基于大数据专利分析内生菌在病虫害防治的发展趋势研究

摘要对内生菌在病虫害防治方面的专利成果进行研究，以便更好地将专利成果应用于农业生产。利用innojoy专利数据库，通过对专利数量、专利申请人、专利申请地域、专利申请技术领域等主要专利指标分析，探讨内生菌在病虫害防治方面的专利申请全球发展趋势，并进一步挖掘该领域的应用价值。内生菌病虫害领域全球Top 10专利申请人主要集中在德国和美国的公司，申请了大量专利，属于实力最强的竞争对手，是最值得关注的申请人。另外，来自中国的华南农业大学的专利数量进入全球Top 10，在该领域的专利DPI综合实力非常好，未来发展潜力很大。中国、美国、韩国3国是内生菌在病虫害防治方面的主要专利申请受理国家。技术研究方向主要包括C12N1、A01N63、C05G3，是技术领域值得关注的方向。今后可以在更多的热点技术领域进行研发及成果转化，让更多的研究成果应用于农业生产。

关键词内生菌；病虫害防治；专利分析

中图分类号S058  文献标识码A  文章编号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

内生菌种类资源丰富多样，对其开发利用操作简单、安全、经济，在农业生产上应用广泛，特别是在病虫害防治方面具有重要的应用价值［1］。病虫害的防治方法包括化学防治、物理防治、生物防治等；其中化学防治方法对病虫害有一定的防治效果，但容易造成环境的污染；物理防治方法虽然对环境比较友好，但是精准针对目标性较差。而生物防治方法既能对病虫害进行靶向目标清除，同时对环境无污染，是一种绿色环保的方法［2］。植物内生菌是广泛存在于植物各个部位的微生物，包括真菌、细菌、放线菌等，能够与植物形成良好的共生关系［34］；同时其通过直接作用或间接作用在改善植物生长环境、减少病虫害的发生、提高作物产量方面具有重要的生物学效应［5］。

目前内生菌被广泛用于生物防治病虫害，包括：①内生菌增强植物对害虫、病原菌的抗性。草芽孢杆菌Em7能有效防治油菜茎腐病［6］；蜡样芽孢杆菌、铜绿假单胞菌等能够抑制松材线虫病［78］，球毛壳菌LB2能够抑制灰霉病菌的生长［9］。苏云金芽孢杆菌野生型菌株Bt S24801对致倦库蚊幼虫具有高效的杀蚊活性，并利用基因技术挖掘出该菌株含有的杀虫基因资源［10］。土传植物病原菌感染是农业生产上的防治难题，有研究发现真菌粉红粘帚霉（Clonostachys rosea IK726） 能够有效防控致病菌胶孢镰刀菌（F.subglutinans）引起的土传病害玉米枯萎病［11］， 另外内生菌在防治外来物种入侵上面有特效，张桂芬等［12］研究表明，新型苏云金芽孢杆菌基因工程菌G033A对传入我国的具有毁灭性番茄害虫南美番茄潜叶蛾防效明显；高粱是主要的粮食作物，经常会受到鳞翅目茎螟虫危害，球孢白僵菌（Beauveria bassiana）能够有效防治斑禾草螟（Chilo partellus Swinhoe）的危害，对其3龄期幼虫防治效果达到80%［13］。利用昆虫天敌来遏制其危害不需要使用化学农药，绿色环保。②内生菌做生物肥料能够抑制病虫害的发生。施用含有枯草芽孢杆菌Tu100生物菌肥料能够增产效果明显，同时能够抑制油菜菌核病 ［14］。③利用内生菌进行基因工程应用病虫害防治。有研究表明，Cry3a杀虫蛋白对鞘翅目害虫具有较好的控制效果，利用基因工程技术，通过重组工程菌的构建，在内生菌吡咯伯克霍尔德氏菌（JKSH007）高效表达了Cry3A蛋白，对害虫幼虫具有较好的杀虫活性，从而实现了通过基因工程技术高效利用内生菌进行生物防控，绿色环保［15］。④利用内生菌的代谢产物来保护植物免受病虫害的侵害。有研究表明，从湿地松树树干里面分离到一种内生菌蜡样芽孢杆菌NJSZ13，通过试验发现其能够利用自身代谢产生的一种碱性蛋白，抑制线虫的生长，从而保护植物正常生长［16］。

世界很多国家在这一领域加强了研发，内生菌的专利保护也越来越受到重视，由于不同国家在这一领域研发侧重点不同，目前发展程度和发展方向及专利布局等还不太清楚。鉴于此，笔者从专利的角度出发，深度分析目前内生菌在病虫害防治方面的国内外专利发展态势，利用专利成果梳理相关技术发展，为今后的研究方向提供参考。

1材料与方法

1.1数据来源

内生菌全球专利数据来源于innojoy专利库的检索结果，并利用该系统里面的申请合并处理后，再对数据进行分析。以内生菌、病虫害等作为关键词检索，由于毛壳菌属（Chaetomium spp.）、木霉属（Trichoderma spp.）、曲霉属（Aspergillus spp.）、芽孢杆菌属（Bacillus spp.）和假单胞菌属（Pseudomonas spp.）、链霉菌属（Streptomyces）是植物病原菌的主要拮抗微生物，也作为关键词检索［1，1720］。在摘要、标题中进行检索，检索时间范围为到2003—2022年公开的专利，在innojoy专利库的检索式为TI，ABST+=（（‘内生菌’ or ‘毛壳菌属’ or ‘木霉属’ or ‘曲霉属’ or ‘芽孢杆菌属’ or ‘假单胞菌属’ or ‘链霉菌属’ or ‘endophyte’ or ‘Chaetomium’ or ‘Trichoderma’ or ‘Aspergillus’ or ‘Bacillus’ or ‘Pseudomonas’ or ‘Streptomyces’ ） and （‘病虫害’ or ‘生物防治’ or ‘昆虫’ or ‘植物病原菌’ or ‘土传病害’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专利库的分析平台及Excel 2016对相关专利数据库进行计量统计分析和可视化分析。

2结果与分析

2.1全球内生菌病虫害防治专利申请状况

通过分析专利公开数量随时间的变化趋势可以了解该领域技术的发展动态，一般情况，专利公开量随时间的上升代表了该领域技术创新活跃，处于技术快速发展阶段；专利公开量的持平或下降则代表该领域技术创新趋向平和，技术发展速度较慢，或技术已经趋于落后并被其他技术所取代［21］。由图1可知，内生菌在病虫害方面专利数量（公开量）总体呈明显上升趋势，中间有小幅的波动，2007—2009年发展非常快，2020年略有减少，后面的年份专利数量持续增加，2022年达到632件。2003—2022年的专利数量总共为6 530件，由于专利从申请日到公开日有18个月的滞后期，近2年的数据仅供参考。

2.2专利申请人分析

2.2.1年度专利申请人数分析。

对国内外专利在内生菌病虫害方面申请人数分析发现，2017年之前申请专利人数量呈持续上升趋势，2017年申请人数最多，达到431人；2017年之后，专利申请人数逐渐减少，呈明显下降趋势，虽然申请人数在减少，但是专利申请数量呈上升趋势，这说明单个申请人的专利数量明显上升（图2）。

2.2.2内生菌病虫害专利年度全球申请人排名情况。

对申请人排名进行分析，可以了解申请人及所在国家在这一领域的市场竞争情况。由图3可知，全球前10名（Top10）的专利申请人中，德国拜耳公司在一领域拥有强劲的竞争实力，其有2个子公司（BAYER CROPSCIENCE AG、BAYER CROPSCIENCE LP） 进入Top10，其中BAYER CROPSCIENCE AG申请数量最多，达到223件，美国杜邦子公司的PIONEER HI BRED INT（先锋良种国际公司 ）148件和PIONEER HIBRED INTERNATIONAL，INC.（先锋国际基因公司）107件、美国MONSANTO TECHNOLOGY LLC（孟山都公司）有106件，以上5个公司排名靠前，申请量都超过100件。另外瑞士SYNGENTA PARTICIPATIONS AG（先正达公司）、美国的FMC CORP（富美实公司）、德国的BASF SE（巴斯夫）、中国的华南农业大学、美国的DOW AGROSCIENCES LLC（陶氏益农）也都表现出了在这一领域较强的竞争实力。以上Top10里面有9个是国外公司，主要集中在美国和德国。另外来自中国的申请人华南农业大学申请量进入全球Top10，这表明我国在该领域具有一定的国际竞争实力和领先水平。

2.2.3申请人竞争力分析。

从技术影响力和市场影响力2个方面对专利数量Top10的申请人进行竞争力分析，技术影响力是通过专利被引证指标进行计算，专利被其他专利引用的次数越多，技术影响力越高。市场影响力是通过专利同族规模进行计算，同族专利数量越多，市场竞争力越强［22］。图中的圆圈大小代表申请人的专利数量，气泡越大，专利数量越多，即分布在第1象限的综合实力最强。对专利数量排Top10的申请人进行竞争力分析。从图4可以看出，申请人分别分布在2、3、4象限，分布在第2象限德国的BAYER CROPSCIENCE AG的同族数量4 595件，专利数量223件，具有很高的市场占有量，但是总被引次数为194次，明显偏低，说明在技术方面还需要加强；第4象限是瑞士SYNGENTA PARTICIPATIONS AG（引次数为1 399次，同族数量1 470件，专利数量97件）、美国的PIONEER HIBRED INTERNATIONAL，INC.（引次数为1 088次，同族数量1 190件，专利数量107件）、MONSANTO TECHNOLOGY LLC（引次数为955次，同族数量1 632件，专利数量106件），其中瑞士的SYNGENTA PARTICIPATIONS AG申请专利的引用次数最高，具有非常高的技术影响力，市场潜力巨达。其他的申请人分布在第3象限，在市场影响力和技术影响力2方面均较薄弱，综合实力有待进一步提升。