農(nóng)作物輻射誘變育種技術(shù)中國專利分析

劉曉娜 張麗華 李紅軍

（1中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，北京 100193；2國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作北京中心，北京 100160；3中國農(nóng)業(yè)大學(xué)圖書館，北京 100083）

農(nóng)作物輻射誘變育種技術(shù)是核農(nóng)學(xué)研究領(lǐng)域的重要組成部分。1928年Stadler［1］首次把X射線應(yīng)用到了玉米和大麥的誘變研究中，開創(chuàng)了植物輻射誘變的先河。我國輻射誘變育種研究始于1956年，起步較晚，但發(fā)展迅速［2］。根據(jù)國際原子能機(jī)構(gòu)（International Atomic Energy Agency，IAEA）突變品種數(shù)據(jù)庫（http：//nucleus.iaea.org/sites/mvd/SitePages/Search.aspx）檢索可知，截至2022年3月22日，全球已經(jīng)登記輻射誘變農(nóng)作物品種共3 388個(gè)，注冊數(shù)量較多的作物種類依次包括：水稻、大麥、菊花、小麥、大豆和玉米；來源較多的注冊國家依次包括：中國、日本、印度、俄羅斯、荷蘭。核輻射誘變技術(shù)為保障我國糧食安全和促進(jìn)農(nóng)業(yè)科技進(jìn)步做出了重要貢獻(xiàn)［3］。

農(nóng)作物輻射誘變育種的研究主要通過篩選誘變源、誘變材料和誘變方法，達(dá)到提高誘變效應(yīng)、獲得期望突變體的效果，此外還對誘變的生物機(jī)理等方面開展研究［2］。近年，有相關(guān)學(xué)者總結(jié)報(bào)道了農(nóng)作物輻射誘變育種研究進(jìn)展，為公眾介紹了基礎(chǔ)知識［4-5］。趙林姝等［6］統(tǒng)計(jì)了我國“十二五”期間部分利用誘變方法育成的品種，分析了輻射誘變育種存在的問題，并給出了建議。肖鑫麗等［7］分析了果樹、蔬菜和花卉等園藝植物的輻射誘變技術(shù)，但未針對糧食和油料作物等進(jìn)行研究。甘儀梅等［8］研究了作物航天誘變變異的主要遺傳特征及遺傳性狀，并在此基礎(chǔ)上提出作物航天誘變育種需要加強(qiáng)和完善的問題。張豐收等［9］根據(jù)近年公開發(fā)表的學(xué)術(shù)論文，總結(jié)了各種作物不同輻射材料及不同輻射源的處理情況，并分別標(biāo)注了各文獻(xiàn)重點(diǎn)關(guān)注解決的技術(shù)問題，但其重點(diǎn)關(guān)注的是中文學(xué)術(shù)論文文獻(xiàn)，尚不足以從全局了解農(nóng)作物輻射育種的研究態(tài)勢。國外學(xué)者也報(bào)道綜述了部分輻射突變育種的現(xiàn)狀［10］，或介紹了CRISPR/Cas9介導(dǎo)的突變、體外誘變和γ射線誘變等方法［11］?？梢?，已有報(bào)道文獻(xiàn)并未更廣泛地分析農(nóng)作物輻射誘變育種技術(shù)的現(xiàn)狀以及發(fā)展歷程，尤其沒有整體分析我國當(dāng)前輻射育種的研究機(jī)構(gòu)分布情況、相關(guān)技術(shù)研究的分布規(guī)律等內(nèi)容。

隨著創(chuàng)新主體對應(yīng)用類研究成果知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)意識的不斷增強(qiáng)，越來越多的企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)對其最新的創(chuàng)新成果進(jìn)行了廣泛而深入的專利布局。由于專利申請需要滿足新穎性、創(chuàng)造性、說明書充分公開等要求，因此專利申請文件中通常包含大量的技術(shù)細(xì)節(jié)。專利文獻(xiàn)作為一種無形資產(chǎn)，其中蘊(yùn)含的創(chuàng)新性和應(yīng)用性是學(xué)術(shù)論文所不能及的［12］。以專利文獻(xiàn)為研究對象，不僅能夠全面了解該技術(shù)領(lǐng)域的研究分布情況，而且能獲得最前沿的技術(shù)信息，為技術(shù)研發(fā)和專利保護(hù)提供有益幫助。

本文以全球申請人在我國內(nèi)地提交的農(nóng)作物輻射誘變育種相關(guān)專利申請文獻(xiàn)為對象，對該技術(shù)的專利申請量趨勢和申請類型、申請人國別和國內(nèi)地區(qū)分布、申請人排名和類別構(gòu)成，以及輻射源、物種、輻射部位、性狀變化等主題的技術(shù)分布進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并對部分重點(diǎn)專利技術(shù)進(jìn)行解讀，期望研究成果能夠?yàn)樽x者提供有益參考。

1 專利文獻(xiàn)檢索策略及數(shù)據(jù)處理方法

本文的專利文獻(xiàn)數(shù)據(jù)來源于Incopat專利數(shù)據(jù)庫（北京合享智慧科技有限公司）中的中國專利數(shù)據(jù)庫，采取分類號和關(guān)鍵詞相結(jié)合的全文檢索策略。首先，獲取與農(nóng)作物輻射誘變育種相關(guān)的專利信息，采用的關(guān)鍵詞包括：輻射、輻照、照射、放射、射線，國際專利分類號為：A01H1/06（含義為用化學(xué)物質(zhì)或輻射方法產(chǎn)生突變的方法），最終檢索式確定為：［FULL=（輻射OR輻照OR照射OR放射OR射線）］AND［IPC=（A01H1/06）］，檢索日期截至2022年4月17日。其次，對檢索結(jié)果逐一瀏覽并進(jìn)行人工去噪，排除不涉及農(nóng)作物輻照育種技術(shù)的專利，以保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。經(jīng)擴(kuò)展合并同族后獲得發(fā)明和實(shí)用新型專利申請的目標(biāo)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)。進(jìn)一步對目標(biāo)專利文獻(xiàn)的申請授權(quán)、法律狀態(tài)、申請人及地區(qū)分布等信息進(jìn)行分析后，再通過詳細(xì)閱讀瀏覽專利文獻(xiàn)技術(shù)信息，對每篇專利文獻(xiàn)涉及的輻射源、作物種類、輻射對象材料、性狀等進(jìn)行人工分類標(biāo)引，并按類統(tǒng)計(jì)。

2 農(nóng)作物輻射誘變育種專利現(xiàn)狀分析

2.1 專利申請類型、申請量和授權(quán)量的年代分布

截至檢索日，我國內(nèi)地農(nóng)作物輻射誘變育種領(lǐng)域的專利申請總量為456件。專利申請類型顯示，大約92%為發(fā)明專利申請，其技術(shù)主題主要為育種方法和輻射設(shè)備；實(shí)用新型專利申請量占比約8%，技術(shù)主題全部為輻射育種設(shè)備。

由圖1可知，我國農(nóng)作物輻射誘變育種的發(fā)明專利申請最早起始于1985年，其后十余年的申請量變化不大，均低于10件。從2003年開始到2012年的十年間，專利申請量呈波動增長趨勢，但最高的年份不到20件。自2013年起，申請量出現(xiàn)快速增長，最高達(dá)到2020年的50件，反映了最近十年該領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新有較快發(fā)展，同時(shí)科研人員的成果保護(hù)意識大大增強(qiáng)。需要說明的是，由于專利申請有長達(dá)18個(gè)月的公布周期，申請日為2020—2022年的部分申請可能還未公開，因此2020—2021年的數(shù)據(jù)不能代表實(shí)際申請量。

自1992年第一件農(nóng)作物輻射誘變育種專利獲得授權(quán)以來，截止本論文檢索日，我國農(nóng)作物輻射誘變育種的專利授權(quán)量累計(jì)189件（圖1）。2003年前，平均每年授權(quán)量僅1～2件，之后授權(quán)量逐漸增加，其中2021年授權(quán)量最多，為32件。授權(quán)量的逐年增加也反映了創(chuàng)新主體對農(nóng)作物輻照誘變育種技術(shù)授權(quán)條件的了解程度逐漸深入。

圖1 農(nóng)作物輻射誘變育種領(lǐng)域中國發(fā)明專利年申請和授權(quán)量分布情況Fig.1 Distribution of patent applications and patents in the field of crop irradiation mutation breeding in China

2.2 專利申請法律狀態(tài)分布

專利申請與學(xué)術(shù)論文最主要的區(qū)別之一在于：公開的專利申請具有不同的法律狀態(tài)。例如，處于有效授權(quán)狀態(tài)的專利是受法律保護(hù)的，專利權(quán)人具有排他使用權(quán)；處于審查中的專利申請經(jīng)過實(shí)質(zhì)審查后，有可能因不具備法律規(guī)定的授權(quán)條件被駁回或撤回，而學(xué)術(shù)論文公開發(fā)表后不存在法律狀態(tài)問題。因此，通過分析不同法律狀態(tài)的專利文獻(xiàn)，可以幫助本領(lǐng)域科研人員了解專利技術(shù)的創(chuàng)新性水平以及專利保護(hù)的整體質(zhì)量。

本文按照以下類型統(tǒng)計(jì)專利申請的法律狀態(tài)：審查中、駁回、撤回、有效授權(quán)、授權(quán)后因未繳年費(fèi)而失效（即未繳年費(fèi)）、專利權(quán)屆滿終止（即屆滿）、放棄（例如因避免重復(fù)授權(quán)而放棄）。由圖2可知，處于審查中的專利數(shù)量最多，占農(nóng)作物輻射誘變育種領(lǐng)域?qū)＠墨I(xiàn)的25%，這與圖1中近年申請量的增加有關(guān)。根據(jù)圖2中有效授權(quán)專利與未繳年費(fèi)專利數(shù)量的占比可知，本領(lǐng)域的授權(quán)量約占總申請量的30%，但其中未繳年費(fèi)專利數(shù)量約占授權(quán)總量的35%，說明本領(lǐng)域?qū)＠Ｗo(hù)的水平還有待提高。此外還發(fā)現(xiàn)4件保護(hù)期屆滿的專利，其中3件分別是美國、德國和日本的技術(shù)進(jìn)入我國進(jìn)行保護(hù)的專利，另外1件是我國哲里木盟農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所申請的利用核輻射方法建立蓖麻標(biāo)雌保持系的方法。

圖2 農(nóng)作物輻射誘變育種領(lǐng)域?qū)＠蔂顟B(tài)分布Fig.2 Distribution of patent legal status in the field of crop irradiation mutation breeding

2.3 申請人地域分布

進(jìn)入我國保護(hù)的專利申請人包括國內(nèi)和國外兩類。由圖3可以看出，在國內(nèi)申請人中，來源于安徽省的專利申請量排名第一，占申請總量的11%，江蘇、山東、北京、河南的申請量同樣較大，分別排名第2～第5位，前五名的專利申請量超過申請總量的40%。上述結(jié)果說明安徽省在輻射誘變育種領(lǐng)域?qū)＠奂雀?，反映了安徽省的研發(fā)創(chuàng)新主體多、研發(fā)成果多。

圖3 國內(nèi)各地區(qū)專利申請量分布Fig.3 Distribution of patent applications in various regions of China

通過分析國外申請人在我國申請專利的情況，在一定程度上有助于了解我國與國外申請量的差別，以及我國吸引國外申請人進(jìn)行專利保護(hù)的程度。本文發(fā)現(xiàn)（數(shù)據(jù)未列出），在農(nóng)作物輻射誘變領(lǐng)域的中國專利中，來自國內(nèi)的申請約占92%，國外申請人僅占比8%左右；在國外申請人中，申請量比較大的主要來自日本和美國，其他國外申請人來自荷蘭、以色列、澳大利亞、瑞士、德國、列支敦士登、加拿大和法國等國家。我國農(nóng)作物核輻射誘變育種領(lǐng)域的研發(fā)人員應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)關(guān)注日本和美國的專利技術(shù)。

2.4 主要申請人類型和排名

從農(nóng)作物輻射誘變領(lǐng)域的主要申請人排名可以看出，該領(lǐng)域的主要?jiǎng)?chuàng)新主體來源類別。由圖4可以看出，該領(lǐng)域的申請人涵蓋了大專院校、科研單位、企業(yè)、個(gè)人、機(jī)關(guān)團(tuán)體等不同類型，其中科研單位所占比例最大，約占總量的1/3，其次為大專院校和企業(yè)，均接近30%。綜合來看，大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)是農(nóng)作物輻射誘變技術(shù)研發(fā)的主力軍。由于對試驗(yàn)條件和設(shè)備要求較高，個(gè)人和其他申請人投身該技術(shù)研發(fā)的難度較大，因此其申請量較小。對此，可以借鑒個(gè)人與高校、科研機(jī)構(gòu)、公司聯(lián)合，實(shí)現(xiàn)共贏的模式。

圖4 專利申請人類型構(gòu)成分布Fig.4 Distribution of types of patent applicants

由圖5可以看出，農(nóng)作物輻射誘變育種領(lǐng)域?qū)＠暾埩颗琶拔宓姆謩e是中國科學(xué)院近代物理研究所、西南科技大學(xué)、浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)和福建農(nóng)林大學(xué)。排名前十的申請人中70%是大專院校和科研單位。其中，洛陽華清天木生物科技有限公司是該領(lǐng)域?qū)＠暾垟?shù)量最多的國內(nèi)企業(yè)；日本的三得利控股株式會社是該領(lǐng)域?qū)＠暾垟?shù)量最多的國外企業(yè)。

圖5 主要專利申請人專利申請量排名Fig.5 Ranking of major patent applicants in patent application

2.5 農(nóng)作物輻射誘變育種技術(shù)分布

由圖6可知，農(nóng)作物輻射誘變育種技術(shù)應(yīng)用的物種類別覆蓋了谷物、豆類、果蔬、花卉、中草藥、經(jīng)濟(jì)作物等?？蓱?yīng)用于多種作物的通用技術(shù)占比最高，為19.34%，通用于多種物種的輻射技術(shù)中有60%以上涉及輻射誘變育種裝備，其他為輻射誘變方法。其次，應(yīng)用最多的大宗農(nóng)作物是水稻，占比12.53%，應(yīng)用在玉米上的輻射誘變技術(shù)較少，占比僅為2.85%。這反映了我國輻射誘變育種技術(shù)在水稻上的應(yīng)用最為廣泛，這也與水稻是我國第一大糧食作物，我國水稻育種技術(shù)在全球處于領(lǐng)先的地位一致。

圖6 農(nóng)作物輻射誘變育種技術(shù)分布（物種類別）Fig.6 Distribution of crop irradiation mutation breeding technology（types of crop）

由圖7可知，農(nóng)作物輻射育種的專利中，有59.39%的專利技術(shù)以種子作為輻射組織，反映了種子是常規(guī)農(nóng)作物育種使用最多最普遍的材料。其次是針對多個(gè)植物部位的通用技術(shù)占比較大，但其中67.85%涉及輻射誘變育種設(shè)備，說明輻射育種設(shè)備的專利技術(shù)普遍可以輻射多種植物部位。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，輻射部位為營養(yǎng)器官的物種，全部為花卉、果蔬、中草藥、竹子等經(jīng)濟(jì)作物，不包括大宗糧食作物或油料作物。這體現(xiàn)了輻射誘變育種應(yīng)用于以無性繁殖為主的作物時(shí)的技術(shù)特點(diǎn)。

圖7 農(nóng)作物輻射誘變育種技術(shù)分布（輻射部位）Fig.7 Distribution of crop irradiation mutation breeding technology（irradiation sites）

輻射源是農(nóng)作物輻射育種領(lǐng)域影響誘變效率的主要因素。由圖8可知，γ射線輻射源由于其穿透力強(qiáng)，在農(nóng)作物誘變育種上的應(yīng)用最普遍，占比達(dá)41.35%；其次，應(yīng)用離子束輻射誘變育種占比較高，達(dá)12.91%。這反映了具有損傷輕、突變頻率高和突變譜寬等優(yōu)勢的離子束輻射源具有較廣泛的應(yīng)用。值得關(guān)注的是復(fù)合輻射源技術(shù)，占比7.22%，例如安徽普立米生物科技有限公司申請的“一種高醇溶蛋白大米的培育方法及其應(yīng)用”（CN109757358A）［13］，公開了首先采用X射線和60Co-γ射線交替輻射處理稻種，然后采用電子束二次輻射M1代稻種，最后用等離子體輻射誘變處理M2代胚性愈傷組織，通過連續(xù)三代輻射誘變技術(shù)選育高醇溶蛋白的突變水稻單株，提高有效突變頻率。

圖8 農(nóng)作物輻射誘變育種技術(shù)分布（輻射源種類）Fig.8 Distribution of crop irradiation mutation breeding technology（types of irradiation source）

輻射誘變農(nóng)作物后產(chǎn)生預(yù)期穩(wěn)定的表型是育種研究者的最終目標(biāo)。由圖9可知，農(nóng)作物輻射育種的專利申請中，涉及突變體篩選占比最高，為29.35%。這主要與我國專利法對誘變育種領(lǐng)域的授權(quán)條件相關(guān)規(guī)定有關(guān)。其次，改良品質(zhì)的輻射育種專利技術(shù)占比23.88%，說明誘變育種專利技術(shù)改良的農(nóng)作物表型以改善農(nóng)作物品質(zhì)為主，例如通過輻射處理綠豆種子提高綠豆芽中的花青苷含量［14］?？梢?，輻射誘變育種技術(shù)的發(fā)展趨勢以獲得功能營養(yǎng)品質(zhì)的表型品種為研發(fā)方向。

圖9 農(nóng)作物輻射誘變育種技術(shù)分布（表型）Fig.9 Distribution of crop irradiation mutation breeding technology（phenotype）

根據(jù)育種輻射設(shè)備專利的技術(shù)特點(diǎn)，本文分析了專利的技術(shù)改進(jìn)與實(shí)現(xiàn)的技術(shù)效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)輻射設(shè)備改進(jìn)的技術(shù)包括：調(diào)節(jié)輻射方向角度的設(shè)計(jì)、載樣結(jié)構(gòu)改進(jìn)、傳輸結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)輻射溫濕度環(huán)境結(jié)構(gòu)、以及輻射源設(shè)計(jì)等。這些改進(jìn)解決的技術(shù)問題主要包括：輻射不均勻、取樣不方便、操作自動化程度低等。

3 重點(diǎn)專利技術(shù)簡介

由于先申請制是全球各國普遍采用的基本專利制度，因此相對于學(xué)術(shù)論文，更多重要的、具有實(shí)際產(chǎn)業(yè)應(yīng)用前景的技術(shù)往往會先申請專利，再發(fā)表論文，或者僅申請專利保護(hù)，不發(fā)表論文。通過跟蹤分析最新公開的專利文獻(xiàn)，可以及時(shí)了解農(nóng)作物輻射育種領(lǐng)域最新的技術(shù)。例如，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)于2022年2月8日公開的發(fā)明專利（CN114015715A）［15］，涉及一種通過基因編輯結(jié)合物理誘變培育溫敏不育系的方法，該發(fā)明首先利用基因編輯快速獲取大量溫敏不育品系，并篩選出適合雜交育種的溫敏不育系，其次對獲取的溫敏不育系的原種進(jìn)行物理輻射誘變，得到相應(yīng)的溫敏不育系。這反映了輻射與基因編輯等分子育種相結(jié)合是農(nóng)作物輻射育種技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展趨勢。

輻射誘變育種與分子生物學(xué)結(jié)合的技術(shù)還包括突變體篩選技術(shù)，例如湖南雜交水稻中心2020年3月24日公開了“一種高通量靶向鑒定理化誘變植株M1代突變及獲取突變體的方法”（CN110904258A）［16］，該發(fā)明通過對植物進(jìn)行輻射物理誘變獲得M1代植株后，比對M1混池測序結(jié)果與目的基因區(qū)域的相關(guān)序列，鑒定是否存在目標(biāo)單核苷酸多態(tài)性（single nucleotide polymorphism，SNP）和/或插入缺失標(biāo)記（insertiondeletion，Indel），并對嵌合體單株進(jìn)行DNA鑒定，選擇含有該突變的穗子并混收其種子進(jìn)行混播，然后分單株進(jìn)行DNA鑒定，獲得具有目標(biāo)遺傳表型的M2單株。該發(fā)明提高了輻射誘變后的篩選效率。

對輻射方法或設(shè)備的改進(jìn)有利于提高效率、降低成本。激光誘變育種常用的激光器有CO2和He-Ne激光器，由于激光處理種子技術(shù)中一項(xiàng)很重要的不確定因素就是激光輻射的劑量問題，因此需要所用激光器輻射功率密度可調(diào)，這樣才能滿足不同的試驗(yàn)要求［17］。黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)的發(fā)明專利（CN106171968A）［17］涉及激光輻射種子的輻射功率密度的調(diào)節(jié)方法，包括：1）調(diào)節(jié)儀器：將He-Ne激光器、聚焦透鏡、雙偏振片、擴(kuò)束鏡和反射鏡的中心調(diào)節(jié)至同一高度，且測量各儀器之間的距離；2）求輻射種子光斑面積：根據(jù)He-Ne激光器的參數(shù)以及步驟1中測得的數(shù)據(jù)，求得輻射種子的光斑面積；3）調(diào)節(jié)輻射功率密度：調(diào)節(jié)擴(kuò)束鏡的倍數(shù)，通過改變輻射種子光斑面積來調(diào)節(jié)輻射功率密度或調(diào)節(jié)雙偏振片，通過改變雙偏振片的出射光強(qiáng)來調(diào)節(jié)輻射功率密度。該方法所使用的設(shè)備簡單，成本低，而且具有激光輻射功率密度靈活可調(diào)的優(yōu)點(diǎn)，能夠調(diào)節(jié)種子輻射試驗(yàn)中激光輻射劑量，提高了試驗(yàn)效率。

由于常規(guī)環(huán)境條件對高能粒子具有強(qiáng)烈的耗損，要獲得高效的加工效果通常需要真空的環(huán)境條件，以減小空氣分子對高能粒子的散射和消耗作用，但是一般生物體無法在真空環(huán)境中生存，一些生物活性物質(zhì)也不能長時(shí)間耐受真空環(huán)境，因此，需要使用特定的裝置和技術(shù)來實(shí)現(xiàn)這一途徑［18］。東南大學(xué)的發(fā)明專利（CN105638452A）［18］涉及一種育種裝置，包括一個(gè)可密封的環(huán)境腔體，所述環(huán)境腔體的上蓋為厚度小于500 nm的超薄窗體，所述超薄窗體對高能粒子束透明；所述環(huán)境腔體內(nèi)設(shè)置有對高能粒子束透明的培養(yǎng)介質(zhì)；所述高能粒子束的輻射定位精度在納米或者微米級別；將待育種生物體的組織或者具有遺傳特性的物質(zhì)置于環(huán)境腔體內(nèi)，通過高能粒子束對生物體組織的特定位點(diǎn)進(jìn)行輻射，實(shí)現(xiàn)納米或者微米級別的特定位點(diǎn)輻射育種。該發(fā)明發(fā)揮現(xiàn)代高能粒子束的高空間分辨率和定位精度，實(shí)現(xiàn)對生物體組織的特定位點(diǎn)進(jìn)行輻射；結(jié)合使用環(huán)境腔體的真空隔絕性，可以保留生物體的生物活性；兩者結(jié)合可以極大提高輻射育種的成功率和效率。

植物的花粉或者種子體積較大，并且具有較厚的細(xì)胞壁，因此其誘變需要大功率密度的等離子體發(fā)生器［19］。洛陽華清天木生物科技有限公司的發(fā)明專利（CN109937873A）［19］涉及等離子體植物誘變裝置，包括植物處理部分、檢測與控制部分，該裝置將氦氣源輸入等離子體發(fā)生器中，通過控制器基于特定處理參數(shù)和氣體流量控制器、功率傳感器、溫度傳感器以及位置傳感器的信號控制等離子體發(fā)生器的發(fā)射，使得在植物誘變過程中等離子體發(fā)生器的功率密度在給定的范圍，從而可以對種子或花粉等進(jìn)行有效誘變；該設(shè)備免除了真空設(shè)備，減少了冷等離子體植物誘變裝置的部件且操作方便。

獲得專利保護(hù)是為了獲得獨(dú)占該技術(shù)的權(quán)利，擁有專利權(quán)后可以許可、轉(zhuǎn)讓或作價(jià)入股，促進(jìn)專利技術(shù)的實(shí)施應(yīng)用，同時(shí)能夠表明專利技術(shù)的重要程度。通過分析農(nóng)作物輻射育種領(lǐng)域?qū)＠姆蔂顟B(tài)發(fā)現(xiàn)，哲里木盟農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所2000年11月8日申請的蓖麻標(biāo)雌系誘變保持法發(fā)明專利（CN1352876A）［20］，通過核輻射使蓖麻產(chǎn)生變異，獲得一種帶有明顯標(biāo)志的蓖麻單雌系及其保持系，為大面積推行蓖麻雜交技術(shù)提供了條件，該專利被香港世界華人專業(yè)技術(shù)博覽會組委會授予世界華人科學(xué)技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)。該專利一直保護(hù)到2020年11月8日即專利屆滿日，期間進(jìn)行了轉(zhuǎn)讓和質(zhì)押。這反映了該專利技術(shù)在行業(yè)內(nèi)具有一定影響力和商業(yè)價(jià)值。我國農(nóng)作物輻射誘變育種許可和轉(zhuǎn)讓的專利還包括：北京市輻射中心申請的一種離子束注入誘變選育蛹蟲草菌株的方法和所育菌株發(fā)明專利（CN104885931A）［21］，該發(fā)明具有優(yōu)異的蟲草素生產(chǎn)性能，其蟲草素產(chǎn)量比出發(fā)菌株提高8.85倍；神舟太空產(chǎn)品高科技成果推廣中心集團(tuán)有限公司申請的太空誘變高效冬蟲夏草菌、其應(yīng)用及其膠囊制劑的制備方法發(fā)明專利（CN103262798A）［22］，該發(fā)明中制得的冬蟲夏草菌株中蟲草多糖和蟲草酸的含量大幅度提高。

4 討論

誘變育種技術(shù)已被用于提高世界上最重要作物的產(chǎn)量、質(zhì)量和適應(yīng)性，在解決許多國家的糧食和營養(yǎng)安全問題方面發(fā)揮了重要作用，而全球氣候變化對作物產(chǎn)量帶來的風(fēng)險(xiǎn)和日益增長的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需求，要求作物改良技術(shù)更加精準(zhǔn)［23］。進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著全球科技進(jìn)步，作物育種技術(shù)也隨之發(fā)展。育種領(lǐng)域普遍認(rèn)為當(dāng)前全球育種技術(shù)已經(jīng)邁入第5代智能育種階段，而我國大部分作物育種仍處在以傳統(tǒng)雜交育種為代表的第2代，以物理輻射、化學(xué)或太空誘變育種技術(shù)為代表的第3代的育種階段，僅少部分作物處于第4代分子育種階段［24］。為了進(jìn)一步了解輻射誘變育種技術(shù)在全球其他國家的發(fā)展趨勢，本文檢索發(fā)現(xiàn)全球其他國家在2012—2022年申請農(nóng)作物輻射誘變育種的專利約為1 000件以上（未進(jìn)行詳細(xì)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)），2020—2022年公開的美國授權(quán)專利近80件，這反映了輻射誘變育種技術(shù)目前并未被其他育種技術(shù)所替代，仍在育種領(lǐng)域發(fā)揮獨(dú)特的作用，輻射誘變與基因編輯、分子檢測、智能數(shù)據(jù)篩選等技術(shù)的結(jié)合應(yīng)用存在較大的應(yīng)用前景。可喜的是，我國已有科技工作者通過基因編輯結(jié)合物理誘變培育了新品系并提交了專利申請［15］，表明我國的輻射誘變研究正逐漸邁入更廣闊的技術(shù)發(fā)展空間。

專利是一種無形資產(chǎn)。專利技術(shù)的轉(zhuǎn)化和運(yùn)用是無形資產(chǎn)運(yùn)營的前提［25］。本研究發(fā)現(xiàn)輻射誘變育種領(lǐng)域許可和轉(zhuǎn)讓的專利數(shù)量很少，并且未繳年費(fèi)的專利數(shù)量約占授權(quán)總量的35%，說明專利維持年限短，這反映出該領(lǐng)域?qū)＠纳虡I(yè)價(jià)值較低，制約了專利技術(shù)的轉(zhuǎn)化運(yùn)用。

針對誘變育種領(lǐng)域，由于誘變方法在侵權(quán)鑒定時(shí)難度較大，而產(chǎn)品的侵權(quán)鑒定相對容易，往往通過常規(guī)生物學(xué)檢測方法即可實(shí)現(xiàn)，因此該領(lǐng)域的產(chǎn)品的保護(hù)力度通常大于方法。本文通過分析國外申請人進(jìn)入中國申請保護(hù)的專利技術(shù)，并對比我國申請人的專利發(fā)現(xiàn)，我國申請人的專利保護(hù)輻射誘變的方法較多，而來源于國外的專利大部分都是將輻射方法作為一種輔助獲得作物性狀突變體或改變某特定基因的手段，其主要保護(hù)改良性狀后的農(nóng)作物或相關(guān)的核酸或蛋白質(zhì)等產(chǎn)品。因此，為了加強(qiáng)成果保護(hù)力度，將誘變方法及相關(guān)產(chǎn)品同時(shí)予以保護(hù)，不失為一種更穩(wěn)妥的保護(hù)策略。

此外，值得關(guān)注的是，我國專利授權(quán)需要滿足專利法第二十二條第四款關(guān)于實(shí)用性的規(guī)定［26］。根據(jù)我國對輻射誘變育種技術(shù)的專利審查實(shí)踐，對于通過人工誘變獲得具有某特性的生物材料的方法，由于其主要依賴于生物材料在誘變條件下所產(chǎn)生的隨機(jī)突變，通常不能重現(xiàn)，因而不具有工業(yè)實(shí)用性［27］。同時(shí)，輻射誘變獲得的植物品種（包括具有繁殖能力的植物細(xì)胞、組織）也屬于我國專利法意義上不授權(quán)的客體，而美國專利可以保護(hù)各種誘變方法獲得的植物品種。因此，對于輻射誘變農(nóng)作物新技術(shù)的知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)策略，建議注意以下內(nèi)容：（1）可以選擇植物新品種權(quán)保護(hù)品種，或者將完成發(fā)明所必須的、公眾無法獲得的植物品種或材料，在國家知識產(chǎn)權(quán)局認(rèn)可的保藏單位［例如中國典型培養(yǎng)物保藏中心（China Center for Type Culture Collection CCTCC）］進(jìn)行保藏，在專利申請文件中記載所保藏的材料的保藏信息，并在申請時(shí)提交保藏證明和存活證明等相關(guān)證明文件，以滿足說明書充分公開的要求［28］；（2）可以保護(hù)誘變獲得的植物材料或品種在作物育種或者遺傳改良中的應(yīng)用；（3）如果研究發(fā)現(xiàn)輻射誘變后與性狀改變相關(guān)的分子標(biāo)記或基因，以分子標(biāo)記、基因或蛋白及其應(yīng)用的形式申請專利保護(hù)；（4）調(diào)整誘變方法的撰寫形式以滿足實(shí)用性的要求，如刪除針對特定性狀進(jìn)行輻射誘變等；（5）除了保護(hù)誘變方法，還可以保護(hù)新的誘變裝置、儀器或設(shè)備。

5 結(jié)論

本文通過統(tǒng)計(jì)分析農(nóng)作物輻射誘變育種領(lǐng)域在我國申請專利保護(hù)的情況，發(fā)現(xiàn)該領(lǐng)域在我國的申請量仍處于上升期，但由于創(chuàng)新性、撰寫不當(dāng)?shù)纫蛩貙?dǎo)致授權(quán)率較低，約為30%，其中未繳年費(fèi)的專利數(shù)量約占授權(quán)總量的35%。該領(lǐng)域總申請量中約92%為發(fā)明專利，技術(shù)主題包括育種方法和輻射設(shè)備，實(shí)用新型占比僅8%，技術(shù)主題全部為輻射育種設(shè)備；來自國內(nèi)的申請人占比約92%，國外申請人占比僅8%；科研單位、大學(xué)和企業(yè)是該領(lǐng)域技術(shù)研發(fā)的主力軍。輻射誘變專利應(yīng)用最多的品種是水稻，占比約12%；種子是普遍采用的輻射部位；γ射線是應(yīng)用最多的輻射源，占比達(dá)41.35%，其次是離子束；輻射誘變以獲取突變體為目的的專利最多，其次是品質(zhì)改良。我國與國外在輻射誘變育種領(lǐng)域的專利保護(hù)仍存在差距，建議加強(qiáng)輻射誘變與其他前沿分子生物學(xué)育種技術(shù)的結(jié)合，同時(shí)提高專利申請文件的撰寫質(zhì)量。