作者:李东巧, 杨艳萍. 作物基因组编辑技术国际发展态势分析. 中国科学: 生命科学, 2019, 49
本文综合利用定性调研和文献定量分析的方法,对作物基因组编辑技术的研发现状、重要国家、重要机构和研究主题进行分析,相关研究结果可为我国相关领域未来的研发布局和决策提供参考依据。
引言
基因组编辑技术是近年来飞速发展的一种对基因组DNA实现靶向修饰的新技术,相关研究始于20世纪80年代末,距今已有30年的发展历程。 目前,基因组编辑技术包括归巢核酸酶(meganucleases,MN)、锌指核酸酶(zinc finger nucleases,ZFN)、转录激活因子样效应物核酸酶(transcription activator-like effector nucleases,TALEN)和成簇的规律间隔的短回文重复序列及其相关系统(clustered regularly interspaced short palindromic repeats associated cas system,CRISPR/Cas)等四类。
基因组编辑技术作为一项重要的新兴前沿技术,已在生命科学基础理论研究、经济物种的遗传改良以及人类健康等领域得到广泛应用,掀起了一场颠覆性的革命。 2012和2013年, Science分别将TALEN和CRISPR/Cas9技术评为年度世界十大科学进展之一; 2014年, Nature methods将基因组编辑技术评为近十年中对生物学研究最有影响力的方法之一; 2015年, Science将CRISPR/Cas9技术评为2015年十大科学突破之首(2015 Breakthrough of the Year); 2016年,麻省理工科技评论(MIT Technology Review)将植物基因精准编辑技术列为当年的十大突破技术(2016 Breakthrough of the Year); 2017年, Science将单碱基基因编辑技术评为十大突破之一(2017 Breakthrough of the Year)。 目前,基因组编辑技术在模式植物或作物的基础研究中得到广泛应用,一些利用这些技术研发的作物品种也已获得商业化许可,预计未来几年基因组编辑作物品种将在全球范围内快速发展。 由于基因组编辑技术显示出巨大优势,农业跨国企业纷纷调整战略布局,加大相关领域的各项投入,力图占领基因组编辑技术在农业领域发展和应用的主导地位。
在此背景下,本文综合利用定性调研和文献定量分析的方法,对作物基因组编辑技术的研发现状、重要国家、重要机构和研究主题进行分析,旨在了解全球作物基因组编辑技术的发展和应用现状,以期为我国相关领域的研发布局和决策提供参考依据。
1 数据来源及方法
1.1 数据来源
本文中的论文数据来自科睿唯安公司的科学引文索引数据库(science citation index expanded,SCIE),通过基因组编辑关键词+作物的检索策略在数据库中对相关研究论文进行检索,共获得1237篇研究论文。 其中,作物包括水稻、小麦、大豆、棉花、油菜、玉米、马铃薯、茄子、番茄、白菜、黄瓜等物种,模式植物包括拟南芥。 筛选的文献类型包括article,letter和review,数据获取日期截至2017年12月31日。
本文中的专利数据来自DI(derwent innovation)和DII(derwent innovation index)专利数据库,通过基因组编辑关键词+作物的检索策略在数据库中对相关专利进行检索,共获得2697件专利。
数据分析工具包括数据分析软件(derwent data analyzer,DDA)、可视化分析软件Citespace和社会网络分析软件UCINET。
1.2 方法
统计计量。 数据下载后,将数据导入DDA分析工具中进行数据清洗,再利用EXCEL和UCINET等工具进行数据分析、统计和图表绘制。
(2) 研究热点分析。 CiteSpace是用来分析、挖掘和可视科研文献数据的应用软件,通过分析寻找学科领域的研究热点,并以可视化的方法呈现。 通过CiteSpace对论文的关键词进行分析、探索和分析作物基因组编辑技术领域的热点主题及其发展趋势。 其中节点大小表示关键词的频次,节点越大,被引频次越高。
(3) 专利研发主题分析。 通过Derwent Innovation平台中的THEMES主题分析功能,对技术领域的研发主题进行可视化分析,形成专利主题分布全景图。 其中山峰表示相似专利形成的不同技术主题,白色表示专利集中领域和热点。
(4) 核心专利遴选。 通过Innography平台的专利强度评价指标,对专利进行潜在价值评分。 其评分依据来自于专利引证、诉讼数量、权利要求数及长度、审查时间等十余项指标,从0~100%分为10级,专利强度越大说明该专利价值越高,本文中的核心专利是指专利强度在80%及以上的专利。
2 作物基因组编辑技术基础研究情况分析
2.1 研究论文发文数量年度变化趋势
根据作物基因组编辑发文量的分布特点,其研究历程大致分为三个阶段(图1)。
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