發布時間：2014-05-14所屬分類：農業論文瀏覽：1次
摘 要： 論文摘要：商業化轉基因油菜的分布主要集中在加拿大和美國,至少有11個品種已經開始商業化生產。國外用于產業化生產的轉基因油菜品種性狀主要集中在抗溴苯腈除草劑、高月桂酸含量、抗草甘膦除草劑、抗草胺膦除草劑和育性改變等幾大方面[8]。長期以來,商業化的
論文摘要：商業化轉基因油菜的分布主要集中在加拿大和美國,至少有11個品種已經開始商業化生產。國外用于產業化生產的轉基因油菜品種性狀主要集中在抗溴苯腈除草劑、高月桂酸含量、抗草甘膦除草劑、抗草胺膦除草劑和育性改變等幾大方面[8]。長期以來,商業化的轉基因油菜品種一直是以對除草劑的耐性為最主要特性, 其次是復合性狀轉基因和抗蟲轉基因[3]。據統計[1]轉基因油菜性狀抗除草劑占61%,復合性狀(抗除草劑和抗蟲)占22%,抗蟲占17%。
關鍵詞：轉基因油菜,研究進展,專利,發展對策
1983年美國華盛頓大學將卡那霉素抗性基因導入煙草細胞和威斯康星大學將大豆基因轉入向日葵,標志著作物轉基因技術的誕生[1]。作物轉基因技術在緩解資源約束、解決糧食短缺、拓展農業功能等方面顯現出巨大潛力[2]。1985年Ooms等利用農桿菌介導法成功獲得了第一株轉基因油菜。2010年全球轉基因油菜種植面積已達700萬hm2,位居世界轉基因作物第四位,列于轉基因大豆、玉米、棉花之后,分別占轉基因作物種植面積的4.7%和油菜種植面積的23%[1]。
中國目前食用油的一半以上來自油菜[3]。此外,油菜作為中國具有傳統優勢的重要油料作物,對于農民增收、改善人民膳食結構、提高人民生活水平以及保障食品安全都具有重要意義[4]。
本文通過對中國轉基因油菜的研究進展、知識產權和產業發展現狀等進行多方位、多視角的分析,展示了中國轉基因油菜的發展態勢,并針對性地提出了對策和建議,旨在為政府部門、科研院所、企事業單位及行業相關科研人員提供參考。
1 中國轉基因油菜研究進展
轉基因油菜在于基因組中含有外源基因,這些外源基因可來自植物、動物或微生物,它可以改變油菜的某些遺傳特性,從而培育出高產、優質、抗寒、抗旱、抗澇、抗鹽堿、抗蟲、抗病毒、抗除草劑等的新品種。據報道,國外將相關外源基因轉入油菜,已培育出了大量具備抗蟲、抗病、抗除草劑、抗逆、品質改良和功能性狀優良的新品種。
目前,轉基因油菜采用的基因轉化方法主要有農桿菌介導轉化法、電激法、顯微注射法、基因槍法、真空滲入遺傳轉化法、激光微束穿刺法、PEG法、花粉介導法等[5]。伴隨基因工程技術的發展,科研人員愈來愈傾向于采取基因工程的手段改良油菜的產量、品質及抗逆性[6]。
目前,中國雖然還沒有轉基因油菜的商業化種植,但是對轉基因油菜理論的研究卻相當活躍。2004年山西農業大學利用花粉介導法將GUS基因轉入油菜中,其轉化頻率為2.8%[6]。2005年中國農業科學院生物技術研究所利用油菜油體表達體系生產鮭魚降鈣素,表達水平達種子總蛋白的6.47%[7]。中國農業科學院油料作物研究所的盧長明等[8]對轉基因油菜基因擴散風險以及對生物多樣性影響等環境安全問題進行了深入研究。
研究轉基因油菜所采用的目的基因也趨于多樣化。人們已獲得了多種目的基因。其中,抗蟲基因有蘇云金桿菌殺蟲蛋白基因、幾丁質酶基因、蛋白酶抑制劑基因、淀粉酶抑制劑基因、植物凝集素基因、昆蟲特異性神經毒素基因等;抗除草劑基因有抗溴苯腈基因、澳苯腈基因bxn、抗溴苯腈與雄性不育基因等;抗病毒基因有葡聚糖酶及幾丁質酶基因、蕪青花葉病毒外殼基因、商陸抗病毒蛋白(PAP)cDNA、蕪菁花葉病毒的CP基因(Tu MV-CP)等。這些目的基因大多已被導入油菜并得到了廣泛的應用[9]。中國轉基因油菜理論研究概況參見表1。
從中國轉基因油菜理論研究情況來看,中國在各項技術上基本和國外保持跟進。研究成果涵蓋面較廣泛,但真正具有明顯產業化應用前景的成果很少見。亟須加大投入力度,繼續深入研究,搶占核心技術。
2 中國轉基因油菜知識產權分析
在市場競爭激烈的當今社會,專利是信息技術最有效的載體,它反映了技術研究方向和市場發展動向,甚至還可以推斷出該領域的整體專利戰略發展趨勢。
2.1 專利申請數據檢索來源
本文轉基因油菜專利檢索,采取轉基因油菜專利檢索相關關鍵詞(轉基因油菜、油菜、轉基因、基因、位點、標記、克隆、遺傳、轉化)及其組合的邏輯式,利用IPGet(2.0.0.1版本)檢索軟件,在中國國家專利局專利數據庫中進行相關專利檢索。檢索起始時間為1985年9月10日,截止時間為2012年3月21日。在中國國家專利局專利數據庫中初檢出專利365件,剔除重復、非相關項,經人工篩選后建成轉基因油菜技術專利數據庫,包含專利268件。
2.2 轉基因油菜專利申請年度分布情況
通常專利申請的數量在很大程度上反映了該項技術領域內的知識產權保護狀況和技術發展態勢。據檢索,中國自1985年以來,轉基因油菜技術領域總共公布相關專利268件,圖1顯示了轉基因油菜專利的歷年申請情況。
從該領域技術的總體發展進程來看,相關技術的歷年專利申請數量呈上升趨勢,表現出該領域技術的發展速度逐漸加快態勢。在2009年后專利的申請量呈現下降趨勢的主要原因為專利的申請和公布需要一定的時間,該階段申請的專利部分尚未公布。從歷年專利申請量的具體信息而言,該技術的發展大致可分為3個階段:1985~1998年為初級發展階段,1999~2002年為平穩發展階段,2003年至今為迅速發展階段。
2.3 轉基因油菜專利申請地區分布情況
通過對此次專利檢索的數據整理發現,國內共有21個省市申請了轉基因油菜專利,此外還有美國、法國、德國等8個國家在中國申請了轉基因油菜專利。在專利申請總量上,湖北、北京、江蘇和上海的專利申請量位居全國前列,其中湖北省申請專利78件占轉基因油菜領域專利總量的29.1%。圖2顯示了轉基因油菜專利在1985~2011年間專利申請的地區分布情況(前10位)。
2.4 轉基因油菜專利申請機構分布情況
從申請人組成來看,中國的轉基因油菜專利申請人主要是科研院所和高校,大多數專利為科研院所和高校所申請,公司和個人的申請數量只占到很小一部分。這表明在中國科研院所和高校積聚著轉基因油菜方面的絕對科研力量,而公司在科研水平和技術儲備以及創新能力上依然較為落后。1985~2011年,轉基因油菜技術領域申請數量排行前10位的機構(申請人)情況如表2。
2.5 轉基因油菜專利申請技術分布情況
從專利技術要素上看(圖3),國內轉基因油菜在特異性啟動因子基因、生理生長基因、不育基因、分子標記等方面申請的專利較多。研發力量則主要集中在抗逆基因、抗病基因和油菜種子品質性狀改良上;在抗蟲基因申請和抗除草劑基因的專利件數則較少,分別只有3件和1件,而國外公司產業化推廣的基本都是抗除草劑品種。
分析以上情況可見:①轉基因油菜專利申請數量整體偏少。截至2012年3月,轉基因油菜專利申請僅268件,相比其他領域數量明顯偏少,這與相關技術的自主創新能力不強和專利保護意識薄弱有極大關系,也可能與對轉基因植物的審查持謹慎態度有關。同時警示國內在轉基因油菜育種產業化進程方面還有待進一步加強。②科研院所和高校的專利申請量和專利持有量占有較大比例,顯示出其在科研成果產業化方面存在著巨大潛力,但企業作為產業化推廣的主體卻在資源配置沒跟上,科研體制成為了制約瓶頸。③轉基因油菜專利申請多以應用專利為主,核心領域的研發深度較淺甚至并未涉及。不利于中國在轉基因油菜領域的技術儲備研發,也不利于科研機構與企業合作聯盟,難以拓展中國企業的發展空間,制約中國轉基因油菜的產業化進程。
3 中國轉基因油菜產業發展現狀
3.1 轉基因油菜產業化現狀
商業化轉基因油菜的分布主要集中在加拿大和美國,至少有11個品種已經開始商業化生產。國外用于產業化生產的轉基因油菜品種性狀主要集中在抗溴苯腈除草劑、高月桂酸含量、抗草甘膦除草劑、抗草胺膦除草劑和育性改變等幾大方面[8]。長期以來,商業化的轉基因油菜品種一直是以對除草劑的耐性為最主要特性, 其次是復合性狀轉基因和抗蟲轉基因[3]。據統計[1]轉基因油菜性狀抗除草劑占61%,復合性狀(抗除草劑和抗蟲)占22%,抗蟲占17%。
國內轉基因油菜的研發比其他轉基因作物更為滯后, 目前中國轉基因油菜僅處于批準進行生產性試驗階段。迄今尚未見到有明顯應用前景的產品可作為產業化的首選,與國外相比中國轉基因油菜的研發和產業化,還處于明顯的劣勢地位[10]。
3.2 轉基因油菜進口現狀
農業部于1999年頒布了《農業生物基因工程安全管理實施辦法》。經過專家們科學、嚴謹的分析和試驗,2004年3月美國種業巨頭孟山都遠東有限公司和拜耳作物科學公司在中國通過安全評估并分別獲得了由中國農業部頒發的7個轉基因油菜品種的進口安全許可證書[3]。包括孟山都公司的抗農達(草胺膦)品種GT73/RT73和拜耳公司的另外6個抗除草劑(T45、Oxy-235、Ms8Rf3、Topas19/2、Ms1Rf1和Ms1Rf2)品種[8]。表3給出了中國2009~2011年進口用作加工原料的轉基因油菜審批情況。
中國平均每年進口油菜子100多萬t,最多時達300萬t,并且有60%以上的是轉基因油菜。但是這些進口到中國的轉基因油菜只能用作加工原料,禁止在中國種植[8]。
4 中國轉基因油菜發展對策探討
4.1 重視轉基因油菜的專利申請和利用
當今知識產權已成為國際合作與競爭的重要籌碼。阿根廷不具有轉基因技術自主知識產權,所有的種子和技術均來自美國,孟山都公司最初免費派送種子,在成功占領99%市場份額之后又開始收取高額專利費。導致阿根廷幾乎都是以悲情的反面教材形象出現,淪為“全球第一個轉基因實驗品”。
中國擁有自主知識產權的基因偏少,而且轉基因油菜申請的專利還僅局限于應用方面,很少甚至并未涉及核心專利,導致轉基因油菜研發缺乏后勁。中國科學院植物研究所首席專家蔣高明曾指出“將來沒有核心專利,恐怕吃糧食也得交專利費”。據序列分析的結果預測農作物基因組中含有4萬~8萬個基因,在今后的8~10年內,這些基因都將逐漸被分離克隆,注冊為知識產權[7]。因此,建議設立“國家油菜功能基因組研究重大科技專項”加大力度搶占先機,持有核心專利。
專利利用方面,對于國外申請人在中國獲授權專利技術,育種者可以通過專利法的交叉許可制度或與專利持有人簽訂合同等方式對這方面的技術加以利用;對于無法通過上述方法獲得使用許可而在轉基因油菜產業化中不可避免地要運用的專利技術,國家應適當運用知識產權的強制許可制度,以保障中國轉基因油菜產業化的順利進行。
4.2 加強轉基因油菜的創新能力建設
理論研究方面,突出國家政策的引導作用,在科研立項資助時,明確提出獲取自主知識產權的導向性要求,集中資源投入到重要研究方向上。目前油菜基因工程研究重點應放在轉化目的基因,篩選標記、再生體系的建立和遺傳轉化的方法上[11],主要改良油菜的產量、品質及抗逆性[6]。采取各種措施促進高校、科研院所與公司、企業的結盟,將科研機構較強的理論水平與公司、企業較為完善的生產、管理和推廣體系結合在一起,發揮各自優勢,促進國內轉基因油菜科研的長足發展與理論成果的及時轉化,防止研發資源的浪費。
4.3 確保轉基因油菜的環境和食用安全
轉基因油菜的環境安全需要考慮:轉基因油菜本身是否會演變成有害植物,如有毒、過敏源、難以控制的雜草等;外源基因是否會流散到其他物種造成食用安全和環境安全隱患,是否會影響其他生物的生存,影響生物多樣性等[8]。而轉基因油菜的食用安全需要考慮的面則相當廣泛,如是否產生過敏反應,抗生素標記基因能否使人和動物產生抗藥性,可能具有毒性等。當前人們擔心對生物、植物生命進行的“任意修改”,創造出的新型遺傳基因和生物可能會危害人類。
針對公眾關心的轉基因油菜可能會帶來潛在的環境安全和食用安全問題,建議開展專項課題研究,強化科研攻關,將轉基因作物一系列不確定的問題研究透徹,如食品安全問題、生物富集問題、藥食關系問題、生態影響問題、基因污染問題、全球監管問題等。繼續探索降低轉基因油菜潛在風險的根本途徑[12]。
4.4 推進轉基因油菜的產業化發展
21世紀農業轉基因技術將進入大規模產業化階段,預計生物技術產業的產值將占世界收入的10%以上[13]。對于轉基因油菜而言,利用新品系含油量高、抗除草劑、抗病、抗蟲等特點,發揮新品系菜子油低成本、高品質的競爭優勢,加快產業化步伐。嚴把轉基因油菜商品化生產質量和安全關, 必須進行中間試驗、環境釋放、生產性試驗等一系列田間試驗環節[12]。
建議利用轉基因技術創造多樣化的超高油油菜種質資源,改良其蛋白質品質和脂肪酸組成,進一步拓展產業化的空間。研究新品系與其他油菜生產新技術的結合,確保產業化的穩步推進。注重與轉基因大國及跨國生物公司建立起堅實的伙伴關系,從而提高中國轉基因油菜的國際產業競爭力。
5 展望
現在轉基因油菜主要是抗除草劑、抗病、抗蟲。這類性狀稱之為“輸入性狀”,目的基因的功能是改良農藝性狀,得益者是農民和開發商。未來轉基因油菜將不斷開發“輸出性狀”,重點在改良品質,增加營養,具備醫療保健功能,或用作環保和工業原料, 從而大幅度提高農副產品附加值, 并使消費者直接受益, 預計必將更加受到消費者的歡迎。
未來還可用轉基因油菜生產外源基因的表達產物,如人的干擾素、生長素、胰島素、表皮生長因子、白介素、乙型肝炎疫苗等。再次用事實戰勝雄辯,著實提升公眾對轉基因技術的科學認識, 讓轉基因油菜造福于人類。
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