——MNP分子鑒定技術為我國植物新品種保護制度提供有力支撐
2021-02-02 10:49:23
實驗員現場演示MNP分子鑒定技術操作流程。
創新是引領發展的第一動力，保護知識產權就是保護創新。在農業領域，植物新品種權保護已逐漸成為知識產權體系的重要組成部分。
目前我國農業植物新品種保護制度及相關鑒定技術發展如何？近日，記者來到農業農村部科技發展中心，深入探訪我國農業植物新品種保護工作進展和相關分子鑒定技術應用情況。
新型檢測技術實現準確、高效雙突破，破解實質性派生品種檢測難題
開展新品種保護離不開技術的支撐，DUS測試是植物新品種保護的技術基礎和授權的科學依據。其中，DUS分別代表了品種特異性、一致性和穩定性的測定。
這在技術上是如何實現的？科技發展中心測試處副處長鄧超介紹：“在DUS測試中，特異性的判定是難度最大的，因為特異性是指一個品種要與所有其他品種至少有1個性狀的明顯差異。很顯然，將所有品種種到地里去比較是不現實的。”
因此在實際工作中往往將待測品種與近似品種進行比較，從而判定其是否具備特異性。這個篩選近似品種的過程，分子鑒定技術就發揮了重要的輔助作用。當然最終還需要通過田間表型進行驗證。
鄧超告訴記者，現在的技術不但可以實現2個品種的單獨比對，如果某個“仿冒”品種申請授權，通過基因指紋圖譜庫的篩選，照樣可以讓其“原形畢露”。“目前，我們已經構建了玉米、水稻、柑橘、辣椒等13類作物的指紋圖譜庫，每年新申請的品種，我們都會放在庫里‘跑一跑’，這樣就可以把其中的‘嫌疑犯’抓出來。”
近年來，分子檢測技術飛速發展，一種新型檢測方法“MNP（多核苷酸多態性）分子鑒定技術”研發成功并開始投入應用。據了解，此項技術由農業農村部科技發展中心與江漢大學合作研發，破解了植物品種分子鑒定的技術難題，幾年時間已經在各個領域取得了突破性的應用效果。
實驗室里，技術研發負責人、農業農村部植物新品種測試中心實驗室主任、江漢大學教授彭海演示著MNP分子鑒定技術的操作流程。“經過技術的研發、工藝的改良、試劑成分的調試，這項聚集了67項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：“這瓶試劑可同時檢測水稻樣品中的1033個標記，相比傳統方法，效率提升了千倍以上。”他告訴記者，要保證1000多個反應在同一個體系里不‘打架’，實現大量基因標記位點的測序數據的高精準分析，是這項技術的最難攻破的關鍵點。
“同時，在品種親緣關系的檢測上，檢測的位點越多，鑒定的結果就越精準。”技術的革新不但實現了工作效率的突破，相比傳統鑒定技術只能檢測22-48個位點，MNP分子鑒定技術可一次性檢測317-1042個位點，準確率超過99.98％。
據彭海介紹，除了試劑的研發，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2000個品種，每個品種檢測1000多個基因位點，從反應到測序全部實現自動化、智能化，鑒定數據產生后將會上傳到云端，任何人都可以隨時隨地上傳數據并進行分析，從而實現技術的全國共享，為品種權保護、種子打假及維權鑒定提供了技術支撐。”
經過樣品處理、PCR反應、測序、結果分析，產生的鑒定數據顯示在屏幕上。“顏色越深表示親緣關系越近，通過授權年限的比較，誰是誰的實質性派生品種便可一目了然。”彭海告訴記者，這項技術的應用不僅能在DUS測試、品種維權打假中發揮作用，更有力支撐了實質性派生品種的檢測，這是其他常規傳統分子鑒定技術所不具備的優勢，也彌補了國內外空白。
改變育種同質化現象需要技術支撐、制度保障共同發力
近年來，我國種子企業和科研單位育種創新能力不斷提高，優良品種不斷涌現，有力支撐了我國種業的發展。我國自1999年4月23日正式加入UPOV公約1978年文本以來，植物新品種保護取得顯著成效，目前我國農業植物新品種權年申請量超過7000件，連續四年位居UPOV成員首位，總量超過4萬件。
“雖然我國已成為名副其實的新品種保護大國，但品種創新程度亟待提升。”農業農村部科技發展中心主任楊雄年指出，當前，我國農作物育種更多停留在對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，同質化問題嚴重，突破性品種缺乏。
據悉，實質性派生品種（Essentially DerivedVariety），簡稱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別性狀上有差別的一類品種。實質性派生品種制度是國際植物新品種保護聯盟（UPOV）公約1978年文本區別于1991年文本的核心內容。而MNP分子鑒定技術的研發和應用將為我國實質性派生品種制度的實行奠定強大技術支撐。
想要破解品種同質化問題，除了需要科學技術上的支撐，更需要制度的保障與引導。“下一步，我們將統籌推進《植物新品種保護條例》和相關法律法規修訂工作，為打好一場種業翻身仗提供更堅實的制度保障。”楊雄年表示。
MNP分子鑒定技術實現全程國產化，市場應用前景廣闊
曾經，我國種業領域關鍵技術、儀器設備、試劑耗材等都是一水“洋牌子”，這讓我們一度在自主創新和育種研發上非常被動。
“2018年開始，我就下定決心，這項技術不光要研發成功，還要能實現全程國產化，現在整套體系操作下來，從試劑、儀器、芯片，到核心技術專利、數據系統、分析軟件，其中有形、無形的成果，都掌握在我們自己手里。”回想起研發這項技術的初心，彭海十分感慨。
不光實現了技術上的“領跑”，研發團隊還制定了一項涵蓋16種植物品種DNA鑒定的國家標準與7項技術規范，填補了我國實質性派生品種DNA鑒定標準的空白，品種DNA指紋可在全社會共建共享。
“除了準確性和效率的提升，技術在通用性上也取得了巨大突破。”彭海表示，該技術不但可以準確鑒定棉花、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性和派生關系，對于混合樣品的檢測也十分準確有效。
“通過MNP技術的檢測，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控環節中將具有非常廣闊的應用前景，這是其他常規技術難以實現的。”彭海說。
如果說在品種權授權、打假維權環節的應用可避免重復授權，阻斷仿冒種子流入市場，但從源頭上杜絕品種同質化現象，才是最切實高效的方法。
在品種選育過程中，該技術的應用讓育種家對于品種創新性的預判成為可能。“通過與MNP指紋數據庫的精準比對，育種單位可提前進行育種鑒定，放棄創新性不足的品種或品系，節省大量育種資源。”彭海介紹，MNP分子鑒定技術已在國家水稻良種重大科研聯合攻關試行中。
記者 祖祎祎
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