——MNP分子鑒定技術(shù)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(xiàn)場演示MNP分子鑒定技術(shù)操作流程。
創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的第一動力，保護知識產(chǎn)權(quán)就是保護創(chuàng)新。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，植物新品種權(quán)保護已逐漸成為知識產(chǎn)權(quán)體系的重要組成部分。
目前我國農(nóng)業(yè)植物新品種保護制度及相關(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，深入探訪我國農(nóng)業(yè)植物新品種保護工作進展和相關(guān)分子鑒定技術(shù)應(yīng)用情況。
新型檢測技術(shù)實現(xiàn)準確、高效雙突破，破解實質(zhì)性派生品種檢測難題
開展新品種保護離不開技術(shù)的支撐，DUS測試是植物新品種保護的技術(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)定性的測定。
這在技術(shù)上是如何實現(xiàn)的？科技發(fā)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(xiàn)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(shù)就發(fā)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(xiàn)在的技術(shù)不但可以實現(xiàn)2個品種的單獨比對，如果某個“仿冒”品種申請授權(quán)，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(jīng)構(gòu)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(shù)飛速發(fā)展，一種新型檢測方法“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，幾年時間已經(jīng)在各個領(lǐng)域取得了突破性的應(yīng)用效果。
實驗室里，技術(shù)研發(fā)負責(zé)人、農(nóng)業(yè)農(nóng)村部植物新品種測試中心實驗室主任、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(tǒng)方法，效率提升了千倍以上。”他告訴記者，要保證1000多個反應(yīng)在同一個體系里不‘打架’，實現(xiàn)大量基因標記位點的測序數(shù)據(jù)的高精準分析，是這項技術(shù)的最難攻破的關(guān)鍵點。
“同時，在品種親緣關(guān)系的檢測上，檢測的位點越多，鑒定的結(jié)果就越精準。”技術(shù)的革新不但實現(xiàn)了工作效率的突破，相比傳統(tǒng)鑒定技術(shù)只能檢測22-48個位點，MNP分子鑒定技術(shù)可一次性檢測317-1042個位點，準確率超過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2000個品種，每個品種檢測1000多個基因位點，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)生后將會上傳到云端，任何人都可以隨時隨地上傳數(shù)據(jù)并進行分析，從而實現(xiàn)技術(shù)的全國共享，為品種權(quán)保護、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，誰是誰的實質(zhì)性派生品種便可一目了然。”彭海告訴記者，這項技術(shù)的應(yīng)用不僅能在DUS測試、品種維權(quán)打假中發(fā)揮作用，更有力支撐了實質(zhì)性派生品種的檢測，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，也彌補了國內(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)，有力支撐了我國種業(yè)的發(fā)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(nóng)業(yè)植物新品種權(quán)年申請量超過7000件，連續(xù)四年位居UPOV成員首位，總量超過4萬件。
“雖然我國已成為名副其實的新品種保護大國，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，當前，我國農(nóng)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(zhì)化問題嚴重，突破性品種缺乏。
據(jù)悉，實質(zhì)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(zhì)性派生品種制度是國際植物新品種保護聯(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)用將為我國實質(zhì)性派生品種制度的實行奠定強大技術(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《植物新品種保護條例》和相關(guān)法律法規(guī)修訂工作，為打好一場種業(yè)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(shù)實現(xiàn)全程國產(chǎn)化，市場應(yīng)用前景廣闊
曾經(jīng)，我國種業(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。
“2018年開始，我就下定決心，這項技術(shù)不光要研發(fā)成功，還要能實現(xiàn)全程國產(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)這項技術(shù)的初心，彭海十分感慨。
不光實現(xiàn)了技術(shù)上的“領(lǐng)跑”，研發(fā)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(shù)規(guī)范，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。
“除了準確性和效率的提升，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(guān)系，對于混合樣品的檢測也十分準確有效。
“通過MNP技術(shù)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(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，但從源頭上杜絕品種同質(zhì)化現(xiàn)象，才是最切實高效的方法。
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，節(jié)省大量育種資源。”彭海介紹，MNP分子鑒定技術(shù)已在國家水稻良種重大科研聯(lián)合攻關(guān)試行中。
記者 祖祎祎
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