紫云英植物新品种特异性、一致性和稳定性(DUS)测试指南的研制

孙建军, 豆丹丹, 郭玉玺, 王德新, 郭新海, 丁超明, 蒋一萍

(河南省农业科学院粮食作物研究所/植物新品种测试(原阳)分中心, 郑州 450002)

随着市场经济的发展,国民对知识产权的关注度逐渐增加,维护知识产权的意识也逐渐增强,1999年中国加入国际植物新品种保护联盟,标志着我国的植物新品种保护工作正式开始。植物新品种特异性、一致性和稳定性(简称DUS)测试,2016年实施修订后的《中华人民共和国种子法》(简称《种子法》)规定了植物新品种申请保护、审定和登记均应符合DUS的要求,DUS测试是植物品种管理的重要技术支撑,它在推动我国现代种业发展中发挥重要的作用[1]。2021年第四次修订的《种子法》条例对种子行业的发展具有巨大的推动作用,此次《种子法》的修订重点是扩大了植物品种权的保护范围及保护环节,加大了种子同质化现象的管理,这将很大程度上提升种业自主创新能力。同时伴随着绿色通道、联合试验体以及引种备案制的实施,农作物品种审定实现又一次重大跨越。不同的作物都有一套量身定制的测试指南,为合理、公平、公正地给予新品种的判定提供理论依据。植物品种的DUS测试指南既是判定某一品种是否为新品种的重要依据,也是植物描述的重要参考[2],而研制DUS测试指南是植物新品种DUS测试的重要基础和依据。

紫云英(AstragalussinicusL.)属豆科黄芪属二年生草本植物,又称“红花草”“翘摇”“草子”,种质资源丰富,起源于中国,距今已有1 700多年的栽培历史。主产于四川、江苏、浙江、上海长江流域等省区,是中国南方稻田常用绿肥,但是随着化肥工业的发展,紫云英的应用规模严重缩小,近年来国家对粮食安全、食品安全以及农业生态环境的关注,紫云英在稻区的恢复利用得到关注[3]。紫云英不仅是重要的绿肥作物,同时还可作为鲜饲料、青贮或干饲料[4];独特的蜜源植物[5];景观植物和药用[6]等,具有很大的生产利用价值。多年来培育出很多优良品种,如浙江省的宁波和平湖大叶种和余江大叶,江苏省的茜敦种和斜塘种,安徽省的戈江种,江西省的乐平种和余江种,湖南省的常德种,福建省的闽紫系列[7]。目前,在市场流通和南方稻区农业生产中普遍使用的紫云英品种仍然以几十年前的品种(如宁波大桥种、信阳种、闽紫系列和湘肥系列等)为主[8],优良品种资源长期未能得到较好的保护,导致其种质陈旧、混杂甚至退化等一系列问题。为促进我国紫云英种质资源开发与利用,鼓励育种创新,推动产业发展,急需将紫云英纳入品种保护名录中。因此,从2015年开始开展适用于紫云英新品种测试技术的研究工作,制定紫云英新品种DUS测试指南旨在有效保护我国紫云英种质资源,更好地保护育种者的权益,规范市场,鼓励育种创新,促进国内紫云英品种选育的健康发展。

1 材料和方法

1.1 材 料

参考国内外相关测试指南以及在参考紫云英种质资源评价调查性状和紫云英日本特性审查标准的基础上,选用收集到的国内外164份有代表性的紫云英种质资源,多年种植,进行了试验评价、测试性状和标准品种的筛选。

1.2 方 法

1.2.1研制原则

结合我国紫云英品种分类的原则、性状变异规律和育种实际,以UPOV《TG/1/3植物新品种特异性、一致性、稳定性测试及统一描述总则》[9]、UPOV《TGP/7/1测试指南的研制》[10]、《TGP/8/1统计程序在DUS中的应用》[11]、《TGP/9/1特异性测试》[12]、《TGP/10/1一致性测试》[13]、《TGP/11/1稳定性测试》[14]等的规定以及GB/T 19557.1《植物新品种特异性、一致性和稳定性测试指南 总则》[15]、GB/T 8080-2010《绿肥种子》[16]等为指导,参考并借鉴UPOV相关测试指南和标准品种的选择和确定[17],对性状(个体测量)表达状态进行分级并进行DUS分析进一步验证测试性状的正确性和准确性,制定适合我国紫云英植物新品种保护的DUS测试指南。

1.2.2测试性状的确定

尽量收集鉴定技术较为成熟的紫云英性状,以使本指南具有较好的广适性,以主要的植物形态特征为主,其他性状为辅。于2015年底,初步拟定27个田间试验调查性状。对收集到的品种资源开展第一生长周期田间种植试验,按性状调查表进行观测。于2017年底开展第一生长周期田间种植试验,按性状调查表进行观测,筛选出稳定易观测的性状,初步确定分组性状和技术问卷性状,确定不同性状的最佳观测时期和方法。2018年底开展第二生长周期田间种植试验,采集数据,并筛选出可作为标准品种的材料,咨询有关专家,根据田间试验性状调查和专家意见对性状表进行修改。2019年底开展第三生长周期田间种植试验,验证指南初稿性状的选择、测试方法等内容,根据田间试验结果,修改完善了测试指南初稿,确定了40个测试性状和24个标准品种,于2020年9月形成征求意见稿,并在全国范围内广泛征求相关单位和专家意见。2021年在种植试验和征求专家意见的基础上,进行删减和补充,最终确定测试性状33个,其中包含30个必测性状和3个选测性状,状态描述和相应的分级代码,23个标准品种。

1.2.3标准品种的确定

标准中的选用原则为性状稳定、易获得、使用广泛等,在符合这些基本特性的基础上,统一标准中应尽可能多地含有多个测试性状。

2 结果和分析

2.1 标准品种的确定

紫云英的主要优良品种:早熟品种表现为植株偏矮小、叶片较小、茎干较细等特点,此类品种主要有闽紫1号、湘肥2号等;中熟品种具有植株高大、茎干较粗、小叶较大、产种量较高等特点,此类型品种有余江大叶、闽紫6号等;晚熟品种具有营养生长期长,植株高大,茎干粗壮,分枝多等特点,代表品种为宁波大桥、浙紫5号、茜敦等。本试验收集了国内外164份紫云英品种,均参与田间种植和性状的调查,根据紫云英的植物学分类和性状级别,最终筛选到23个适合的标准品种(表1),用于DUS测试指南中,有助于确定相关性状的不同表达状态和校正年份、地点引起的差异。其中在测试过程中“信白1号”使用18次、“信紫1号”使用9次、“宁波大桥”使用9次、“闽紫5号”使用8次等。

表1 紫云英DUS测试指南中标准品种Table 1 Standard varieties in the DUS test guide of Astragalus sinicus L.

2.2 紫云英测试性状

基于测试性状选择的原则,结合对参考紫云英种质资源评价调查性状和紫云英日本特性审查标准,在充分征求了相关领域专家的意见和建议的基础上,最终确定33个性状作为紫云英新品种测试性状(表2)。性状相应观测时期和代码见表3。按类型分类分为:29个数量性状,1个质量性状和3个假质量性状;按性状功能分类可分为4个分组性状:a)开花期(表2中Chr.2);b)复叶:花青甙显色强度(表2中Chr.8);c)主茎:长度(表2中Chr.19);d)籽粒:颜色(表2中Chr.29)。测试方法:群体目测;群体测量;个体测量。观测数量要求为:个体观测性状植株取样数量不少于20个,群体观测性状应观测整个小区或规定大小的混合样本。

表2 紫云英DUS测试性状和分级Table 2 The DUS testing characters and grading for Astragalus sinicus L.

表3 紫云英生育阶段Table 3 Growth stage of Astragalus sinicus L.

根据测试要求,测试性状分为基本性状和选测性状,其中序号Chr.1～Chr.30的性状为基本性状,序号Chr.31～Chr.33的性状为选测性状。基本性状为UPOV用于统一品种描述所需要的重要性状,除非受环境条件限制而使性状的表达状态无法测试,所有UPOV成员都应使用这些性状。性状表中各性状的测试,采用其相应的观测时期(表3)和测试方法,对照标准品和分级标准,给予测试品种相应的代码。

2.3 紫云英新品种特异性、一致性和稳定性判定标准

根据GB/T 19557.1-2004《植物新品种测试指南 总则》[15]的规定进行判别。

特异性:《总则》规定特异性(Distinctness)的原则是申请品种权的植物新品种应当明显区别于在申请日以前已知的植物新品种[9]。“明显区别”是指性状差异是恒定的和明确的。差异是“恒定的”是指测试品种至少观测两个独立的生长周期,并且差异性状表现一致。“明确的”是指待测品种应明显区别于所有已知品种[18]。

在测试中当申请品种与近似品种至少有1个质量性状的表达状态不同或者数量性状、假质量性状存在大于2个代码的差异时,即可判定待测品种具备特异性[12](可区别性)。

一致性:《总则》规定,一致性(Uniformity)的原则为申请品种权的植物新品种经过繁殖,除可以预见的变异外,其相关的特征或者特性一致,只有当申请品种的变异程度不超过已知近似品种的变异程度才能判定申请品种具备一致性[9,13]。本指南对于常规种一致性判定时,采用5%的群体标准和至少95%的接受概率。当样本大小为60株时,最多可以允许有6个异型株,当样本大小为120株时,最多可以允许有10个异型株。

稳定性:根据《总则》规定,稳定性(Stability)指的是品种同一性状在2个相同独立的生长季节中表现在同一代码内,或第2次测试的变异度与第1次测试的变异度无显著变化。但在实际操作过程中,一般不对稳定性单独进行测试。如果一个品种具备一致性,则可认为该品种具备稳定性[19]。必要时,可以种植该品种的下一批繁殖材料,与以前提供的繁殖材料相比,若性状表达无明显变化,则可判定该品种具备稳定性[9,14]。

3 结论和讨论

紫云英DUS测试指南是根据国内外相关技术文件,依据我国紫云英现有的种质资源、育种水平和生产特点,以科学、准确和实用为目标,通过对164份紫云英品种的田间种植、性状调查、质量把控以及测量数据的分析,在广泛征求并充分吸取了各方面专家意见和建议的基础上,最终筛选确定了33个测试性状。其中包括30个基本性状,3个选测性状。同时也筛选到了23份符合要求的标准品种,完成了紫云英新品种DUS测试指南的研制。测试指南的制定统一了在紫云英新品种测试过程中的质量控制内容和方法的描述,确保了测试的准确性、科学性、先进性和实用性。它的研制成功对于提高我国紫云英植物新品种审查水平、保护育种者权利、促进新品种选育起到积极作用。但是由于紫云英种质农艺性状主要受遗传因素影响,同时环境因素也对其外部形态具有一定的影响,且其紫云英种子分子鉴定表明各品种的遗传谱系窄、亲缘关系近[20],随着国内外植物新品种保护在不断的发展,对植物新品种DUS测试的理解也处于不断完善过程中,及时发现其中存在的问题并进行修订更能提高紫云英DUS测试和新品种保护的水平。