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彭海教授在实验室工作 。
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科研人员进行实验 。
文/图 湖北日报全媒采访人员 汪彤 通讯员 李甜甜
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 。
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 。
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
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 , 均源于美国 。 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 。
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 。
截至目前 , 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 , 品种DNA指纹可在全社会共建共享 。
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