本專題撰文：本報記者繆翼　實習生李國龍制圖：王澎劉耘竹

    資料圖

玉米DNA指紋圖譜。資料圖

    編者按

    我國每年參加國家及各省市區試玉米品種數以千計，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品種2400多個。龐大的品種數量，加之品種間的遺傳差異越來越小，使得完全根據形態性狀進行玉米品種辨別不但耗時費力，而且越來越困難，加大了種企維權和種業市場管理難度。DNA指紋技術能夠從DNA分子水平給每個玉米品種一個“身份證號碼”，以其準確可靠、簡單快速、易于自動化的優點越來越多的應用于品種管理。什么是DNA指紋技術？今天，本刊記者帶您走進北京農林科學院玉米研究中心，為您揭開它的面紗。

    Q：什么是玉米DNA指紋？

    A：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”。

    北京市農林科學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、直截了當的，而玉米的‘分子身份證’則是采用DNA指紋技術，深入基因水平，用每個品種的特殊基因片段進行標記。”

    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，在趙久然的帶領下，他的團隊一張一張收集，如今北京農林科學院玉米研究中心玉米DNA指紋庫里的玉米“分子身份證”已經達到18000多張。

    “從1993年同工酶、蛋白電泳技術的應用到現在，歷經20多年，玉米DNA指紋數據收集的難度不亞于飛機上天，科研人員投入了大量心血，終于建成了全球數量最大的玉米標準DNA指紋庫。”趙久然介紹，“指紋庫包括10000多個國家和各省區試組合、2000多個品種權保護品種、3500多個農業部審定品種及800多個自交系和農家種資源。同時制定了8項DNA指紋檢測標準，并參與了國際標準的制定，讓中國玉米DNA指紋技術走上了世界舞臺。”

    制作玉米“分子身份證”、構建數據庫、制定標準等項目之間有什么關系嗎？“關系非常大，這都是玉米品種鑒定的必然步驟。玉米DNA指紋數據庫就和公安局身份證數據庫的作用是一樣的，可以為玉米品種鑒定提供足夠的依據，減少‘查無此人’情況的發生。”趙久然說，“另外，無規矩不成方圓，依據檢測標準才能保障檢測方法一致，以提高檢查結果的可信度。為了避免玉米‘身份鑒定’出錯，每次檢測都由兩組人同時進行，只有每組實驗的每個結果都達到一致時，才會繼續進行，以確保最終結果準確無誤。”

    Q：玉米DNA指紋有啥用？

    A：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鬼？

    答案是肯定的。

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

    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，對關鍵的基因片段進行擴增后，將其放進先進的DNA分析儀中進行檢測，信息自動發送到玉米DNA指紋庫中進行對比，如果這種品種是庫內已存品種，就會被系統自動報出。趙久然說：“這就好比把玉米品種的關鍵性基因標記編成二維碼，一‘掃’就能驗明正身。”

    業內人可能都知道北京市農林科學院玉米研究中心有一個玉米標準DNA指紋比對服務平臺，可以提供玉米DNA標準指紋數據信息查詢服務以及DNA指紋數據比對服務。目前此項技術已成功地應用于玉米新品種區試審定、種子市場監督抽查、品種權保護、侵權案司法鑒定等領域中，并對品種權保護和在品種權糾紛案件中的司法鑒定提供了技術支撐，在種子純度的快速鑒定上節約了時間，減少人力、物力、財力的開支。“過去每年抽檢，田間做試驗少則3個月、多則半年才能出結果，通過玉米標準DNA指紋庫，當天檢測當天就能出結果。”趙久然說。

    據統計，玉米研究中心依托平臺已開展品種真實性、一致性、種子真偽等分子技術鑒定30000多份次，其中有17000多份樣品是為企業、科研單位、農民等提供的打假維權、科研育種、種子生產、生產經營等多方面的技術服務。

    為推動分子技術在作物育種及品種鑒定中的應用，玉米研究中心受農業部委托，多次舉辦國際國內技術培訓班，并為企業和科研單位隨時上門進行培訓學習，累計培訓3000多人次。培訓班就分子技術在玉米品種鑒定檢測和育種中的應用，企業在維護品種權和種子管理部門查處侵權的過程中如何快速鑒定玉米品種真實性和純度、企業在育種過程中如何利用分子技術加快育種進程以及玉米DNA指紋數據庫推廣應用的模式進行培訓和探討。

    Q：誰在用玉米DNA指紋鑒定？

    A：農業主管部門、種企以及農民

    我國是玉米生產和消費大國，每年參加國家及各省市區試玉米品種數以千計，在激烈的市場競爭中，為了追求品種更強的抗病性、更高的產量、更好的商品性、更廣的適應性，高頻率雜交育種成為常態。然而由于少數骨干親本集中應用，在原品種基礎上僅改良少數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，同質化現象普遍，隨之而來的套牌現象也成為了行業的潛在隱患。

    “這些問題，都可以通過玉米DNA指紋鑒定得到解決。”趙久然介紹，“這項技術最早于2002年開始推廣使用，目前應用量越來越大、應用范圍越來越廣，為農業執法部門、育種科研單位、種子公司以及農民做‘親子鑒定’。”

    “玉米DNA指紋鑒定技術是農業主管部門打擊套牌侵權違法行為的重要技術支撐。”農業部種子管理局副巡視員吳曉玲說，“農業部組織查辦的玉米假種和侵權案件一般都送往北京農林科學院玉米研究中心進行品種真實性鑒定。DNA指紋鑒定為打擊套牌侵權提供了快捷、科學的技術依據，是遏制制假售假勢頭蔓延，有效維護種子市場秩序的重要保障。”

    今年4月，執法人員在河南新鄉的3個假種子生產和銷售窩點查獲了30個種子品種，涉案金額近千萬元。執法人員當場對其進行了查封，并提取30個樣品送到玉米研究中心做技術鑒定。經鑒定，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益和農民利益，嚴重阻礙了企業品種創新的積極性，破壞了種業創新發展的良好環境，必須嚴厲打擊，并持續保持打假的高壓態勢。

    “玉米DNA指紋鑒定技術是種子維權打假的利器，為國家糧食安全保駕護航。”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。”

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    玉米品種鑒定方法

    定義及分類：根據玉米品種的種子、幼苗和植株外部形態的差異鑒定品種，分為種子形態鑒定法、幼苗形態鑒定法和田間種植鑒定法等。

    種子形態鑒定法特點：簡單、方便、快速，在傳統農業生產中應用普遍，但可供鑒定的種子性狀少且易受種子成熟度、種子生產生態環境和種子貯藏等條件影響，鑒定結果具有一定的主觀性。品種間種子形態差異越來越小，鑒定形態差異來辨別種子越來越困難，準確性也越來越低。

    幼苗形態鑒定法特點：所需試驗設備及操作簡易、成本低，但能用于品種鑒定的幼苗特異性狀較少，所以只能用于有明顯差異品種間的鑒定。

    田間種植鑒定法特點：具有合法性、科學性、準確性等優點，是進行品種真實性鑒定結論判定的最終方法，但周期性長、時效性差、工作量大，不能滿足現代農業生產及種子貿易中快速鑒定的要求。

    蛋白質指紋圖譜法

    定義與分類：利用電泳技術對待檢測樣品的種子或幼苗的蛋白質進行分離、染色，形成蛋白質電泳圖譜，與標準樣品進行比較，來鑒定品種。包括同工酶電泳、種子貯藏蛋白電泳法等。

    同工酶電泳法特點：目前，已有30多種同工酶用在作物品種鑒定中，最常用的是脂酶同工酶和過氧化物同工酶等。同工酶電泳雖然比形態鑒定更加快速，但同工酶具有植物組織及器官特異性，受個體發育及生態環境的影響，且一些種類的同工酶在提取和分離過程中容易失去活性。

    種子貯藏蛋白電泳法特點：在品種鑒定上應用較多的是醇溶蛋白（和谷類）和球蛋白（豆類）。該方法直接從種子中提取蛋白質，操作技術簡單，結果相對穩定，但是隨著近親品種的不斷涌現，尋找品種鑒定用的特異蛋白的難度增大。

    DNA指紋圖譜法

    定義與分類：學名為DNA分子標記鑒定法，通常也稱為DNA指紋圖譜法，種類較多，當前在農業行業標準中常用的方法為簡單重復序列（SSR）標記法。

    SSR標記法通常是指以2個~5個核苷酸為單位串聯重復不同次數形成簡單重復序列，在不同品種的基因組DNA中簡單重復序列的重復次數有差異，這種差異可以通過聚合酶鏈反應（PCR）擴增及電泳法進行檢測，從而能夠區分不同品種。

    SSR標記法特點：SSR標記廣泛、隨機、均勻的分布在基因組中，可以提供整個基因組的遺傳信息，參與遺傳物質結構的改變、基因調控等過程，能夠直接反應品種遺傳物質在DNA水平上的差異。具有準確性高、多態性高、檢測重復性好、操作簡便、經濟、不受季節和環境影響等特點。以SSR標記法為主，形態鑒定方法為輔，能夠更高效、更準確進行品種鑒定。