彭海教授在實(shí)驗(yàn)室工作。

      

      

      

科研人員進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

      

      文／圖 湖北日?qǐng)?bào)全媒記者 汪彤 通訊員　李甜甜

      

      好不容易研發(fā)出一個(gè)新種子，卻敗給“仿種子”，一直是國(guó)內(nèi)種業(yè)創(chuàng)新之痛。生物技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步為品種權(quán)人帶來曙光。

      

      江漢大學(xué)彭海教授團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)出新型分子鑒定技術(shù)——植物MNP（多核苷酸多態(tài)性）標(biāo)記法，突破技術(shù)瓶頸，將標(biāo)記檢測(cè)的準(zhǔn)確率提高到99.98%以上，可快速準(zhǔn)確地鑒定種子的知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸屬，為解決種子資源確權(quán)難題提供有力技術(shù)支撐。

      

      給種子申辦“身份證”揪出“仿種子”

      

      3月7日，走進(jìn)位于武漢市蔡甸區(qū)的江漢大學(xué)生物基因檢測(cè)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(jìn)行采樣、觀察、記錄。這里是全國(guó)首家基于多核苷酸多態(tài)性（MNP）標(biāo)記技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)取得CASL資質(zhì)的單位，可為水稻、玉米、番茄、白菜、西瓜、獼猴桃等9種農(nóng)作物提供品種真實(shí)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(jīng)典方法：把原種子和對(duì)照種子在田間種植兩三年，觀察、記載，并比較它們?cè)谟酌?、開花期和成熟期各階段的多個(gè)性狀，才能確定種子身份，進(jìn)而判定它們是不是新品種，卻無法判定是不是實(shí)質(zhì)性派生品種（由原始品種實(shí)質(zhì)性派生，但又與其有明顯區(qū)別的品種）。

      

      江漢大學(xué)自主研發(fā)的MNP標(biāo)記法能從分子水平上，對(duì)原種子與對(duì)照種子進(jìn)行檢測(cè)，快速無誤確定其身份。

      

      以水稻種子為例。中心負(fù)責(zé)人、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部科技發(fā)展中心植物新品種測(cè)試實(shí)驗(yàn)室主任、江漢大學(xué)系統(tǒng)生物學(xué)研究院常務(wù)副院長(zhǎng)彭海介紹，把種子放在恒溫培養(yǎng)箱后，讓其發(fā)芽，切下幼葉部分組織，提取純化DNA，將檢測(cè)MNP標(biāo)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(tái)3D打印機(jī)，將水稻品種上1000多個(gè)MNP標(biāo)記進(jìn)行大量高精準(zhǔn)復(fù)制。

      

      “大批量復(fù)制是為了增加MNP標(biāo)記的數(shù)量，便于高通量測(cè)序儀進(jìn)行分析檢測(cè)”。彭海介紹，在品種真實(shí)性鑒定中，檢測(cè)的標(biāo)記位點(diǎn)越多，鑒定結(jié)果就越精準(zhǔn)。MNP技術(shù)一次性可檢測(cè)多達(dá)317到1042個(gè)標(biāo)記，每個(gè)標(biāo)記準(zhǔn)確率高達(dá)99.98%以上，相當(dāng)于精準(zhǔn)觀察了大量作物形狀。把MNP標(biāo)記的檢測(cè)結(jié)果組合在一起，就能為品種構(gòu)建一個(gè)DNA身份證（也叫DNA指紋）。多個(gè)農(nóng)作物種 的DNA身份證組合到一起，就形成了數(shù)據(jù)庫(kù)。如同公安部門抓捕罪犯一樣，將得到的品種身份證與數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行對(duì)比。如有超過8%MNP標(biāo)記不同，那么其大概率是一個(gè)具有創(chuàng)新性的新品種。

      

      從遞交水稻種子給實(shí)驗(yàn)室研究人員，到獲取DNA身份證，快則當(dāng)天完成。

      

      從技術(shù)到設(shè)備全部國(guó)產(chǎn)化已實(shí)施100多萬次品種鑒定

      

      目前在國(guó)內(nèi)外使用較多的種子DNA檢測(cè)技術(shù)包括SSR標(biāo)記法、SNP標(biāo)記法，均源于美國(guó)。彭海團(tuán)隊(duì)歷時(shí)十年攻關(guān)研發(fā)的MNP標(biāo)記法在這一領(lǐng)域國(guó)際領(lǐng)先。

      

      公開數(shù)據(jù)顯示，SSR標(biāo)記法的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)一次只能檢測(cè)22到48個(gè)位點(diǎn)，SNP標(biāo)記法的檢測(cè)錯(cuò)誤率為1%，同時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)試劑和操作要求都較高。而MNP標(biāo)記多態(tài)性高，能夠檢測(cè)更多標(biāo)記位點(diǎn)，只需通過一次實(shí)驗(yàn)即可完成品種真實(shí)性、實(shí)質(zhì)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(tuán)隊(duì)已采用MNP標(biāo)記法，系統(tǒng)分析了我國(guó)1萬多個(gè)授權(quán)水稻、玉米品種的實(shí)質(zhì)性派生關(guān)系，實(shí)施了100多萬份次的品種授權(quán)、打假與維權(quán)鑒定。利用上述技術(shù)成果，在農(nóng)業(yè)農(nóng)村部支持下，彭海團(tuán)隊(duì)已開發(fā)出34種植物品種鑒定MNP標(biāo)記法，制定了第一個(gè)包括實(shí)質(zhì)性派生品種判定的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)——《植物品種鑒定MNP標(biāo)記法》，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。

      

      值得一提的是，使用MNP技術(shù)的檢測(cè)試劑、設(shè)備到軟件，也是純國(guó)產(chǎn)制造。

      

      “我們從研發(fā)一開始就下定決心，不光要把技術(shù)研發(fā)成功，還要實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)全程國(guó)產(chǎn)化，這樣才不會(huì)被國(guó)外‘卡脖子’。”彭海介紹，經(jīng)過反復(fù)技術(shù)研發(fā)、工藝改良、試劑成分調(diào)試，一個(gè)MNP試劑瓶就聚集了67項(xiàng)專利成果的精華。他們還與華大制造開展測(cè)序合作，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)生后可上傳到云端，使用者都可以隨時(shí)隨地上傳數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析。有了它，未來可開發(fā)出無人移動(dòng)執(zhí)法車，便于種子執(zhí)法部門到市場(chǎng)、田頭現(xiàn)場(chǎng)取樣鑒定，解決種子侵權(quán)案件取證難、行政執(zhí)法難等問題。

      

      建設(shè)品種DNA指紋數(shù)據(jù)庫(kù)

      

      在彭海團(tuán)隊(duì)工作的樓層中，有一間擺滿服務(wù)器的實(shí)驗(yàn)室謝絕參觀。“這些服務(wù)器非常重要。”彭海介紹，我國(guó)目前授權(quán)的1萬多個(gè)稻種的DNA指紋數(shù)據(jù)就存儲(chǔ)在這里。所有授權(quán)玉米種子的DNA指紋數(shù)據(jù)也將存儲(chǔ)進(jìn)來，還有蓮藕、茄子、西藍(lán)花等20多個(gè)農(nóng)作物DNA指紋數(shù)據(jù)也將錄入。

      

      近年來，我國(guó)種業(yè)發(fā)展雖然取得了不小成就，但部分品種在好種源、高質(zhì)量方面仍存在較大差距。一些品種繁育停留在對(duì)主要推廣品種和核心親本的修飾改良上，導(dǎo)致品種遺傳基礎(chǔ)窄，審定品種多但突破性品種少，同質(zhì)化問題嚴(yán)重。從源頭上杜絕品種同質(zhì)化現(xiàn)象，還是要從育種端發(fā)力。

      

      去年以來，湖北省農(nóng)科院、武漢市農(nóng)科院等育種單位和企業(yè)主動(dòng)找到彭海團(tuán)隊(duì)開展合作。“我們過去主要是想鑒定公司的品種是不是被侵權(quán)了，現(xiàn)在有材料也請(qǐng)他們?cè)跀?shù)據(jù)庫(kù)里面比對(duì)，有沒有相同類型的東西。” 武漢隆?？缔r(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司總經(jīng)理周厚財(cái)表示，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，及時(shí)改變研究方向，避免研發(fā)后期過多投入，讓新品種研發(fā)事半功倍。

      

      記者了解到，彭海團(tuán)隊(duì)正在謀劃建設(shè)國(guó)家授權(quán)品種MNP指紋數(shù)據(jù)庫(kù)，為品種權(quán)授權(quán)、打假與維權(quán)等植物品種知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)提供最重要的數(shù)據(jù)支撐。MNP技術(shù)已在海南省崖州灣種子實(shí)驗(yàn)室、國(guó)家水稻良種重大科研聯(lián)合攻關(guān)項(xiàng)目中采用。

      

      隨著數(shù)據(jù)庫(kù)不斷充實(shí)，更多“仿種子”將無處遁形，真正有價(jià)值、突破性的新品種將脫穎而出。