全球玉米分子育种专利发展态势研究
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1.2.4 主要机构研究概况

1.杜邦公司(美国)

杜邦公司成立于1802年,业务涉及农业与食品、楼宇与建筑、通信和交通、能源与生物应用科技等众多领域。杜邦公司在全球有150多家机构,技术人员超过9500人,每年的研发投资超过20亿美元,研发布局主要包括三个基础研发中心、四个地区研发中心[53]

杜邦公司在20世纪80年代中期开始研究开发高价值种子、食品和天然纤维的方法,并与一家种子公司达成协议,开发出优良的玉米杂交品种。1990年至今,杜邦公司完成全面重组,剥离了能源业务,并利用生物技术实现了可持续增长的新愿景。1997年,杜邦公司收购先锋良种公司20%的股份,组建“Optimum Quality Grains,LLC.”合资企业;1999年,杜邦公司收购先锋良种公司80%的股份[54];先锋良种公司成为杜邦公司的12个业务部门之一,并于2012年正式命名为杜邦先锋。

杜邦先锋的发展历程大致如下[55]:1920年,先锋良种公司的创始人Henry A. Wallace在艾奥瓦州约翰斯顿市外不远处的40亩大的农田中测试玉米自交组合,以创造更好的品质和更高的产量;1926年,Henrg A. Wallace创立世界第一家杂交玉米种子公司;1935年,该公司正式命名为先锋良种;1964年,先锋良种进入南美洲市场;1991年,先锋良种收购Mycogen种业股份公司,开始培育抗虫玉米、高粱、大豆、油菜等种子;1973年—1994年,先锋良种在美国玉米种子市场的份额由23.8%增长至45%,稳居行业第一位;1989年,先锋良种建立生物科技团队,开展玉米转基因研究。1993年,先锋良种向孟山都公司购买抗虫转基因玉米专利。在90多年的发展历程中,杜邦先锋在全球建有100多个研发基地和75个种子生产工厂,已成为名副其实的全球种业巨头。杜邦先锋拥有世界上最大规模的玉米种质资源库,覆盖了60%以上的玉米种质资源,并在全球建立了126个育种站[56],已经成功开发的转基因产品有抗虫和抗除草剂转基因玉米(TC1507和59122),其中59122转基因抗虫抗除草剂玉米对玉米根虫有很好的防治效果。杜邦先锋亦将继续研究具有新特性的转基因作物,如未来可能商业化的抗旱玉米、氮高效利用玉米等,以满足人类未来对食物、饲料和燃料等方面不断增长的需求[57]

2.孟山都公司(美国)

孟山都公司是一家全球性的现代农业公司,业务范围主要涵盖生物育种技术及相关产品、作物保护产品、生物制剂和数据科学等领域,其优势集中在除草剂和转基因育种,产品包括大田作物种子和蔬菜种子、植物生物技术性状和农化产品等。孟山都公司相信创新有潜力将人类需求与地球资源相平衡,因此其通过开发产品和工具帮助世界各地的农民更有效地利用土地、水和能源种植农作物。孟山都公司总部设在美国密苏里州圣路易斯市,在全球66个国家和地区设有404个办事处,共有全球员工21183名[58]。孟山都公司是全球拥有最多农业技术专利的公司之一,世界上现有近40%的转基因作物品种都是由孟山都公司研发的。以孟山都公司为首的跨国农业巨头不仅形成了全面覆盖育种、生产、销售、服务一条龙产业链的业务体系,更控制着育种产业的命脉——种质资源、基因及关键技术的专利,并且不断通过科技研究的深化、专利布局的优化、企业管理的细化及效益的全环节精密控制,获得了在育种产业上的巨大优势[59]

孟山都公司通过收购一系列植物生物技术公司和玉米种子公司,不断增强自身的玉米育种研发和商业化实力[60][61]。最初的孟山都公司以农业化学为主,如除草剂Roundup(农达),又称草甘膦,1981年之后,孟山都公司确立了以生物技术为其发展方向,并成功研发出世界上第一个转基因植物。1997年,孟山都公司推出保丰抗玉米螟玉米,应用种内基因技术对抗欧洲玉米螟;同年,孟山都公司收购Holden旗下的基础种子公司和美国玉米杂交服务公司,后者可以为玉米种业提供优质的基础型种子;孟山都公司保留了这两家公司的商业模式,通过对种子公司的广泛授权,分享优秀的玉米种质资源和基因技术。1998年,孟山都公司完成对迪卡(DeKalb)生物科技公司的收购;推出抗农达玉米,这种玉米可以抗农达和其他草甘膦基除草剂;推出保丰抗玉米螟和抗农达玉米,成为第一家推出组合基因产品的公司。2001年,孟山都公司推出Roundup Ready® Corn 2,成为第一家推广第二代生物技术产品的农业公司。与第一代抗农达玉米技术相比,新产品能适应农民的更多要求,为农民们提供更广泛的选择。2002年,孟山都公司发布产品Processor Preferred® Corn Hybrids和Processor Preferred® Soybeans;孟山都公司是全球第一个发现能生产更多乙醇的杂交玉米的机构,并实现了该品种的市场销售,该杂交品种帮助农民从玉米中获得更多的乙醇,深受加工商的欢迎。2003年,孟山都公司发布产品YieldGard® Rootworm,帮助农民保护玉米不受线虫的危害。2004年,孟山都公司发布产品改良的保丰玉米YieldGard® Plus Corn,该产品具有孟山都公司的两种保丰玉米技术;孟山都公司成立了美国种子公司(ASI),并控股大部分的玉米和大豆种子产品,ASI在资本、遗传研究和技术投资等方面为地方种子业务提供支持,并收购Channel Bio公司和它的三个种子品牌——Crows Hybrid Corn,Midwest

Seed Genetics和Wilson Seeds。2005年是生物技术作物在全球种植的第十个年头,是该行业发展史上重要的里程碑:全球种植了10亿英亩此处面积单位与孟山都公司官网数据一致,10亿英亩≈4046856平方千米。的生物技术作物。孟山都公司继续创新和释放第二代、第三代和性状叠加的种子产品,为世界各地的农业生产增加价值。2005年,孟山都公司第一次推出三重性状技术、兼抗根虫与螟虫的玉米改良品种;这个种子产品包括三重技术——孟山都公司的两种保丰抗虫技术和抗农达技术;ASI收购NC+杂交作物公司,其总部在内布拉斯加州首府林肯市。2006年,孟山都公司收购Diener Seeds, Sieben Hybrids,Kruger Seed Company, Trisler Seed Farms, Gold Country Seed, Inc., HeritageSeeds, Campbell Seed(仅种子营销和销售);孟山都公司和陶氏化学同意交叉许可知识产权、产品许可证和技术。2007年,孟山都公司收购巴西玉米种子公司Agroeste Sementes;孟山都公司旗下的美国种业公司并购Rea Hybrids;孟山都公司成立国际种业集团(ISG),该公司收购了法国Poloni Semences和荷兰Westen Seed;ASI收购了Hubner Seeds公司和Lewis Hybrids公司。2007年,孟山都公司和巴斯夫公司宣布在植物生物技术方面进行合作,两者宣布了一项针对SmartStax的交叉许可协议。2013年,孟山都公司推出Genuity®™ DroughtGard杂交玉米品种。2016年,孟山都公司发布产品Roundup Ready® Xtend Crop System。2017年种植季,孟山都公司推出了新型DEKALB (迪卡)® Disease Shield™玉米系列产品,包括六种迪卡Disease Shield玉米产品,该系列产品对玉米的多种高发病害(包括炭疽茎腐病、玉米灰斑病、玉米内州萎蔫病、玉米大斑病,以及局部区域的玉米南方锈病)可提供保护,而且该系列产品拥有独特的性状,能够最大限度地优化玉米作物的产能[62]

3.巴斯夫公司(德国)

巴斯夫公司(BASF)是一家德国的化工企业,也是世界上最大的化工厂之一。巴斯夫公司在欧洲、亚洲、南/北美洲的41个国家和地区拥有超过160家全资子公司或者合资公司,总部位于莱茵河畔的路德维希港,是世界上工厂面积最大的化学产品基地。2018年7月19日,《财富》世界500强排行榜发布,巴斯夫公司列第112位[63]

巴斯夫公司共设有五大业务领域,其中农业解决方案部具体业务领域如下。①以精准技术为农业服务。植物生物技术是一种现代化的种子培育技术。巴斯夫公司在这一领域的业务活动主要由巴斯夫作物科学部(BASF Plant Science)开展,其使命是满足农户日益增长的对提高产量和营养品质的需求,在世界各地有近800名员工,与学术界的合作伙伴共同组成全球科研网络。巴斯夫作物科学部的研发产品组合着眼于培育增产、保产的作物性状。这些性状主要分为三类:直接提高作物产量和抗逆性的性状,抗除草剂的性状,提高作物抵抗真菌病害能力的性状。②功能性作物护理。巴斯夫公司全新的功能性作物护理业务部进一步拓展了作物保护的内涵。其凭借化学创新和土壤管理、种子解决方案和作物护理三大重点领域的生物技术,致力于帮助种植者在未来获得更大的成功。种子解决方案涵盖了先进的化学和生物种子处理产品、孕育剂、聚合物和着色剂等,从一开始就提高种子健康程度和增产潜力。除传统的虫害防治产品之外,巴斯夫公司还提供各种生物控制和叶面产品。作为农业的可靠合作伙伴,巴斯夫公司在作物保护领域提供了久经考验的杀菌剂、杀虫剂和除草剂等,以完善的产品和服务帮助农户提高作物产量和品质。③动物营养。巴斯夫公司是全球领先的创新牲畜饲料和动物营养添加剂供应商,产品主要用于帮助农户养殖重要牲畜、提高饲料利用率和实现最优效能。其他业务还包括草坪、花卉、园林和观赏植物护理,以及城市专业虫控和农业卫生虫控、公共卫生等[63]

4.拜耳作物科学(德国)

拜耳作物科学是一家全球领先的创新型作物科学公司,隶属于德国拜耳集团,致力于植物保护、种子处理、绿色生态科技和非农业虫害治理。拜耳作物科学的产品覆盖面非常广,同时提供配套服务来支持可持续发展的现代化农业和非农业应用技术[64]。拜耳作物科学的大田种子包括Arize®水稻和InVigor®杂交油菜等,其LibertyLink®和GlyTol®抗除草剂技术可帮助棉农更高效地控制杂草。拜耳作物科学的大田种子产品尚未在中国销售,但其中的部分生物技术产品已经获得中华人民共和国农业农村部颁发的《农业转基因生物安全证书(进口)》[65]

5.陶氏化学(美国)

陶氏益农是陶氏化学的全资子公司,致力于作物保护产品及服务技术的创新和研发。陶氏益农通过收购多家玉米种子公司,不断增强了自身的玉米育种研发和商业化实力。

2007年,陶氏益农收购巴西玉米种业公司Agromen Techologia Ltd.、澳大利亚公司Maize Technologies(包括它的玉米业务)、荷兰Duo Maize、美国Triumph Seeds(业务以向日葵、高粱、玉米为主的种业公司)。2008年,陶氏益农收购Dairyland Seed公司与Bio-Plant Research公司,加大育种项目投资力度;收购美国Renze Hybrids公司,巩固玉米和大豆业务;收购美国种业公司Brodbeck Seeds,扩大陶氏益农在美国东部玉米带的种子业务;收购巴西玉米种业公司Goodetec;收购德国玉米杂交技术公司Suedwestsaat公司。2009年,陶氏益农收购伊利诺伊玉米种业公司Pfister Hybrids的大部分资产;收购加拿大玉米、大豆、稻谷种业公司Hyland Seed。2010年,陶氏益农收购科罗拉多种业公司Grand Valley Hybrids的大部分资产。2011年,陶氏益农收购Sansgaard Seed Farms的相关品牌。2015年,陶氏益农将PowerCore技术加入其玉米性状产品阵容,可用于防控欧洲玉米螟、西南玉米螟、棉铃虫、西部豆夜蛾、地老虎和秋黏虫等地上害虫[66]。2015年12月,美国最大的两家化学公司杜邦公司(DuPont)与陶氏化学(Dow Chemical)达成平等合并协议,成为全球最大的化学公司,市值达1300亿美元。2017年,陶氏益农的Enlist性状玉米在美国的种植面积大约为50万英亩,且在当年6月获得了中国和欧盟的批准,2018年陶氏益农全面上市Enlist性状玉米[67]

6.北京大北农科技集团股份有限公司(中国)

1993年,北京大北农科技集团股份有限公司(以下简称大北农公司)由以邵根伙博士为代表的青年学农知识分子创立。作为一家农业高科技企业,大北农公司秉承“报国兴农、争创第一、共同发展”的企业理念,致力于以科技创新推动中国现代农业的发展。大北农公司产业涵盖养殖科技与服务、作物科技与服务、农业互联网三大领域,拥有近2万名员工、1600多人的核心研发团队、160多家生产基地和近300家分/子公司,在全国建有10000多个基层科技推广服务网点。2010年,大北农公司在深圳证券交易所挂牌上市,成功登陆资本市场,成为中国农牧行业上市公司中市值最高的农业高科技企业之一[68]

大北农公司建立了从前沿技术研究、技术集成转化到成果示范推广的快速、高效、精确的工程化创新体系,大北农公司在动物营养、生物饲料、生物育种、动物保健及生物农药方面设有7个科研中心,现有核心研发人员1635人。大北农公司的作物育种平台具有“作物生物育种国家地方联合工程实验室”“农业部作物基因资源与生物技术育种重点实验室”“北京市作物分子育种工程技术研究中心”“作物生物育种北京市工程实验室”等研发平台资质[69],该平台具有如下特征。①中国特色的育种材料创制。该平台联合中国农业大学、北京农林科学院等科研机构,以及辽宁、北京、山东等地的民间育种机构构建玉米育种材料创新联盟平台,形成了“以DH育种技术为核心,整体协同配合、优势互补、链式流水线作业的工程化育种组织模式”,发挥各自选育材料、路线、方向和地域等特点,共同确定选育目标、交换选育材料,分工协作并建立利益分享机制,每年产出DH系15000多份,为下一代玉米品种选育创制新的骨干自交系。②大规模品种测试体系建设。该平台的品种田间测试技术具有如下特点:大范围空间优化、多点次多品种、小区组多对照、无重复或少重复、多层次少指标、极端强化辅助鉴定等。大北农公司已经在北京、长沙、三亚三地投入2000万元新增育种试验用地891亩,建有4个玉米育种中心,拥有174个玉米品种测试站。

目前,大北农公司一直在积极推进作物生物技术的研发,通过先行试点,拓展公司在阿根廷、巴西的大豆、玉米生物技术市场,形成作物产业的核心竞争能力。大北农公司的玉米已进入第四代技术研发过程中,玉米生物技术也早具备可商业化的条件。邵根伙博士表示,大北农的定位仍是农业科技公司,并已做好推广玉米技术的准备,可以和海外同行开展竞争[70]。2018年,大北农公司的20个新品种同时通过国审、上市,这其中包括8个玉米新品种,这些品种覆盖了东/华北、黄/淮海、黑龙江北部及东南部山区第四积温带,且能同时满足不同熟期的种植需求[71]

7.中国农业大学(中国)

中国农业大学作为教育部直属高校,是中国现代农业高等教育的起源地,其起源于1905年成立的京师大学堂农科大学。1949年9月,北京大学农学院、清华大学农学院和华北大学农学院合并为北京农业大学。1952年10月,北京农业大学农业机械系与中央农业部机耕化农业专科学校、华北农业机械专科学校、平原省农学院合并成立北京农业机械化学院,1985年10月更名为北京农业工程大学。1995年9月,北京农业大学与北京农业工程大学合并成立中国农业大学[72]

中国农业大学农学院现有4个系、9个研究中心,以及多项国家级、省部级科研平台,如国家玉米改良中心、玉米育种教育部工程研究中心、农业农村部玉米生物学与遗传育种重点实验室等。自20世纪五六十年代开始,以中国杂交玉米之父李竞雄教授为学科带头人的研究团队率先开展双交种玉米研究,并在国内大力推动玉米杂种优势利用研究,由此带动了全国玉米杂交种的推广,为提升中国杂交玉米育种水平奠定了基础。改革开放之后,以戴景瑞、许启凤、宋同明教授等为代表的创新研究团队,继承和发展了李竞雄等老一辈科学家优质玉米选育的理论与实践,在高产、高油玉米育种等方向上继续开展研究工作,先后育成优良自交系X178、P138、1145及优良自交系黄C,依托这些新材料,成功选育出在国内有很大影响的农大3138、农大108、高油115等重要杂交种[73]。戴景瑞院士团队将多种育种技术相结合,选育出了遗传基础广泛、自身产量高、综合抗性好的优良玉米自交系——综3和综31,拓宽了玉米育种试材的遗传基础,创造了新的杂种优势群和新的杂优模式,选育出了高产、优质、抗病、适应性强的多个玉米杂交种,实现了大规模产业化;该团队进一步利用这2个优良系的组配特性,开展体细胞系筛选和转基因研究,育成了抗玉米小斑病C小种的不育系,并大规模用于种子生产;导入Bt基因育成了抗虫转基因杂交种,目前已经进入环境释放试验;由综3和综31参与组配出7个杂交种,其中农大60、农大3138和豫玉22在全国20多个省(直辖市、自治区)栽培,迄今已累计推广近1.7亿亩,增产粮食85亿千克,增加收入达85亿元,为农业增产做出了重要贡献。李建生教授团队与华中农业大学严建兵教授、中国农业科学院王国英教授合作,利用基因组学技术克隆了提高玉米籽粒软脂酸含量的主效QTL,以及控制维生素A源含量的主效QTL-crtRB1、QTL-qPal9和控制玉米籽粒含油量的主效QTL-qHO1,挖掘了相应的优良等位基因;在基因组水平上证实了优良等位基因的累加是人工选择高油玉米形成的遗传学基础;发现QTL-crtRB1的优良等位基因在热带及亚热带和温带玉米材料中分布频率明显不同的遗传规律,提出了利用温带玉米优良等位基因改良热带玉米维生素A源含量的新思路;李建生教授团队开发了6个与油份有关的功能标记,6个与维生素A源有关的功能标记和2个与维生素E有关的功能标记;通过玉米重要营养品质优良基因发掘与分子育种,育成中农大甜413、中农大414、中农大甜419等品种[74]

8.四川农业大学(中国)

四川农业大学是一所以生物科技为特色、以农业科技为优势、多学科协调发展的国家“211工程”重点建设大学和国家“双一流”建设高校[75]。四川农业大学玉米研究所将常规育种方法和现代高新生物技术手段相结合,选育普通粒用玉米、青贮青饲玉米、新型饲草玉米和鲜食玉米新品种,研究玉米重要农艺经济性状分子遗传学基础及其分子育种应用,选育优良自交系10多个、玉米新品种40余个[76]。20世纪90年代初,在荣廷昭院士的带领下,四川农业大学玉米研究所即开始了甜糯玉米育种研究,历经20多年的不断创新,在“川单”和“荣玉”系列甜糯玉米中涌现出了“荣玉甜1号”“荣玉糯9号”“荣玉甜9号”等甜糯玉米品种[77]