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当天鉴定种子“身份”!这项独立知识产权技术效率提升千倍!
2021-11-24 09:57:48 编辑:罗佳 来源:种子天下

最快当天就能给种子鉴定“身份” 武汉这项黑科技拥有独立知识产权,相比传统方法效率提升了千倍

一直以来,种子被誉为农业发展的芯片。种子新品种如何鉴定?如何保护新品种和打击仿冒种子?

近日,武汉市江汉大学生物基因检测鉴定中心获得了中华人民共和国农作物种子质量检验机构(CASL)合格证书,成为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。

MNP标记技术由江汉大学彭海教授团队原创发明,相比传统技术,这种新的标记方法误差降低、效率更快,且知识产权独立自主。为了了解这项技术,11月16日,长江日报记者探访了江汉大学彭海教授的实验室,力争了解这项高端技术,探寻这项技术能给种业发展带来的影响。

快:当天能给种子发放“身份证”

在江汉大学彭海教授的实验室门口,中华人民共和国农作物种子质量检验机构合格证书,十分醒目。一进门,首先看到的是一个个巴掌大的网袋,里面放着金黄的稻种,每个种子都有自己的编号和名称。“目前我们通过MNP标记法已检测近1万个品种,即将建成最全的水稻授权品种的DNA指纹数据库。”彭海教授告诉记者。

在样品准备室,水稻种子完成发芽、取样,DNA提取等工作。试剂配置室里,彭海教授从一个试剂盒子里拿出一个红色盖子的试剂说:“这个试剂是我们的核心技术之一,经过技术的研发、工艺的改良、试剂成分的调试,聚集了32项专利成果的精华全部都在这里。里面的试剂可以同时检测水稻样品中的1033个标记,相比传统方法,效率提升了千倍以上。”

在MNP标记法之前,给一颗水稻种子发放品种身份证,需要把这颗水稻种子在田间种植两三年,其间观察、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,才能确定种子的身份。

而用MNP标记法来鉴定水稻种子的品种则简单多了。种子发芽后,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。注入试剂的功能,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的复制,“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”。最后,把MNP标记的检测结果组合在一起,就成功构建了这个品种的DNA身份证(又被称为DNA指纹)。

从递交水稻种子给实验室研究人员,到获得DNA身份证,最快当天就能出结果。

                                              准:保护知识产权让“李鬼”无处遁形知识产权让“李鬼”无处遁形

除了快速给种子发“身份证”,MNP技术还能助力新品种的研发。

众所周知,一个新品种的研发需要很长时间。如果在研发早期,就用MNP技术检测一下研发品种,看研发方向是否准确,是不是真的能成为一个新品种,可以节约大量研发时间和成本。“如果和已有品种相似度低,研发就继续进行,如果和已有品种相似度高,那么就及时改变研究方向,避免研发后期过多投入,让科研工作事半功倍”。

在彭海教授的实验室,最里面一间谢绝参观。“这个是存放种子身份证的服务器。我国目前授权的一万多个稻种的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,马上也将存储进来,还有其他二三十个重要农作物的DNA指纹数据也将录入。所以这些服务器非常重要。”

种业的发展需要高科技保驾护航,如果一个“山寨”的种子获得了品种权,那么,对真正脚踏实地、花费大量人力物力进行研发的科研工作者,会有很大打击。有了MNP技术,“仿冒”品种申请授权,只要通过DNA数据库进行比对,就可以让这些“李鬼”原形毕露,无可遁形。

2020年2月1日,江苏省农业科学院将研发的“苏翠1号”梨授权给北京一家公司独家繁育和推广。没想到,当年6月,河南省漯河市一家种植合作社,也在网上推广“苏翠1号”。彭海教授实验室将北京公司和河南公司的两种“苏翠1号”样品进行MNP标记比对,经鉴定,品种为“极近似品种或相同品种”。根据《种子法》,河南公司被罚款并且铲除和没收侵权梨树苗,保护了真正品种持有者的利益。这是国内首次采用MNP方法鉴定结果进行行政处理的案例。MNP技术解决了维权中鉴定难的老问题。

“MNP技术不仅比传统技术提高了成百上千倍的检测效率,还可以检测多达317~1042个标记(传统的是22~48个)。在品种亲缘关系的检测上,检测的位点越多,鉴定的结果就越精准。现在我们和非常多的种业公司、农业企业有了合作,正在帮亚非种业建立西兰花的DNA指纹数据库,帮助武汉庆发禾盛种业有限公司进行出口巴基斯坦种子的质量控制,帮武汉市农业科学院建立茄子和莲藕的DNA指纹数据库。我相信,有了MNP技术的保驾护航,国家的种业发展会更好。”彭海教授自信地说。

通用全程国产化技术全社会共享

在彭海教授的实验室,包含着无数技术的检测试剂是核心,检测的芯片和机器也是实验室重要的组成部分。

彭海教授拿起一张和显微镜载玻片一样大小的芯片告诉记者,这样一张芯片及其配套试剂,价格要6000元,但是可以一次检测200个品种,每个品种检测1000多个基因点位,是我国自主研发的。同样,检测的机器上,“华大制造”的标志非常明显,也是纯国产。实验室还有两台闲置的机器,都是美国产的。“这种美国产机器所用试剂也需进口,试剂昂贵且购买周期长,需要我们在制定的标准中写上他们机器的名字,才能给予优惠。”彭海教授说。

曾经,我国种业领域关键技术、仪器设备、试剂耗材等都是“洋牌子”,这让我国一度在自主创新和育种研发上非常被动。“2018年开始,我就下定决心,这项技术不光要研发成功,还要能实现全程国产化。现在,整套体系操作下来,从试剂、仪器、芯片,到核心技术专利、数据系统、分析软件,其中有形、无形的成果,都掌握在我们自己手里。”

不光实现了技术上的“领跑”,MNP技术操作相对简便,数据标准,通过简单的培训,这样的检测实验室可以批量复制,让种业发展都有MNP技术保驾护航。

彭海教授最后介绍说,MNP是一项原创技术,基于这项技术,我国正在试行实质性派生品种制度,农业发展的芯片——种子的发展,有了坚实的保驾护航者。

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