智慧測試在玉米品種DUS測試中的應用前景

姚宗澤，楊 艷，王世敏，劉艷芳*

（1.云南省農業科學院質量標準與檢測技術研究所，云南 昆明 650205；2.農業農村部植物新品種DUS測試（昆明）分中心，云南 昆明 650205；3.昭通學院農學與生命科學學院，云南 昭通 657000）

玉米品種DUS測試對玉米種業發展具有極為重要的意義。玉米品種DUS測試是指依據玉米測試技術與標準，通過田間種植試驗和室內分析對待測品種的特異性（Distinctness）、一致性（Uniformity）和穩定性（Stability）進行評價的過程（簡稱DUS測試）。

當前，玉米品種DUS測試主要步驟為：品種種植試驗、采集數據、DUS三性判定、編寫測試報告。在整個過程中，幾乎都要人工完成，特別是玉米性狀數據的采集就要消耗大量的人工成本，且對測試員素質有較高的要求。隨著我國老齡化程度日益加劇，導致勞動力缺乏和人工成本不斷提高，使得玉米品種DUS測試成本也在增加。面臨這些挑戰的同時，智慧技術的高快發展及其應用領域在不斷突破和更新，給玉米品種DUS測試帶來了機遇和希望，讓我們看到了智慧測試在玉米品種DUS測試中有很好的應用前景。

一、植物品種DUS測試的重要性

（一）描述品種身份信息和界定基本屬性

植物品種DUS測試根據相應植物屬（種）測試指南，通過對品種的DUS測試性狀進行系統地觀測、描述和記錄，可以構建品種的身份信息[1]。植物品種DUS測試對品種的特異性、一致性和穩定性等基本屬性進行評價，用來判定待測樣本是否為品種，是不是一個新的品種。

（二）為品種管理提供技術支撐

隨著2021年新修訂《中華人民共和國種子法》的頒布實施，DUS測試在品種管理中扮演著越來越重要的角色，已經成為品種管理的重要技術支撐。DUS測試通過對待測品種性狀描述和三性判定，確定品種身份信息及其基本屬性，為待測品種發放“身份證”（品種權證）和“市場準入證”（審定或登記證書）提供技術支持。

（三）品種鑒定的重要手段

依據植物的國家標準或農業行業標準，通過對待測品種的一致性測試，來判定待測品種內差異是否明顯超出標準中規定的閾值，從而判定該品種是否達到標準中對種子“純度”的基本要求。通過品種穩定性測試，判斷品種世代間的表現有無在重要性狀上達到明顯差異，為市場執法中對“種性退化”的品種及時發現并使其退出市場提供理論依據。

（四）維權執法的技術保障

品種真實性評價是打擊假冒侵權行為、凈化種子市場的重要依據。DUS測試中，特異性測試是根據相應植物屬（種）DUS測試指南或技術標準，在生物學特征特性基礎上對品種性狀進行測試和描述，并通過與已知最近似品種的性狀進行比對，給予品種唯一的身份標識。在品種身份真實性鑒定中，DNA分子指紋等快速鑒定技術進行初步鑒別，而特異性鑒定是最終裁定。

（五）規范品種選育的行為

長期以來，我國不少育種者往往只關注產量、品質、熟期和抗性等目標性狀，對非目標性狀如葉片花青苷顯色，葉鞘蠟粉有無芒的分布等關注不夠，導致不少產量高、品質好或抗性強的品種一致性不合格。經過10多年的DUS測試嚴格把關，我國育種人對品種選育的觀念有了較大改變，品種一致性和特異性測試中存在的問題也在逐步減少，已有不少育種單位或個人，尤其是一些育繁推一體化企業，在品種選育中將測試指南中列入的DUS測試性狀用于品種選育評價過程，有效提高了品種選育的水平和質量。

二、發展現狀

（一）DUS測試體系發展現狀

俗話說得好“兵馬未動，糧草先行”。對于植物新品種DUS測試來說，測試體系建設就是開展DUS測試工作的前提和保障。目前，我國植物新品種DUS測試體系以官方測試機構為主，2000年以來，以農業農村部植物新品種測試中心為牽頭機構，依托全國范圍內相關農業科研院所和高校建立了27家測試分中心和6家專業測試站，主要職責是承擔DUS測試審查、體系建設、質量管理、技術研究、人員培訓等任務。20多年來，一共培養專業測試人員400多名，組織研制測試指南和DNA分子標準400多個，建成包含75種作物超過11萬個品種的表型數據庫和包含14種作物近4萬個品種的DNA分子數據庫，年測試量超過1萬份次，為育種評價、品種管理、市場監管、司法鑒定等提供了有力技術支撐[2]。每年的測試任務中，玉米的測試量排在首位，全國30多家DUS測試機構中就有20多家承接玉米品種的DUS測試任務，占整個測試體系機構的2/3以上。

（二）玉米品種DUS智慧測試發展現狀

玉米品種DUS智慧測試是將傳統的玉米品種DUS測試技術與現代科學技術多學科融合，能夠獲得玉米品種DUS測試數據的同時，實現智能化、高效化和更加準確的目的。由于高級科學技術在農業領域的推廣應用相對滯后，特別是應用在植物品種DUS測試中面臨諸多問題和挑戰，當前有關植物品種DUS智慧測試的研究和報道少之又少，具體在玉米品種DUS智慧測試上的應用更是未有報道。在全國建立的27家測試分中心和6家專業測試站中，有關智慧測試的研究鮮有報道。從2021年開始，農業農村部植物新品種DUS測試（昆明）分中心依托項目支持，以玉米為切入點，與合作單位初步搭建了無人機田間原位表型高通量采集平臺、玉米自動化考種流水線平臺和室內成像流水線表型高通量采集平臺，3個平臺能夠采集的玉米品種性狀數據覆蓋了玉米DUS測試指南中近80%的性狀，也取得了初步預期效果。為今后玉米品種DUS測試實現智慧測試奠定了有利的基礎條件，為植物品種DUS測試今后往智慧方向發展提供了參考依據。

三、存在問題

（一）測試任務和難度加劇

在育種技術不斷創新、育種年限不斷縮短和品種權保護意識不斷提高的新形勢下，品種保護和測試面臨的挑戰日益凸顯[3]。主要表現為一是測試任務量急劇增加、測試植物種類不斷增多。二是品種保護總量持續增加，審查效率有待提高。三是測試體系由品種保護拓展到為品種管理做技術支撐，溝通協調需不斷加強。四是育種企業和單位成為種業創新主體，測試機構服務能力需全面提升。面對這些挑戰，給測試員提出了更高的要求。

（二）勞動力缺乏和測試成本增加

隨著我國老齡化程度日益加劇，導致勞動力缺乏和人工成本不斷上升，使得玉米品種DUS測試成本也在增加。在開展玉米品種DUS測試工作中，由于測試機構專業測試員數量有限，加上近年來玉米品種測試量急劇上升，還需要不少的測試輔助人員。想要解決這一難題，亟需研發能夠替代純人工測試的智慧測試平臺，這樣不僅解決勞動力缺乏的問題，還可以提高測試效率。

（三）測試員思想保守和缺乏測試創新

有一部分的測試員在測試思想上故步自封，不愿意打破舊的思想。一直用傳統的方法和技術開展玉米品種DUS測試，他們不敢打破常規、不敢創新[4]。從古至今，無論是在什么領域、多大范圍的改革創新，都需要莫大的勇氣和魄力，有時候甚至需要付出沉重的代價。玉米DUS智慧測試也是如此，大多數人看到了面臨諸多的挑戰和不確定因素帶來的風險，選擇墨守成規。但如果領域內所有人都思想保守、不敢也不愿意有所創新，我們將會面臨更大的危機。

四、發展前景與建議

（一）科技快速發展助力實現智慧測試

科學技術的快速發展給人們的工作和生活都帶來了便利和實惠。改革開放后，中國的科學技術經過幾十年的發展，已經克服了諸多難題與挫折，特別是在工業和服務業的智能化中發揮了重要作用。智慧技術在這些領域的成熟應用，為后面嫁接到農業領域奠定了良好基礎，為在植物品種DUS測試實現智慧測試提供了可能。我們要敢于直面挑戰、勇于創新，在現代化水平不斷提高的時代積極去觸碰新思想和新技術。玉米品種DUS測試作為年測試量非常大的作物，亟需實現智能化，減少投入的人力物力成本，可以嘗試引入智慧測試，向智慧測試方向先邁出一步，為整個植物品種DUS測試實現智慧測試提供依據和研究基礎。

（二）填補空白，加快智慧測試前進步伐

生活在當下信息化與大數據的時代，處處都充滿著智慧的氣息。但因農業發展相對滯后于其他行業，當前在農業領域的智慧水平還比較低，使得在農業領域實現智慧化、智能化的空間還很大。所以，現在有越來越多的科學技術研究的目光逐漸投向農業領域，有越來越多的人也在關注農業發展。我們要抓住機遇，盡快填上智慧測試這一空白，不斷加快智慧測試向前推進的步伐。實現智慧測試將替代大量的勞動力，使勞動力日益縮減的人去做更為重要的事情，轉移到更加需要人來完成的工作崗位上，而且會大大減少測試成本，提高測試效率。

（三）國家對農業種業的重視給智慧測試帶送來“東風”

要保障我國糧食安全，必須從源頭上抓起，要重視農業發展。種業是農業的“芯片”，是國家戰略性、基礎性的核心產業[5]。只有下定決心把我國種業搞上去，抓緊培育具有自主知識產權的優良品種，國家糧食安全才有保障。近年來，以習近平同志為核心的黨中央對種業發展越來越重視。從2018年習近平總書記調研南繁育種基地提出“要培育具有自主知識產權的優良品種”，到2020年 中央經濟工作會議提出“打贏種業翻身仗”，再到《國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》對生物育種產業化應用作出重大部署，均彰顯了中央推進農業種業振興的堅定決心。而植物品種DUS測試為種業市場監督管理的健康發展提供有利技術保障，種業有效管理的提高一定程度上要依賴于植物品種DUS測試技術的創新完善。隨著黨中央對種業的越來越重視，在種業方面的政策和資金傾斜會越來越多，也會吸引更多的人來關注，為想在智慧測試方面有所建樹的人提供更大可能性。我們要充分借助當前國家對農業種業非常重視這陣“東風”，加大投入智慧測試研究的項目和資金，為實現智慧測試奠定基礎。