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作者：周丽英，史荣卿，薛佳琪（中国农大）；赵静娟，串丽敏（北京市农林科学院）肉牛育种是改良和培育肉牛品种的过程，通过改良肉牛品种的性状，提高肉牛的生长速度、肉质品质和抗病性能，从而增加肉牛养殖业的生产效益和市场竞争力。本文旨在对2012-2022年肉牛种业相关技术研发状况与发展趋势展开分析，基于专利数据，分析全球肉牛育种领域技术研发趋势、主要技术来源国家、主要研发主体、主要技术构成、高价值专利以及关键技术清单等。通过本研究，希望可以为肉牛育种技术研发提供新的思路和支持，促进肉牛产业的可持续发展。
根据“肉牛育种领域技术分解表”，形成专利检索策略。利用incoPat专利信息平台，分别检索“遗传学与杂交育种”、“分子育种”、“全基因组关联育种”和“基因工程育种”四个子领域的相关专利，限定申请年份为2012年至今，同族合并后共获得专利525件。
2012-2022年，全球肉牛育种领域共申请专利论文525件，其中发明专利507件，实用新型18件，该领域总体处于以技术开发为主的成长期。分析肉牛育种领域专利申请量的年度变化趋势，结果如图1所示。可以看出，全球肉牛育种专利申请量总体表现出较为平稳的态势，具体表现为：2013-2014年出现一次较大幅度的下降，申请量由57件减少至30件；2014年至2021年，平稳上涨，年度申请量逐步回升至61件，期间2019-2020年出现一次小幅下降。![]()
图1 2012-2022年肉牛育种领域专利申请量年度变化趋势
专利申请人的来源国对应着技术的来源国，它能在一定程度上揭示区域对领域的技术布局情况。分析肉牛育种领域专利申请人的来源国分布情况，结果如图2所示。各国在肉牛育种领域的技术布局力度差异显著，排名前四的中国、韩国、美国、俄罗斯之间及其与之后各国均存在较大差距，形成界限分明的四级梯度；中国位于第一级，来自中国的申请人在肉牛育种领域共申请专利366件，对该领域的专利贡献度达到69.71%，表明中国是全球肉牛育种领域技术创新最活跃的地区；韩国位于第二级，该国专利申请人共申请专利73件，全球占比13.90%，虽然仅次于中国排名第二，但相差四倍，差距较大；美国、俄罗斯位于第三级，两国专利申请人分别申请专利32件、26件，全球占比6.10%、4.95%，与韩国相差1-2倍；其余各国专利申请人的专利申请量均不足十件，与位列前三的中、美、韩的布局情况形成强烈对比。![]()
图2 2012-2022年肉牛育种领域专利申请人TOP10来源国家
分析肉牛育种领域专利的重点申请人，结果如图3所示。中国机构在其中占比很大，位列前十的申请人有8个来自中国；西北农林科技大学、韩国农业振兴厅、中国农科院北京畜牧兽医研究所和吉林大学位列前四；其中西北农林科技大学申请106件，遥遥领先；排名第二的韩国农业振兴厅申请28件，超过排名第三、第四的中国农科院北京畜牧兽医研究所（17件）和吉林大学（15件）一倍左右；其余6家机构申请量差距不大，均为10件左右。![]()
图3 2012-2022年肉牛育种领域专利申请量TOP10机构
图4和图5分别列出了中国和中国以外地区专利申请量排名前十机构的名称，供相关领域研究人员、研究机构和管理部门参考。![]()
图4 肉牛育种领域专利申请量TOP10的中国机构
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图5 肉牛育种领域专利申请量TOP10的国外机构
以IPC分类为基础，分析肉牛育种领域专利的技术构成情况，结果如图6和表1所示。综合结果信息可知，C12Q（包含酶、核酸或微生物的测定或检验方法；其所用的组合物或试纸；这种组合物的制备方法；在微生物学方法或酶学方法中的条件反应控制）类技术是肉牛育种领域最主要的研发方向，共申请相关专利395件，占比74.25%；其次是C12N（微生物或酶；其组合物；繁殖、保藏或维持微生物；变异或遗传工程；培养基）类技术，共申请相关专利266件，占比50%；A01K（畜牧业；养鸟业；养蜂业；养鱼业；捕鱼业；饲养或养殖其他类不包含的动物；动物的新品种）、G01N（借助于测定材料的化学或物理性质来测试或分析材料）、G16B（生物信息学，例如特别适用于计算分子生物学中的遗传或蛋白质相关数据处理的信息与通信技术）、A61D（兽医用仪器、器械、工具或方法）、C07K（肽）、A61K（医用、牙科用或梳妆用的配制品）等六类技术也是肉牛育种领域重要的研发方向，相关专利申请量均在10件以上。![]()
图6 2012-2022年肉牛育种领域专利的技术构成
表1 肉牛育种领域专利量排名前10的IPC技术类别![]()
基于incoPat专利信息平台对2012-2022年肉牛育种领域相关专利做技术主题聚类，结果如图7所示。可以看出，该领域的研发主题共聚为五个类团，类团规模由大到小（专利数量由多到少）依次为：基因单核苷酸多态性、遗传标记、转基因牛、全基因组、肉牛。![]()
图7 2012-2022年肉牛育种领域技术聚类
深入各研究方向，分析它们包含的高频技术主题，以文字大小代表相应主题专利数量的多少，做肉牛育种领域技术主题云图，结果如图8所示。可以看出，基因单核苷酸多态性、遗传标记等主题在该领域的技术研发布局中占比最高；基因分型、遗传资源、转基因牛、隐性致死突变、snp、全基因组等主题也是该领域十分重要的研发方向；安格斯牛、单核苷酸多态性、蛋白质组、分子标记等技术主题的研发也在该领域占有重要地位。![]()
图8 肉牛育种领域技术主题云图
图9和图10分别展示了中国和中国以外地区肉牛育种领域研究主题的分布情况。可以看出，中国申请人除了重视基因单核苷酸多态性、遗传资源、snp、安格斯牛、隐性致死突变、分子标记等全球重点研发主题外，还对拷贝数变异、牛胚胎、中国西门塔尔牛、双荧光素酶报告基因、打靶载体、肠上皮细胞系、西门塔尔牛、品质性状、超数排卵等技术主题做了较多布局；国外申请人除了在遗传标记、单核苷酸多态性、snp、基因分型、蛋白质组、全基因组等全球重点研发主题上有较多布局外，对等位基因、生物医学、公牛、引物组、皮肤病、特异性探针等技术主题上也较为重视。国内外申请人虽然在具体的研发主题上存在一定差异，但在分子生物学方向上的布局倾向是一致。![]()
图9 肉牛育种领域中国申请人技术主题分布
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图10 肉牛育种领域国外申请人技术主题分布
incoPat专利信息平台的专利价值模型，融合了专利分析中最常用的技术指标（如技术稳定性、技术先进性、保护范围层面等20多个技术指标），通过设定指标权重、计算顺序等参数，将专利分为1-10分，分数越高则专利价值越高。本研究遴选肉牛育种领域价值度大于5的325件专利做全球高价值专利产出地图，结果如图11所示，图中红点表示来自中国的申请人申请的专利，蓝点表示来自韩国的申请人申请的专利，绿点表示来自美国的申请人申请的专利。可以看出，该领域价值较高的专利主要分布在拷贝变异数|黄牛|引物对（130件）、遗传标记|基质金属|反向引物（55件）、牛科动物|韩国|受试者（37件）、安格斯牛|眼肌面积|变异位点（23件）、长效干扰素|sequence|表达载体（21件）等技术主题；中国价值较高的专利主要产自“拷贝变异数|黄牛|引物对”、“安格斯牛|眼肌面积|变异位点”及“长效干扰素|sequence|表达载体”等技术主题；韩国价值较高的专利则主要来自“遗传标记|基质金属|反向引物”、“多核苷酸|核苷酸序列|mstn”及“牛科动物|韩国|受试者”等技术主题；美国价值较高的专利则主要来自“有蹄类动物|esc|内细胞团”、“遗传分析|体外受精|牛早期胚胎”等技术主题。![]()
图11 2012-2022年肉牛育种领域全球高价值专利产出地图
图12和图13分别展示了中国和中国以外地区肉牛育种领域专利技术主题的分布情况，图中紫色原点表示价值度为10的专利。可以看出，中国申请的价值度为10的2件专利集中在“眼肌面积|高原缺氧|候选基因”技术主题上；国外申请的价值度为10的6件专利分散在“牛科动物|韩国|特定蛋白”、“排卵率|人工授精|牛人工授精”、“基质金属|反向引物|整联蛋白”、“遗传分析|有蹄类动物|esc”、“基因型分析|遗传物质”、“多核苷酸|等位基因特异性引物|多态性”等6个技术主题上。![]()
图12 肉牛育种领域中国高价值专利主题分布
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图13 肉牛育种领域国外高价值专利主题分布
以专利及其同族的被引用次数、incoPat专利信息平台专利价值度指标为基础，结合领域相关性分析，遴选肉牛育种领域关键技术，结果如表2所示。![]()
1、肉牛育种领域已进入平稳发展期，近十年的专利申请量未出现较大幅度的波动；2、中国是全球肉牛育种领域技术创新最活跃的地区，中、韩、美、俄位列前四，但相互间差异显著，且与排名其后的其他国家差距较大；中国机构在全球研发体系中占有重要地位，专利申请力度较大；3、C12Q（包含酶、核酸或微生物的测定或检验方法；其所用的组合物或试纸；这种组合物的制备方法；在微生物学方法或酶学方法中的条件反应控制）类技术是肉牛育种领域最主要的研发方向，相关技术研发主要集中在基因单核苷酸多态性、遗传标记、基因分型、遗传资源、蛋白质组、分子标记等主题。4、除重视全球重点研发主题外，中国申请人技术研发重心还包括拷贝数变异、牛胚胎、中国西门塔尔牛、双荧光素酶报告基因、打靶载体、肠上皮细胞系、西门塔尔牛、品质性状、超数排卵等，国外申请人的技术研发更偏重等位基因、生物医学、公牛、引物组、皮肤病、特异性探针等主题，二者的技术研发重点虽有差异，但总体上还是侧重分子生物学和动物疫病两大方向。5、肉牛育种领域价值较高的专利主要分布在“拷贝变异数|黄牛|引物对”、 “遗传标记|基质金属|反向引物”、“牛科动物|韩国|受试者”、“安格斯牛|眼肌面积|变异位点”、“长效干扰素|sequence|表达载体等技术主题”；中国高价值专利集中在“拷贝变异数|黄牛|引物对”、“安格斯牛|眼肌面积|变异位点”及“长效干扰素|sequence|表达载体”等技术主题；国外高价值专利分布在多个技术主题，包括“遗传标记|基质金属|反向引物”、“多核苷酸|核苷酸序列|mstn”、“牛科动物|韩国|受试者”、“有蹄类动物|esc|内细胞团”、“遗传分析|体外受精|牛早期胚胎”等。
