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硬核!全球最大玉米DNA指纹库,为“真种子”保驾护航

放大字体  缩小字体 发布日期:2019-11-18  来源:农财网种业宝典  作者:石梅 叶凤林  浏览次数:582
 
 

     品种井喷,是近年来行业的热词。种子市场风云涌动,市场管理和品种维权等工作的挑战日益增大。

     由北京市农林科学院玉米研究中心(以下简称玉米中心)研发的全球数量最大的玉米标准DNA指纹库,凭30000多张玉米“分子身份证”,让玉米品种中的“伪装者”无处遁形。

     经过20多年的精研打磨,玉米中心的分子检测技术已被打造成行业标尺,累计检测样品10万多份次,成为我国玉米品种区试、审定、植物新品种权保护、种子市场监测等工作中的一把利剑。

     从探索者到引领者,玉米中心如何一往无前?

     1

     快稳准!

     构建指纹库,验明种子正身

     “行业发展需求什么?我们是否有更好的方案,来满足这个需求?”伏首案前时,玉米中心主任赵久然总是这样问自己。

     他深知,我国农作物品种套牌侵权问题严重,“一名多品、张冠李戴、偷梁换柱”等问题难以遏制。品种真假难辨,需要更好的技术方案保障行业发展。

     如何保障?“要实现高效精准鉴定。常规检验很难辨别品种真假,不如运用玉米的分子‘指纹’——DNA为玉米品种办一张独一无二的‘身份证’。”

     这是一项艰巨的工程,但总有些人在仰望星空的同时,能够砥砺前行。

     时间追溯到1993年,彼时假种子案件时有发生,给农民造成的损失触目惊心。赵久然带领团队从同工酶技术起步,投入到玉米品种分子指纹鉴定技术的研究与应用工作中,不断技术提升。2000年开始,研发基于SSR分子标记的玉米DNA指纹技术,至2005年,各项关键核心技术已突破,并建立了快速、准确、稳定的检测技术体系,开始了真正意义上的标准DNA指纹库构建,实现“理论技术化,技术标准化”。

     为使技术更好的服务产业发展,2010年,北京玉米种子检测中心依托玉米中心成立,并于2011年检测中心获得农作物种子质量检验机构合格证书,检测工作迈上新台阶。


分子检测实验室一隅

     检测体系日益完善。在此基础上,玉米中心构建了库容已有3万多个玉米品种的标准样品DNA指纹数据库,也就是为3万多个品种“办成了”具有唯一性的“分子身份证”,几乎涵盖我国目前所有的玉米品种。

     一张张“分子身份证”,历经大量实践检验,在我国种子事业健康安全发展中发挥着不可估量的作用——

     为农业农村部、省级品种管理部门、科研单位、种子企业等累计检测样品10万多份次,获得农业农村部、高级法院等多项资质和广泛认可,在国家玉米品种区试审定、品种权保护、监督抽查、维权打假等工作中提供了强有力的技术支撑。


玉米中心受UPOV国际组织邀请,加入BMT技术工作组,参加2005年以来历次会议,并参与国际标准制定。图为赵久然受UPOV邀请作报告。


图为UPOV会议现场合影。

     “在国家玉米品种区试中,它就像一个筛子。”全国农业技术推广服务中心品种区试处副处长邱军接受记者采访时表示,“北京玉米种子检测中心的标准DNA指纹库,是我国最早建立的,也可以说是最权威、数据最全的一个数据库,对区试品种的真实性和特异性检测具有基础性支撑作用。”

     北京开越律师事务所梁顺伟律师认为,标准DNA指纹库对于侵权案的司法鉴定来说,就是“孙悟空的火眼金睛”,他负责的维权案件中有95%以上都得益于北京玉米种子检测中心的DNA分子指纹技术。

     DNA分子指纹技术同样促进了育种创新。河南金博士种业股份有限公司研发中心陈钢告诉记者,DNA指纹库的应用,实现了品种快速检测,大大降低检测成本,推动了选育事业的进步。“近几年来,在这项技术的支持下,我们实现了将新品种的核心位点差异都控制在5%以上。”

     再突破!

     创新不止,寻求更好技术方案

     样品分装,DNA提取,核心引物标记……走进北京玉米种子检测中心,检测工作正在各个实验室有条不紊地进行。

     “目前我们的检测范围主要包括玉米及主要农作物的真实性和转基因检测。过去抽检,少则3个月,多则半年,现在最快只要一天就能拿到结果。”北京玉米种子检测中心主任王凤格告诉记者。

     半年到一天之变,背后是二十多年的探索求新。

     “做科研不仅胆子要大,脚步还要稳。”王凤格说,团队所追求的,是在确保技术准确可靠的同时,使技术更快捷简便、经济低成本。

     在持之以恒地探索下,2007年以后,SNP技术应运而生,与SSR技术一同服务于分子检测。“SSR 标记可以满足大部分样品快速低成本的进行真实性检测的要求,而SNP标记可以实现高密度型芯片的位点高通量,以及KASP系统的样本高通量,对其中近似和高度近似的的派生品种可以进行更精准精细鉴别,更使检测如虎添翼。”赵久然说。

     到现在,玉米中心已成功研发高通量的SNP分子鉴定技术,并形成玉米SNP鉴定系列芯片。

     其中Maize6H-60k,是一款集玉米品种鉴定、品种确权、分子育种等多用途为一体的玉米新型SNP芯片产品,位点密度达到6万个以上,有效位点数目达到90%以上。


SNP芯片

     这款芯片除了具备高密度、高质量、高鉴别力、高兼容性、高灵活性等优点,最大特点是大大降低了成本。“预计未来年用量可达十万量级。”赵久然对芯片的应用价值很有信心。

     SNP芯片产品在应用中得到许多企业青睐,北大荒垦丰种业股份有限公司便是其中一家。“它对于我们系统开展玉米资源评价来说,是一个非常高效的工具,是进行玉米目标性状关联分析和连锁分析的有力帮手。”垦丰种业技术员王刚评价道。

     谋未来!

     紧贴需求,为种业健康发展护航

     DNA指纹技术适用于玉米品种,是否也适用于其他农作物?

     答案是肯定的。

     为推动主要农作物品种指纹检测研究,玉米中心开发了首个植物DNA指纹数据库管理系统,兼容多物种、多标记、多功能。

     “这个系统存储的数据量早已突破百万。”北京玉米种子检测中心副主任易红梅介绍,目前,该系统已被应用于玉米、水稻小麦棉花、高粱、谷子、蔬菜等多种作物的DNA指纹数据库构建、真实性检测、纯度检测、分子辅助育种等工作中。依托该系统,全国不同实验室累计构建3万余份多种作物品种标准样品DNA指纹数据库。

     由此,农作物DNA指纹数据正逐渐实现在全国范围内的共建、共享。

     技术到位,还要更好地应用。

     这几年,玉米中心一直致力于为农作物DNA指纹检测行业体系建设提供技术支撑和指导。已累计培训6000多人次,技术指导16家部级检测机构获得真实性检测资质,50多家企业建成分子检测实验室。“随着行业越来越强调品种创新,指纹鉴定技术将更有用武之地。”赵久然说。

培训会现场

     谈及未来,赵久然表示,产业需求在不断变化,科研目标是要尽力去满足这些需求。“我们更关心的是未来行业发展的需求。”

     事实上,过去二十多年,玉米中心分子检测技术的快速发展,正是基于对行业需求的准确把握——

     2000年《种子法》颁布实施,种子市场全面放开;2002年国家区试首次应用到指纹库,此后形成鉴定标准;2007年行业标准正式颁布实施,指纹鉴定的权威性增加,并逐渐用于司法鉴定;2010年,农业部启动种子执法年活动,此后指纹鉴定在种业市场管理中始终发挥着不可或缺的作用;近几年,随着品种创新的日益重视,鉴定需求重点也正从政府需求扩展到企业需求。

     SSR数据库的构建,到SNP技术的迭代升级,管理系统的研发,20多年披荆斩棘,玉米中心无疑取得了纷至沓来的美好成绩。

     我国农作物品种鉴定,也由此变得更为精准、简单、快速。


玉米中心分子检测团队

     记者丨石梅 叶凤林

     编辑丨叶凤林

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