刀豆DUS測試指南的研制初報

劉琪龍，劉昆言，韓瑞璽，鐘海豐，危家文，涂各亮，鄭紹儒，李 浪，彭長城

（1.岳陽市農業科學研究院·農業農村部植物新品種測試岳陽分中心 湖南岳陽 414000； 2.農業農村部科技發展中心北京 100021； 3.福建省農業科學院作物研究所·農業農村部植物新品種測試福州分中心 福州 350013）

刀豆（DC.）是指豆科蝶形花亞科菜豆族刀豆屬植物，又名大刀豆、挾劍豆、刀把豆，以其豆莢形似刀而得名。刀豆共約50 種，原產熱帶及亞熱帶地區，我國引入的共6 種，主要分布于我國西南部至東南部。常見的栽培種有刀豆[（J.）DC.]和直生刀豆[（L.）DC.]。

刀豆是長江中下游以南常見的一種豆科蔬菜，亦可作綠肥、覆蓋物、飼料或藥用。刀豆的藥用功效在《本草綱目》中有明確記載：“溫中下氣，利腸胃，止呃逆，益腎補元”“嫩時煮食、醬食、蜜煎皆佳。老則收子，子大如拇指頭，淡紅色。同豬肉、雞肉煮食，尤美”。近幾年，科學家發現刀豆具有抗癌功效，使得社會廣泛興起刀豆保健藥品食品的熱潮，尤其在日本和我國臺灣省，刀豆頗受人們青睞，產品呈供不應求局面，未來在保健養生行業將具有巨大發展前景。

刀豆育種工作在我國正處于發展階段，刀豆新品種保護日益受到育種家的重視，然而，刀豆品種特異性（Distinctness）、一致性（Uniformity）和穩定性（Stability）測試（簡稱DUS）技術標準目前尚未構建與頒布，無法對育成的刀豆品種進行DUS 測試，因而也不能夠對育成的刀豆品種進行品種權保護，影響了育種家育種積極性和利益。因此，制定刀豆特異性（可區別性）、一致性和穩定性測試指南，對于充分調動刀豆育種人積極性，促進刀豆育種水平提高，做大做強刀豆產業，實現農業增產、農民增收，具有重要意義。

1 指南研制思路、原則、依據與方法

1.1 指南研制思路

刀豆在植物分類學上屬于豆科(Leguminosae)刀豆屬（DC.)。刀豆屬約50 種，我國引入栽培2 種：刀豆[（J.）DC.]和直生刀豆[（L.）DC.]。因此，把DUS測試指南的適用對象確定為刀豆[（J.）DC.]和 直 生 刀 豆[（L.）DC.]。

測試指南研制大多采用自主研制為主，借鑒吸收為輔的方式。由于當前國際上暫無公開發布的刀豆DUS 測試指南，因此筆者在該指南研制中采取自主創新模式，從刀豆生物學特性、育種和產業發展現狀等具體特點出發，參考相關豆科植物測試指南的特點，以田間科學試驗與數據資料分析相結合的方式進行研制。

1.2 原則

在編制原則上以農業農村部制定的“《植物品種特異性（可區別性）、一致性和穩定性測試指南》編寫要求”為指導，并遵循國際植物新品種保護聯盟（International Union for the Protection of New Varieties of Plants，簡稱UPOV）對DUS 測試規定的總則（TG/1/3）及DUS 測試指南編制的系列文件（TGP系列文件）。

重點為植物表型形態特征特性方面的性狀，視具體情況加入其他方面的性狀，按照植物生長發育進程對性狀進行排序，便于記錄和觀測。同時盡可能選擇易觀測、不易受環境影響的性狀，增加測試指南的可操作性。

1.3 依據

以《植物品種特異性（可區別性）、一致性和穩定性測試指南編寫規則》《植物新品種特異性、一致性和穩定性審查和性狀統一描述總則》和《植物新品種測試指南的研制》（UPOV TGP/7）等文件為指導，根據我國刀豆生物學特性、育種和產業發展現狀，研制出符合我國國情的科學性、準確性、可操作性強的刀豆DUS 測試指南，通過全國植物新品種測試標準化技術委員會審定后，可作為我國開展刀豆品種DUS 測試的技術標準。

1.4 指南研制方法

1.4.1 參考資料收集與分析 收集刀豆相關的研究報道、國內外相關測試指南標準以及與刀豆測試指南研制相關的論文，分析總結文獻資料。參閱我國現行相關豆科測試指南，結合我國刀豆植物資源研究利用現狀，初步構建刀豆DUS 測試指南模塊。

1.4.2 刀豆DUS 測試指南初稿編制 在初步構建刀豆DUS 測試指南模塊的基礎上，根據植物品種DUS 測試指南編寫規則，結合田間性狀調查結果形成刀豆DUS 測試指南初稿。

1.4.3 測試性狀調查和標準品種篩選 2018—2019 年對收集的品種資源開展2 個生長周期的兩點試驗，試驗地點設在岳陽市農業科學研究院DUS測試田和福建省農業科學院作物研究所DUS 測試田。試驗以穴播方式種植，直生刀豆[（L.）DC.]為露地栽培，每個小區不少于40 株，小區設4 行，株距40 cm，行距50 cm，共設2次重復；刀豆[（J.）DC.]為搭架露天栽培，每個小區不少于30 株，小區設2 行，株距60 cm，行距150 cm，共設2 次重復。試驗田按當地大田生產方式管理。田間試驗連續進行了2年（2018—2019 年）2 個獨立生長周期，每年4月5日左右播種，5—11 月進行田間調查，經比較，2 個獨立生長周期記載的數據一致性較好。根據田間試驗調查情況初選出測試性狀，通過充分征求專家意見后，完善觀測時期、觀測方法和測試性狀分級，同時篩選出標準品種。

2 刀豆DUS測試指南的制定

2.1 性狀選擇

2.1.1 分組性狀 分組性狀是為了避免測試過程中大量種植已知品種作為近似品種而采用的可以對待測品種進行分組的性狀。它的確定使得DUS測試中近似品種的選擇更科學，便于田間試驗更合理的安排和有效的觀測。所以，分組性狀的確定十分重要。筆者結合相關測試指南，在本指南的適用范圍內，確定了4 個分組性狀—植株：生長習性；花：花瓣顏色；莢果：腹縫線顏色；種子：種皮顏色。

2.1.2 測試基本性狀和選測性狀 該測試指南選定了29 個測試的基本性狀（表1），其中質量性狀（Qualitative characteristics，簡稱QL）5 個，數量性狀（Quantitative characteristics，簡稱QN）17 個，假質量性狀（Pseudo-Qualitative characteristics，簡稱PQ）7個（表2）。同時，指南中選定了4 個選測性狀（表1），提升了差異性狀選擇范圍和測試性狀的完整性，以滿足特異性測試的要求。

表1 指南測試性狀

表2 指南選用的基本性狀分類

2.2 性狀調查、分析與分級

在充分考慮品種內差異的前提下，調查刀豆品種質量性狀和假質量性狀，并賦予一個完全能代表該品種相關特征特性表達狀態的值；對需要測量的數量性狀的調查，取20 個樣品進行測量，獲得20個樣品值，去掉顯著偏差值，然后計算平均值，分析品種內差異和品種間差異，從而確定相關性狀的差異范圍以及分級標準。

其中，分成2 個級別的性狀包括性狀6、7、8、19、31；分成3 個級別的性狀包括性狀1、4、5、9、12、13、14、16、17、18、20、24、26、27、28、29、30、32、33；分成4 個級別的性狀包括性狀10、11、25；分成5 個級別的性狀包括性狀2、3、15、21；分成6 個級別的性狀包括性狀23；分成9 個級別的性狀包括性狀22。

利用人工統計、直尺、游標卡尺和植物圖像分析儀系統等對指南中4 個測量性狀在觀測品種中的分布范圍和分級進行了分析（表3、表4）。

表3 部分數量性狀的分布范圍

表4 部分數量性狀的分級

2.3 標準品種確定

標準品種是DUS 測試中對各個性狀進行代碼賦值的主要依據。必要時，標準品種用來明確每個性狀的不同表達狀態，提高測試員觀測準確度和可靠性，消除年份間地域間誤差。標準品種的確定是否準確，直接影響著DUS 測試的準確性與DUS 測試報告的公正性。值得注意的是，確定標準品種時，應考慮該品種是否容易獲得且性狀穩定，是否能同時代表多種類型、應用到多個性狀和適應更多地區。總而言之，確定的標準品種宜少不宜多，單個標準品種能夠應用到的次數越多越好。本指南結合我國刀豆植物生物學特性、育種和產業發展現狀確定了10 個標準品種（表5）。

表5 刀豆標準品種

2.4 DUS判定標準

2.4.1 一致性的判定 根據UPOV 的TG/1/3 總則及相關TGP 文件的規定，在DUS 測試當中，對待測品種進行一致性判定時一般采用“異型株法”。“異型株法”通常須觀測田間測試小區的所有植株，調查與該待測品種的典型株在某個性狀或多個性狀上具備明顯差異的植株。

2.4.2 穩定性的判定 根據UPOV 的TG/1/3 總則及相關TGP 文件的規定，如果一個待測品種具備一致性，則可認為該待測品種同時具備穩定性。一般不另外安排穩定性測試。因此，刀豆的穩定性判定可在對刀豆待測品種進行一致性判定時一同進行。如申請人或委托人要求單獨進行穩定性判定，則可以通過安排該待測品種的下一批種子與以前提供的繁殖材料進行肩并肩種植試驗，比較它們的性狀表達狀態是否一致，若一致則可判定該待測品種具備穩定性。

2.4.3 特異性（可區別性）的判定 根據UPOV 的TG/1/3 總則及相關TGP 文件的規定，待測品種應與其他所有已知品種可區別。在刀豆DUS 測試中，當待測品種至少在一個性狀上與近似品種具有明顯且方向一致的差異時，即可判定該待測品種具備特異性（可區別性）。觀測質量性狀時，若待測品種與近似品種的性狀表達狀態不相同，如“主莖：被毛”（性狀6），只要代碼不同，則可判定該待測品種具備特異性（可區別性）。觀測數量性狀時，若待測品種與近似品種的性狀表達狀態不同且超過2 個代碼時，則可判定該待測品種具備特異性（可區別性）。若待測品種與近似品種的性狀表達狀態差異小于或等于2 個代碼時，則需要測試員綜合田間觀測實際和統計分析情況來判定待測品種是否明顯區別于近似品種。如“種子：百粒重”（性狀22），若待測品種表達狀態為“低（3）”，而近似品種為“高（7）”，則可判定該待測品種具備特異性（可區別性）；若待測品種表達狀態為“低（3）”，而近似品種為“中（5）”，則必須通過統計分析來判定。

觀測假質量性狀時，由于在某些特定情況下，具有同一表達狀態的不同品種仍然存在明顯差異，而有時待測品種與近似品種在同一性狀上出現不同表達狀態，但并不足以確定存在明顯差異。因此，測試員用假質量性狀以判定待測品種的特異性時，需根據具體情況來確定。

2.5 技術問卷的設計

技術問卷對于品種保護審查員和DUS 測試人員了解品種關鍵信息、篩選近似品種具有重要作用，是測試指南的重要組成部分。刀豆DUS 測試指南技術問卷要求育種家提供有關該刀豆品種的育種過程和遺傳背景等信息，以便于幫助品種審查。

3 結論與討論

3.1 結論

刀豆DUS 測試指南是收集國內外刀豆相關研究報道、測試指南標準以及相關文獻資料，經過2 點2 個獨立生長周期的田間觀測，參考我國刀豆生物學特性、育種和產業發展現狀，結合科研生產實際，通過3 次征求豆類育種研究、資源鑒定評價和指南標準研制等方面專家意見建議后，現已完成測試指南報批稿。刀豆DUS測試指南對刀豆品種測試性狀和代碼分級進行了規范性描述，具有可靠性、科學性和實用性。它的研制成功對于保護育種家品種權，充分調動育種人積極性，促進我國刀豆育種水平提高，推動國家現代種業發展，實現農業增產、農民增收，具有重要意義。

3.2 討論

本指南29 個基本性狀中有17 個數量性狀，容易受到氣候環境和栽培條件等方面的影響，測試時應充分考慮外部因素影響，嚴格規范田間管理，同時測試人員需具備一定的理論基礎和實際操作經驗，確保作出準確判定。本指南研制過程中的刀豆種質資源雖經過多方收集，但限于資源收集途徑有限，很可能未對所有刀豆種質資源進行全覆蓋，未來還需要進一步豐富刀豆種質資源，深入研究刀豆表型性狀和生理性狀的多樣性，以期為刀豆DUS測試工作提供更加完善的指導。本指南以我國現有生產應用上僅有的2 個刀豆栽培種為適用范圍，因此，如未來刀豆育種范圍擴大至其他種或者它們之間的雜交種，則需對該指南進一步修訂。