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為種子辦“身份證” 讓“仿種子”無處遁形

日期:2022-03-17 15:32 作者:汪彤 來源:湖北日報 字號: 【字號: 打印本頁

  好不容易研發出一個新種子,卻敗給“仿種子”,一直是國內種業創新之痛。生物技術的發展進步為品種權人帶來曙光。

  江漢大學彭海教授團隊自主研發出新型分子鑒定技術——植物MNP(多核苷酸多態性)標記法,突破技術瓶頸,將標記檢測的準確率提高到99.98%以上,可快速準確地鑒定種子的知識產權歸屬,為解決種子資源確權難題提供有力技術支撐。

  給種子申辦“身份證”揪出“仿種子” 

  3月7日,走進位于武漢市蔡甸區的江漢大學生物基因檢測鑒定中心,一片安靜又忙碌的景象,科研人員正一絲不茍地進行采樣、觀察、記錄。這里是全國首家基于多核苷酸多態性(MNP)標記技術標準取得CASL資質的單位,可為水稻、玉米、番茄、白菜、西瓜、獼猴桃等9種農作物提供品種真實性鑒定。

  仿種子、假種子,判斷起來不難,想要證明卻不容易。田間鑒定是品種鑒定的經典方法:把原種子和對照種子在田間種植兩三年,觀察、記載,并比較它們在幼苗、開花期和成熟期各階段的多個性狀,才能確定種子身份,進而判定它們是不是新品種,卻無法判定是不是實質性派生品種(由原始品種實質性派生,但又與其有明顯區別的品種)。

  江漢大學自主研發的MNP標記法能從分子水平上,對原種子與對照種子進行檢測,快速無誤確定其身份。

  以水稻種子為例。中心負責人、農業農村部科技發展中心植物新品種測試實驗室主任、江漢大學系統生物學研究院常務副院長彭海介紹,把種子放在恒溫培養箱后,讓其發芽,切下幼葉部分組織,提取純化DNA,將檢測MNP標記的試劑注入到含有水稻品種DNA的試管中。注入試劑的作用就像一臺3D打印機,將水稻品種上1000多個MNP標記進行大量高精準復制。

  “大批量復制是為了增加MNP標記的數量,便于高通量測序儀進行分析檢測”。彭海介紹,在品種真實性鑒定中,檢測的標記位點越多,鑒定結果就越精準。MNP技術一次性可檢測多達317到1042個標記,每個標記準確率高達99.98%以上,相當于精準觀察了大量作物形狀。把MNP標記的檢測結果組合在一起,就能為品種構建一個DNA身份證(也叫DNA指紋)。多個農作物種 的DNA身份證組合到一起,就形成了數據庫。如同公安部門抓捕罪犯一樣,將得到的品種身份證與數據庫進行對比。如有超過8%MNP標記不同,那么其大概率是一個具有創新性的新品種。

  從遞交水稻種子給實驗室研究人員,到獲取DNA身份證,快則當天完成。

  從技術到設備全部國產化已實施100多萬次品種鑒定 

  目前在國內外使用較多的種子DNA檢測技術包括SSR標記法、SNP標記法,均源于美國。彭海團隊歷時十年攻關研發的MNP標記法在這一領域國際領先。

  公開數據顯示,SSR標記法的行業標準一次只能檢測22到48個位點,SNP標記法的檢測錯誤率為1%,同時對實驗試劑和操作要求都較高。而MNP標記多態性高,能夠檢測更多標記位點,只需通過一次實驗即可完成品種真實性、實質性派生品種的鑒定,效率較前兩者提升成百上千倍。

  截至目前,彭海團隊已采用MNP標記法,系統分析了我國1萬多個授權水稻、玉米品種的實質性派生關系,實施了100多萬份次的品種授權、打假與維權鑒定。利用上述技術成果,在農業農村部支持下,彭海團隊已開發出34種植物品種鑒定MNP標記法,制定了第一個包括實質性派生品種判定的國家標準——《植物品種鑒定MNP標記法》,填補了我國實質性派生品種DNA鑒定標準的空白,品種DNA指紋可在全社會共建共享。

  值得一提的是,使用MNP技術的檢測試劑、設備到軟件,也是純國產制造。

  “我們從研發一開始就下定決心,不光要把技術研發成功,還要實現操作系統全程國產化,這樣才不會被國外‘卡脖子’。”彭海介紹,經過反復技術研發、工藝改良、試劑成分調試,一個MNP試劑瓶就聚集了67項專利成果的精華。他們還與華大制造開展測序合作,從反應到測序全部實現自動化、智能化,鑒定數據產生后可上傳到云端,使用者都可以隨時隨地上傳數據并進行分析。有了它,未來可開發出無人移動執法車,便于種子執法部門到市場、田頭現場取樣鑒定,解決種子侵權案件取證難、行政執法難等問題。

  建設品種DNA指紋數據庫 從源頭減少品種同質化問題

  在彭海團隊工作的樓層中,有一間擺滿服務器的實驗室謝絕參觀?!斑@些服務器非常重要。”彭海介紹,我國目前授權的1萬多個稻種的DNA指紋數據就存儲在這里。所有授權玉米種子的DNA指紋數據也將存儲進來,還有蓮藕、茄子、西藍花等20多個農作物DNA指紋數據也將錄入。

  近年來,我國種業發展雖然取得了不小成就,但部分品種在好種源、高質量方面仍存在較大差距。一些品種繁育停留在對主要推廣品種和核心親本的修飾改良上,導致品種遺傳基礎窄,審定品種多但突破性品種少,同質化問題嚴重。從源頭上杜絕品種同質化現象,還是要從育種端發力。

  去年以來,湖北省農科院、武漢市農科院等育種單位和企業主動找到彭海團隊開展合作?!拔覀冞^去主要是想鑒定公司的品種是不是被侵權了,現在有材料也請他們在數據庫里面比對,有沒有相同類型的東西。” 武漢隆??缔r業發展有限公司總經理周厚財表示,通過與MNP指紋數據庫的精準比對,育種單位可提前進行育種鑒定,放棄創新性不足的品種或品系,及時改變研究方向,避免研發后期過多投入,讓新品種研發事半功倍。

  記者了解到,彭海團隊正在謀劃建設國家授權品種MNP指紋數據庫,為品種權授權、打假與維權等植物品種知識產權保護提供最重要的數據支撐。MNP技術已在海南省崖州灣種子實驗室、國家水稻良種重大科研聯合攻關項目中采用。

  隨著數據庫不斷充實,更多“仿種子”將無處遁形,真正有價值、突破性的新品種將脫穎而出。



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