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，特别是在病蟲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請人的专利数量，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。

2.2.4申请人专利价值分析。

高价值专利包括了多方面的综合考量，其对技术质量有严格的要求，也要求高质量技

术能够带来市场前景（市场价值、效益）等，可以从以下几个维度进行评价：经济价值、市场价值、战略价值和法律价值［23］。DPI（Dawei patent index）是innjoy专利库的分析指标，从技术、法律、市场、战略、经济5个维度综合评价专利价值的指数，DPI分值越高，专利价值则越高。该项目分析了各申请人专利申请数量与DPI平均分的情况，圆圈大小表示DPI总分，圆圈位置越靠近右上角，其专利平均价值越高。DPI（Dawei patent index）总分：所有专利的DPI评分所得分数之和;DPI（Dawei patent index）平均分：DPI总分和除以检索结果中各申请人的专利申请数量。从图5可以看出，华南农业大学DPI平均分最高（53.22），说明其专利在技术、法律、市场、战略、经济等方面的综合表现非常好，但在专利数量上与其他申请人如BAYER CROPSCIENCE AG有一定差距，还需要在数量上进一步提升。另外PIONEER HIBRED INTERNATIONAL，INC.公司的DPI平均值（36.33）也较高，具有很强的竞争实力。其余公司需要在技术研发、法律有效性、市场布局等方面综合需提升竞争实力。

2.3专利地域分析

2.3.1受理地域专利数量分析。

相关专利在受理地域的布局情况如图6，一般某国家/地区申请专利越多，那么这个国家/地区越受行业人士重视，反之，该国家/地区受重视程度较弱。目前对排名前10的专利受理地域进行分析，中国申请量最多，达到3 383件，中国成为该领域专利最多的受理国家，是全球主要的市场，处于绝对优势地位。美国其次，有525件；韩国排第3，有418件。中国、美国、韩国3国市场吸引了申请者的目光，已经成为内生菌在病虫害防治方面的主要专利布局地。

2.3.2布局地域竞争力分析。

分析布局地域竞争力，可以更好了解布局市场专利的技术实力和市场分布，图7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。从图7可以看出，在中国申请的专利具有高市场影响力和技术影响力，综合竞争力强，说明中国成为这个领域的领先者。另外美国、欧洲专利局在市场影响力方面很具有竞争力，但在专利数量上比中国少，同时缺少技术影响力。其他申请地域在这2方面还有待提高，是未来潜在的专利布局市场。

2.3.3布局地域高价值专利分析。

DPI可以综合（技术、法律、市场、战略、经济）评价专利价值，在原检索结果的基础上增加DPI条件挖掘具有价值潜力的专利（DPI的分值越高，专利的价值就越高），把DPI设置为大于等于80作为高价值专利的筛选条件，筛选得到361件高价值专利。从图8可以看出，这些高价值专利主要分布在中国、美国、欧专局、日本、西班牙、澳大利亚、加拿大。中国高价值的专利最多（130件），美国其次（124件），这也说明中国、美国是这一领域高价值专利的主要市场，与其他国家地区相比，具有明显的竞争实力和吸引力。

2.3.4在国内专利申请聚焦。

为了更深入了解在国外关于内生菌病虫害这一领域在中国的专利布局和技术研发情

况，对其进行分析，结果见图9。从图9可以看出，主要来源国家有美国、德国、瑞士、比利时、西班牙、印度、日本、韩国、墨西哥。其中美国在中国的专利数量排名第1，达到89件；其次是德国，有33件。美国和德国很多企业拥有很强科研开发能力，为了更好保护知识产权、扩大竞争力，会对国外市场进行专利布局，从国外申请来看，美国、德国对中国市场很重视。

对国内申请人在中国内生菌病虫害防治领域专利数量居前10（Top10）的进行分析，结果见图10。从图10可以看出，申请人主要集中在高校和科研单位，其中华南农业大学（54件）、浙江大学（42件）、华中农业大学（41件）专利数量居前3，其中华南农业大学的专利数量可以在全球排名第9，具有很强的研发能力，另外公司企业作为申请人还没有进入Top10，这说明企业在申报和成果转化方面还需加强与高校合作。

2.4IPC（国际专利分类号）技术主题分析

2.4.1主分类大组申请量分析。

通过IPC技术主题分析可以了解当前内生菌在病虫害防治方面的技术研究热点和发展方向，可以对未来的研发重点和研发线路进行指导。该研究主要选取专利技术所在的IPC大组进行分析。从图11可以看出，专利数量排在首位的是C12N1（1 725件），技术领域主要包括微生物本身、繁殖、维持或保藏微生物或其组合物的方法以及制备或分离含有一种微生物的组合物的方法等，第2位的是A01N63（1 207件），主要是杀生物剂、驱虫剂、引诱剂或植物生长调节剂等，第3位的是C05G3（647件），主要归属于一种或多种肥料与无特殊肥效的添加剂组分的混合物等。另外，在C12N15方向（突变或遗传工程）的申请量也较多（413件），以上是技术领域值主要的研究方向。C07K14（具有多于20个氨基酸的肽；促胃液素；生长激素释放抑制因子；促黑激素；其衍生物）、A01N65（含有藻类、地衣、苔蘚、多细胞真菌或植物材料，或其提取物的杀生剂、害虫驱避剂或引诱剂或植物生长调节剂等）、C12R1（微生物）、A01N43（含有杂环化合物的杀生剂、害虫驱避剂或引诱剂，或植物生长调节剂等）、A01H5（特征在于其植物部分的被子植物；特征在于除其植物学分类之外的特征的被子植物）、A01P3（杀菌剂）也值得关注，可能是未来研发的重点。

2.4.2技术分类创新活跃度分析。

从近3年申请量、近5年申请量、创新活跃度来看，目前的技术创新重点和技术布局主要涉及的IPC大组包括在A01N63 （杀生物剂、驱虫剂、引诱剂或植物生长调节剂等研究方向）、C12N1（微生物本身，如原生动物；其组合物；繁殖、维持或保藏微生物或其组合物的方法；制备或分离含有一种微生物的组合物的方法及其培养基等）、C12R1（微生物）、A01P3（杀菌剂）这4个方向（图12），近几年这4个技术领域发展迅速，近3年的专利数量都在200件以上，而近5年的专利数量超过500件，创新活跃度都高于45%，说明这几个方向是目前比较聚焦的重点和热点技术领域，可以作为研究的方向。

2.4.3受理地域IPC技术主题分析。

该研究分析了受理地域IPC技术领域分布，图13对生菌在病虫害防治技术领域申请量前10 的受理地域进行统计分析，结果显示专利数量排前3的分布是C12N1（微生物本身及其组合物、繁殖、维持或保藏微生物或分离含有一种微生物的组合物的方法等）、A01N63（杀生物剂、驱虫剂、引诱剂或植物生长调节剂）、C05G3（一种或多种肥料与无特殊肥效的添加剂组分的混合物），这3个IPC是专利申请受理地域比较集中关注的技术领域，其中在C12N1技术领域主要受理地域为中国（1378件）、韩国（154件）、美国（45件）等；在A01N63技术领域主要受理地域为中国（371件）、美国（162件）、韩国（102件）等；在C05G3技术领域申请比较集中，主要受理地域为中国（625件），说明中国在这个领域最主要的技术专利布局地，未来可能是这些专利成果转化的主要实施国家。

3结论

（1）2018年前，内生菌病虫害防治领域申请人数和专利数量都呈上升趋势，说明这个阶段是该领域技术发展期，申请人和申请数量大幅增加，大量的人力和资金进入市场；2018—2020年，申请人数和专利数量呈明显下降趋势；2020—2022年专利数量快速上升，这可能是由于这一时期该领域的研究比较成熟，部分研发转到其他领域，造成申请人和申请数量减少，后面该领域技术取得突破性进展后专利数量再次增加［24］。

（2）从专利数量的排名来看，研究内生菌病虫害领域全球Top10的申请人主要集中在欧美国家的大公司或企业，包括德国拜耳、巴斯夫等公司以及美国杜邦先锋、孟山都、陶氏益农、富美实等公司，他们围绕内生菌病虫害研究申请了很多专利，较其他企业（公司）多，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Top10，具有非常强的技术研发实力和世界领先水平。从技术影响力和市场影响力2个方面来看，德国侧重市场布局，同族专利产品较多；瑞士和美国注重技术研发，市场开发潜力很大。另外，华南农业大学在技术、法律、市场、战略、经济等方面的综合表现非常好，未来发展潜力巨大，但在专利数量上与其他申请人，如德国BAYER CROPSCIENCE AG有一定差距，还需要在数量上进一步提升。另外美国的PIONEER HIBRED INTERNATIONAL，INC.公司的DPI平均值也较高，具有很强的竞争实力。

（3）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布局地。在中国申请的专利具有高市场影响力和技术影响力、强综合竞争力，说明中国成为这个领域的领先者。另外美国、欧洲专利局在市场影响力方面很具有竞争力，但在專利数量上比中国少，同时缺少技术影响力。其他申请地域在这2方面还有待提高，是未来潜在的专利布局市场。DPI分析表明高价值专利主要分布在中国、美国、欧专局、日本、西班牙、澳大利亚、加拿大，中国高价值的专利较多，美国其次，中国、美国是这一领域高价值专利的主要市场，与其他国家（地区）相比，具有明显的竞争实力和吸引力。从在国内专利布局的情况来看，美国和德国是主要的专利申请国家，这2个国家的企业（公司）对中国市场很重视。国内申请人在中国内生菌病虫害防治领域研究主要集中在高校和科研单位，其中华南农业大学、浙江大学、华中农业大学专利数量居前3。另外国内企业（公司）作为申请人还没有进入Top10，这说明企业在申报方面还有发展的空间，可以与高校加强交流与合作，充分发挥企业、高校、科研机构各自的优势，培育高价值专利，联合申报专利，加强成果转化［2526］。

（4）从IPC主题分析来看，内生菌病虫害研究的技术领域集中在微生物繁殖、保藏微生物以及制备或分离微生物的组合物的方法、杀菌剂、驱虫剂、引诱剂或植物生长调节剂、肥料、遗传工程等方向。中国、美国、韩国受理专利技术领域主要为C12N1（微生物本身及其组合物、繁殖、维持或保藏微生物或分离含有一种微生物的组合物的方法等）和A01N63（杀生物剂、驱虫剂、引诱剂或植物生长调节剂）技术领域；另外C05G3（一种或多种肥料与无特殊肥效的添加剂组分的混合物）技术领域主要受理地域为中国，说明中国在这个领域是最主要的技术专利布局地，未来可能是这些专利成果转化的主要实施国家。

4建议

（1）目前进入中国的专利数量非常多，但是主要集中在C12N1、A01N63、C05G3这3个方向，从近3年申请量、近5年申请量、创新活跃度来看，主要集中在A01N63、C12N1、 C12R1、A01P3这4个方向，需要及时对当前的热点研究方向跟进，同时加强这方面的技术研发。同时中国目前也是专利申请的主要市场，对于日益增多的专利在成果转化上，需要进一步探索。

（2）国内在内生菌病虫害防治方面的研发主要集中在高校和科研单位，其中华南农业大学等单位在这一领域已经具有国际领先水平，但是在数量及综合竞争力上还有提升的空间，另外研究成果主要以国内专利申请为主。这就需要加强该领域更多技术方向的研发及专利申请，另外就目前已有的专利进行同族扩展，扩大中国核心技术在其他国家的专利布局［27］。

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基金项目重庆工商大学科研启动经费项目“大数据背景下对知识产权信息分析及预测的情报研究”（2055003）。

作者简介王文明（1982—），男，湖北枝江人，助理研究员，博士，从事数字资源建设研究。