基于大數據專利分析內生菌在病蟲害防治的發展趨勢研究

摘要對內生菌在病蟲害防治方面的專利成果進行研究，以便更好地將專利成果應用于農業生產。利用innojoy專利數據庫，通過對專利數量、專利申請人、專利申請地域、專利申請技術領域等主要專利指標分析，探討內生菌在病蟲害防治方面的專利申請全球發展趨勢，并進一步挖掘該領域的應用價值。內生菌病蟲害領域全球Top 10專利申請人主要集中在德國和美國的公司，申請了大量專利，屬于實力最強的競爭對手，是最值得關注的申請人。另外，來自中國的華南農業大學的專利數量進入全球Top 10，在該領域的專利DPI綜合實力非常好，未來發展潛力很大。中國、美國、韓國3國是內生菌在病蟲害防治方面的主要專利申請受理國家。技術研究方向主要包括C12N1、A01N63、C05G3，是技術領域值得關注的方向。今后可以在更多的熱點技術領域進行研發及成果轉化，讓更多的研究成果應用于農業生產。

關鍵詞內生菌；病蟲害防治；專利分析

中圖分類號S058? 文獻標識碼A? 文章編號05176611（2024）07023506

doi：10.3969/j.issn.05176611.2024.07.054

Development Tendency Study on Endophyte in Pest Control Base on Big Data Patent Analysis

WANG Wen-ming

（Chongqing Technology and Business University Library， Chongqing 400067）

AbstractPatent achievement of endophyte in pest control were researched，in order to better apply these patents to agriculture production.We analyzed number of patens，patent applicants，territory of patent application，patent application technology field by using innojoy patent database，explored global development trend of patent application on endophyte in pest control，and further dig application value of patent.The global Top 10 of patent applicants of endophyte in pest control were mainly from German companies and American companies，which had applied for a large number of patents and were among the strongest competitors and the most noteworthy applicants.In addition，the number of patents of South China Agricultural University in China entered the Top10 in the world，which had a strong comprehensive strength of patent in this field，with great potential for future development.China，the United States and South Korea were the main patent applicants for endophytic bacteria in pest control.Technical research directions mainly included C12N1，A01N63 and C05G3，which were noteworthy directions in the technical field.Invention and results transformation could be carried out in more hot technology fields in the future，and more research results could be applied to agricultural production.

Key wordsEndophyte;Pest control;Patent analysis

內生菌種類資源豐富多樣，對其開發利用操作簡單、安全、經濟，在農業生產上應用廣泛，特別是在病蟲害防治方面具有重要的應用價值［1］。病蟲害的防治方法包括化學防治、物理防治、生物防治等；其中化學防治方法對病蟲害有一定的防治效果，但容易造成環境的污染；物理防治方法雖然對環境比較友好，但是精準針對目標性較差。而生物防治方法既能對病蟲害進行靶向目標清除，同時對環境無污染，是一種綠色環保的方法［2］。植物內生菌是廣泛存在于植物各個部位的微生物，包括真菌、細菌、放線菌等，能夠與植物形成良好的共生關系［34］；同時其通過直接作用或間接作用在改善植物生長環境、減少病蟲害的發生、提高作物產量方面具有重要的生物學效應［5］。

目前內生菌被廣泛用于生物防治病蟲害，包括：①內生菌增強植物對害蟲、病原菌的抗性。草芽孢桿菌Em7能有效防治油菜莖腐?。?］；蠟樣芽孢桿菌、銅綠假單胞菌等能夠抑制松材線蟲?。?8］，球毛殼菌LB2能夠抑制灰霉病菌的生長［9］。蘇云金芽孢桿菌野生型菌株Bt S24801對致倦庫蚊幼蟲具有高效的殺蚊活性，并利用基因技術挖掘出該菌株含有的殺蟲基因資源［10］。土傳植物病原菌感染是農業生產上的防治難題，有研究發現真菌粉紅粘帚霉（Clonostachys rosea IK726） 能夠有效防控致病菌膠孢鐮刀菌（F.subglutinans）引起的土傳病害玉米枯萎?。?1］， 另外內生菌在防治外來物種入侵上面有特效，張桂芬等［12］研究表明，新型蘇云金芽孢桿菌基因工程菌G033A對傳入我國的具有毀滅性番茄害蟲南美番茄潛葉蛾防效明顯；高粱是主要的糧食作物，經常會受到鱗翅目莖螟蟲危害，球孢白僵菌（Beauveria bassiana）能夠有效防治斑禾草螟（Chilo partellus Swinhoe）的危害，對其3齡期幼蟲防治效果達到80%［13］。利用昆蟲天敵來遏制其危害不需要使用化學農藥，綠色環保。②內生菌做生物肥料能夠抑制病蟲害的發生。施用含有枯草芽孢桿菌Tu100生物菌肥料能夠增產效果明顯，同時能夠抑制油菜菌核病 ［14］。③利用內生菌進行基因工程應用病蟲害防治。有研究表明，Cry3a殺蟲蛋白對鞘翅目害蟲具有較好的控制效果，利用基因工程技術，通過重組工程菌的構建，在內生菌吡咯伯克霍爾德氏菌（JKSH007）高效表達了Cry3A蛋白，對害蟲幼蟲具有較好的殺蟲活性，從而實現了通過基因工程技術高效利用內生菌進行生物防控，綠色環保［15］。④利用內生菌的代謝產物來保護植物免受病蟲害的侵害。有研究表明，從濕地松樹樹干里面分離到一種內生菌蠟樣芽孢桿菌NJSZ13，通過試驗發現其能夠利用自身代謝產生的一種堿性蛋白，抑制線蟲的生長，從而保護植物正常生長［16］。

世界很多國家在這一領域加強了研發，內生菌的專利保護也越來越受到重視，由于不同國家在這一領域研發側重點不同，目前發展程度和發展方向及專利布局等還不太清楚。鑒于此，筆者從專利的角度出發，深度分析目前內生菌在病蟲害防治方面的國內外專利發展態勢，利用專利成果梳理相關技術發展，為今后的研究方向提供參考。

1材料與方法

1.1數據來源

內生菌全球專利數據來源于innojoy專利庫的檢索結果，并利用該系統里面的申請合并處理后，再對數據進行分析。以內生菌、病蟲害等作為關鍵詞檢索，由于毛殼菌屬（Chaetomium spp.）、木霉屬（Trichoderma spp.）、曲霉屬（Aspergillus spp.）、芽孢桿菌屬（Bacillus spp.）和假單胞菌屬（Pseudomonas spp.）、鏈霉菌屬（Streptomyces）是植物病原菌的主要拮抗微生物，也作為關鍵詞檢索［1，1720］。在摘要、標題中進行檢索，檢索時間范圍為到2003—2022年公開的專利，在innojoy專利庫的檢索式為TI，ABST+=（（‘內生菌 or ‘毛殼菌屬 or ‘木霉屬 or ‘曲霉屬 or ‘芽孢桿菌屬 or ‘假單胞菌屬 or ‘鏈霉菌屬 or ‘endophyte or ‘Chaetomium or ‘Trichoderma or ‘Aspergillus or ‘Bacillus or ‘Pseudomonas or ‘Streptomyces ） and （‘病蟲害 or ‘生物防治 or ‘昆蟲 or ‘植物病原菌 or ‘土傳病害or ‘pest or ‘biological control or ‘insect or ‘plant pathogenic or ‘soil-borne diseases）） and PD = （2003 to 2022）

1.2分析方法

借助于innojoy專利庫的分析平臺及Excel 2016對相關專利數據庫進行計量統計分析和可視化分析。

2結果與分析

2.1全球內生菌病蟲害防治專利申請狀況

通過分析專利公開數量隨時間的變化趨勢可以了解該領域技術的發展動態，一般情況，專利公開量隨時間的上升代表了該領域技術創新活躍，處于技術快速發展階段；專利公開量的持平或下降則代表該領域技術創新趨向平和，技術發展速度較慢，或技術已經趨于落后并被其他技術所取代［21］。由圖1可知，內生菌在病蟲害方面專利數量（公開量）總體呈明顯上升趨勢，中間有小幅的波動，2007—2009年發展非?？?，2020年略有減少，后面的年份專利數量持續增加，2022年達到632件。2003—2022年的專利數量總共為6 530件，由于專利從申請日到公開日有18個月的滯后期，近2年的數據僅供參考。

2.2專利申請人分析

2.2.1年度專利申請人數分析。

對國內外專利在內生菌病蟲害方面申請人數分析發現，2017年之前申請專利人數量呈持續上升趨勢，2017年申請人數最多，達到431人；2017年之后，專利申請人數逐漸減少，呈明顯下降趨勢，雖然申請人數在減少，但是專利申請數量呈上升趨勢，這說明單個申請人的專利數量明顯上升（圖2）。

2.2.2內生菌病蟲害專利年度全球申請人排名情況。

對申請人排名進行分析，可以了解申請人及所在國家在這一領域的市場競爭情況。由圖3可知，全球前10名（Top10）的專利申請人中，德國拜耳公司在一領域擁有強勁的競爭實力，其有2個子公司（BAYER CROPSCIENCE AG、BAYER CROPSCIENCE LP） 進入Top10，其中BAYER CROPSCIENCE AG申請數量最多，達到223件，美國杜邦子公司的PIONEER HI BRED INT（先鋒良種國際公司 ）148件和PIONEER HIBRED INTERNATIONAL，INC.（先鋒國際基因公司）107件、美國MONSANTO TECHNOLOGY LLC（孟山都公司）有106件，以上5個公司排名靠前，申請量都超過100件。另外瑞士SYNGENTA PARTICIPATIONS AG（先正達公司）、美國的FMC CORP（富美實公司）、德國的BASF SE（巴斯夫）、中國的華南農業大學、美國的DOW AGROSCIENCES LLC（陶氏益農）也都表現出了在這一領域較強的競爭實力。以上Top10里面有9個是國外公司，主要集中在美國和德國。另外來自中國的申請人華南農業大學申請量進入全球Top10，這表明我國在該領域具有一定的國際競爭實力和領先水平。

2.2.3申請人競爭力分析。

從技術影響力和市場影響力2個方面對專利數量Top10的申請人進行競爭力分析，技術影響力是通過專利被引證指標進行計算，專利被其他專利引用的次數越多，技術影響力越高。市場影響力是通過專利同族規模進行計算，同族專利數量越多，市場競爭力越強［22］。圖中的圓圈大小代表申請人的專利數量，氣泡越大，專利數量越多，即分布在第1象限的綜合實力最強。對專利數量排Top10的申請人進行競爭力分析。從圖4可以看出，申請人分別分布在2、3、4象限，分布在第2象限德國的BAYER CROPSCIENCE AG的同族數量4 595件，專利數量223件，具有很高的市場占有量，但是總被引次數為194次，明顯偏低，說明在技術方面還需要加強；第4象限是瑞士SYNGENTA PARTICIPATIONS AG（引次數為1 399次，同族數量1 470件，專利數量97件）、美國的PIONEER HIBRED INTERNATIONAL，INC.（引次數為1 088次，同族數量1 190件，專利數量107件）、MONSANTO TECHNOLOGY LLC（引次數為955次，同族數量1 632件，專利數量106件），其中瑞士的SYNGENTA PARTICIPATIONS AG申請專利的引用次數最高，具有非常高的技術影響力，市場潛力巨達。其他的申請人分布在第3象限，在市場影響力和技術影響力2方面均較薄弱，綜合實力有待進一步提升。

2.2.4申請人專利價值分析。

高價值專利包括了多方面的綜合考量，其對技術質量有嚴格的要求，也要求高質量技

術能夠帶來市場前景（市場價值、效益）等，可以從以下幾個維度進行評價：經濟價值、市場價值、戰略價值和法律價值［23］。DPI（Dawei patent index）是innjoy專利庫的分析指標，從技術、法律、市場、戰略、經濟5個維度綜合評價專利價值的指數，DPI分值越高，專利價值則越高。該項目分析了各申請人專利申請數量與DPI平均分的情況，圓圈大小表示DPI總分，圓圈位置越靠近右上角，其專利平均價值越高。DPI（Dawei patent index）總分：所有專利的DPI評分所得分數之和;DPI（Dawei patent index）平均分：DPI總分和除以檢索結果中各申請人的專利申請數量。從圖5可以看出，華南農業大學DPI平均分最高（53.22），說明其專利在技術、法律、市場、戰略、經濟等方面的綜合表現非常好，但在專利數量上與其他申請人如BAYER CROPSCIENCE AG有一定差距，還需要在數量上進一步提升。另外PIONEER HIBRED INTERNATIONAL，INC.公司的DPI平均值（36.33）也較高，具有很強的競爭實力。其余公司需要在技術研發、法律有效性、市場布局等方面綜合需提升競爭實力。

2.3專利地域分析

2.3.1受理地域專利數量分析。

相關專利在受理地域的布局情況如圖6，一般某國家/地區申請專利越多，那么這個國家/地區越受行業人士重視，反之，該國家/地區受重視程度較弱。目前對排名前10的專利受理地域進行分析，中國申請量最多，達到3 383件，中國成為該領域專利最多的受理國家，是全球主要的市場，處于絕對優勢地位。美國其次，有525件；韓國排第3，有418件。中國、美國、韓國3國市場吸引了申請者的目光，已經成為內生菌在病蟲害防治方面的主要專利布局地。

2.3.2布局地域競爭力分析。

分析布局地域競爭力，可以更好了解布局市場專利的技術實力和市場分布，圖7中的圓圈大小代表申請人的專利數量，氣泡越大，專利數量越多。從圖7可以看出，在中國申請的專利具有高市場影響力和技術影響力，綜合競爭力強，說明中國成為這個領域的領先者。另外美國、歐洲專利局在市場影響力方面很具有競爭力，但在專利數量上比中國少，同時缺少技術影響力。其他申請地域在這2方面還有待提高，是未來潛在的專利布局市場。

2.3.3布局地域高價值專利分析。

DPI可以綜合（技術、法律、市場、戰略、經濟）評價專利價值，在原檢索結果的基礎上增加DPI條件挖掘具有價值潛力的專利（DPI的分值越高，專利的價值就越高），把DPI設置為大于等于80作為高價值專利的篩選條件，篩選得到361件高價值專利。從圖8可以看出，這些高價值專利主要分布在中國、美國、歐專局、日本、西班牙、澳大利亞、加拿大。中國高價值的專利最多（130件），美國其次（124件），這也說明中國、美國是這一領域高價值專利的主要市場，與其他國家地區相比，具有明顯的競爭實力和吸引力。

2.3.4在國內專利申請聚焦。

為了更深入了解在國外關于內生菌病蟲害這一領域在中國的專利布局和技術研發情

況，對其進行分析，結果見圖9。從圖9可以看出，主要來源國家有美國、德國、瑞士、比利時、西班牙、印度、日本、韓國、墨西哥。其中美國在中國的專利數量排名第1，達到89件；其次是德國，有33件。美國和德國很多企業擁有很強科研開發能力，為了更好保護知識產權、擴大競爭力，會對國外市場進行專利布局，從國外申請來看，美國、德國對中國市場很重視。

對國內申請人在中國內生菌病蟲害防治領域專利數量居前10（Top10）的進行分析，結果見圖10。從圖10可以看出，申請人主要集中在高校和科研單位，其中華南農業大學（54件）、浙江大學（42件）、華中農業大學（41件）專利數量居前3，其中華南農業大學的專利數量可以在全球排名第9，具有很強的研發能力，另外公司企業作為申請人還沒有進入Top10，這說明企業在申報和成果轉化方面還需加強與高校合作。

2.4IPC（國際專利分類號）技術主題分析

2.4.1主分類大組申請量分析。

通過IPC技術主題分析可以了解當前內生菌在病蟲害防治方面的技術研究熱點和發展方向，可以對未來的研發重點和研發線路進行指導。該研究主要選取專利技術所在的IPC大組進行分析。從圖11可以看出，專利數量排在首位的是C12N1（1 725件），技術領域主要包括微生物本身、繁殖、維持或保藏微生物或其組合物的方法以及制備或分離含有一種微生物的組合物的方法等，第2位的是A01N63（1 207件），主要是殺生物劑、驅蟲劑、引誘劑或植物生長調節劑等，第3位的是C05G3（647件），主要歸屬于一種或多種肥料與無特殊肥效的添加劑組分的混合物等。另外，在C12N15方向（突變或遺傳工程）的申請量也較多（413件），以上是技術領域值主要的研究方向。C07K14（具有多于20個氨基酸的肽；促胃液素；生長激素釋放抑制因子；促黑激素；其衍生物）、A01N65（含有藻類、地衣、苔蘚、多細胞真菌或植物材料，或其提取物的殺生劑、害蟲驅避劑或引誘劑或植物生長調節劑等）、C12R1（微生物）、A01N43（含有雜環化合物的殺生劑、害蟲驅避劑或引誘劑，或植物生長調節劑等）、A01H5（特征在于其植物部分的被子植物；特征在于除其植物學分類之外的特征的被子植物）、A01P3（殺菌劑）也值得關注，可能是未來研發的重點。

2.4.2技術分類創新活躍度分析。

從近3年申請量、近5年申請量、創新活躍度來看，目前的技術創新重點和技術布局主要涉及的IPC大組包括在A01N63 （殺生物劑、驅蟲劑、引誘劑或植物生長調節劑等研究方向）、C12N1（微生物本身，如原生動物；其組合物；繁殖、維持或保藏微生物或其組合物的方法；制備或分離含有一種微生物的組合物的方法及其培養基等）、C12R1（微生物）、A01P3（殺菌劑）這4個方向（圖12），近幾年這4個技術領域發展迅速，近3年的專利數量都在200件以上，而近5年的專利數量超過500件，創新活躍度都高于45%，說明這幾個方向是目前比較聚焦的重點和熱點技術領域，可以作為研究的方向。

2.4.3受理地域IPC技術主題分析。

該研究分析了受理地域IPC技術領域分布，圖13對生菌在病蟲害防治技術領域申請量前10 的受理地域進行統計分析，結果顯示專利數量排前3的分布是C12N1（微生物本身及其組合物、繁殖、維持或保藏微生物或分離含有一種微生物的組合物的方法等）、A01N63（殺生物劑、驅蟲劑、引誘劑或植物生長調節劑）、C05G3（一種或多種肥料與無特殊肥效的添加劑組分的混合物），這3個IPC是專利申請受理地域比較集中關注的技術領域，其中在C12N1技術領域主要受理地域為中國（1378件）、韓國（154件）、美國（45件）等；在A01N63技術領域主要受理地域為中國（371件）、美國（162件）、韓國（102件）等；在C05G3技術領域申請比較集中，主要受理地域為中國（625件），說明中國在這個領域最主要的技術專利布局地，未來可能是這些專利成果轉化的主要實施國家。

3結論

（1）2018年前，內生菌病蟲害防治領域申請人數和專利數量都呈上升趨勢，說明這個階段是該領域技術發展期，申請人和申請數量大幅增加，大量的人力和資金進入市場；2018—2020年，申請人數和專利數量呈明顯下降趨勢；2020—2022年專利數量快速上升，這可能是由于這一時期該領域的研究比較成熟，部分研發轉到其他領域，造成申請人和申請數量減少，后面該領域技術取得突破性進展后專利數量再次增加［24］。

（2）從專利數量的排名來看，研究內生菌病蟲害領域全球Top10的申請人主要集中在歐美國家的大公司或企業，包括德國拜耳、巴斯夫等公司以及美國杜邦先鋒、孟山都、陶氏益農、富美實等公司，他們圍繞內生菌病蟲害研究申請了很多專利，較其他企業（公司）多，屬于實力最強的競爭對手，是最值得關注的申請人。另外，來自中國的華南農業大學的專利數量進入全球Top10，具有非常強的技術研發實力和世界領先水平。從技術影響力和市場影響力2個方面來看，德國側重市場布局，同族專利產品較多；瑞士和美國注重技術研發，市場開發潛力很大。另外，華南農業大學在技術、法律、市場、戰略、經濟等方面的綜合表現非常好，未來發展潛力巨大，但在專利數量上與其他申請人，如德國BAYER CROPSCIENCE AG有一定差距，還需要在數量上進一步提升。另外美國的PIONEER HIBRED INTERNATIONAL，INC.公司的DPI平均值也較高，具有很強的競爭實力。

（3）中國、美國、韓國3國是內生菌在病蟲害防治方面的主要專利布局地。在中國申請的專利具有高市場影響力和技術影響力、強綜合競爭力，說明中國成為這個領域的領先者。另外美國、歐洲專利局在市場影響力方面很具有競爭力，但在專利數量上比中國少，同時缺少技術影響力。其他申請地域在這2方面還有待提高，是未來潛在的專利布局市場。DPI分析表明高價值專利主要分布在中國、美國、歐專局、日本、西班牙、澳大利亞、加拿大，中國高價值的專利較多，美國其次，中國、美國是這一領域高價值專利的主要市場，與其他國家（地區）相比，具有明顯的競爭實力和吸引力。從在國內專利布局的情況來看，美國和德國是主要的專利申請國家，這2個國家的企業（公司）對中國市場很重視。國內申請人在中國內生菌病蟲害防治領域研究主要集中在高校和科研單位，其中華南農業大學、浙江大學、華中農業大學專利數量居前3。另外國內企業（公司）作為申請人還沒有進入Top10，這說明企業在申報方面還有發展的空間，可以與高校加強交流與合作，充分發揮企業、高校、科研機構各自的優勢，培育高價值專利，聯合申報專利，加強成果轉化［2526］。

（4）從IPC主題分析來看，內生菌病蟲害研究的技術領域集中在微生物繁殖、保藏微生物以及制備或分離微生物的組合物的方法、殺菌劑、驅蟲劑、引誘劑或植物生長調節劑、肥料、遺傳工程等方向。中國、美國、韓國受理專利技術領域主要為C12N1（微生物本身及其組合物、繁殖、維持或保藏微生物或分離含有一種微生物的組合物的方法等）和A01N63（殺生物劑、驅蟲劑、引誘劑或植物生長調節劑）技術領域；另外C05G3（一種或多種肥料與無特殊肥效的添加劑組分的混合物）技術領域主要受理地域為中國，說明中國在這個領域是最主要的技術專利布局地，未來可能是這些專利成果轉化的主要實施國家。

4建議

（1）目前進入中國的專利數量非常多，但是主要集中在C12N1、A01N63、C05G3這3個方向，從近3年申請量、近5年申請量、創新活躍度來看，主要集中在A01N63、C12N1、 C12R1、A01P3這4個方向，需要及時對當前的熱點研究方向跟進，同時加強這方面的技術研發。同時中國目前也是專利申請的主要市場，對于日益增多的專利在成果轉化上，需要進一步探索。

（2）國內在內生菌病蟲害防治方面的研發主要集中在高校和科研單位，其中華南農業大學等單位在這一領域已經具有國際領先水平，但是在數量及綜合競爭力上還有提升的空間，另外研究成果主要以國內專利申請為主。這就需要加強該領域更多技術方向的研發及專利申請，另外就目前已有的專利進行同族擴展，擴大中國核心技術在其他國家的專利布局［27］。

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基金項目重慶工商大學科研啟動經費項目“大數據背景下對知識產權信息分析及預測的情報研究”（2055003）。

作者簡介王文明（1982—），男，湖北枝江人，助理研究員，博士，從事數字資源建設研究。