繁作物生物育种产业聚集区。

3.加强种质资源保护，建设智能化的国家级新作物种质资源库，为中国生物育种技术4.0技术的发展打下坚实的生物资源基础。

（二）企业整合培育引进路径

1.加强本土重点企业扶持力度，以开放式创新形式攻克技术难题。

2.精准招商引资，为重点技术注入创新活力。

3.重点扶持“育繁推一体化”企业，带动全产业链发展等。

 

附件：海南省南繁作物生物育种产业专利导航