好不容易研發(fā)出一個新種子，卻敗給“仿種子”，一直是國內(nèi)種業(yè)創(chuàng)新之痛。生物技術(shù)的發(fā)展進步為品種權(quán)人帶來曙光。
江漢大學(xué)彭海教授團隊自主研發(fā)出新型分子鑒定技術(shù)——植物MNP（多核苷酸多態(tài)性）標記法，突破技術(shù)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(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，走進位于武漢市蔡甸區(qū)的江漢大學(xué)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(tài)性（MNP）標記技術(shù)標準取得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(zhì)性派生品種（由原始品種實質(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(zé)人、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部科技發(fā)展中心植物新品種測試實驗室主任、江漢大學(xué)系統(tǒng)生物學(xué)研究院常務(wù)副院長彭海介紹，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(fù)制。
“大批量復(fù)制是為了增加MNP標記的數(shù)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(jié)果就越精準。MNP技術(shù)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(dāng)于精準觀察了大量作物形狀。把MNP標記的檢測結(jié)果組合在一起，就能為品種構(gòu)建一個DNA身份證（也叫DNA指紋）。多個農(nóng)作物種 的DNA身份證組合到一起，就形成了數(shù)據(jù)庫。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(chuàng)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(dāng)天完成。
從技術(shù)到設(shè)備全部國產(chǎn)化已實施100多萬次品種鑒定
目前在國內(nèi)外使用較多的種子DNA檢測技術(shù)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(guān)研發(fā)的MNP標記法在這一領(lǐng)域國際領(lǐng)先。
公開數(shù)據(jù)顯示，SSR標記法的行業(yè)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(tài)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(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，彭海團隊已采用MNP標記法，系統(tǒng)分析了我國1萬多個授權(quán)水稻、玉米品種的實質(zhì)性派生關(guān)系，實施了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，彭海團隊已開發(fā)出34種植物品種鑒定MNP標記法，制定了第一個包括實質(zhì)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(zhì)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(shù)的檢測試劑、設(shè)備到軟件，也是純國產(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，還要實現(xiàn)操作系統(tǒng)全程國產(chǎn)化，這樣才不會被國外‘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(yīng)到測序全部實現(xiàn)自動化、智能化，鑒定數(shù)據(jù)產(chǎn)生后可上傳到云端，使用者都可以隨時隨地上傳數(shù)據(jù)并進行分析。有了它，未來可開發(fā)出無人移動執(zhí)法車，便于種子執(zhí)法部門到市場、田頭現(xiàn)場取樣鑒定，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 從源頭減少品種同質(zhì)化問題
在彭海團隊工作的樓層中，有一間擺滿服務(wù)器的實驗室謝絕參觀。“這些服務(wù)器非常重要。”彭海介紹，我國目前授權(quán)的1萬多個稻種的DNA指紋數(shù)據(jù)就存儲在這里。所有授權(quán)玉米種子的DNA指紋數(shù)據(jù)也將存儲進來，還有蓮藕、茄子、西藍花等20多個農(nóng)作物DNA指紋數(shù)據(jù)也將錄入。
近年來，我國種業(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)主動找到彭海團隊開展合作。“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)在有材料也請他們在數(shù)據(jù)庫里面比對，有沒有相同類型的東西。” 武漢隆福康農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司總經(jīng)理周厚財表示，通過與MNP指紋數(shù)據(jù)庫的精準比對，育種單位可提前進行育種鑒定，放棄創(chuàng)新性不足的品種或品系，及時改變研究方向，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，彭海團隊正在謀劃建設(shè)國家授權(quán)品種MNP指紋數(shù)據(jù)庫，為品種權(quán)授權(quán)、打假與維權(quán)等植物品種知識產(chǎn)權(quán)保護提供最重要的數(shù)據(jù)支撐。MNP技術(shù)已在海南省崖州灣種子實驗室、國家水稻良種重大科研聯(lián)合攻關(guān)項目中采用。
隨著數(shù)據(jù)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。
