2021-02-02 11:09:14
實(shí)驗(yàn)員現(xiàn)場(chǎng)演示MNP分子鑒定技術(shù)操作流程。
創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的第一動(dòng)力，保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)就是保護(hù)創(chuàng)新。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，植物新品種權(quán)保護(hù)已逐漸成為知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系的重要組成部分。
目前我國(guó)農(nóng)業(yè)植物新品種保護(hù)制度及相關(guān)鑒定技術(shù)發(fā)展如何？近日，記者來到農(nóng)業(yè)農(nóng)村部科技發(fā)展中心，深入探訪我國(guó)農(nóng)業(yè)植物新品種保護(hù)工作進(jìn)展和相關(guān)分子鑒定技術(shù)應(yīng)用情況。
新型檢測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、高效雙突破，破解實(shí)質(zhì)性派生品種檢測(cè)難題
開展新品種保護(hù)離不開技術(shù)的支撐，DUS測(cè)試是植物新品種保護(hù)的技術(shù)基礎(chǔ)和授權(quán)的科學(xué)依據(jù)。其中，DUS分別代表了品種特異性、一致性和穩(wěn)定性的測(cè)定。
這在技術(shù)上是如何實(shí)現(xiàn)的？科技發(fā)展中心測(cè)試處副處長(zhǎng)鄧超介紹：“在DUS測(cè)試中，特異性的判定是難度最大的，因?yàn)樘禺愋允侵敢粋€(gè)品種要與所有其他品種至少有1個(gè)性狀的明顯差異。很顯然，將所有品種種到地里去比較是不現(xiàn)實(shí)的。”
因此在實(shí)際工作中往往將待測(cè)品種與近似品種進(jìn)行比較，從而判定其是否具備特異性。這個(gè)篩選近似品種的過程，分子鑒定技術(shù)就發(fā)揮了重要的輔助作用。當(dāng)然最終還需要通過田間表型進(jìn)行驗(yàn)證。
鄧超告訴記者，現(xiàn)在的技術(shù)不但可以實(shí)現(xiàn)2個(gè)品種的單獨(dú)比對(duì)，如果某個(gè)“仿冒”品種申請(qǐng)授權(quán)，通過基因指紋圖譜庫(kù)的篩選，照樣可以讓其“原形畢露”。“目前，我們已經(jīng)構(gòu)建了玉米、水稻、柑橘、辣椒等13類作物的指紋圖譜庫(kù)，每年新申請(qǐng)的品種，我們都會(huì)放在庫(kù)里‘跑一跑’，這樣就可以把其中的‘嫌疑犯’抓出來。”
近年來，分子檢測(cè)技術(shù)飛速發(fā)展，一種新型檢測(cè)方法“MNP（多核苷酸多態(tài)性）分子鑒定技術(shù)”研發(fā)成功并開始投入應(yīng)用。據(jù)了解，此項(xiàng)技術(shù)由農(nóng)業(yè)農(nóng)村部科技發(fā)展中心與江漢大學(xué)合作研發(fā)，破解了植物品種分子鑒定的技術(shù)難題，幾年時(shí)間已經(jīng)在各個(gè)領(lǐng)域取得了突破性的應(yīng)用效果。
實(shí)驗(yàn)室里，技術(shù)研發(fā)負(fù)責(zé)人、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部植物新品種測(cè)試中心實(shí)驗(yàn)室主任、江漢大學(xué)教授彭海演示著MNP分子鑒定技術(shù)的操作流程。“經(jīng)過技術(shù)的研發(fā)、工藝的改良、試劑成分的調(diào)試，這項(xiàng)聚集了67項(xiàng)專利成果的精華全部都在這里。”他舉起一根小小的管子介紹道：“這瓶試劑可同時(shí)檢測(cè)水稻樣品中的1033個(gè)標(biāo)記，相比傳統(tǒng)方法，效率提升了千倍以上。”他告訴記者，要保證1000多個(gè)反應(yīng)在同一個(gè)體系里不‘打架’，實(shí)現(xiàn)大量基因標(biāo)記位點(diǎn)的測(cè)序數(shù)據(jù)的高精準(zhǔn)分析，是這項(xiàng)技術(shù)的最難攻破的關(guān)鍵點(diǎn)。
“同時(shí)，在品種親緣關(guān)系的檢測(cè)上，檢測(cè)的位點(diǎn)越多，鑒定的結(jié)果就越精準(zhǔn)。”技術(shù)的革新不但實(shí)現(xiàn)了工作效率的突破，相比傳統(tǒng)鑒定技術(shù)只能檢測(cè)22-48個(gè)位點(diǎn)，MNP分子鑒定技術(shù)可一次性檢測(cè)317-1042個(gè)位點(diǎn)，準(zhǔn)確率超過99.98％。
據(jù)彭海介紹，除了試劑的研發(fā)，芯片的制備也具有很高的科技含量。“這一張芯片可以一次檢測(cè)2000個(gè)品種，每個(gè)品種檢測(cè)1000多個(gè)基因位點(diǎn)，從反應(yīng)到測(cè)序全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化，鑒定數(shù)據(jù)產(chǎn)生后將會(huì)上傳到云端，任何人都可以隨時(shí)隨地上傳數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析，從而實(shí)現(xiàn)技術(shù)的全國(guó)共享，為品種權(quán)保護(hù)、種子打假及維權(quán)鑒定提供了技術(shù)支撐。”
經(jīng)過樣品處理、PCR反應(yīng)、測(cè)序、結(jié)果分析，產(chǎn)生的鑒定數(shù)據(jù)顯示在屏幕上。“顏色越深表示親緣關(guān)系越近，通過授權(quán)年限的比較，誰是誰的實(shí)質(zhì)性派生品種便可一目了然。”彭海告訴記者，這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用不僅能在DUS測(cè)試、品種維權(quán)打假中發(fā)揮作用，更有力支撐了實(shí)質(zhì)性派生品種的檢測(cè)，這是其他常規(guī)傳統(tǒng)分子鑒定技術(shù)所不具備的優(yōu)勢(shì)，也彌補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外空白。
改變育種同質(zhì)化現(xiàn)象需要技術(shù)支撐、制度保障共同發(fā)力
近年來，我國(guó)種子企業(yè)和科研單位育種創(chuàng)新能力不斷提高，優(yōu)良品種不斷涌現(xiàn)，有力支撐了我國(guó)種業(yè)的發(fā)展。我國(guó)自1999年4月23日正式加入U(xiǎn)POV公約1978年文本以來，植物新品種保護(hù)取得顯著成效，目前我國(guó)農(nóng)業(yè)植物新品種權(quán)年申請(qǐng)量超過7000件，連續(xù)四年位居UPOV成員首位，總量超過4萬件。
“雖然我國(guó)已成為名副其實(shí)的新品種保護(hù)大國(guó)，但品種創(chuàng)新程度亟待提升。”農(nóng)業(yè)農(nóng)村部科技發(fā)展中心主任楊雄年指出，當(dāng)前，我國(guó)農(nóng)作物育種更多停留在對(duì)主要推廣品種和核心骨干改造的“修飾性育種”和“模仿育種”上，同質(zhì)化問題嚴(yán)重，突破性品種缺乏。
據(jù)悉，實(shí)質(zhì)性派生品種（Essentially DerivedVariety），簡(jiǎn)稱EDV，是指從原始品種派生而來，保留了原始品種重要特征特性而僅在個(gè)別性狀上有差別的一類品種。實(shí)質(zhì)性派生品種制度是國(guó)際植物新品種保護(hù)聯(lián)盟（UPOV）公約1978年文本區(qū)別于1991年文本的核心內(nèi)容。而MNP分子鑒定技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用將為我國(guó)實(shí)質(zhì)性派生品種制度的實(shí)行奠定強(qiáng)大技術(shù)支撐。
想要破解品種同質(zhì)化問題，除了需要科學(xué)技術(shù)上的支撐，更需要制度的保障與引導(dǎo)。“下一步，我們將統(tǒng)籌推進(jìn)《植物新品種保護(hù)條例》和相關(guān)法律法規(guī)修訂工作，為打好一場(chǎng)種業(yè)翻身仗提供更堅(jiān)實(shí)的制度保障。”楊雄年表示。
MNP分子鑒定技術(shù)實(shí)現(xiàn)全程國(guó)產(chǎn)化，市場(chǎng)應(yīng)用前景廣闊
曾經(jīng)，我國(guó)種業(yè)領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)、儀器設(shè)備、試劑耗材等都是一水“洋牌子”，這讓我們一度在自主創(chuàng)新和育種研發(fā)上非常被動(dòng)。
“2018年開始，我就下定決心，這項(xiàng)技術(shù)不光要研發(fā)成功，還要能實(shí)現(xiàn)全程國(guó)產(chǎn)化，現(xiàn)在整套體系操作下來，從試劑、儀器、芯片，到核心技術(shù)專利、數(shù)據(jù)系統(tǒng)、分析軟件，其中有形、無形的成果，都掌握在我們自己手里。”回想起研發(fā)這項(xiàng)技術(shù)的初心，彭海十分感慨。
不光實(shí)現(xiàn)了技術(shù)上的“領(lǐng)跑”，研發(fā)團(tuán)隊(duì)還制定了一項(xiàng)涵蓋16種植物品種DNA鑒定的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與7項(xiàng)技術(shù)規(guī)范，填補(bǔ)了我國(guó)實(shí)質(zhì)性派生品種DNA鑒定標(biāo)準(zhǔn)的空白，品種DNA指紋可在全社會(huì)共建共享。
“除了準(zhǔn)確性和效率的提升，技術(shù)在通用性上也取得了巨大突破。”彭海表示，該技術(shù)不但可以準(zhǔn)確鑒定棉花、小麥、油菜、蓮藕、獼猴桃、香蕉等難以鑒定的多倍體和無性繁殖植物單一品種間的品種真實(shí)性和派生關(guān)系，對(duì)于混合樣品的檢測(cè)也十分準(zhǔn)確有效。
“通過MNP技術(shù)的檢測(cè)，不光能檢出是否有混雜，還能確定是哪幾種樣品的混雜，混合比例是多少，這在種子混雜摻假等質(zhì)控環(huán)節(jié)中將具有非常廣闊的應(yīng)用前景，這是其他常規(guī)技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)的。”彭海說。
如果說在品種權(quán)授權(quán)、打假維權(quán)環(huán)節(jié)的應(yīng)用可避免重復(fù)授權(quán)，阻斷仿冒種子流入市場(chǎng)，但從源頭上杜絕品種同質(zhì)化現(xiàn)象，才是最切實(shí)高效的方法。
在品種選育過程中，該技術(shù)的應(yīng)用讓育種家對(duì)于品種創(chuàng)新性的預(yù)判成為可能。“通過與MNP指紋數(shù)據(jù)庫(kù)的精準(zhǔn)比對(duì)，育種單位可提前進(jìn)行育種鑒定，放棄創(chuàng)新性不足的品種或品系，節(jié)省大量育種資源。”彭海介紹，MNP分子鑒定技術(shù)已在國(guó)家水稻良種重大科研聯(lián)合攻關(guān)試行中。
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