分子標記技術在育種領域及種子質量監管中的應用
文章來源： 新聞發布日期：2010-07-28 瀏覽次數：3415
宋賢勇 馬家龍 楊俊濤 劉桂超
（江蘇中江種業股份有限公司，南京，210036）
摘要：伴隨著種子市場的全面開放和經營主體的多元化，世界種業研究已從傳統的常規技術進入依靠生物技術階段，未來世界種子產業競爭的焦點是生物技術,生物技術創造著農業革命的未來，世界種業巨頭在生物技術科研育種領域投入巨資，紛紛進入中國市場，企圖壟斷我國市場；而我國國內種子企業育種能力相對較低，投入少，育種技術落后，新品種更新速度慢，市場占有率低，競爭力不強。本文就生物技術在中國育種領域的應用、國內種子企業科研水平、農作物種子純度檢測技術及進展作一概述，并介紹了DNA指紋圖譜技術在江蘇省中江種業股份有限公司種子質量管理中的應用。
關鍵詞：生物技術； 種子企業；分子標記技術；純度檢測
中國是世界最大的農產品生產國和消費國，種子產業憑借其高附加值、高科技含量以及低污染、低能耗的特點端坐在大農業產業鏈的最上端，但是，我國種子商品化率只有30%~40%，而發達國家甚至達到90%以上。差距如此之大，究其根本原因在于國內企業在現代生物技術研究方面的投入相對較少。
1 生物技術在我國育種領域的應用
生物技術育種帶來的拓展性、針對性、高效性使傳統育種方式由“經驗育種”逐步跨入“精確育種”的本質變化，原來需要7～8代才能選出的育種材料，現在只需2～3代，周期縮短了1/4～1/3。中國在水稻上有很好的生物技術，2009年8月份農業部給華中農業大學申報的轉抗蟲基因水稻“華恢１號”、“Bt汕優63”頒發了生物安全證書；揚州大學利用分子標記技術選育的抗條紋葉枯病的水稻新品種“武陵粳1號”，通過了江蘇省農作物新品種審定，2010年進入市場[1]；四川貝安迪生物基因工程有限公司把甘藍型油菜中的耐熱基因TR1轉入水稻，使水稻的花粉活動能力提高3倍，結實率提高30%-400%，單株產量提高了30%-200%；北京市農林科學院玉米研究中心構建了我國玉米品種標準DNA指紋庫，提供對內和對外純度檢測服務，獲直接經濟收入12．5萬元。但這些生物技術研發主要是在農業科研和教學單位進行，要把它們推向市場，就必須借助于種子這個載體，因而產生了種子企業與科研單位之間的合作關系。
2 我國種業科研的現狀
育種科研水平的高低直接決定了一個種子企業在市場競爭中的成敗。目前，國內大大小小的種子公司成千上萬，僅江蘇省持有種子經營許可證的企業就有368家，種子企業的育種能力很低，僅僅一些大種子公司設有研發機構和科研人員，比如豐樂種業、萬向德農、隆平高科、登海種業和江蘇中江種業，絕大多數公司幾乎沒有研發機構和科研人員，只是把種子購進，充當銷售的“中間商”；利益最大化，致使科研經費投入有限，至于形成了育種的不如賣種的、搞科研的不如搞經營的怪現象，大大挫傷了農業科研人員的積極性，同時由于投入小，育種技術落后，所以其新品種更新速度慢，市場占有率必然就低，從而不利于競爭，而世界種業巨頭如孟山都、先正達、杜邦等在生物技術、新品種研發等領域的投入一般都在其種子銷售額的10%以上；知識產權意識淡薄，辛辛苦苦選育研究出來的新品種新技術，成為別人的成果，我們的野生大豆種質資源被美國人獲取后，通過分子標記等手段申請了160多項專利。國內在這方面，大北農集團的水稻品種“兩優培九”獲得了發明專利、植物新品種權等知識產權保護，而純度鑒定使用的SSR進行二重PCR擴增技術2009年獲得了在江蘇省地方標準，在維護知識產權方面耗費了大量心血。
3 農作物種子純度檢測技術及進展
種子純度鑒定工作通常在海南進行種植鑒定，但海南種植鑒定與銷售同步，幾分個生育期鑒定，結果滯后，如遇低溫、臺風暴雨等不利天氣，嚴重影響鑒定結果的準確性，同時，海南建設“國際旅游島”發展戰略的公布，已經波及了種子南繁基地，大大增加了鑒定成本；蛋白質電泳檢測純度技術有很多優點，但是難度大，操作要求高，易受種子(或幼苗)發育階段及表達器官的影響，不夠穩定，對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，難以發現特征帶，影響了鑒定結果的準確性；近年來，隨著生化分析和分子生物學技術的迅速發展，作物種子純度檢驗方法已由外觀形態發展到生理生化水平和分子水平上的鑒證，品種間形態和生化上的區別，歸根到底是品種間在基因(DNA)上的區別，DNA指紋圖譜技術即是通過對品種DNA的多態性即DNA堿基序列的差異進行分析，從而鑒別品種，其檢測對象是種子的DNA片段(基因)，沒有器官的特異性，不受季節、環境及器官發育時期特異性的影響，有較高的準確性、穩定性和重復性[2~3]，目前，在作物品種鑒定中應用的有RFLP技術、RAPD技術、SSR技術和AFLP技術等，但是由于所需儀器精密、藥品昂貴易污染，程序復雜、提取種子DNA的過程仍較繁瑣等因素的影響，還不能夠大范圍的離普及和應用。
在進行具體的種子純度檢測時，應視具體情況靈活掌握，將傳統的形態鑒定方法、現代生化方法和分子標記技術相結合，充分發揮綜合技術優勢，方能達到準確、經濟、快速檢測的目的。
4 DNA指紋圖譜技術在我公司中的應用
從2004年開始，我公司開始大膽探索，通過與南京農業大學、江蘇省農科院等科研單位的合作，率先將DNA指紋圖譜技術應用于主營雜交品種的質量管理和控制中，解決了很多技術難題，經過RAPD（隨機擴增片段長度多態性標記）、SSR(簡單重復序列標記)等分子標記手段進行引物篩選，找出雜交種與雙親之間純在共顯性的引物用于純度和真實性鑒定，DNA指紋圖譜鑒定技術讓假種子、純度不合格的種子無處藏身。
至今，涉及到的品種有9優418、豐優香占、兩優培九、Ⅱ優728、協優728、豐兩優1號、蘇優22、常優1號、常優2號、常優3號、新兩優6380、鹽兩優888及油菜品種秦優11號，年檢測樣品數量均在50份左右，檢測結果為我公司種子質量提供了可靠的科學依據，確保了農業用種安全。
2009年的“盛夏低溫”，導致江蘇18萬畝、安徽3萬畝“兩系”雜交稻制種不育系育性非正常轉換造成自交結實，導致近50%的種子質量不合格，給“兩系”雜交稻種子質量安全帶來了嚴重隱患，具體表現在：1，數量少，部分地區制種受災，制種畝產較低，純度合格種子量少；2，高成本，制種、收購、運輸、加工、包裝、鑒定成本普遍上漲，約兩層以上；3，高價位，數量少和高成本必然導致種子價格上漲，漲幅會超過2009年，預計在20％以上，如廣東有報道“Y兩優1號稻種每公斤120元，比去年漲了一倍。”；4，高風險，在江蘇生產的“兩系”中雜水稻種子純度存在質量問題，部分制種基地搶購、套購、摻雜使假、以劣充優、變換包裝、地下推銷等手段現象重于往年，不合格種子流入市場可能性很大，帶來質量安全隱患，據湖北省種子管理站2010年春節前進行的分子標記SSR快速檢測法結果表明，市場上售賣的兩系雜交稻種子純度合格率僅為67.7%，雜株類型主要為不育系，同時由于海南鑒定結果不明朗，很多經銷商處于觀望中，改售常規稻或三系雜交水稻。
針對2009年特殊年份特殊情況，很多省市嚴格控制“來源不明、質量不清、沒有純度鑒定”的雜交稻種子進入市場，必須提供純度海南種植鑒定合格證或SSR分子標記檢測特征引物和擴增圖譜，送種子質檢機構進行SSR分子檢測合格的檢測報告。為了確保我公司生產的兩系雜交水稻新兩優6380與鹽兩優888的純度達到國家標準，決不讓不合格種子流入市場，在種子成熟后收購前，公司立即開展了對場頭樣、摸底樣、重點監控樣的SSR純度檢測工作，同時立即送海南進行純度鑒定，到了來年進行本地的正季鑒定，通過這些工作，及時處理不合格種子，維護了企業形象，增強了中江公司的企業社會責任感。
參考文獻：
[1] 潘學彪,陳宗祥,左示敏,等.以分子標記輔助選擇育成抗條紋葉枯病水稻新品種“武陵粳1號”.作物學報,2009,35(10):1851−1857
[2] 李召華,朱克永,陳祖武,等.SSR分子標記技術在雜交水稻種子純度鑒定中的應用.雜交水稻,2006,21(4):11-14
[3] 汪愛順,李進波,劉漢珍.DNA指紋用于雜交水稻種子純度和真偽鑒定的研究進展.分子植物育種, 2005,3(3):393-400
發表于《中國種業》2010年7期
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