国科图产业技术情报——微生物农药

1产业技术情报—————————————————————————————————————————————————————————————2014年11月20日第19期（总第27期）编者按：微生物农药是生物农药的一个重要方向。本期以微生物农药为主题，对相关专利进行分析指出：美国是全球微生物农药研发较早也是最先进的国家之一，我国近几年发展迅速，已经拉近了与美国之间的差距。微生物农药研究热点主要集中在微生物新种；微生物农药剂型开发；微生物的遗传改良；土壤接种剂；线虫类微生物农药等领域。本期重点：微生物农药巴斯夫、拜耳、先正达等国际农化巨头是全球微生物农药专利的主要拥有者，这些机构均非常重视在全球的专利布局和保护。中国科学院、华南农业大学、中国农业科学院和浙江大学4家中国机构进入全球专利量排名前10位，但专利布局仅限于我国，保护程度还不够强。我国《生物产业发展规划》（2012）指出，要加速开发生物菌种新资源，发展规模化发酵培养关键技术与装备，强化农用生物制品的市场准入监管，促进农用生物制品产业标准化、规模化和高品质发展。推动高品质植物免疫诱抗剂、生物杀菌剂或杀虫剂、天敌生物等生物农药产品产业化。主编：刘细文执行主编：贾苹本期策划：张博、谢华玲、孙玉玲、冷泠联系地址：北京北四环西路33号中科院国家科学图书馆区域信息服务部邮编：100190电话：[phone]邮件地址：[e-mail]2【技术趋势】微生物防治作为生物防治措施之一，进入人类生产实践的时间较早。19世纪70年代末，乌克兰微生物学家Metchnikoff利用黑僵菌（Metarhiziumanisopliae）开展了小麦金龟子幼虫的防治工作。这被认为是人类利用微生物防治有害生物实践的开始，至今已有130多年历史。早期，昆虫病原真菌的开发利用占据主导地位，但由于在美国防治麦长蝽与柑橘害虫中的效果受到质疑，其关注度开始下降。20世纪初，苏云金芽孢杆菌（Bacillusthuringiensis,Bt）和乳状芽孢杆菌（B．popilliae）的发现开启了人类利用昆虫病原细菌防治有害生物的实践，并从此主导了整个微生物农药的发展。1929年，格氏线虫（Steinernemaglaseri）的发现，标志着线虫开始进入微生物防治的舞台。20世纪后半叶，人类开始了利用病毒防治害虫的实践。当前，对于微生物农药的概念存在着广义和狭义两种不同观点。广义的微生物农药是指由微生物及其代谢产物加工而成的具有杀虫、杀菌、除草、杀鼠或调节植物生长等具有农药活性的物质，包括农用抗生素和活体微生物农药，是生物防治的物质基础和重要手段。狭义的微生物农药仅指活体微生物本身。美国环境保护局将生物农药分成三大类，即微生物农药、植物整合保护剂和生物化学农药，其中的微生物农药采用了狭义的概念。同样，我国农业部在2007年出台的《农药登记资料规定》中，也将微生物农药定义为以细菌、真菌、病毒和原生动物或基因修饰的微生物等活体为有效成分。本报告中的微生物农药仅指微生物活体。本报告利用汤森路透科技公司数据检索与分析平台TI（ThomsonInnovation）中的DWPI和DCPI数据库。通过关键词和国际专利分类号进行组合检索（检索策略略），共检出相关专利3978项，计13658件专利（检索日期为2014年11月10日）。所采用的主要分析工具为TI和TDA（ThomsonDataAnalyzer）。31.微生物农药相关专利技术发展趋势本次检索从数据库中获得3978项相关专利。从图1可知，微生物农药专利的申请始于1960年，其后一直到2014年，微生物农药专利申请数量整体呈上升态势。总体可大致分为三个时期：1960～1981年为萌芽期，年度专利申请量均在20项以内；1982～1997年为起步期，此时的专利申请数量上升，但申请量均低于100项；1997年至今进入快速发展期，专利申请数量大幅增加，年度专利申请量从57件上升到2012年的347项，其中2002年跃增是由于线虫生物农药专利大量增加所致，2008年的增加是由于真菌类生物农药专利大量增加所致（由于专利申请与公开之间存在18个月左右的时滞期，因此2013年和2014年的数据仅供参考）。图1微生物农药申请趋势0501001502002503003504001960196219641966196819701972197419761978198019821984198619881990199219941996199820002002200420062008201020122014专利申请量（项）申请年42.分类微生物农药相关专利技术发展趋势在3978项微生物农药专利中，属于真菌类微生物农药的专利有2426项，共计8763件专利；细菌类微生物农药有1078项，共计3384件专利；病毒类微生物农药有457项，共计2051件专利；线虫类微生物农药206项，530件专利（图2）。图2分类微生物农药数量从各类微生物农药专利的起始申请时间可以看出，除线虫类微生物农药的起始时间在1979年以外，真菌类、细菌类、病毒类微生物农药的起始申请时间均集中在20世纪60年代，其中细菌类起始申请的时间最早，真菌类次之，病毒类排名第三，表明细菌类微生物农药的技术的突破比较早。从各类微生物农药发展趋势上可以看出，真菌类、病毒类和线虫类微生物农药均呈现增长态势，特别是真菌类微生物农药的增长趋势非常明显，从1997年的15项增长至2012年的275项，增加了18倍以上；细菌类微生物农药从2001年至今，专利申请量基本维持在50项上下，增长趋势不明显（图3）。24261078457206876333842051530010002000300040005000600070008000900010000真菌类细菌类病毒类线虫类专利申请量专利量（项）专利量（件）5图3分类型微生物农药的申请趋势3.微生物农药相关专利国家/地区分布及发展趋势由图4（A）可以看出，微生物农药领域相关专利技术主要来自美国、中国、日本、韩国、俄罗斯、欧洲、英国、德国、印度和法国等国家和地区，其中美国的专利申请量占27%，中国占25%，日本占13%。图4微生物农药技术输出国/地区（A）和技术市场国/地区（B）AB6从排名前5位的技术输出国家/地区的专利申请趋势可以看出，中国和韩国技术起步较晚，但近7～8年呈现出快速增强趋势，特别是中国增长趋势更加明显，2008年专利申请量超过美国后一直领先，2012年专利申请量达到高峰，专利量达到190项；日本上世纪60年代中期，就已经开始微生物农药专利的申请，技术相对较早，但近10年来专利数量下降明显；美国的技术起步非常早，1963年开始申请相关领域的专利，一直到2007年前专利数量一直领先于其他国家/地区，但近10年来增长趋势不明显（图5）。图5主要技术输出国专利申请趋势从图4（B）可以看出，中国、美国、日本、韩国、俄罗斯等国家和地区，专利受理量分别占全球受理量的25%、14%、11%、5%、6%。其中，中国的受理量是美国的2倍，从另一侧面表明中国已经成为全球专利权机构专利布局的最重要的国家，而且从微生物农药相关专利受理量增加趋势上看，这种趋势越来越明显（图6）。另外，韩国专利受理量增加趋势也非常明显，其中中国受理的专利量在2008年开始超过美国后一路领先，成为全球微生物农药专利技术第一大市场（图6）。7图6微生物农药专利技术主要市场布局发展趋势【核心技术】1.主题领域分布利用TI分析工具绘制了技术研发重点领域分布图（图7），由图可以看出，微生物农药领域技术热点主要集中在以下几点：（1）微生物新种：包括具有杀虫、防病、除草等活性的细菌、真菌、线虫和病毒等；（2）微生物农药剂型：包括可湿性粉剂的制备、包含Bt及其内毒素的生物农药制剂、控制转基因作物害虫的制剂等；（3）土壤接种剂：与一些有益土壤微生物进行混合，防治土壤病害和害虫的同时促进作物生长；（4）微生物肥料：通过对秸秆或厨余垃圾发酵制备成肥料；（5）线虫类微生物农药：包括线虫新种、线虫微生物农药制剂、应用方法等；（6）微生物的遗传改良：包括常规和分子生物学手段，如转基因生防菌、生防微生物的基因改良等.8图7微生物农药主题分布2.微生物农药领域高频被引专利分析将微生物农药领域专利按照被引频次进行统计得到排名前10项的专利技术（表1）。从表1可以看出，高被引专利主要涉及防治害虫的新微生物、病毒组合物、水凝胶封装的线虫、利用炭疽菌除草、杆状病毒生产系统以及绿色木霉等。表1TOP10高频被引专利专利号专利名称专利权人优先权国申请日期被引频次EP202739A1新微生物（苏云金芽孢杆菌M-7）及其控制害虫应用Mycogen公司美国1986-03-2153US3541203A用于昆虫防治的病毒组合物NCR公司美国1969-05-0844US4615883A水凝胶封装的线虫植物遗传公司美国1985-10-2343US4701326A包膜水凝胶封装的线虫植物遗传公司美国1986-05-19409US3849104A利用盘长孢状刺盘孢田皂角专化型炭疽菌控制田皂荚属杂草美国农业部美国1973-04-1740EP505207A1生物防治剂德国拜耳德国1992-03-2039WO2001027301A2利用桑蚕幼虫表达载体迅速生产重组杆状病毒的系统洛克菲勒大学美国2000-10-1637WO1996006161A1在无血清培养基中构建粉纹夜蛾细胞系及杆状病毒的生产方法康奈尔大学美国1995-08-2437US5215747A保护植物免受致病真菌危害的方法和组合物尤尼罗伊尔公司美国1992-02-0737US4489161A防治镰刀枯萎病的绿色木霉菌株美国农业部美国1982-10-2537被引频次排名第1位的专利EP202739A1是Mycogen公司于1986年申请的一项专利技术，主要技术涉及一种可以防治害虫的苏云金芽孢杆菌新种，即BacillusthuringiensisM-7菌株。该项专利技术的引用了德国宝灵曼公司（BoehringerMannheimGMBH）于1984年申请的一项题名为“有效防治鳞翅目昆虫的苏云金芽孢杆菌种类，由此获得的毒素及其使用方法”（VarietyofBacillusthuringiensiseffectiveagainstColeopteraandaninsecticidallyactivepreparationobtainabletherefrom,oratoxine,andtheirusetocombateColeoptera）专利技术。截至检索日，该项技术被引频次为53次。其中，Mycogen公司本身的引用次数为33次，超过一半以上，表明该公司对这项专利技术的重视程度，即通过后续不断申请专利对这项技术加以保护；其他施引专利权人还包括瑞士诺华、美国孟山都、美国农业部等。从国际专利分类号（IPC）方面可以出，技术主题由“杀虫微生物”（A01N63/00）扩展到了“细菌培养”（C12N1/20）、“农药剂型”（A01N25/00）、“微生物品种改良”（A01H1/00、A01H1/02、C12N15/09）、“芽孢杆菌毒素生产”（A01N63/02、C07K143/25、A01N37/44）等技术领域（图8）。10图8专利EP202739A1被引关系图【重点机构】1.微生物农药相关专利Top20申请机构表2列出了专利申请量排名前20位的机构，其中有9家企业、6家科研机构、3家大学、1家政府结构。其中，德国巴斯夫以72项专利位居首位；德国拜耳以71项位居第2位；美国杜邦以65项位居第3位；中国的中国科学院、华南农业大学、中国农业科学院、浙江大学均进入前10位，专利量分别为59项、43项、25项和23项，排名分别为第4位、第6位、第9位和第10位。从国别上，进入前20位的机构中，美国有5家；中国有4家；日本有3家；德国有2家，瑞士、丹麦、俄罗斯、韩国、澳大利亚和印度均为1家。从机构性质上看，美国的研究力量相对比较