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。


据介绍，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，均源于国外。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。


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。


这一项新技术已经被海南应用，而且我国还有一个最大的种子库，具体是怎么样的？跟着小编一起来看看吧！


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。




彭海教授在实验室工作


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


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。


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。




科研人员进行实验


记者了解到，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。

海南三亚的种子也用上了MNP标记法

海南三亚崖州湾种子实验室可以为每一粒种子贴上“身份证”标签，种子有了“身份证”，有利于强化种业知识产权保护，解决种子资源确权难题，为种业产学研用一体化发展提供基础支撑。

该实验室采用了最新国家标准MNP(多核苷酸多态性)技术来建设DNA指纹库，它的检测准确性提高到了99.98%以上。目前，该实验室的DNA指纹库已累计完成13种作物品种、共195份种质资源实体的入库鉴定存证和3198份已授权水稻品种信息入库。有了“身份证”的种子被冒用，可以通过技术手段查证，为相关的维权行动提供更有力的帮助，从而也为育种者提供更好的保护。


粮食增产的关键是有良种，良种的培育离不开科研人员的努力和优良的种植环境，也离不开种子实验室等种业科研创新平台的支持。利用MNP这一中国原创技术可以准确高效地标记携带优良基因的植物品种，为实现粮食增产作出贡献。


全国最大的国家作物种质库


近日，记者在国家作物种质库副研究员张金梅带领下，探访了位于北京全国最大的国家作物种质库。


1.种子也有身份证？


在这里，来自全国各地的各种种子被分装在无数小纸袋中，纸袋上明确标注着它们的“身份编码”。专业人员能够从“种子身份证”中轻松识别各种信息：比如它们来自何方、是何种类、有何特殊之处等等。


2.入库前需要什么样的流程？


这些种子，需要经历初清理、发芽、干燥、登记、封装等程序，最后入库，并且每隔5至10年要取出样品出库重新检验一遍，以确保它们的发芽率保持在一定水平之上。


记者在发芽室看到，工作人员将种子抽取样本后放入特殊的实验设备进行发芽率检测，合格后才能具备入库条件。


3.需要什么样的条件才能入库？


在发芽室旁边是种子干燥室，工作人员在这里对种子进行干燥处理，使含水量降至5%—7%，这种条件才是最适宜长期保存的。


通道的尽头，就是渗透着寒气的低温种质库。


张金梅介绍，仓库有两部分，入口处是一个很小的适应间，温度比外面低，但没有达到-18℃。入库或出库的种质资源，会在这里停留15天左右，适应温度的变化，然后才会进入下一步操作。


4.“核心库”长啥样？


仓库中，摆满了四五米高的架子，装在小金属罐里的种子被整齐地摆放在架子上，两排架子之间的缝隙很小，要通过机械才能挪开架子，让工作人员进入存取。


张金梅介绍，零下18摄氏度、湿度小于50%的国家种质库，种子在这里的保存寿命可延长到50年以上。种子是农业的“芯片”，而在我国，能将种子保存寿命延长到50年以上的长期库有两个。位于北京的这个国家种质库于1986年建成，总面积3200平方米，保存了粮、棉、油、果、蔬等340种作物，主要任务是对农作物、蔬菜、牧草等作物及其野生近缘植物种质资源进行长期战略保存。另一个长期库是位于青海西宁的复份库。



另外，一座新的种质库正在建设，地址位于中国农科院内，新库使用了更多的科技设备，将是一个全自动的智能库，设计容量为150万份。届时，更多的作物种质资源将会得到更好的保存。


来源：北青网，南海网，新华网

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来源：贤集网
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