紫云英植物新品種特異性、一致性和穩定性(DUS)測試指南的研制

孫建軍, 豆丹丹, 郭玉璽, 王德新, 郭新海, 丁超明, 蔣一萍

(河南省農業科學院糧食作物研究所/植物新品種測試(原陽)分中心, 鄭州 450002)

隨著市場經濟的發展,國民對知識產權的關注度逐漸增加,維護知識產權的意識也逐漸增強,1999年中國加入國際植物新品種保護聯盟,標志著我國的植物新品種保護工作正式開始。植物新品種特異性、一致性和穩定性(簡稱DUS)測試,2016年實施修訂后的《中華人民共和國種子法》(簡稱《種子法》)規定了植物新品種申請保護、審定和登記均應符合DUS的要求,DUS測試是植物品種管理的重要技術支撐,它在推動我國現代種業發展中發揮重要的作用[1]。2021年第四次修訂的《種子法》條例對種子行業的發展具有巨大的推動作用,此次《種子法》的修訂重點是擴大了植物品種權的保護范圍及保護環節,加大了種子同質化現象的管理,這將很大程度上提升種業自主創新能力。同時伴隨著綠色通道、聯合試驗體以及引種備案制的實施,農作物品種審定實現又一次重大跨越。不同的作物都有一套量身定制的測試指南,為合理、公平、公正地給予新品種的判定提供理論依據。植物品種的DUS測試指南既是判定某一品種是否為新品種的重要依據,也是植物描述的重要參考[2],而研制DUS測試指南是植物新品種DUS測試的重要基礎和依據。

紫云英(AstragalussinicusL.)屬豆科黃芪屬二年生草本植物,又稱“紅花草”“翹搖”“草子”,種質資源豐富,起源于中國,距今已有1 700多年的栽培歷史。主產于四川、江蘇、浙江、上海長江流域等省區,是中國南方稻田常用綠肥,但是隨著化肥工業的發展,紫云英的應用規模嚴重縮小,近年來國家對糧食安全、食品安全以及農業生態環境的關注,紫云英在稻區的恢復利用得到關注[3]。紫云英不僅是重要的綠肥作物,同時還可作為鮮飼料、青貯或干飼料[4];獨特的蜜源植物[5];景觀植物和藥用[6]等,具有很大的生產利用價值。多年來培育出很多優良品種,如浙江省的寧波和平湖大葉種和余江大葉,江蘇省的茜敦種和斜塘種,安徽省的戈江種,江西省的樂平種和余江種,湖南省的常德種,福建省的閩紫系列[7]。目前,在市場流通和南方稻區農業生產中普遍使用的紫云英品種仍然以幾十年前的品種(如寧波大橋種、信陽種、閩紫系列和湘肥系列等)為主[8],優良品種資源長期未能得到較好的保護,導致其種質陳舊、混雜甚至退化等一系列問題。為促進我國紫云英種質資源開發與利用,鼓勵育種創新,推動產業發展,急需將紫云英納入品種保護名錄中。因此,從2015年開始開展適用于紫云英新品種測試技術的研究工作,制定紫云英新品種DUS測試指南旨在有效保護我國紫云英種質資源,更好地保護育種者的權益,規范市場,鼓勵育種創新,促進國內紫云英品種選育的健康發展。

1 材料和方法

1.1 材 料

參考國內外相關測試指南以及在參考紫云英種質資源評價調查性狀和紫云英日本特性審查標準的基礎上,選用收集到的國內外164份有代表性的紫云英種質資源,多年種植,進行了試驗評價、測試性狀和標準品種的篩選。

1.2 方 法

1.2.1研制原則

結合我國紫云英品種分類的原則、性狀變異規律和育種實際,以UPOV《TG/1/3植物新品種特異性、一致性、穩定性測試及統一描述總則》[9]、UPOV《TGP/7/1測試指南的研制》[10]、《TGP/8/1統計程序在DUS中的應用》[11]、《TGP/9/1特異性測試》[12]、《TGP/10/1一致性測試》[13]、《TGP/11/1穩定性測試》[14]等的規定以及GB/T 19557.1《植物新品種特異性、一致性和穩定性測試指南 總則》[15]、GB/T 8080-2010《綠肥種子》[16]等為指導,參考并借鑒UPOV相關測試指南和標準品種的選擇和確定[17],對性狀(個體測量)表達狀態進行分級并進行DUS分析進一步驗證測試性狀的正確性和準確性,制定適合我國紫云英植物新品種保護的DUS測試指南。

1.2.2測試性狀的確定

盡量收集鑒定技術較為成熟的紫云英性狀,以使本指南具有較好的廣適性,以主要的植物形態特征為主,其他性狀為輔。于2015年底,初步擬定27個田間試驗調查性狀。對收集到的品種資源開展第一生長周期田間種植試驗,按性狀調查表進行觀測。于2017年底開展第一生長周期田間種植試驗,按性狀調查表進行觀測,篩選出穩定易觀測的性狀,初步確定分組性狀和技術問卷性狀,確定不同性狀的最佳觀測時期和方法。2018年底開展第二生長周期田間種植試驗,采集數據,并篩選出可作為標準品種的材料,咨詢有關專家,根據田間試驗性狀調查和專家意見對性狀表進行修改。2019年底開展第三生長周期田間種植試驗,驗證指南初稿性狀的選擇、測試方法等內容,根據田間試驗結果,修改完善了測試指南初稿,確定了40個測試性狀和24個標準品種,于2020年9月形成征求意見稿,并在全國范圍內廣泛征求相關單位和專家意見。2021年在種植試驗和征求專家意見的基礎上,進行刪減和補充,最終確定測試性狀33個,其中包含30個必測性狀和3個選測性狀,狀態描述和相應的分級代碼,23個標準品種。

1.2.3標準品種的確定

標準中的選用原則為性狀穩定、易獲得、使用廣泛等,在符合這些基本特性的基礎上,統一標準中應盡可能多地含有多個測試性狀。

2 結果和分析

2.1 標準品種的確定

紫云英的主要優良品種:早熟品種表現為植株偏矮小、葉片較小、莖干較細等特點,此類品種主要有閩紫1號、湘肥2號等;中熟品種具有植株高大、莖干較粗、小葉較大、產種量較高等特點,此類型品種有余江大葉、閩紫6號等;晚熟品種具有營養生長期長,植株高大,莖干粗壯,分枝多等特點,代表品種為寧波大橋、浙紫5號、茜敦等。本試驗收集了國內外164份紫云英品種,均參與田間種植和性狀的調查,根據紫云英的植物學分類和性狀級別,最終篩選到23個適合的標準品種(表1),用于DUS測試指南中,有助于確定相關性狀的不同表達狀態和校正年份、地點引起的差異。其中在測試過程中“信白1號”使用18次、“信紫1號”使用9次、“寧波大橋”使用9次、“閩紫5號”使用8次等。

表1 紫云英DUS測試指南中標準品種Table 1 Standard varieties in the DUS test guide of Astragalus sinicus L.

2.2 紫云英測試性狀

基于測試性狀選擇的原則,結合對參考紫云英種質資源評價調查性狀和紫云英日本特性審查標準,在充分征求了相關領域專家的意見和建議的基礎上,最終確定33個性狀作為紫云英新品種測試性狀(表2)。性狀相應觀測時期和代碼見表3。按類型分類分為:29個數量性狀,1個質量性狀和3個假質量性狀;按性狀功能分類可分為4個分組性狀:a)開花期(表2中Chr.2);b)復葉:花青甙顯色強度(表2中Chr.8);c)主莖:長度(表2中Chr.19);d)籽粒:顏色(表2中Chr.29)。測試方法:群體目測;群體測量;個體測量。觀測數量要求為:個體觀測性狀植株取樣數量不少于20個,群體觀測性狀應觀測整個小區或規定大小的混合樣本。

表2 紫云英DUS測試性狀和分級Table 2 The DUS testing characters and grading for Astragalus sinicus L.

表3 紫云英生育階段Table 3 Growth stage of Astragalus sinicus L.

根據測試要求,測試性狀分為基本性狀和選測性狀,其中序號Chr.1～Chr.30的性狀為基本性狀,序號Chr.31～Chr.33的性狀為選測性狀?；拘誀顬閁POV用于統一品種描述所需要的重要性狀,除非受環境條件限制而使性狀的表達狀態無法測試,所有UPOV成員都應使用這些性狀。性狀表中各性狀的測試,采用其相應的觀測時期(表3)和測試方法,對照標準品和分級標準,給予測試品種相應的代碼。

2.3 紫云英新品種特異性、一致性和穩定性判定標準

根據GB/T 19557.1-2004《植物新品種測試指南 總則》[15]的規定進行判別。

特異性:《總則》規定特異性(Distinctness)的原則是申請品種權的植物新品種應當明顯區別于在申請日以前已知的植物新品種[9]?！懊黠@區別”是指性狀差異是恒定的和明確的。差異是“恒定的”是指測試品種至少觀測兩個獨立的生長周期,并且差異性狀表現一致?！懊鞔_的”是指待測品種應明顯區別于所有已知品種[18]。

在測試中當申請品種與近似品種至少有1個質量性狀的表達狀態不同或者數量性狀、假質量性狀存在大于2個代碼的差異時,即可判定待測品種具備特異性[12](可區別性)。

一致性:《總則》規定,一致性(Uniformity)的原則為申請品種權的植物新品種經過繁殖,除可以預見的變異外,其相關的特征或者特性一致,只有當申請品種的變異程度不超過已知近似品種的變異程度才能判定申請品種具備一致性[9,13]。本指南對于常規種一致性判定時,采用5%的群體標準和至少95%的接受概率。當樣本大小為60株時,最多可以允許有6個異型株,當樣本大小為120株時,最多可以允許有10個異型株。

穩定性:根據《總則》規定,穩定性(Stability)指的是品種同一性狀在2個相同獨立的生長季節中表現在同一代碼內,或第2次測試的變異度與第1次測試的變異度無顯著變化。但在實際操作過程中,一般不對穩定性單獨進行測試。如果一個品種具備一致性,則可認為該品種具備穩定性[19]。必要時,可以種植該品種的下一批繁殖材料,與以前提供的繁殖材料相比,若性狀表達無明顯變化,則可判定該品種具備穩定性[9,14]。

3 結論和討論

紫云英DUS測試指南是根據國內外相關技術文件,依據我國紫云英現有的種質資源、育種水平和生產特點,以科學、準確和實用為目標,通過對164份紫云英品種的田間種植、性狀調查、質量把控以及測量數據的分析,在廣泛征求并充分吸取了各方面專家意見和建議的基礎上,最終篩選確定了33個測試性狀。其中包括30個基本性狀,3個選測性狀。同時也篩選到了23份符合要求的標準品種,完成了紫云英新品種DUS測試指南的研制。測試指南的制定統一了在紫云英新品種測試過程中的質量控制內容和方法的描述,確保了測試的準確性、科學性、先進性和實用性。它的研制成功對于提高我國紫云英植物新品種審查水平、保護育種者權利、促進新品種選育起到積極作用。但是由于紫云英種質農藝性狀主要受遺傳因素影響,同時環境因素也對其外部形態具有一定的影響,且其紫云英種子分子鑒定表明各品種的遺傳譜系窄、親緣關系近[20],隨著國內外植物新品種保護在不斷的發展,對植物新品種DUS測試的理解也處于不斷完善過程中,及時發現其中存在的問題并進行修訂更能提高紫云英DUS測試和新品種保護的水平。