品種DUS 測試對農作物種業發展的重要性分析

溫 雯 韓瑞璽 唐 浩

（農業農村部科技發展中心，北京 100122）

糧安天下，種筑基石。習近平總書記指出：“要下決心把我國種業搞上去，抓緊培育具有自主知識產權的優良品種，從源頭上保障國家糧食安全”。中央經濟工作會議首次將“解決好種子和耕地問題”作為年度經濟工作重點任務單獨列出，種業作為農業“芯片”、糧食安全“根基”的作用愈加凸顯。種業高質量發展需要科學高效的品種管理做支撐，其中準確描述品種并辨別其真實身份尤為重要。從國際上來看，很多國家或組織將可區別性（特異性，Distinctness）、一致性（Uniformity）、穩定性（Stability）測試（簡稱DUS 測試）引入品種管理系統。我國于1997 年建立植物新品種保護制度，1999年加入國際植物新品種保護聯盟（UPOV），也采用了DUS 測試進行品種描述和評價。隨著現代種業的發展，DUS 測試已經從最初僅作為品種權實質審查的重要步驟，逐漸應用在品種審定、登記、市場監管等種業管理領域，應用范圍不斷拓展。

1 DUS 是品種的基本屬性

雖然我國開展DUS 測試僅20 余年，但在中華文明悠久的育種史上，DUS 的概念一直有跡可循?！对娊洝ご笱拧ど瘛贰胺N之黃茂，實方實苞，實種實褎，實發實秀，實堅實好”，告誡人們要挑選“光亮、肥大、飽滿”的種子，才能長出“茁壯、整齊、均勻”的禾苗，獲得碩大的穗子和飽滿的果實?！睹瞎视杺鳌贰昂笫煸恢?，先熟曰穋”，表明當時已出現在成熟期上可以區分的品種。《齊民要術》記載：“凡谷成熟有早晚，苗稈有高下，收實有多少，質性有強弱，米味有美惡，粒實有息耗”，進一步指出谷物品種在成熟期以及其他性狀方面的差異?！胺N雜者，禾則早晚不均；舂復減而難熟。糶賣以雜糅見疵，炊爨失生熟之節，所以特宜存意，不可徒然”，強調了混雜的種子，出苗早晚不齊；舂米時出米較少且難以精熟，拿去賣常因混雜而受到買方的挑剔；煮飯則不易掌握火候；所以對留種要特別注意，不可輕率[1]。大量史料表明，前人在早期農業生產中已建立了基于性狀的品種選育和種子生產策略，深刻認識到良種可以將品種的優良特性遺傳下去，系統認識到混雜給生產、加工和消費者帶來的一系列危害。

隨著不斷地探索和總結，人們對于“品種”的概念和內涵進一步明確。《中華人民共和國種子法》（以下簡稱《種子法》）第九十二條規定，品種是指經過人工選育或者發現并經過改良，形態特征和生物學特性一致，遺傳性狀相對穩定的植物群體。從作物育種學角度，為了適用于生產和生活的需要，“品種”除了必須具有相對穩定的遺傳性狀，在生物學、經濟上和形態上具有相對一致性，同時還必須與同類作物的其他群體在特征、特性上有所區別。這與UPOV 公約1991 年文本中對“品種”的定義一脈相承[2]。UPOV 公約1991 年文本定義“品種”為已知最低一級的植物分類單位內的單一植物類群，必須滿足3 個條件：（1）能夠通過由特定的基因型或基因型組合決定的性狀表達來定義；（2）能夠通過至少一個上述性狀表達，與任何其他植物類群相區分；（3）具備繁殖后整體特征特性保持不變的特點。

綜合上述定義的核心內容，作為一個植物“品種”，必須具備可區別性，也稱為特異性，即有一個以上性狀（相關的特征或者特性）明顯區別于其他已知品種；具備一致性，指除可預期的自然變異外，一個植物品種群體內個體間相關的特征特性表現一致；具備穩定性，一個植物品種經過反復繁殖后或者在特定繁殖周期結束時，其主要特征特性保持不變。因此，DUS 是品種的基本屬性。

2 DUS 測試的科學性內涵

DUS 測試是指依據相應植物測試技術與標準，通過田間種植試驗或室內分析對待測品種的DUS進行評價的過程[3]。作為國際公認的植物品種測試技術，DUS 測試的科學性主要體現在以下幾方面。

2.1 性狀選擇有科學的標準UPOV 公約中DUS三性的判定都建立在性狀的基礎上，因此DUS 測試是基于對性狀進行觀測和描述來進行的。植物的性狀多種多樣，有形態學上的特征、特性，也有生理生化方面的特征、特性，但并不是所有的性狀都適用于描述和定義品種。UPOV 在《特異性、一致性和穩定性審查總則及植物新品種統一描述的形 成（TG/1/3）》（https：//www.upov.int/resource/en/introduction_dus.html）（以下簡稱《總則》）中規定了DUS 測試所選性狀必須滿足如下條件：一是“由植物的基因型和基因型組合所決定的”，植物的性狀表達是由遺傳因素和環境因素共同作用的結果，而遺傳因素起決定性作用，這一條件說明選擇性狀首先要考慮具備遺傳穩定性，這是DUS 測試科學性內涵的基礎；二是“在特定環境條件下是充分一致的和可重復的”，這一條件在遺傳穩定性基礎上排除了環境因素干擾，進一步保證了性狀觀測值的準確性，也進一步保證了DUS 測試的科學性；三是“在品種間表現出足夠的差異，能夠用于確定可區別性（特異性）”，意味著性狀在不同品種間的多態性必須滿足區分品種的要求；四是“能夠準確描述和識別”，排除了任何難以量化和易受主觀因素影響的性狀；五是“能夠滿足一致性要求”，排除了由繁殖特性和育種水平等導致的群體內部變異較大的性狀；六是“能夠滿足穩定性要求”，是對代際間遺傳穩定性的具體考量。由此看出，DUS 測試中對性狀的選擇是從遺傳穩定、易于觀測、準確性有保證等客觀角度出發，避免了環境因素、價值導向、主觀意愿的影響，保證觀測結果充分具備科學性。

2.2 性狀比對有科學的參照對性狀表達的描述和DUS 的判定不僅僅來源于品種本身，也不是脫離時間和空間而獨立存在的，涉及到不同的參照系。一是以標準品種為參照系統一品種描述。通過針對每種作物都設置多樣性較為豐富的標準品種同時參加DUS 測試，一方面為確定性狀的表達狀態提供了實例參照，提高觀測結果的準確性和客觀性，另一方面也充分考慮到年份和地點對表達狀態的影響，作為差異校正的依據，從而建立統一的品種描述標準，這也是構建已知品種數據庫的基礎。二是以已知品種為參照系判定可區別性（特異性）?！斗N子法》第九十二條規定，已知品種是指已受理申請或者已通過品種審定、品種登記、新品種保護，或者已經銷售、推廣的植物品種。除此之外，UPOV 公約還提到了文獻中收錄或出版物中描述的品種等?？傊?，已知品種庫是一個開放性的概念，處在不斷的補充、完善中，對于特異性測試結果準確與否十分關鍵。每個待測品種的性狀數據都與已知品種庫中所有已知品種進行比對以判定可區別性（特異性）。三是以近似品種為參照系提高測試效率。已知品種庫中的數據篩選可以排除絕大部分差異較大的品種，無法區分或差異較小的品種將作為近似品種，與待測品種進行田間種植對比鑒別，這樣可以避免種植所有已知品種，大大減少土地用量和工作量，提高了測試效率。

2.3 性狀描述有科學的規范一是有統一的基本原則和實施方案。為提高品種描述的有效性和DUS測試的國際公認度，UPOV 在實踐的基礎上制定了《總則》及一系列技術文件（https：//www.upov.int/tgp/en/）。其中《總則》是根本依據，技術文件TGP/1 到TGP/15 對《總則》進行解釋，并詳細指導如何開展DUS 測試。二是有科學的測試指南。UPOV 還制定了不同作物的品種可區別性（特異性）、一致性、穩定性測試指南（https：//www.upov.int/test_guidelines/en/），針對每一種作物如何開展測試進行詳細指導，目前已發布333 個植物屬/種的測試指南。三是有“本地化”的相應措施。我國參照《總則》和國際測試指南研制了適合我國植物品種的測試指南（http：//www.nybkjfzzx.cn/p_duscs/sub_cs.aspx？n=27），并編寫了更加細化和“本地化”的操作手冊或技術規程，進一步保證性狀描述和DUS 測試的規范性。

2.4 性狀觀測有科學的保障DUS 測試的性狀觀測過程不僅僅是一種計量行為，而是育種學、栽培學、表型學、統計學、生化與分子生物學等多學科知識的綜合運用[3]。一是栽培技術作“保證”。由于株高、籽粒大小、千粒重等數量性狀受土壤肥力影響較大，同時有的品種需要特殊的栽培條件性狀才能充分表達，因此必須保證栽培條件的一致性和適用性。測試指南中對田間管理和試驗設計作出了明確規定[4-5]，保證品種的性狀可以在一致的環境下充分表達。二是分子技術作“佐證”。雖然植物的基因型和表型并非絕對的一一對應，但分子技術憑借測試周期短、不受環境影響等優勢，已經成為DUS 測試中不可或缺的重要技術手段，在驗證表型數據和輔助篩選近似品種的過程中發揮重要作用[6]。三是拍攝技術作“物證”。為了更準確、形象地描述性狀，DUS 測試中對所有觀測的性狀進行照片拍攝，并保存在數據庫中，能夠真實反映性狀表達情況、植株生長情況以及田間異常情況，是測試結論的重要證據之一。為了規范拍攝行為，測試機構還編制了技術指導書籍[3]和不同作物的照片拍攝規程[7]，以提高照片的標準化、規范化程度。四是信息技術提“效率”。通過構建表型數據庫、圖片數據庫、指紋圖譜數據庫，顯著提升了近似品種篩選的效率；通過構建品種管理系統、審查辦公系統，顯著提升了測試工作效率；通過構建統計分析系統，顯著提升了數量性狀分析效率。五是智能技術降“強度”。隨著科技的日新月異，智能技術全面進入DUS 測試的各個環節，大到人工智能溫室創造嚴格可控的生長條件，小到數粒機、測量儀、播種器等實用工具，大大降低了DUS 測試的工作強度。

3 DUS 測試在農作物種業中的重要應用

3.1 品種的性狀描述對育種行為具有指導性作用在育種階段，首先要解決“是不是品種”的問題，一致性和穩定性審查就是用來判定這個的。如果育種成果達不到該作物一致性、穩定性評價的標準，說明其基因純合度低，遺傳穩定性較差，無法稱之為“品種”來滿足下一步的應用，需要更高代數的純合或者進一步的選育。長期以來我國育種家關注的目標性狀多集中在產量、品質、抗性等，對非目標性狀如花青苷顯色、葉鞘蠟粉有無、芒的分布等關注較少，導致一些產量高或品質好、抗性好的品種由于非目標性狀達不到一致性、穩定性標準而無法通過DUS審查。但要想選育出農作物品種，目標性狀和非目標性狀都十分重要，是品種整體育種水平的重要體現。近年來，我國育種人的觀念也逐漸發生轉變，尤其是一些大型“育繁推一體化”企業，在品種選育過程中將測試指南列出的DUS 測試性狀用于品種選育評價的全過程，有效提高了品種選育的水平和質量。

此外，對可區別性（特異性）的把關解決了“是不是有別于其他品種”的問題，在一定程度上規范了育種行為，避免有些育種人投機取巧，將與現有品種差別不明顯的品種，也申請品種權保護，造成公共資源的浪費。

3.2 品種的特征特性信息構成品種管理的基本要素品種管理中的“品種”不僅僅指以實物存在的標準樣品，還包括以信息數據存在的品種的特征特性信息和DNA 指紋信息，高質量的品種管理必須建立在品種名稱、標準樣品和信息數據一一對應的基礎上。近年來，我國農業植物新品種權年申請量連續4 年位居世界第一，總申請量超過40000 件，每年參加國家及各省市區試、引種備案的主要農作物品種達8000 個，完成登記的非主要農作物品種約6000 個[8]，但農作物種子品種多、亂、雜現象依然存在，“一品多名”“一名多品”現象嚴重擾亂種子市場秩序[9]，如何準確區分品種是解決上述問題的關鍵。理論上，如果對一個品種所有的特征特性做出描述，相當于精確地定義了該品種，即該品種有了專屬的“身份證”，因此DUS 測試中性狀觀測和描述的過程就是對品種的真實身份進行認證的過程，能有效解決“我是誰”的問題，從源頭上遏制“名實不符”亂象，對品種管理具有基礎性意義。因此，國外種子管理機構或組織通常將DUS 測試環節置于種業管理鏈條的上游，例如韓國要求進入國家名錄（National list）的品種必須滿足DUS 三性；歐盟要求品種登記（Variety registration）前需完成DUS 測試以確定品種身份；經濟合作與發展組織（OECD）框架下的全球種子貿易也采用DUS 測試，旨在確定品種身份（Variety identity）和品種純度（Variety purity）。完成身份登記后可根據不同需求進入不同的評價體系，如需要明確知識產權歸屬可申請品種保護，需要進入市場銷售則申請審定或者登記等。2015 年修訂的《種子法》明確規定審定、登記和保護品種均需滿足DUS 要求，也體現了將DUS 測試作為品種管理基本技術手段的思路。

3.3 品種的田間種植比對為市場監管提供精確依據近年來，種子質量水平快速提升，質量“低劣”問題基本解決，市場監管的重點是打擊侵權假冒，即解決“你是不是我”的問題[10]。雖然分子檢測技術具備快速、高效、成本低廉等優勢，但田間種植比對依然是不可替代的技術手段。一是能有效補充分子檢測結果的偏差?！白C異容易證同難”，檢測使用的分子標記并沒有覆蓋全部基因組，因此不能僅根據一組標記沒有檢測到差異，就認為兩個檢測樣品是同一品種。在一個真實案例中，用常規40 對分子標記檢測2 個玉米品種，均未檢測到差異，但田間種植時發現在穗軸顏色這一性狀上，兩者存在顯著差異[11]。當然，是否是實質性派生品種、是否其中一個品種存在投機取巧，屬于另一個討論范疇，但該案例確實證明了分子檢測結果可能會與事實有偏差。因此《種子法》第四十七條規定，“農業、林業主管部門可以采用國家規定的快速檢測方法對生產經營的種子品種進行檢測，檢測結果可以作為行政處罰依據。被檢查人對檢測結果有異議的，可以申請復檢，復檢不得采用同一檢測方法。”此處，復檢采用的方法通常指田間種植比對。二是能有效運用于所有作物?，F有的分子標記和檢測標準遠遠無法滿足種業市場監管和維權打假的需要，特別是許多經濟價值較高的水果、花卉等作物，目前尚無法進行分子檢測，田間種植比對是唯一的判別方法。即使越來越多的作物分子標準不斷被研制發布，但田間種植比對依然是能適用于全部植物、技術條件限制較少的有效手段。

4 我國農業植物新品種DUS 測試體系現狀

目前我國農業植物新品種DUS 測試體系以官方測試機構為主，自2000 年啟動建立[12]，以農業農村部植物新品種測試中心（以下簡稱測試中心）為龍頭，依托農業科研院所和農業院校在全國建立了27 家測試分中心和6 家專業測試站，承擔DUS 測試審查、體系建設、質量管理、技術研究、人員培訓等任務。20 年來，共培養專業測試人員400 多名，組織研制測試指南和DNA 分子標準400 多個，建成包含75 種作物超過11 萬個品種的表型數據庫和包含14 種作物近4 萬個品種的DNA 分子數據庫，年測試量超過10000 份次，為育種評價、品種管理、市場監管、司法鑒定等提供了有力技術支撐。為深化種業“放管服”改革，2017 年農業部辦公廳發布《關于做好主要農作物品種審定特異性、一致性、穩定性測試工作的通知》（農辦種〔2017〕4 號），進一步明確了審定品種開展自主和委托DUS 測試的程序，一些具備條件的科研院所和種子企業開始按照要求開展自主測試。2020 年，測試中心首次探索第三方測試機構試點，農業植物新品種DUS 測試體系進一步健全。

5 提升品種DUS 測試在推動農作物種業發展中的應用效能

當今世界正經歷百年未有之大變局，我國發展的內部條件和外部環境正在發生深刻復雜變化。特別是2020 年以來新冠肺炎疫情席卷全球、自然災害頻發，為糧食安全帶來極大的不確定性。中央經濟工作會議已吹響種業“翻身仗”的號角，加快推動種業高質量發展是“十四五”時期的重點任務。DUS測試作為重要技術支撐，必須充分發揮最大效能，為種業高質量發展增添助力。

5.1 以狠抓質量管理夯實品種信息數據基礎作為品種信息數據的重要組成部分，特征特性信息的真實、準確記錄是關鍵。建立完善的質量管理體系，覆蓋官方測試機構、自主測試單位和第三方測試機構，強化質量監督和人員培訓，建立健全測試標準體系，實現田間管理、性狀觀測、數據記錄、照片拍攝、分子檢測等數據采集全過程的標準化和規范化，從而提升品種特征特性信息數據質量，為高質量品種管理奠定基礎。

5.2 以加快指南研制提高知識產權保護水平目前76 個UPOV 成員中大部分成員的保護范圍已覆蓋全部植物屬/種，僅剩我國在內的4 個成員依然實施名錄制保護。我國農業方面共發布11 批保護名錄，涵蓋191 個植物屬/種，然而仍有許多觀賞植物、地方特色作物、食用菌、中草藥等作物，由于缺少測試指南，未能列入名錄，無法公平的享有知識產權保護制度的惠益，不利于育種多樣化水平的提高和吸引國外優良種質資源。因此，應加大測試指南研制力度，并通過建立健全測試標準體系引導指南研制方向，為全面放開保護名錄提供有力支撐。

5.3 以創新技術應用提升品種管理支撐能力加強分子檢測技術研究，并加大分子檢測新技術在近似品種篩選、可區別性（特異性）初步判別、實質性派生關系判定等領域的應用，以技術創新引領機制創新，探索建立便捷化審查、申請人承諾制等品種權快速審查機制，加快特色品種、重大突破品種、誠信企業品種等產業化進程。加強證后監管，以分子檢測配合田間驗證的方式每年開展品種權有效性隨機抽樣驗證，清理市場流通品種與標準樣品不一致的品種，及時終止無效品種權，規范品種權人行為。

5.4 以深化國際合作營造種業“走出去”良好環境以國際指南研制、分子檢測新技術為突破口，深入開展與UPOV 成員、國際組織、行業協會等的合作，引領國際規則制定，提高我國在品種測試國際領域的話語權。依托現有測試機構打造東南亞、中亞種業國際交流“橋頭堡”，針對一帶一路國家、周邊國家開展測試技術培訓，提供品種測試服務，幫助非UPOV 成員建立和實施品種保護制度，為我國種業“走出去”營造環境，并通過區域合作充分發揮影響力，體現大國擔當。