揭秘玉米的DNA指紋

馬中為

我國每年參加國家及各省市區(qū)試玉米品種數(shù)以千計，已通過國家或省級審定雜交種5000多個，申請植物新品種保護(hù)品種2400多個。龐大的品種數(shù)量，加之品種間的遺傳差異越來越小，使得完全根據(jù)形態(tài)性狀進(jìn)行玉米品種辨別不但耗時費力，而且越來越困難，加大了種企維權(quán)和種業(yè)市場管理難度。DNA指紋技術(shù)能夠從DNA分子水平給每個玉米品種一個“身份證號碼”，以其準(zhǔn)確可靠、簡單快速、易于自動化的優(yōu)點越來越多的應(yīng)用于品種管理。什么是DNA指紋技術(shù)？今天，我們帶您走進(jìn)北京農(nóng)林科學(xué)院玉米研究中心，為您揭開它的面紗。

什么是玉米DNA指紋？DNA指紋是玉米的“分子身份證”

玉米DNA指紋，是從DNA分子水平給予每個玉米品種一個能夠準(zhǔn)確表明其身份的代碼，就像每個人都有一張身份證，DNA指紋就是玉米的“分子身份證”。

北京市農(nóng)林科學(xué)院玉米研究中心主任趙久然解釋道：“人的身份證信息都是外在的、直截了當(dāng)?shù)?，而玉米的‘分子身份證則是采用DNA指紋技術(shù)，深入基因水平，用每個品種的特殊基因片段進(jìn)行標(biāo)記?！?/p>

趙久然描述得雖然簡單，卻令記者感受到了高精尖科技的魅力，更讓記者驚訝的是，在趙久然的帶領(lǐng)下，他的團(tuán)隊一張一張收集，如今北京農(nóng)林科學(xué)院玉米研究中心玉米DNA指紋庫里的玉米“分子身份證”已經(jīng)達(dá)到18000多張。

“從1993年同工酶、蛋白電泳技術(shù)的應(yīng)用到現(xiàn)在，歷經(jīng)20多年，玉米DNA指紋數(shù)據(jù)收集的難度不亞于飛機上天，科研人員投入了大量心血，終于建成了全球數(shù)量最大的玉米標(biāo)準(zhǔn)DNA指紋庫。”趙久然介紹，“指紋庫包括10000多個區(qū)試組合、2000多個品種權(quán)保護(hù)品種、3500多個農(nóng)業(yè)部審定品種及800多個自交系和農(nóng)家種資源。同時制定了8項DNA指紋檢測標(biāo)準(zhǔn)，并參與了國際標(biāo)準(zhǔn)的制定，讓中國玉米DNA指紋技術(shù)走上了世界舞臺?！?/p>

制作玉米“分子身份證”、構(gòu)建數(shù)據(jù)庫、制定標(biāo)準(zhǔn)等項目之間有什么關(guān)系嗎？“關(guān)系非常大，這都是玉米品種鑒定的必然步驟。玉米DNA指紋數(shù)據(jù)庫和公安局身份證數(shù)據(jù)庫的作用是一樣的，可以為玉米品種鑒定提供足夠的依據(jù)，減少‘查無此人‘情況的發(fā)生。”趙久然說，“另外，無規(guī)矩不成方圓，依據(jù)檢測標(biāo)準(zhǔn)才能保障檢測方法一致，以提高檢查結(jié)果的可信度。為了避免玉米‘身份鑒定出錯，每次檢測都由兩組人同時進(jìn)行，只有每組實驗的每個結(jié)果都達(dá)到一致時，才會繼續(xù)進(jìn)行，以確保最終結(jié)果準(zhǔn)確無誤?！?/p>

玉米DNA指紋有啥用？

快捷分出種子里的——李逵和李鬼

有沒有一種辦法能夠簡便、快捷地分出李逵和李答案是肯定的。

就好像人類的DNA親子鑒定一樣，利用DNA指紋鑒定技術(shù)能夠讓每一個玉米品種與其“分子身份證”一一對應(yīng)。

在玉米研究中心的實驗室中，研究人員從各種玉米種子中取樣，提取DNA，對關(guān)鍵的基因片段進(jìn)行擴增后，將其放進(jìn)先進(jìn)的DNA分析儀中進(jìn)行檢測，信息自動發(fā)送到玉米DNA指紋庫中進(jìn)行對比，如果這種品種是庫內(nèi)已存品種，就會被系統(tǒng)自動報出。趙久然說：“這就好比把玉米品種的關(guān)鍵性基因標(biāo)記編成二維碼，一‘掃就能驗明正身。”

業(yè)內(nèi)人可能都知道北京市農(nóng)林科學(xué)院玉米研究中心有一個玉米標(biāo)準(zhǔn)DNA指紋比對服務(wù)平臺，可以提供玉米DNA標(biāo)準(zhǔn)指紋數(shù)據(jù)信息查詢服務(wù)以及DNA指紋數(shù)據(jù)比對服務(wù)。目前此項技術(shù)已成功地應(yīng)用于玉米新品種區(qū)試審定、種子市場監(jiān)督抽查、品種權(quán)保護(hù)、侵權(quán)案司法鑒定等領(lǐng)域中，并對品種權(quán)保護(hù)和在品種權(quán)糾紛案件中的司法鑒定提供了技術(shù)支撐，在種子純度的快速鑒定上節(jié)約了時間，減少人力、物力、財力的開支?！斑^去每年抽檢，田間做試驗少則3個月、多則半年才能出結(jié)果，通過玉米標(biāo)準(zhǔn)DNA指紋庫，當(dāng)天檢測當(dāng)天就能出結(jié)果。”趙久然說。

據(jù)統(tǒng)計，玉米研究中心依托平臺已開展品種真實性、一致性、種子真?zhèn)蔚确肿蛹夹g(shù)鑒定30000多份次，其中有17000多份樣品是為企業(yè)、科研單位、農(nóng)民等提供的打假維權(quán)、科研育種、種子生產(chǎn)、生產(chǎn)經(jīng)營等多方面的技術(shù)服務(wù)。

為推動分子技術(shù)在作物育種及品種鑒定中的應(yīng)用，玉米研究中心受農(nóng)業(yè)部委托，多次舉辦國際國內(nèi)技術(shù)培訓(xùn)班，并為企業(yè)和科研單位隨時上門進(jìn)行培訓(xùn)學(xué)習(xí)，累計培訓(xùn)3000多人次。培訓(xùn)班就分子技術(shù)在玉米品種鑒定檢測和育種中的應(yīng)用，企業(yè)在維護(hù)品種權(quán)和種子管理部門查處侵權(quán)的過程中如何快速鑒定玉米品種真實性和純度、企業(yè)在育種過程中如何利用分子技術(shù)加快育種進(jìn)程以及玉米DNA指紋數(shù)據(jù)庫推廣應(yīng)用的模式進(jìn)行培訓(xùn)和探討。

誰在使用玉米DNA指紋鑒定？

農(nóng)業(yè)主管部門、種企以及農(nóng)民

我國是玉米生產(chǎn)和消費大國，每年參加國家及各省市區(qū)試玉米品種數(shù)以千計，在激烈的市場競爭中，為了追求品種更強的抗病性、更高的產(chǎn)量、更好的商品性、更廣的適應(yīng)性，高頻率雜交育種成為常態(tài)。然而由于少數(shù)骨干親本集中應(yīng)用，在原品種基礎(chǔ)上僅改良少數(shù)甚至單個性狀的依賴性派生品種在增多，玉米品種間的遺傳差異越來越小，同質(zhì)化現(xiàn)象普遍，隨之而來的套牌現(xiàn)象也成為了行業(yè)的潛在隱患。

“這些問題，都可以通過玉米DNA指紋鑒定得到解決?！壁w久然介紹，“這項技術(shù)最早于2002年開始推廣使用，目前應(yīng)用量越來越大、應(yīng)用范圍越來越廣，為農(nóng)業(yè)執(zhí)法部門、育種科研單位、種子公司以及農(nóng)民做‘親子鑒定?！?/p>

“玉米DNA指紋鑒定技術(shù)是農(nóng)業(yè)主管部門打擊套牌侵權(quán)違法行為的重要技術(shù)支撐。”農(nóng)業(yè)部種子管理局副巡視員吳曉玲說，“農(nóng)業(yè)部組織查辦的玉米假種和侵權(quán)案件一般都送往北京農(nóng)林科學(xué)院玉米研究中心進(jìn)行品種真實性鑒定。DNA指紋鑒定為打擊套牌侵權(quán)提供了快捷、科學(xué)的技術(shù)依據(jù)，是遏制制假售假勢頭蔓延，有效維護(hù)種子市場秩序的重要保障?！?/p>

2014年4月，執(zhí)法人員在河南新鄉(xiāng)的3個假種子生產(chǎn)和銷售窩點查獲了30個種子品種，涉案金額近千萬元。執(zhí)法人員當(dāng)場對其進(jìn)行了查封，并提取30個樣品送到玉米研究中心做技術(shù)鑒定。經(jīng)鑒定，大量包裝為“鑫碩豐1號”、“鑫碩豐3358”、“隆平206”、“良玉88”、“先玉335”等品名的種子均為假種子。

吳曉玲介紹說，種子套牌和制假售假行為極大損害了育種者權(quán)益和農(nóng)民利益，嚴(yán)重阻礙了企業(yè)品種創(chuàng)新的積極性，破壞了種業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的良好環(huán)境，必須嚴(yán)厲打擊，并持續(xù)保持打假的高壓態(tài)勢。

“玉米DNA指紋鑒定技術(shù)是種子維權(quán)打假的利器，為國家糧食安全保駕護(hù)航。”吳曉玲說，“目前，我國還建立了雜交水稻DNA指紋庫，小麥等作物的DNA指紋庫正在籌劃研究之中?！?/p>