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种子上下游产业的专利技术竞赛促进世界农业发展
添加时间:2013-1-7 19:30:14     浏览次数:928

作者:魏衍亮

一、我国种子行业的技术崛起

2009年,受多种因素影响,全球粮食库存消费比大幅下降到13%,跌到安全线17-18%以下,世界粮食库存储备降到57天。很多国家不但粮食供应紧张,油料等其他作物的供给也陷入困难。一些粮食生产大国取消了农产品出口退税政策;欧盟则完全取消了粮食进口关税,取消了保留休耕地的要求。联合国粮农组织预测,如不提高农业技术,到2050年,全球粮食产量可能下降25%,而届时全球人口将增加20多亿。因此,全球农业增产增收的技术需求非常巨大。

与国外部分地区相比,我国粮食库存消费比远高于世界安全线,农业单产、总产都居世界前列。依靠科技创新和政策支持,我国农业将继续稳定增长,有效满足社会需求。例如,北京大北农集团的“两优培九”水稻全国推广种植面积上亿亩,产量比“汕优63”提高10-20%。四川贝安迪生物基因工程有限公司开发的转基因水稻,把甘蓝型油菜中的耐热基因TR1转入水稻,使水稻的花粉活动能力提高3倍,结实率提高30%-400%,单株产量提高了30%-200%,具有重大应用前景。我国科研人员还利用水稻秸杆缩短基因、抗倒伏基因、稻粒增加基因、稻粒增重基因等开发了一些水稻新品种,储备了大量高新技术,为我国水稻持续增产奠定了技术基础。

再如,美国、加拿大小麦亩产一般为150-200公斤,我国“济南17”小麦在全国推广种植面积超过4000万亩,平均亩产高达500公斤左右。此外,我国济麦19号、烟农19号、莱州95021等也是全球少见的高产优质小麦品种。在油料作物方面,我国培育的优质花生品种,亩产超过300公斤,号称全球油料之王的美国转基因大豆,亩产仅约170公斤;而且,我国花生出油率、油料品质远远高于美国大豆。2009年,江苏开发的高垅地膜花生亩产鲜果超过800公斤,干果超过400公斤,为我国大面积推广油料花生提供了新品种。我国还开发了不冬眠的韭菜、航天育种的土豆等果菜品种,以及中双11号、中油519等油料品种。一些优良品种,仅仅知识产权转让费用就高达数千万元。国内植物新品种的推广种植面积累计高达数十亿亩,大量作物单产远远超过发达国家。这标志着,我国种子行业已经实现技术崛起。

二、国外种子行业的专利竞赛

从2009年新公开的专利文献看,国外种子专利部署主要分布在如下领域:

第一,作物种子及产物发明。这种专利文献主要涉及转基因种子、杂交种子与品种发明,在欧洲、北美地区较为常见。

例如,WO2009102873(A1)号文献涉及一种转基因大豆植物和种子。WO2009091518(A2)号、WO2009099580(A2)号文献涉及一种新的核苷酸和蛋白分子,及其产生的转基因作物。WO2009149787(A1)号文献涉及一种转基因植物中螟蛉昆虫抗性的控制技术。US2009183280(A1)号文献涉及一种降低镉传递能力的转基因植物,其衍生的产品,以及相关的转基因方法。WO2009068588(A2)号文献涉及一种提高耐压力与产量的转基因植物DE102007045953号、DE102007045957号、DE102007045955号文献涉及一种活性组分,可用于处理转基因植物种子,提高转基因种子的品质。

有些欧美公司申请了不少保护植物品种的专利。例如,孟山都技术公司对如下杂交玉米品种及其作物申请了US2009288216号等专利:CH744092、CH546505、CH440457、CH408813、CH951965、CH464638、CH421690、CH155784、CH163678、CH698617、CH333290、CH457975、CH990185、CH825595、CH904217、CH872467、 CH716590、CH288631、CH862061、CH945822、CH039640、 CH515277、CH747345、CH892646、CH897363、CH226886、CH457496、CH288157.

孟山都技术公司还对玉米品种CV283015、CV707970、CV193192、CV548123、CV520536、CV401587、CV201191、CV112211、CV237850、CV135273、CV724812、CV596775等申请了专利。如下加拿大专利则用于保护春油菜新品种的种子及其作物:CA2665613(A1)号文献涉及春油菜品种SCV354718的种子及其作物。CA2665610 (A1)号文献涉及春油菜品种SCV425044的种子及其作物。CA2665608 (A1)号文献涉及春油菜品种SCV384196的种子及其作物。CA2665606 (A1)号文献涉及春油菜品种SCV328921的种子及其作物。

其他地区的企业也申请了不少相关文献。例如,EP2123753(A1)号文献涉及一种使种子产量大大提高的新植物。WO 2009089631(A1)号文献涉及一种农作物的种子和谷物的分熘、加工过程。它公开了一种新的物种Saponaria vaccaria L,该物种可以利用传统的农业方法进行大田种植。WO2009143037(A1)号文献涉及一种通过链烷醇酰胺从非油料种子中提取的环氧树脂的衍生物以及相应的制备过程。该环氧树脂包含至少一种氨基化合物,例如,一种从非油料种子中提取的缩水甘油醚的氨基化合物或者一种缩水甘油醚的氨基化合物的衍生物。

第二,提高种子产量的技术。例如,WO2009047525(A1)号文献涉及一种控制植物种子及其他生物大小的方法。该发明用常规蛋白质控制拟南芥及其它生物体中种子的大小,该蛋白质非常有效,可大大促进农作物的产率及增加植物的生物数量。WO2009113684(A1)号文献涉及一种提高植物的生物数量或者种子的数量的基因及相关使用方法。该基因可以使植物的生物体数量大大提高,该蛋白质磷酸酶2C基因包括三个相同的序列,这些序列由氨基酸序列等组成。WO2009032741(A2)号文献涉及一种杂交种子的生产方法及系统。该发明提供了一种产量高、无破坏性种子的制备方法。

第三,油料作物种子发明。例如,WO2009143401(A2) 号文献涉及一种从油质有机体中提取出DGAT基因以提高种子的储油量,并改变脂肪酸在油料作物中形态的技术。它应用转基因的大豆种子,并使其相对于未转基因的大豆种子提高含油量至少10%.该发明中,从油质有机体中提取出的DGAT基因对提高作物含油量起到了决定性作用。WO2009143398(A1)号文献涉及一种从解质耶罗维亚酵母与质体葡萄糖磷酸变位酶按一定降次排列结合得到的DGAT基因,及其用于提高种子储油量并改变脂肪酸在油料作物中形态的技术。它应用转基因的大豆种子,使之相对于未转基因的大豆种子提高含油量至少20%.该发明中,从解质耶罗维亚酵母与质体葡萄糖磷酸变位酶按一定降次排列结合得到的DGAT基因是这一技术创新的关键发明点。

再如,WO2009143397(A2)号文献涉及一种提高种子储油量并改变脂肪酸在油料作物中形态的新型DGAT基因。该发明中,转基因种子相对于未转基因种子的脂肪酸含量提高了至少10%,该新型DGAT基因还可用于提高其他种子的储油量。WO2009143036(A1) 号文献涉及一种通过链烷醇酰胺从油料种子中提取环氧树脂衍生物的技术,以及相应的产品制备过程。其中,环氧树脂中包含至少一种氨基化合物,例如,一种从油料种子中提取的缩水甘油醚的氨基化合物或者一种缩水甘油醚的氨基化合物的衍生物。

第四,种子油脂成份分析控制技术。例如,WO2009111587(A2) 号文献涉及一种膜油质和种子油中的不饱和脂肪酸的组成及区分方法。它提供了一种新方法,用来区分种子油中的不饱和脂肪酸,以及通过不为人所知的的合成方法合成的膜油质,其中包括卵磷脂。WO2009130291(A2) 号文献涉及一种植物种子油。该植物种子油包括占脂肪酸总重量7-26%的花生四烯酸。该发明还公开了小孩食谱中所涉及到的该种子油含量。

第五,种子蛋白发明。例如,WO2009124503(A1) 号文献涉及一种从种子的胚胎中提取出的蛋白质萃取物的用途以及相应的萃取物组分。它还公开了种子胚胎中提取出的蛋白质萃取物用来稳定蛋白质的方法,以及该蛋白质萃取物的制备方法。WO2009037390(A2)号文献涉及一种用来对大批量种子发芽进行性质标记的蛋白质EM6及相关应用。本发明技术方案的实现与蛋白质EM6的量化过程密不可分。

第六,种子检测技术发明。例如,WO2009038748(A2)号文献涉及一种种子检测的方法及其所使用的仪器。它提供了一种加快老化种子检测的方法与设备,该设备包括一个单独的塑料薄板,该薄板被分成了一些适合的小隔间,每一个隔间里都有一个承载种子的平台。WO2009025550(A1)号文献涉及一种测量种子品质的方法。该发明提供了一种测量样品或植物种子的方法,可提供一条所测种子的校正曲线,测量出具有至少一个基因的样品的规格化表达式,并在校正曲线上找出种子品质的参数。

第七,作物纤维改进技术。例如,WO2009100674(A1)号文献涉及一种利用RDL1基因提高种子放大率及棉花纤维伸长率的方法。它利用RDL1基因或者RDL1蛋白质增强农作物种子的性能,采用基因工程方法,将携带有外源RDL1基因的细胞单元通过载体移植到棉花中,制备出转基因植物,并获得转基因种子,该技术提高了新种子的生长性能与作物的纤维品质。

第八,作物绝育技术。例如,WO2009064765(A1)号文献涉及一种令种子失活的方法。该发明公开了具有活性的种子的蛋白质及脱氧核糖核酸的特征,使该种子绝育的方法,以及失活后种子的一些生物和物化参数。

第九,种子的物化处理技术。例如,WO2009021985 (A2)号文献涉及一种用于处理种子的物质组成及处理方法。该物质的组成包括:活性组分、芳基聚乙烯醚以及具有聚合醚的聚合链。WO2009064508(A1)号文献涉及一种智能的种子处理系统及仪器。此方法及系统的配置准确、一致,可有预见性地处理种子样品,以适应和改变传统科研计划中所使用的植物种子。WO2009032282 (A1)号文献涉及一种种子剥壳装置。它公开了一种种子剥壳的简易装置,可有效去除种子壳。AU2009100046 (A4)号文献涉及一种用种子、谷物等裹覆生产面包的方法。RU2370956(C1)号文献涉及一种农业种子的播种前处理工艺,可提高产量。

三、国内种子行业的专利竞赛

从2009年新公开的专利文献看,国内种子专利部署主要分布在如下领域:

第一,转基因种子。例如,200680047649.2号文献涉及一种含有高水平游离赖氨酸的转基因玉米种子,它由重组DNA构建体制备,该构建体具有与抑制内源赖氨酸分解代谢产物产生的基因抑制元件可操作性连接的胚乳特异性启动子和胚特异性启动子。

第二,种子的培育方法。例如,200710045350.X号文献涉及一种农作物种子培育方法,它将洁净菜籽油放入锅中煎熬,菜籽油冒油烟后,再熬二分钟为止;将菜籽油放置五小时,待菜籽油自然冷却后,取干燥优质的种子与菜籽油一起放入干燥的玻璃瓶中,菜籽油与种子质量比为5∶4.该发明培育的种子,其作物比普通同类作物成活率高、产量更大,营养价值更高。

第三,种子的测定方法。例如,200810117971.9 号文献涉及一种苜蓿种子加速老化测定的方法,包括以下步骤:调整种子含水量;将种子置45℃,湿度为100%的环境中进行人工加速老化处理,老化时间为84h;测定老化后种子的发芽率。200810119329.4号文献涉及一种快速测定苜蓿种子水分含量的方法,可在12-14分钟内准确测定40%以下种子的含水量变化。

第四,种子的处理方法。例如,200810222842.6 号文献涉及一种西洋参种子的处理方法,它将种子与沙子均匀混合,控制沙子含水量为4-7wt%,进行如下步骤:控制温度为5-20℃,使种子度过种胚形态后熟缓慢生长阶段;控制温度为10-20℃,使种子度过种胚快速生长阶段的前期和中期;将温度降低至10℃以下,使种子度过种胚快速生长阶段的后期。该发明可提高种子的品质与产量。

第五,种子的育苗和栽培方法。例如,200810304937.2号文献涉及一种大花红景天种子的育苗及栽培方法。它用80-150ppm的赤霉素液浸泡种子3-4小时,清水冲洗,晾干后备用。它可提高红景天产量和质量。

第六,种子的药学应用。例如,200680048251.0号文献涉及一种有效用于预防和治疗胃炎或胃溃疡的木鳖子种子提取物,以及从中分离的木鳖子皂苷I.木鳖子种子提取物和从中分离的木鳖子皂苷I可用于预防和治疗胃炎或胃溃疡。200810012419.3号文献涉及一种山茶种子中的三萜皂苷,其制备方法和医药用途,相关提取物可制备保护胃粘膜、抗肿瘤、降血糖、降血脂的药物或保健食品。

第七,分子检测方法。例如,200810143133.9号文献涉及一种基于杂交稻F1的种子鉴别其亲本的分子检测方法,包括如下步骤:按照常规DNA抽提方法从杂交稻F1种子稻壳和幼苗抽提DNA;根据国家标准选择SSR引物,利用选择的引物对稻壳和幼苗的DNA进行SSR 分子标记;由对稻壳DNA的扩增获得母本的带谱;由对幼苗DNA扩增获得杂种F1的带谱;由杂种F1带谱和母本带谱推导出父本带谱;将获得的杂种 F1和其父本、母本的带谱与杂交水稻DNA指纹库数据比对,确定父本、母本是否为已审定的亲本或者未审定的新材料。

第八,种子培养基。例如,200810118432.7号文献涉及一种兰科植物种子萌发培养基。该培养基由肌醇、烟酸、盐酸吡哆醇、盐酸硫胺素、甘氨酸、酪蛋白胨、土豆泥、蔗糖等组成,用水定容。用该培养基培养兰花,可缩短种子萌发时间,提高种子萌发率。200710054977.1号文献涉及一种农作物种子发芽育苗培养基。它由保水材料、骨架材料和粘合剂复合而成,用模具成型,形成片状矩形体或圆形体,在植种面形成植种盲孔阵列。

第九,种子组配方法。例如,200810073875.9号文献涉及一种利用红麻细胞质雄性不育系组配杂种一代种子的方法。它以红麻细胞质雄性不育系为母本,以任一符合育种目标的雄性可育品种为父本组配杂交组合。200810073874.4号文献涉及一种利用红麻细胞质雄性不育系组配杂种一代种子的方法。

第十,提高种子的发芽率的方法。例如,200810118248.2号文献涉及一种提高荆条种子发芽率的方法,它选用半褐色野生荆条种子,结合植物激素赤霉素溶液处理或低温层积处理方法,破除种子休眠,促进种子发芽。200810136982.1号文献涉及一种提高龙牙楤木种子发芽率的方法。它把龙牙楤木种子用水浸泡,然后浸泡于硫酸铜水溶液中,再冲洗;冲洗后的种子与湿砂混合,经低温冷层积、干燥后密封保存。

第十一,种子加工工艺。例如,200710164108.4号文献涉及一种棉花种子加工工艺,它用水喷淋清洗设备处理种子,把酸处理液中硫酸的浓度调整为7-10%,降低了发泡剂和活化剂含量,发泡剂与活化剂之和为0.35%以下。该发明可节约成本,提高发芽率,降低破损。

第十二,种子诱变技术。例如,200810157847.5号文献涉及一种太空模拟种子诱变装置,包含X射线发生器、微波发生器、紫外线发生器、超声波发生器、γ射线发生装置)、阀门、外仓、内仓、吹气机、固定框和密封板;外仓和内仓为圆球形并设置有开启的密封门,密封板设置在外仓和内仓之间。诱变因素被集中在一个通道内,对种子的伤害较小。

第十三,提高产量的种子种植技术。例如,200810022213.9号文献涉及一种机器,由滑动板、直线导轨、机架、播植种子机头、种子吸针、滑动板驱动机构、种子盘、种子盘驱动气缸、气动控制元件、真空泵等部分组成,播植种子机头是一个有真空腔的部件。200910072236.5号文献涉及一种播种间距均匀且不嗑种子的排种器。

第十四,种子油体蛋白质分离方法。例如,200710195003.5号文献涉及一种麻疯树种子油体蛋白质分离方法,采用蛋白质双向聚丙烯酰胺凝胶电泳技术进行分离,包括等电聚焦电泳步骤、胶条平衡步骤和SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳步骤。200910094239.9号文献涉及一种从辣木种子中提取辣木蛋白质的方法。无有机溶剂参与的温和条件下,本发明可同时得到辣木油和高品质辣木蛋白质。

第十五,种子催芽方法。例如,200810137383.1号文献涉及一种促进种子发芽的方法,包括如下步骤:春天种植前1-5天,在室温的条件下将作物种子浸没在水面高于作物种子1cm的水中吸水 19h-42h;将饱和的作物种子自然风干到种子原始大小。200810240193.2号文献涉及一种银叶椴种子催芽方法,选取充分成熟的新种,先机械脱去果皮,采用速烫和浸泡处理,然后用赤霉素和细胞分裂素浸泡,最后采用先暖温后低温的变温层积法催芽。

第十六,种子消毒方法。例如,200710115763.0号文献涉及一种蔬菜种子消毒剂,其主要成分是按比例混合而成的聚六亚甲基胍、生物酶。200910099339.0号文献涉及一种蔺草种子的消毒方法,包括以下步骤:将蔺草种子用0.6-0.65g/L的高锰酸钾水溶液处理70-75小时,用无菌水冲洗干净;用重量百分比浓度为70-75%的酒精处理55-65分钟,用无菌水冲洗干净;用19-21g/L的漂白粉精片水溶液或重量百分比浓度1-2%的次氯酸钠水溶液处理3-5分钟,用无菌水冲洗干净;用重量百分比浓度为0.1-0.15%的升汞水溶液处理7-9分钟,用无菌水冲洗干净。

第十七,种子的识别技术。例如,200910014532.X号文献涉及一种基于RFID和GPS的种子识别系统及其工作方法,其硬件结构为:包括一个RFID标签,该RFID 标签在种子生产时置入种子包装袋中;还包括与RFID标签配合的RFID读写器;RFID读写器读取RFID标签的内置信息或向RFID标签内写入指定信息;RFID读写器还内置有GPS 芯片,它接收GPS地理信息,并在需要时将该地理信息写入RFID标签内;RFID读写器与种子控制中心通过无线网络进行通信。

第十八,种子预处理方法。例如,200910059407.0号文献涉及一种毛叶山桐子育苗的种子预处理方法,它将毛叶山桐子种子先用清水浸泡后,再在大于3-7%的 KH2PO4溶液中浸泡0-7.5小时,浸泡温度为25-32℃,浸泡后加清水进行搓揉和洗涤;处理后的种子再用清水浸泡 4-8小时后播入苗床进行幼苗培育,培育出的幼苗再移栽至施有底肥的苗圃培育成苗。

第十九,种子纯度的鉴定方法。例如,200910022841.1号文献涉及一种利用SCAR标记进行大白菜品种鉴定和种子纯度检验方法,它以橙色大白菜新品种“金冠2号”及其亲本的基因组DNA为模板,通过RAPD分析,建立杂交种“金冠2号”杂交种及其亲本的RAPD特异指纹图谱,获得一个母本特异性 SCAR标记和一个杂种特异性SCAR标记,应用这两个SCAR标记,根据品种指纹图谱和特异标记进行“金冠2号”杂交种的品种鉴定和种子纯度检验。200810143770.6号文献涉及一种甘蓝型油菜杂交种种子纯度快速鉴定方法。

第二十,抗旱能源植物种子丸粒化剂。例如,200910088982.3号文献涉及一种抗旱能源作物种子丸粒化剂及制备和使用方法。该种子丸粒化剂包括如下组分:秸秆粉或腐熟有机物、植物生长调节物质、吸水树脂、填料、粘合剂、杀虫剂、杀菌剂、尿素和磷酸二氢钾。200810058970.1号文献涉及一种缩短烟草丸化种子发芽时间及提高抗寒性的方法。对烟草种子消毒、清洗后,用50-100mg/L的赤霉素溶液引发处理24-36小时,清洗、回干后按常规工艺制成烟草丸化种子。

值得关注的是:国内公开的专利文献不乏核心技术。

例如,孟山都公司公开的一项启动子专利,保护能在植物中高水平转录异源核酸序列的Arcelin启动子,修饰、制备、和应用该启动子的方法,以及含有高表达Arcelin启动子的组合物、转化的宿主细胞、转基因植物和种子。该启动子专利保护范围很大,适合应用于种子、植物和细胞。

再如,江苏明天种业科技有限公司检测“两优培九”种子纯度的引物及其方法专利,可鉴定种子纯度,消除大量坑害农民的假冒伪劣种子。该专利以两系杂交稻“两优培九”及其双亲的DNA为摸板,选择两对SSR引物组合扩增得到6条电泳迁移率明显不同的条带,其中两条来自母本,四条来自父本,可以很清楚地区分“两优培九”杂种种子中混入的母本自交种子。它还对常见类型杂株,用两对SSR引物进行二重PCR扩增,得到“两优培九”特征谱带,建立了“两优培九”种子纯度分子鉴定体系,鉴定准确率在99.9%以上。

(魏衍亮)

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