國內谷子DUS 測試中存在問題及建議

付國慶 紀軍建 霍阿紅 寇淑君 左振興 王 瑤 楊德智 郝建宇

（河北省張家口市農業科學院/農業農村部植物新品種測試張家口分中心，張家口 075000）

谷子起源于我國，是我國傳統經濟農作物之一，數千年來一直作為主栽作物培育了我國北方文明[1-2]。我國是世界上最大的谷子生產和消費國家[3]，是谷子主要出口國。近年來，隨著我國谷子育種水平和機械化程度不斷提高，極大地推動了國內谷子產業化發展。張家口市農業科學院選育的“張雜谷”系列雜交谷子在非洲多個國家試種成功，引起了聯合國糧農組織的極大關注[4]。

《中華人民共和國種子法》明確要求申請保護和登記的植物品種應當具備特異性、一致性和穩定性[5]（簡稱DUS）。DUS 測試是植物新品種管理和授權的科學依據[6]，是落實把民族種業搞上去，抓緊培育具有自主知識產權的優良品種，從源頭上保障國家糧食安全的重要抓手[7]。谷子于2002 年1 月被列入第4 批農業植物新品種保護名錄，2017 年5月被列入第一批非主要農作物登記目錄，生產上推廣的谷子品種均需通過DUS 測試，可見DUS 測試在谷子產業發展中的作用至關重要。農業農村部植物新品種測試張家口分中心是承擔谷子DUS 測試的主要測試機構之一，在多年的測試工作中，發現谷子測試在技術規程、測試水平、體系建設等方面還存在一些影響測試準確性、高效性的問題，迫切需要盡快解決完善，以適應谷子育種技術創新和種業發展需求，更好地為我國谷子種業發展保駕護航。

1 2013年版谷子DUS測試指南存在的問題

1.1 品種類型根據農業部的要求，2013 年版谷子DUS 測試指南（以下簡稱測試指南）按照春谷和夏谷2 個類型制定了2 套標準[8]，雖然其中也提到雜交種，但測試指南中相應測試性狀，尤其是穗長度、單穗重等部分測量性狀并沒有區分常規種與雜交種，且種植密度和一致性、特異性判定標準也未對雜交種作專門說明。由于品種類型未分開，導致測試指南在栽培管理方式、測試性狀選擇分類等方面存在以下問題：一是因雜交谷子密度過高，導致性狀表達狀態不充分、不準確；二是雜交谷子品種的穗長、單穗重等性狀大多屬于極大值范圍，品種之間沒有區分度，使得本來明顯不同的品種測試代碼相同，影響品種特異性。

1.2 標準品種目前DUS 測試所使用的標準品種中很多是老常規品種，繁殖材料保存方式一般有2種：一是低溫庫長期保存，二是測試單位通過田間繁種保存。低溫庫長期保存的種子，發芽率已大大下降，不能滿足測試需求。自繁種植保存的品種也退化嚴重，難以篩選具備品種本身特征特性的標準株。

1.3 測試性狀

1.3.1 性狀觀測時期不合適某些測試性狀在測試指南規定的觀測時期內表達尚不充分。如第9 個性狀，穗的剛毛顏色，觀測時期為1/2 穗開花期，該階段一般維持3～5d，有些品種剛開花時剛毛顏色為黃色，但是隨著光照時間的累加，到全穗開花時剛毛則全部變為紫色。由此會造成因觀測時期不當導致品種描述出現誤差，或者品種一致性出現誤判。

1.3.2 部分性狀受環境影響較大測試指南中對于常規種和雜交種進行一致性判定時，均采用1%的群體標準和至少95%的接受概率，當觀測群體大小為300～329 株時，最多可允許有6 株異型株；當觀測群體為545～618 株時（2 個重復），最多可允許有10個異形株。測試指南性狀的確定要充分考慮環境因子的影響，選擇穩定易于描述且有效區分品種的性狀。但是測試指南中某些性狀受外界環境影響較大，同一品種的性狀表達狀態在不同年份間會有差異[8-9]，且同一品種在不同群體密度、不同的田間管理條件下性狀表達狀態也會產生差異。如植株成穗莖數會隨著播種密度的降低而增多；倒2 葉長、寬等一些測量性狀受水肥條件影響明顯。依據此類性狀進行一致性判定時，對品種、測試用地質量和試驗管理水平的要求明顯高于當前實際情況，在目前育種水平和試驗條件下難以保證一致性判定的準確性。再如：穗單碼粒數這一性狀在同一品種、穗子同一位置上的變異都很大，取樣代表性差，建議該類性狀在測試指南中列為判定品種一致性的選測性狀。

1.3.3 部分性狀分級不準確、一些性狀未列入測試指南測試指南中一些性狀的分級不夠詳細，有些性狀品種內變異較大，還有一些能反映谷子特異性的可遺傳性狀未列入現行指南版本。如幼苗貓兒葉頂端形狀只分為“尖”“尖到圓”和“圓”3 種表達狀態，但實際測試中發現“尖”還可細分為“急尖”和“鈍尖”2 種表達狀態；幼苗的苗期葉鞘顏色僅包括綠色和紫色2 種表達狀態，黃色葉鞘（谷子不育系多為此類型）卻未列入測試指南；植株葉鞘花青甙顯色強度符合測試性狀的要求，卻未列入測試指南。上述問題均會影響谷子DUS 測試的準確性。

2 谷子DUS測試中存在的問題

2.1 測試任務量少，測試點分散自2016 年非主要農作物品種登記需要通過DUS 測試以來，雖然谷子測試量有所增加，但與主要農作物相比仍然較少。2018-2019 年谷子登記和保護年測試任務量均未超過100 個，且分為春谷和夏谷兩種類型。主要集中在張家口、哈爾濱、公主嶺、忻州、濟南、原陽等測試分中心，極少量品種為育種家自主測試。不同測試機構因環境和測試人員差異，測試數據差異較大，不便于品種信息對比，也不利于谷子品種統一管理。

2.2 繁殖材料少，質量無保證按照農業農村部要求，申請保護的谷子品種需提交500g 種子作為標準樣品，保存于國家作物種質資源庫，用于品種保護、真實性鑒定等。現行版本谷子DUS 測試指南要求田間測試不少于2 個重復，每個重復不少于300 株。目前每個品種一周期測試供種不足1000 粒，上述種子量很難保證測試指南要求的600 株群體，嚴重影響測試精確性。另外，一些申請人提供的繁殖材料混雜嚴重，給測試工作帶來許多不必要的麻煩。

2.3 申請人素質良莠不齊由于部分申請人對DUS 測試理解不到位，導致技術問卷中的信息不準確，近似品種與待測品種差別明顯，沒有可比性，且繁殖材料的真實性也無法保證，基本沒有參考性，難以確保特異性結論的準確性。

2.4 缺乏測試操作手冊和拍攝技術規程目前，谷子DUS測試工作所依據的文件標準主要是測試指南，沒有相應的測試操作手冊和拍攝技術規程等較為詳盡的技術文件，對測試員綜合素質的要求極高，影響測試結果準確性。迫切需要編制測試操作手冊等其他相應文件作為技術依據，指導谷子DUS 測試工作。

2.5 測試工具較為落后，測試人員水平不高我國從1999 年才開展植物新品種保護工作，基礎研究薄弱。谷子作為小宗作物，栽培、收獲等專業機械基本沒有，測試中操作基本全靠人工作業，管理比較落后。目測性狀主要依靠測試人員的測試經驗，測量性狀則依靠直尺等較為落后的工具，不可避免的存在一定人為誤差，影響了測試精度和測試效率。DUS 測試體系建設雖然在有序進行中，但目前體系內專門從事谷子測試的人員很少，且分散在不同測試機構，加之不同地區對于谷子的認知描述有所差異，在品種描述過程中容易出現誤差。

3 建議

3.1 加快谷子DUS測試技術文件的修訂和研制工作雖然現行測試指南（2013 年制訂）具有科學性和實用性，但在DUS 測試實踐中發現的問題不同程度地影響了測試的準確性，有必要抓緊對其進行修訂。建議參考《植物新品種特異性、一致性和穩定性測試指南（玉米）》《植物新品種特異性、一致性和穩定性測試指南（水稻）》，將穗長、單穗重等性狀區分常規種與雜交種，或者單獨列入一些只適用于雜交種的性狀，以利于谷子雜交種特異性測試。建議將部分必要性狀列入指南，同時調整某些性狀的分級標準。

不同谷子生態區有不同的自然環境和栽培管理方式，容易造成谷子的部分性狀表達不一致。建議開展谷子DUS 測試操作手冊和拍攝規程的研制工作，分別制定出春谷和夏谷兩種類型的操作手冊，使谷子DUS 測試更加標準化，提高測試精度和效率。

3.2 加快完善谷子已知品種數據庫和DNA指紋圖譜數據庫構建已知品種是DUS 測試特異性判定的標尺，已知品種的收集是關系到品種是否具備特異性的根本。僅用表型DUS 測試將無法為品種授權提供快速、準確、可靠的判別依據[10]。在DUS 測試中，可以利用分子標記技術方法獲得測試種的指紋圖，通過統計分析可以得到品種間的遺傳距離和親緣關系的遠近[11]。刁現民團隊建立了由85 萬個SNP 構成的單倍型物理圖譜[12]，為構建谷子DNA指紋圖譜打下了堅實基礎。建議整合保護、登記和以前已推廣種植的谷子品種等資源，加快構建谷子DNA 指紋圖譜數據庫，同時由相關測試機構對品種資源進行田間數據采集，進一步完善谷子已知品種數據庫，提高測試精準度，確保育種家權利，促進谷子種業良性發展。

3.3 完善谷子DUS測試體系建設2016 年新修訂《種子法》實施以來，極大地提高了育種者的品種權意識，推進了谷子品種管理的規范化，也促進了整個谷子產業的健康發展。建議由農業農村部植物新品種測試中心協調，相對集中安排谷子測試任務，以免因地域差異導致品種描述不同。相關測試機構之間要加強業務研討，交流測試經驗，統一測試標準。

現在專職谷子測試人員較少，應強化谷子測試集中培訓，擴大測試隊伍的同時規范測試流程。也可鼓勵社會力量參與測試，尤其是鼓勵有能力的育繁推一體化企業自主開展谷子DUS 測試，使優良品種可以盡快進入市場。

針對當前因種子混雜、種子量不足、工具落后及其他影響品種測試的情況，建議由農業農村部植物新品種測試中心牽頭，修正提交繁殖材料要求和其他文件，規范育種者提供材料。組織相關分中心對測量工具進行研發，盡快解決測試用種少、工具落后等問題。

3.4 進一步開展DUS測試宣傳工作隨著《種子法》的實施和新品種保護工作的推進，DUS 測試已被我國育種者廣為了解，但仍有相當一部分育種家對DUS 測試知之甚少。測試機構要加強開展谷子DUS測試技術培訓，通過理論學習和測試實踐，普及DUS測試相關知識，使育種者更多地了解DUS 測試。

4 結論

植物新品種DUS 測試是我國品種審定、登記、保護的必要條件之一，是保障我國農業品種知識產權的重要手段。DUS 測試指南作為DUS 測試的最重要標準，直接關系到DUS 測試結果的準確性，關系到品種是否可以通過品種登記、是否可以進入生產走入市場。通過分析2013 版谷子DUS 測試指南及國內谷子DUS 測試中存在的問題，提出加快谷子DUS 測試指南的修訂工作，推進谷子測試操作手冊和拍攝技術規程的研制，加快谷子已知品種數據庫和DNA 指紋圖譜數據庫建設，完善谷子DUS 測試體系建設，繼續開展DUS 測試宣傳工作等建議，以期為下一步修訂谷子DUS 測試指南做參考，進一步提高谷子DUS 測試水平，為我國谷子品種提供有效保護，為我國谷子種業健康發展、安全走出去提供技術保障。