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标记|为种子办“身份证” 让“仿种子”无处遁形

【标记|为种子办“身份证” 让“仿种子”无处遁形】标记|为种子办“身份证” 让“仿种子”无处遁形
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彭海教授在实验室工作 。
标记|为种子办“身份证” 让“仿种子”无处遁形
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科研人员进行实验 。
文／图 湖北日报全媒采访人员 汪彤 通讯员　李甜甜
好不容易研发出一个新种子 ， 却败给“仿种子” ， 一直是国内种业创新之痛 。 生物技术的发展进步为品种权人带来曙光 。
江汉大学彭海教授团队自主研发出新型分子鉴定技术——植物MNP（多核苷酸多态性）标记法 ， 突破技术瓶颈 ， 将标记检测的准确率提高到99.98%以上 ， 可快速准确地鉴定种子的知识产权归属 ， 为解决种子资源确权难题提供有力技术支撑 。
给种子申办“身份证”揪出“仿种子”
3月7日 ， 走进位于武汉市蔡甸区的江汉大学生物基因检测鉴定中心 ， 一片安静又忙碌的景象 ， 科研人员正一丝不苟地进行采样、观察、记录 。 这里是全国首家基于多核苷酸多态性（MNP）标记技术标准取得CASL资质的单位 ， 可为水稻、玉米、番茄、白菜、西瓜、猕猴桃等9种农作物提供品种真实性鉴定 。
仿种子、假种子 ， 判断起来不难 ， 想要证明却不容易 。 田间鉴定是品种鉴定的经典方法：把原种子和对照种子在田间种植两三年 ， 观察、记载 ， 并比较它们在幼苗、开花期和成熟期各阶段的多个性状 ， 才能确定种子身份 ， 进而判定它们是不是新品种 ， 却无法判定是不是实质性派生品种（由原始品种实质性派生 ， 但又与其有明显区别的品种） 。
江汉大学自主研发的MNP标记法能从分子水平上 ， 对原种子与对照种子进行检测 ， 快速无误确定其身份 。
以水稻种子为例 。 中心负责人、农业农村部科技发展中心植物新品种测试实验室主任、江汉大学系统生物学研究院常务副院长彭海介绍 ， 把种子放在恒温培养箱后 ， 让其发芽 ， 切下幼叶部分组织 ， 提取纯化DNA ， 将检测MNP标记的试剂注入到含有水稻品种DNA的试管中 。 注入试剂的作用就像一台3D打印机 ， 将水稻品种上1000多个MNP标记进行大量高精准复制 。
“大批量复制是为了增加MNP标记的数量 ， 便于高通量测序仪进行分析检测” 。 彭海介绍 ， 在品种真实性鉴定中 ， 检测的标记位点越多 ， 鉴定结果就越精准 。 MNP技术一次性可检测多达317到1042个标记 ， 每个标记准确率高达99.98%以上 ， 相当于精准观察了大量作物形状 。 把MNP标记的检测结果组合在一起 ， 就能为品种构建一个DNA身份证（也叫DNA指纹） 。 多个农作物种 的DNA身份证组合到一起 ， 就形成了数据库 。 如同公安部门抓捕罪犯一样 ， 将得到的品种身份证与数据库进行对比 。 如有超过8%MNP标记不同 ， 那么其大概率是一个具有创新性的新品种 。
从递交水稻种子给实验室研究人员 ， 到获取DNA身份证 ， 快则当天完成 。
从技术到设备全部国产化已实施100多万次品种鉴定
目前在国内外使用较多的种子DNA检测技术包括SSR标记法、SNP标记法 ， 均源于美国 。 彭海团队历时十年攻关研发的MNP标记法在这一领域国际领先 。
公开数据显示 ， SSR标记法的行业标准一次只能检测22到48个位点 ， SNP标记法的检测错误率为1% ， 同时对实验试剂和操作要求都较高 。 而MNP标记多态性高 ， 能够检测更多标记位点 ， 只需通过一次实验即可完成品种真实性、实质性派生品种的鉴定 ， 效率较前两者提升成百上千倍 。
截至目前 ， 彭海团队已采用MNP标记法 ， 系统分析了我国1万多个授权水稻、玉米品种的实质性派生关系 ， 实施了100多万份次的品种授权、打假与维权鉴定 。 利用上述技术成果 ， 在农业农村部支持下 ， 彭海团队已开发出34种植物品种鉴定MNP标记法 ， 制定了第一个包括实质性派生品种判定的国家标准——《植物品种鉴定MNP标记法》 ， 填补了我国实质性派生品种DNA鉴定标准的空白 ， 品种DNA指纹可在全社会共建共享 。
值得一提的是 ， 使用MNP技术的检测试剂、设备到软件 ， 也是纯国产制造 。
“我们从研发一开始就下定决心 ， 不光要把技术研发成功 ， 还要实现操作系统全程国产化 ， 这样才不会被国外‘卡脖子’ 。 ”彭海介绍 ， 经过反复技术研发、工艺改良、试剂成分调试 ， 一个MNP试剂瓶就聚集了67项专利成果的精华 。 他们还与华大制造开展测序合作 ， 从反应到测序全部实现自动化、智能化 ， 鉴定数据产生后可上传到云端 ， 使用者都可以随时随地上传数据并进行分析 。 有了它 ， 未来可开发出无人移动执法车 ， 便于种子执法部门到市场、田头现场取样鉴定 ， 解决种子侵权案件取证难、行政执法难等问题 。
建设品种DNA指纹数据库
从源头减少品种同质化问题
在彭海团队工作的楼层中 ， 有一间摆满服务器的实验室谢绝参观 。 “这些服务器非常重要 。 ”彭海介绍 ， 我国目前授权的1万多个稻种的DNA指纹数据就存储在这里 。 所有授权玉米种子的DNA指纹数据也将存储进来 ， 还有莲藕、茄子、西蓝花等20多个农作物DNA指纹数据也将录入 。
近年来 ， 我国种业发展虽然取得了不小成就 ， 但部分品种在好种源、高质量方面仍存在较大差距 。 一些品种繁育停留在对主要推广品种和核心亲本的修饰改良上 ， 导致品种遗传基础窄 ， 审定品种多但突破性品种少 ， 同质化问题严重 。 从源头上杜绝品种同质化现象 ， 还是要从育种端发力 。
去年以来 ， 湖北省农科院、武汉市农科院等育种单位和企业主动找到彭海团队开展合作 。 “我们过去主要是想鉴定公司的品种是不是被侵权了 ， 现在有材料也请他们在数据库里面比对 ， 有没有相同类型的东西 。 ” 武汉隆福康农业发展有限公司总经理周厚财表示 ， 通过与MNP指纹数据库的精准比对 ， 育种单位可提前进行育种鉴定 ， 放弃创新性不足的品种或品系 ， 及时改变研究方向 ， 避免研发后期过多投入 ， 让新品种研发事半功倍 。
采访人员了解到 ， 彭海团队正在谋划建设国家授权品种MNP指纹数据库 ， 为品种权授权、打假与维权等植物品种知识产权保护提供最重要的数据支撑 。 MNP技术已在海南省崖州湾种子实验室、国家水稻良种重大科研联合攻关项目中采用 。
随着数据库不断充实 ， 更多“仿种子”将无处遁形 ， 真正有价值、突破性的新品种将脱颖而出 。

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