微生物影响整个地球生态系统并与人类健康息息相关，微生物技术正在深刻改变医药健康、工业、农业、生态环保等领域。科学技术的发展正在更新人类对微生物世界的认知和理解，颠覆传统理论，而基于微生物技术形成的新生产力和颠覆性技术将对经济社会发展产生重要影响，并促进产业结构调整，正在成为新的经济增长点。本报告基于创新价值链不同环节的表征物及其相互之间的知识关联关系，开展了微生物研究与开发相关重点领域全球发展态势分析，重点关注合成生物学、微生物组学、基因编辑技术、微生物传感器、生物反应器、微生物菌剂等，通过多源数据的融合与挖掘，描摹驱动技术进步的科学知识演变过程，跟踪前沿技术的萌芽、发展、突变演化轨迹；基于政策规划和产业发展态势，明确微生物领域产业结构及演化趋势，分析世界主要经济体的微生物产业战略布局，研判未来产业与技术重点发展方向。本报告重点研究了以下5 个方面的内容：①全球微生物资源开发重点领域发展环境分析。重点分析了全球主要创新型国家微生物资源开发重点领域的政策与规划、法律法规、发展重点、实施步骤、未来布局等，并对全球主要国家微生物领域的发展环境进行对比分析。②基于科研项目信息分析全球微生物资源开发重点领域研究进展。重点分析了全球主要国家微生物资源开发重点领域的项目布局、研究机构、学科主题及发展趋势等。③基于公开发表的论文信息分析全球微生物资源开发重点领域基础研究进展。重点分析了全球主要国家微生物资源开发重点领域的基础研究热点主题分布、主要研究机构、基金资助情况及发展趋势等，并对全球主要国家基础研究进展进行对比分析。④基于专利信息分析全球微生物资源开发重点领域应用研究与技术研发进展。重点分析了全球主要国家微生物资源开发重点领域技术研发方向、技术布局、技术竞争格局、技术影响力等，并对微生物领域重点技术主题及其演化趋势、合作网络、技术发展路线图等进行分析。⑤分析全球微生物资源开发重点领域发展趋势，并对未来发展进行展望。根据行业专家及权威智库观点，对微生物资源开发重点领域发展趋势、未来走向等进行分析。根据世界知识产权组织公开的“国际保藏单位2001 — 2020 年专利微生物保藏与发放”数据显示，全球26 个国家的47 个国际保藏单位共保藏专利微生物129 202 株，发放243 693 株。中美两国在专利微生物保藏量上处于领先地位，两国合计占全球专利微生物保藏量的60.93%。美国发放专利微生物233 808 株，占全球发放量的95.94%，处于垄断地位。美国的专利法对美国生物技术的开发和利用起到了积极促进作用。合成生物学领域科研项目资助国家主要为美国、中国和英国，项目主持机构主要为斯坦福大学、加利福尼亚大学旧金山分校和帝国理工学院等。从基础研究论文数量看，排名前五的国家依次为美国、中国、日本、英国和德国；排名前五的研发机构依次为哈佛大学、麻省理工学院、东京大学、斯坦福大学和中国科学院。从专利数量看，排名前五的国家/ 地区分别为美国、中国、日本、加拿大和欧盟，其中，美国的专利数量占全部专利数量的46.83%；排名前五的研发机构分别为加利福尼亚大学系统、杜邦公司、麻省理工学院、美国卫生与人类服务部、巴斯夫公司；研发主题主要集中在突变或遗传工程、酶或微生物的测定或检验方法等。微生物组学领域科研项目资助国家主要为美国、中国和英国，项目主持机构主要为华盛顿大学、哥伦比亚大学和贝勒医学院等。从基础研究论文数量看，排名前五的国家分别为美国、中国、英国、德国和加拿大；排名前五的研发机构依次为加利福尼亚大学圣迭戈分校、中国科学院、华盛顿大学、佛罗里达大学和密歇根大学。从专利数量看，排名前五的国家/ 机构分别为美国、中国、加拿大、世界知识产权组织和韩国；排名前五的研发机构分别为uBiome 公司、Psomagen 公司、加利福尼亚大学、帝斯曼知识产权资产公司和AOBiome 公司；研究主题主要集中在核酸的测定或检验方法、含有细菌的医用配制品和具有特殊物理形状医药配制品等。基因编辑技术领域科研项目资助国家主要为美国、中国和日本，项目主持机构主要为杜克大学、中山大学和加利福尼亚大学旧金山分校等。从基础研究论文数量看，排名前五的国家分别为美国、中国、德国、日本和英国；排名前五的研发机构依次为哈佛大学、中国科学院、斯坦福大学、中国科学院大学和加利福尼亚大学伯克利分校。从专利数量看，排名前五的国家/ 机构分别为中国、美国、加拿大、韩国和欧洲专利局；排名前五的研发机构分别为上海博德基因开发有限公司、麻省理工学院、哈佛医学院、Broad 研究所和加利福尼亚大学；研究主题主要集中在CRISPR、锌指蛋白、肺癌治疗、基因突变模型、基因编辑技术用于植物育种等。微生物传感器领域科研项目资助国家/ 地区主要为美国、欧盟和英国，项目主持机构主要为加利福尼亚大学、华盛顿大学和普林斯顿大学等。从基础研究论文数量看，排名前五的国家分别为美国、中国、德国、英国和印度；排名前五的研发机构依次为加利福尼亚大学、中国科学院、华盛顿大学、法国国家科学研究中心和哈佛大学。从专利数量看，排名前五的国家分别为中国、日本、美国、韩国和俄罗斯；排名前五的研发机构分别为松下电器、LG 电器、江苏大学、中国科学院和江南大学；研究主题主要集中在酶学或微生物学装置等。生物反应器领域科研项目资助国家主要为美国、巴西和日本，项目主持机构主要为莱斯大学、塔夫茨大学和匹兹堡大学等。从基础研究论文数量看，排名前五的国家分别为美国、中国、德国、加拿大和印度；排名前五的研发机构依次为中国科学院、哈尔滨工业大学、法国国家科学研究中心、同济大学和印度理工学院。从专利数量看，排名前五的国家分别为中国、美国、日本、韩国和德国；排名前五的研发机构分别为美国通用电气公司、美国基因工程技术公司、浙江大学、中国石油化工股份有限公司和德国赛多利斯公司；研究主题主要集中在水、废水或污水的生物处理，酶学或微生物学装置等。微生物菌剂领域科研项目资助国家主要为美国、中国和巴西，项目主持机构主要为美国农业研究服务所、匹兹堡大学和阿拉巴马大学等。从基础研究论文数量看，排名前五的国家分别为美国、中国、印度、意大利和英国；排名前五的研发机构依次为中国科学院、乌得勒支大学、西班牙科研理事会、圣保罗大学和佛罗里达大学。从专利数量看，排名前五的国家分别为中国、韩国、美国、加拿大和日本；排名前五的研发机构分别为中国农业科学院、江阴昊松格氏生物技术有限公司、中国科学院、江南大学和南京农业大学；研究主题主要集中在一种或多种肥料与无特殊肥效的添加剂组分的混合物等。
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