分子標(biāo)記技術(shù)在育種領(lǐng)域及種子質(zhì)量監(jiān)管中的應(yīng)用
文章來(lái)源： 新聞發(fā)布日期：2010-07-28 瀏覽次數(shù)：3499
宋賢勇 馬家龍 楊俊濤 劉桂超
（江蘇中江種業(yè)股份有限公司，南京，210036）
摘要：伴隨著種子市場(chǎng)的全面開(kāi)放和經(jīng)營(yíng)主體的多元化，世界種業(yè)研究已從傳統(tǒng)的常規(guī)技術(shù)進(jìn)入依靠生物技術(shù)階段，未來(lái)世界種子產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)是生物技術(shù),生物技術(shù)創(chuàng)造著農(nóng)業(yè)革命的未來(lái)，世界種業(yè)巨頭在生物技術(shù)科研育種領(lǐng)域投入巨資，紛紛進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)，企圖壟斷我國(guó)市場(chǎng)；而我國(guó)國(guó)內(nèi)種子企業(yè)育種能力相對(duì)較低，投入少，育種技術(shù)落后，新品種更新速度慢，市場(chǎng)占有率低，競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)。本文就生物技術(shù)在中國(guó)育種領(lǐng)域的應(yīng)用、國(guó)內(nèi)種子企業(yè)科研水平、農(nóng)作物種子純度檢測(cè)技術(shù)及進(jìn)展作一概述，并介紹了DNA指紋圖譜技術(shù)在江蘇省中江種業(yè)股份有限公司種子質(zhì)量管理中的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：生物技術(shù)； 種子企業(yè)；分子標(biāo)記技術(shù)；純度檢測(cè)
中國(guó)是世界最大的農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，種子產(chǎn)業(yè)憑借其高附加值、高科技含量以及低污染、低能耗的特點(diǎn)端坐在大農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的最上端，但是，我國(guó)種子商品化率只有30%~40%，而發(fā)達(dá)國(guó)家甚至達(dá)到90%以上。差距如此之大，究其根本原因在于國(guó)內(nèi)企業(yè)在現(xiàn)代生物技術(shù)研究方面的投入相對(duì)較少。
1 生物技術(shù)在我國(guó)育種領(lǐng)域的應(yīng)用
生物技術(shù)育種帶來(lái)的拓展性、針對(duì)性、高效性使傳統(tǒng)育種方式由“經(jīng)驗(yàn)育種”逐步跨入“精確育種”的本質(zhì)變化，原來(lái)需要7～8代才能選出的育種材料，現(xiàn)在只需2～3代，周期縮短了1/4～1/3。中國(guó)在水稻上有很好的生物技術(shù)，2009年8月份農(nóng)業(yè)部給華中農(nóng)業(yè)大學(xué)申報(bào)的轉(zhuǎn)抗蟲(chóng)基因水稻“華恢１號(hào)”、“Bt汕優(yōu)63”頒發(fā)了生物安全證書(shū)；揚(yáng)州大學(xué)利用分子標(biāo)記技術(shù)選育的抗條紋葉枯病的水稻新品種“武陵粳1號(hào)”，通過(guò)了江蘇省農(nóng)作物新品種審定，2010年進(jìn)入市場(chǎng)[1]；四川貝安迪生物基因工程有限公司把甘藍(lán)型油菜中的耐熱基因TR1轉(zhuǎn)入水稻，使水稻的花粉活動(dòng)能力提高3倍，結(jié)實(shí)率提高30%-400%，單株產(chǎn)量提高了30%-200%；北京市農(nóng)林科學(xué)院玉米研究中心構(gòu)建了我國(guó)玉米品種標(biāo)準(zhǔn)DNA指紋庫(kù)，提供對(duì)內(nèi)和對(duì)外純度檢測(cè)服務(wù)，獲直接經(jīng)濟(jì)收入12．5萬(wàn)元。但這些生物技術(shù)研發(fā)主要是在農(nóng)業(yè)科研和教學(xué)單位進(jìn)行，要把它們推向市場(chǎng)，就必須借助于種子這個(gè)載體，因而產(chǎn)生了種子企業(yè)與科研單位之間的合作關(guān)系。
2 我國(guó)種業(yè)科研的現(xiàn)狀
育種科研水平的高低直接決定了一個(gè)種子企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中的成敗。目前，國(guó)內(nèi)大大小小的種子公司成千上萬(wàn)，僅江蘇省持有種子經(jīng)營(yíng)許可證的企業(yè)就有368家，種子企業(yè)的育種能力很低，僅僅一些大種子公司設(shè)有研發(fā)機(jī)構(gòu)和科研人員，比如豐樂(lè)種業(yè)、萬(wàn)向德農(nóng)、隆平高科、登海種業(yè)和江蘇中江種業(yè)，絕大多數(shù)公司幾乎沒(méi)有研發(fā)機(jī)構(gòu)和科研人員，只是把種子購(gòu)進(jìn)，充當(dāng)銷(xiāo)售的“中間商”；利益最大化，致使科研經(jīng)費(fèi)投入有限，至于形成了育種的不如賣(mài)種的、搞科研的不如搞經(jīng)營(yíng)的怪現(xiàn)象，大大挫傷了農(nóng)業(yè)科研人員的積極性，同時(shí)由于投入小，育種技術(shù)落后，所以其新品種更新速度慢，市場(chǎng)占有率必然就低，從而不利于競(jìng)爭(zhēng)，而世界種業(yè)巨頭如孟山都、先正達(dá)、杜邦等在生物技術(shù)、新品種研發(fā)等領(lǐng)域的投入一般都在其種子銷(xiāo)售額的10%以上；知識(shí)產(chǎn)權(quán)意識(shí)淡薄，辛辛苦苦選育研究出來(lái)的新品種新技術(shù)，成為別人的成果，我們的野生大豆種質(zhì)資源被美國(guó)人獲取后，通過(guò)分子標(biāo)記等手段申請(qǐng)了160多項(xiàng)專(zhuān)利。國(guó)內(nèi)在這方面，大北農(nóng)集團(tuán)的水稻品種“兩優(yōu)培九”獲得了發(fā)明專(zhuān)利、植物新品種權(quán)等知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)，而純度鑒定使用的SSR進(jìn)行二重PCR擴(kuò)增技術(shù)2009年獲得了在江蘇省地方標(biāo)準(zhǔn)，在維護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)方面耗費(fèi)了大量心血。
3 農(nóng)作物種子純度檢測(cè)技術(shù)及進(jìn)展
種子純度鑒定工作通常在海南進(jìn)行種植鑒定，但海南種植鑒定與銷(xiāo)售同步，幾分個(gè)生育期鑒定，結(jié)果滯后，如遇低溫、臺(tái)風(fēng)暴雨等不利天氣，嚴(yán)重影響鑒定結(jié)果的準(zhǔn)確性，同時(shí)，海南建設(shè)“國(guó)際旅游島”發(fā)展戰(zhàn)略的公布，已經(jīng)波及了種子南繁基地，大大增加了鑒定成本；蛋白質(zhì)電泳檢測(cè)純度技術(shù)有很多優(yōu)點(diǎn)，但是難度大，操作要求高，易受種子(或幼苗)發(fā)育階段及表達(dá)器官的影響，不夠穩(wěn)定，對(duì)于某些遺傳組成非常接近的品種，如保持系和不育系，不易找到特異蛋白，難以發(fā)現(xiàn)特征帶，影響了鑒定結(jié)果的準(zhǔn)確性；近年來(lái)，隨著生化分析和分子生物學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，作物種子純度檢驗(yàn)方法已由外觀形態(tài)發(fā)展到生理生化水平和分子水平上的鑒證，品種間形態(tài)和生化上的區(qū)別，歸根到底是品種間在基因(DNA)上的區(qū)別，DNA指紋圖譜技術(shù)即是通過(guò)對(duì)品種DNA的多態(tài)性即DNA堿基序列的差異進(jìn)行分析，從而鑒別品種，其檢測(cè)對(duì)象是種子的DNA片段(基因)，沒(méi)有器官的特異性，不受季節(jié)、環(huán)境及器官發(fā)育時(shí)期特異性的影響，有較高的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性和重復(fù)性[2~3]，目前，在作物品種鑒定中應(yīng)用的有RFLP技術(shù)、RAPD技術(shù)、SSR技術(shù)和AFLP技術(shù)等，但是由于所需儀器精密、藥品昂貴易污染，程序復(fù)雜、提取種子DNA的過(guò)程仍較繁瑣等因素的影響，還不能夠大范圍的離普及和應(yīng)用。
在進(jìn)行具體的種子純度檢測(cè)時(shí)，應(yīng)視具體情況靈活掌握，將傳統(tǒng)的形態(tài)鑒定方法、現(xiàn)代生化方法和分子標(biāo)記技術(shù)相結(jié)合，充分發(fā)揮綜合技術(shù)優(yōu)勢(shì)，方能達(dá)到準(zhǔn)確、經(jīng)濟(jì)、快速檢測(cè)的目的。
4 DNA指紋圖譜技術(shù)在我公司中的應(yīng)用
從2004年開(kāi)始，我公司開(kāi)始大膽探索，通過(guò)與南京農(nóng)業(yè)大學(xué)、江蘇省農(nóng)科院等科研單位的合作，率先將DNA指紋圖譜技術(shù)應(yīng)用于主營(yíng)雜交品種的質(zhì)量管理和控制中，解決了很多技術(shù)難題，經(jīng)過(guò)RAPD（隨機(jī)擴(kuò)增片段長(zhǎng)度多態(tài)性標(biāo)記）、SSR(簡(jiǎn)單重復(fù)序列標(biāo)記)等分子標(biāo)記手段進(jìn)行引物篩選，找出雜交種與雙親之間純?cè)诠诧@性的引物用于純度和真實(shí)性鑒定，DNA指紋圖譜鑒定技術(shù)讓假種子、純度不合格的種子無(wú)處藏身。
至今，涉及到的品種有9優(yōu)418、豐優(yōu)香占、兩優(yōu)培九、Ⅱ優(yōu)728、協(xié)優(yōu)728、豐兩優(yōu)1號(hào)、蘇優(yōu)22、常優(yōu)1號(hào)、常優(yōu)2號(hào)、常優(yōu)3號(hào)、新兩優(yōu)6380、鹽兩優(yōu)888及油菜品種秦優(yōu)11號(hào)，年檢測(cè)樣品數(shù)量均在50份左右，檢測(cè)結(jié)果為我公司種子質(zhì)量提供了可靠的科學(xué)依據(jù)，確保了農(nóng)業(yè)用種安全。
2009年的“盛夏低溫”，導(dǎo)致江蘇18萬(wàn)畝、安徽3萬(wàn)畝“兩系”雜交稻制種不育系育性非正常轉(zhuǎn)換造成自交結(jié)實(shí)，導(dǎo)致近50%的種子質(zhì)量不合格，給“兩系”雜交稻種子質(zhì)量安全帶來(lái)了嚴(yán)重隱患，具體表現(xiàn)在：1，數(shù)量少，部分地區(qū)制種受災(zāi)，制種畝產(chǎn)較低，純度合格種子量少；2，高成本，制種、收購(gòu)、運(yùn)輸、加工、包裝、鑒定成本普遍上漲，約兩層以上；3，高價(jià)位，數(shù)量少和高成本必然導(dǎo)致種子價(jià)格上漲，漲幅會(huì)超過(guò)2009年，預(yù)計(jì)在20％以上，如廣東有報(bào)道“Y兩優(yōu)1號(hào)稻種每公斤120元，比去年漲了一倍。”；4，高風(fēng)險(xiǎn)，在江蘇生產(chǎn)的“兩系”中雜水稻種子純度存在質(zhì)量問(wèn)題，部分制種基地?fù)屬?gòu)、套購(gòu)、摻雜使假、以劣充優(yōu)、變換包裝、地下推銷(xiāo)等手段現(xiàn)象重于往年，不合格種子流入市場(chǎng)可能性很大，帶來(lái)質(zhì)量安全隱患，據(jù)湖北省種子管理站2010年春節(jié)前進(jìn)行的分子標(biāo)記SSR快速檢測(cè)法結(jié)果表明，市場(chǎng)上售賣(mài)的兩系雜交稻種子純度合格率僅為67.7%，雜株類(lèi)型主要為不育系，同時(shí)由于海南鑒定結(jié)果不明朗，很多經(jīng)銷(xiāo)商處于觀望中，改售常規(guī)稻或三系雜交水稻。
針對(duì)2009年特殊年份特殊情況，很多省市嚴(yán)格控制“來(lái)源不明、質(zhì)量不清、沒(méi)有純度鑒定”的雜交稻種子進(jìn)入市場(chǎng)，必須提供純度海南種植鑒定合格證或SSR分子標(biāo)記檢測(cè)特征引物和擴(kuò)增圖譜，送種子質(zhì)檢機(jī)構(gòu)進(jìn)行SSR分子檢測(cè)合格的檢測(cè)報(bào)告。為了確保我公司生產(chǎn)的兩系雜交水稻新兩優(yōu)6380與鹽兩優(yōu)888的純度達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，決不讓不合格種子流入市場(chǎng)，在種子成熟后收購(gòu)前，公司立即開(kāi)展了對(duì)場(chǎng)頭樣、摸底樣、重點(diǎn)監(jiān)控樣的SSR純度檢測(cè)工作，同時(shí)立即送海南進(jìn)行純度鑒定，到了來(lái)年進(jìn)行本地的正季鑒定，通過(guò)這些工作，及時(shí)處理不合格種子，維護(hù)了企業(yè)形象，增強(qiáng)了中江公司的企業(yè)社會(huì)責(zé)任感。
參考文獻(xiàn)：
[1] 潘學(xué)彪,陳宗祥,左示敏,等.以分子標(biāo)記輔助選擇育成抗條紋葉枯病水稻新品種“武陵粳1號(hào)”.作物學(xué)報(bào),2009,35(10):1851−1857
[2] 李召華,朱克永,陳祖武,等.SSR分子標(biāo)記技術(shù)在雜交水稻種子純度鑒定中的應(yīng)用.雜交水稻,2006,21(4):11-14
[3] 汪愛(ài)順,李進(jìn)波,劉漢珍.DNA指紋用于雜交水稻種子純度和真?zhèn)舞b定的研究進(jìn)展.分子植物育種, 2005,3(3):393-400
發(fā)表于《中國(guó)種業(yè)》2010年7期
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