國(guó)內(nèi)谷子DUS 測(cè)試中存在問(wèn)題及建議

付國(guó)慶 紀(jì)軍建 霍阿紅 寇淑君 左振興 王 瑤 楊德智 郝建宇

（河北省張家口市農(nóng)業(yè)科學(xué)院/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部植物新品種測(cè)試張家口分中心，張家口 075000）

谷子起源于我國(guó)，是我國(guó)傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)農(nóng)作物之一，數(shù)千年來(lái)一直作為主栽作物培育了我國(guó)北方文明[1-2]。我國(guó)是世界上最大的谷子生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)家[3]，是谷子主要出口國(guó)。近年來(lái)，隨著我國(guó)谷子育種水平和機(jī)械化程度不斷提高，極大地推動(dòng)了國(guó)內(nèi)谷子產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。張家口市農(nóng)業(yè)科學(xué)院選育的“張雜谷”系列雜交谷子在非洲多個(gè)國(guó)家試種成功，引起了聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織的極大關(guān)注[4]。

《中華人民共和國(guó)種子法》明確要求申請(qǐng)保護(hù)和登記的植物品種應(yīng)當(dāng)具備特異性、一致性和穩(wěn)定性[5]（簡(jiǎn)稱DUS）。DUS 測(cè)試是植物新品種管理和授權(quán)的科學(xué)依據(jù)[6]，是落實(shí)把民族種業(yè)搞上去，抓緊培育具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的優(yōu)良品種，從源頭上保障國(guó)家糧食安全的重要抓手[7]。谷子于2002 年1 月被列入第4 批農(nóng)業(yè)植物新品種保護(hù)名錄，2017 年5月被列入第一批非主要農(nóng)作物登記目錄，生產(chǎn)上推廣的谷子品種均需通過(guò)DUS 測(cè)試，可見(jiàn)DUS 測(cè)試在谷子產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的作用至關(guān)重要。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部植物新品種測(cè)試張家口分中心是承擔(dān)谷子DUS 測(cè)試的主要測(cè)試機(jī)構(gòu)之一，在多年的測(cè)試工作中，發(fā)現(xiàn)谷子測(cè)試在技術(shù)規(guī)程、測(cè)試水平、體系建設(shè)等方面還存在一些影響測(cè)試準(zhǔn)確性、高效性的問(wèn)題，迫切需要盡快解決完善，以適應(yīng)谷子育種技術(shù)創(chuàng)新和種業(yè)發(fā)展需求，更好地為我國(guó)谷子種業(yè)發(fā)展保駕護(hù)航。

1 2013年版谷子DUS測(cè)試指南存在的問(wèn)題

1.1 品種類型根據(jù)農(nóng)業(yè)部的要求，2013 年版谷子DUS 測(cè)試指南（以下簡(jiǎn)稱測(cè)試指南）按照春谷和夏谷2 個(gè)類型制定了2 套標(biāo)準(zhǔn)[8]，雖然其中也提到雜交種，但測(cè)試指南中相應(yīng)測(cè)試性狀，尤其是穗長(zhǎng)度、單穗重等部分測(cè)量性狀并沒(méi)有區(qū)分常規(guī)種與雜交種，且種植密度和一致性、特異性判定標(biāo)準(zhǔn)也未對(duì)雜交種作專門說(shuō)明。由于品種類型未分開，導(dǎo)致測(cè)試指南在栽培管理方式、測(cè)試性狀選擇分類等方面存在以下問(wèn)題：一是因雜交谷子密度過(guò)高，導(dǎo)致性狀表達(dá)狀態(tài)不充分、不準(zhǔn)確；二是雜交谷子品種的穗長(zhǎng)、單穗重等性狀大多屬于極大值范圍，品種之間沒(méi)有區(qū)分度，使得本來(lái)明顯不同的品種測(cè)試代碼相同，影響品種特異性。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)品種目前DUS 測(cè)試所使用的標(biāo)準(zhǔn)品種中很多是老常規(guī)品種，繁殖材料保存方式一般有2種：一是低溫庫(kù)長(zhǎng)期保存，二是測(cè)試單位通過(guò)田間繁種保存。低溫庫(kù)長(zhǎng)期保存的種子，發(fā)芽率已大大下降，不能滿足測(cè)試需求。自繁種植保存的品種也退化嚴(yán)重，難以篩選具備品種本身特征特性的標(biāo)準(zhǔn)株。

1.3 測(cè)試性狀

1.3.1 性狀觀測(cè)時(shí)期不合適某些測(cè)試性狀在測(cè)試指南規(guī)定的觀測(cè)時(shí)期內(nèi)表達(dá)尚不充分。如第9 個(gè)性狀，穗的剛毛顏色，觀測(cè)時(shí)期為1/2 穗開花期，該階段一般維持3～5d，有些品種剛開花時(shí)剛毛顏色為黃色，但是隨著光照時(shí)間的累加，到全穗開花時(shí)剛毛則全部變?yōu)樽仙?。由此?huì)造成因觀測(cè)時(shí)期不當(dāng)導(dǎo)致品種描述出現(xiàn)誤差，或者品種一致性出現(xiàn)誤判。

1.3.2 部分性狀受環(huán)境影響較大測(cè)試指南中對(duì)于常規(guī)種和雜交種進(jìn)行一致性判定時(shí)，均采用1%的群體標(biāo)準(zhǔn)和至少95%的接受概率，當(dāng)觀測(cè)群體大小為300～329 株時(shí)，最多可允許有6 株異型株；當(dāng)觀測(cè)群體為545～618 株時(shí)（2 個(gè)重復(fù)），最多可允許有10個(gè)異形株。測(cè)試指南性狀的確定要充分考慮環(huán)境因子的影響，選擇穩(wěn)定易于描述且有效區(qū)分品種的性狀。但是測(cè)試指南中某些性狀受外界環(huán)境影響較大，同一品種的性狀表達(dá)狀態(tài)在不同年份間會(huì)有差異[8-9]，且同一品種在不同群體密度、不同的田間管理?xiàng)l件下性狀表達(dá)狀態(tài)也會(huì)產(chǎn)生差異。如植株成穗莖數(shù)會(huì)隨著播種密度的降低而增多；倒2 葉長(zhǎng)、寬等一些測(cè)量性狀受水肥條件影響明顯。依據(jù)此類性狀進(jìn)行一致性判定時(shí)，對(duì)品種、測(cè)試用地質(zhì)量和試驗(yàn)管理水平的要求明顯高于當(dāng)前實(shí)際情況，在目前育種水平和試驗(yàn)條件下難以保證一致性判定的準(zhǔn)確性。再如：穗單碼粒數(shù)這一性狀在同一品種、穗子同一位置上的變異都很大，取樣代表性差，建議該類性狀在測(cè)試指南中列為判定品種一致性的選測(cè)性狀。

1.3.3 部分性狀分級(jí)不準(zhǔn)確、一些性狀未列入測(cè)試指南測(cè)試指南中一些性狀的分級(jí)不夠詳細(xì)，有些性狀品種內(nèi)變異較大，還有一些能反映谷子特異性的可遺傳性狀未列入現(xiàn)行指南版本。如幼苗貓兒葉頂端形狀只分為“尖”“尖到圓”和“圓”3 種表達(dá)狀態(tài)，但實(shí)際測(cè)試中發(fā)現(xiàn)“尖”還可細(xì)分為“急尖”和“鈍尖”2 種表達(dá)狀態(tài)；幼苗的苗期葉鞘顏色僅包括綠色和紫色2 種表達(dá)狀態(tài)，黃色葉鞘（谷子不育系多為此類型）卻未列入測(cè)試指南；植株葉鞘花青甙顯色強(qiáng)度符合測(cè)試性狀的要求，卻未列入測(cè)試指南。上述問(wèn)題均會(huì)影響谷子DUS 測(cè)試的準(zhǔn)確性。

2 谷子DUS測(cè)試中存在的問(wèn)題

2.1 測(cè)試任務(wù)量少，測(cè)試點(diǎn)分散自2016 年非主要農(nóng)作物品種登記需要通過(guò)DUS 測(cè)試以來(lái)，雖然谷子測(cè)試量有所增加，但與主要農(nóng)作物相比仍然較少。2018-2019 年谷子登記和保護(hù)年測(cè)試任務(wù)量均未超過(guò)100 個(gè)，且分為春谷和夏谷兩種類型。主要集中在張家口、哈爾濱、公主嶺、忻州、濟(jì)南、原陽(yáng)等測(cè)試分中心，極少量品種為育種家自主測(cè)試。不同測(cè)試機(jī)構(gòu)因環(huán)境和測(cè)試人員差異，測(cè)試數(shù)據(jù)差異較大，不便于品種信息對(duì)比，也不利于谷子品種統(tǒng)一管理。

2.2 繁殖材料少，質(zhì)量無(wú)保證按照農(nóng)業(yè)農(nóng)村部要求，申請(qǐng)保護(hù)的谷子品種需提交500g 種子作為標(biāo)準(zhǔn)樣品，保存于國(guó)家作物種質(zhì)資源庫(kù)，用于品種保護(hù)、真實(shí)性鑒定等?，F(xiàn)行版本谷子DUS 測(cè)試指南要求田間測(cè)試不少于2 個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)不少于300 株。目前每個(gè)品種一周期測(cè)試供種不足1000 粒，上述種子量很難保證測(cè)試指南要求的600 株群體，嚴(yán)重影響測(cè)試精確性。另外，一些申請(qǐng)人提供的繁殖材料混雜嚴(yán)重，給測(cè)試工作帶來(lái)許多不必要的麻煩。

2.3 申請(qǐng)人素質(zhì)良莠不齊由于部分申請(qǐng)人對(duì)DUS 測(cè)試?yán)斫獠坏轿?，?dǎo)致技術(shù)問(wèn)卷中的信息不準(zhǔn)確，近似品種與待測(cè)品種差別明顯，沒(méi)有可比性，且繁殖材料的真實(shí)性也無(wú)法保證，基本沒(méi)有參考性，難以確保特異性結(jié)論的準(zhǔn)確性。

2.4 缺乏測(cè)試操作手冊(cè)和拍攝技術(shù)規(guī)程目前，谷子DUS測(cè)試工作所依據(jù)的文件標(biāo)準(zhǔn)主要是測(cè)試指南，沒(méi)有相應(yīng)的測(cè)試操作手冊(cè)和拍攝技術(shù)規(guī)程等較為詳盡的技術(shù)文件，對(duì)測(cè)試員綜合素質(zhì)的要求極高，影響測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確性。迫切需要編制測(cè)試操作手冊(cè)等其他相應(yīng)文件作為技術(shù)依據(jù)，指導(dǎo)谷子DUS 測(cè)試工作。

2.5 測(cè)試工具較為落后，測(cè)試人員水平不高我國(guó)從1999 年才開展植物新品種保護(hù)工作，基礎(chǔ)研究薄弱。谷子作為小宗作物，栽培、收獲等專業(yè)機(jī)械基本沒(méi)有，測(cè)試中操作基本全靠人工作業(yè)，管理比較落后。目測(cè)性狀主要依靠測(cè)試人員的測(cè)試經(jīng)驗(yàn)，測(cè)量性狀則依靠直尺等較為落后的工具，不可避免的存在一定人為誤差，影響了測(cè)試精度和測(cè)試效率。DUS 測(cè)試體系建設(shè)雖然在有序進(jìn)行中，但目前體系內(nèi)專門從事谷子測(cè)試的人員很少，且分散在不同測(cè)試機(jī)構(gòu)，加之不同地區(qū)對(duì)于谷子的認(rèn)知描述有所差異，在品種描述過(guò)程中容易出現(xiàn)誤差。

3 建議

3.1 加快谷子DUS測(cè)試技術(shù)文件的修訂和研制工作雖然現(xiàn)行測(cè)試指南（2013 年制訂）具有科學(xué)性和實(shí)用性，但在DUS 測(cè)試實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題不同程度地影響了測(cè)試的準(zhǔn)確性，有必要抓緊對(duì)其進(jìn)行修訂。建議參考《植物新品種特異性、一致性和穩(wěn)定性測(cè)試指南（玉米）》《植物新品種特異性、一致性和穩(wěn)定性測(cè)試指南（水稻）》，將穗長(zhǎng)、單穗重等性狀區(qū)分常規(guī)種與雜交種，或者單獨(dú)列入一些只適用于雜交種的性狀，以利于谷子雜交種特異性測(cè)試。建議將部分必要性狀列入指南，同時(shí)調(diào)整某些性狀的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

不同谷子生態(tài)區(qū)有不同的自然環(huán)境和栽培管理方式，容易造成谷子的部分性狀表達(dá)不一致。建議開展谷子DUS 測(cè)試操作手冊(cè)和拍攝規(guī)程的研制工作，分別制定出春谷和夏谷兩種類型的操作手冊(cè)，使谷子DUS 測(cè)試更加標(biāo)準(zhǔn)化，提高測(cè)試精度和效率。

3.2 加快完善谷子已知品種數(shù)據(jù)庫(kù)和DNA指紋圖譜數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建已知品種是DUS 測(cè)試特異性判定的標(biāo)尺，已知品種的收集是關(guān)系到品種是否具備特異性的根本。僅用表型DUS 測(cè)試將無(wú)法為品種授權(quán)提供快速、準(zhǔn)確、可靠的判別依據(jù)[10]。在DUS 測(cè)試中，可以利用分子標(biāo)記技術(shù)方法獲得測(cè)試種的指紋圖，通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析可以得到品種間的遺傳距離和親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近[11]。刁現(xiàn)民團(tuán)隊(duì)建立了由85 萬(wàn)個(gè)SNP 構(gòu)成的單倍型物理圖譜[12]，為構(gòu)建谷子DNA指紋圖譜打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。建議整合保護(hù)、登記和以前已推廣種植的谷子品種等資源，加快構(gòu)建谷子DNA 指紋圖譜數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)由相關(guān)測(cè)試機(jī)構(gòu)對(duì)品種資源進(jìn)行田間數(shù)據(jù)采集，進(jìn)一步完善谷子已知品種數(shù)據(jù)庫(kù)，提高測(cè)試精準(zhǔn)度，確保育種家權(quán)利，促進(jìn)谷子種業(yè)良性發(fā)展。

3.3 完善谷子DUS測(cè)試體系建設(shè)2016 年新修訂《種子法》實(shí)施以來(lái)，極大地提高了育種者的品種權(quán)意識(shí)，推進(jìn)了谷子品種管理的規(guī)范化，也促進(jìn)了整個(gè)谷子產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。建議由農(nóng)業(yè)農(nóng)村部植物新品種測(cè)試中心協(xié)調(diào)，相對(duì)集中安排谷子測(cè)試任務(wù)，以免因地域差異導(dǎo)致品種描述不同。相關(guān)測(cè)試機(jī)構(gòu)之間要加強(qiáng)業(yè)務(wù)研討，交流測(cè)試經(jīng)驗(yàn)，統(tǒng)一測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)。

現(xiàn)在專職谷子測(cè)試人員較少，應(yīng)強(qiáng)化谷子測(cè)試集中培訓(xùn)，擴(kuò)大測(cè)試隊(duì)伍的同時(shí)規(guī)范測(cè)試流程。也可鼓勵(lì)社會(huì)力量參與測(cè)試，尤其是鼓勵(lì)有能力的育繁推一體化企業(yè)自主開展谷子DUS 測(cè)試，使優(yōu)良品種可以盡快進(jìn)入市場(chǎng)。

針對(duì)當(dāng)前因種子混雜、種子量不足、工具落后及其他影響品種測(cè)試的情況，建議由農(nóng)業(yè)農(nóng)村部植物新品種測(cè)試中心牽頭，修正提交繁殖材料要求和其他文件，規(guī)范育種者提供材料。組織相關(guān)分中心對(duì)測(cè)量工具進(jìn)行研發(fā)，盡快解決測(cè)試用種少、工具落后等問(wèn)題。

3.4 進(jìn)一步開展DUS測(cè)試宣傳工作隨著《種子法》的實(shí)施和新品種保護(hù)工作的推進(jìn)，DUS 測(cè)試已被我國(guó)育種者廣為了解，但仍有相當(dāng)一部分育種家對(duì)DUS 測(cè)試知之甚少。測(cè)試機(jī)構(gòu)要加強(qiáng)開展谷子DUS測(cè)試技術(shù)培訓(xùn)，通過(guò)理論學(xué)習(xí)和測(cè)試實(shí)踐，普及DUS測(cè)試相關(guān)知識(shí)，使育種者更多地了解DUS 測(cè)試。

4 結(jié)論

植物新品種DUS 測(cè)試是我國(guó)品種審定、登記、保護(hù)的必要條件之一，是保障我國(guó)農(nóng)業(yè)品種知識(shí)產(chǎn)權(quán)的重要手段。DUS 測(cè)試指南作為DUS 測(cè)試的最重要標(biāo)準(zhǔn)，直接關(guān)系到DUS 測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性，關(guān)系到品種是否可以通過(guò)品種登記、是否可以進(jìn)入生產(chǎn)走入市場(chǎng)。通過(guò)分析2013 版谷子DUS 測(cè)試指南及國(guó)內(nèi)谷子DUS 測(cè)試中存在的問(wèn)題，提出加快谷子DUS 測(cè)試指南的修訂工作，推進(jìn)谷子測(cè)試操作手冊(cè)和拍攝技術(shù)規(guī)程的研制，加快谷子已知品種數(shù)據(jù)庫(kù)和DNA 指紋圖譜數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)，完善谷子DUS 測(cè)試體系建設(shè)，繼續(xù)開展DUS 測(cè)試宣傳工作等建議，以期為下一步修訂谷子DUS 測(cè)試指南做參考，進(jìn)一步提高谷子DUS 測(cè)試水平，為我國(guó)谷子品種提供有效保護(hù)，為我國(guó)谷子種業(yè)健康發(fā)展、安全走出去提供技術(shù)保障。