我国辣椒新品种保护及DUS测试现状

章毅颖，褚云霞，邓 珊*，任 丽*，陈海荣，赵 洪，张靖立，李寿国

（1上海市农业科学院农产品质量标准与检测技术研究所，上海201403；2农业农村部植物新品种测试上海分中心，上海201415）

1 我国辣椒新品种育种现状与趋势

辣椒（Capsicumspp.）作为我国重要的蔬菜作物，因其适应性强、营养丰富、风味独特而得以广泛栽培，深受广大消费者的喜爱。根据辣椒的园艺学进行描述，在实际栽培生产中，以果实形状为最主要的划分依据，在农艺学上把辣椒分为：甜椒、牛角椒、羊角椒、线椒、泡椒、朝天椒、螺丝椒等几类［1］。

据农业农村部大宗蔬菜体系统计，近年来我国辣椒年播种面积在150万—200万hm2，占全国蔬菜总播种面积的8%—10%，居蔬菜首位［2］。我国是世界第一大辣（甜）椒生产国与消费国，辣椒在我国蔬菜产业中为第一大产业［3］，其中，中椒系列、兴蔬系列、洛椒系列、甜杂系列、苏椒系列、湘研系列等优良品种享誉国内外［4］。中国西北、西南、中南、华南各省均普遍栽培辣椒，形成世界有名的“辣带”，辣椒已成为我国重要的蔬菜作物之一，在保证我国蔬菜周年均衡供应中占重要地位［5］。

我国辣椒具有丰富的种质资源，其种质资源创新的主要途径有：地方品种资源直接利用、有性或无性杂交途径、诱变途径、分子标记途径和转基因途径等［6］。20世纪70年代前，我国以地方品种资源为主要栽培对象，包括黑龙江‘双富大辣椒’、河南‘云阳椒’、安徽‘雷阳大辣椒’、上海‘茄门’、福建‘永安朝天椒’、湖南‘湘潭迟斑椒’、四川‘江都猪大肠’、贵州‘遵义朝天椒’、西藏‘嘎玉辣椒’等［7-10］。20世纪50—60年代起，我国开始进行辣椒育种工作，主要以传统杂交育种为主，利用优秀的地方种质资源进行筛选，例如湖南农业科学院蔬菜所的湘研系列利用‘湘潭迟斑椒’、‘矮树早’、‘河西牛角椒’等地方品种；江苏农业科学院蔬菜所的早丰系列和苏椒系列则利用本地品种‘南京早’。在无性杂交育种方面，一般利用雄性不育系和花药离体培养技术获得辣椒新品种，从而降低成本，提高育种效率、种子纯度，增加品种抗性［11-12］，如湖南农业科学院的‘湘辣1号’、北京农业大学的‘京辣2号’以及北京植物组织培养技术实验室推出的‘海丰’系列。诱变育种主要利用在航天环境的特殊诱导下，诱发种子的遗传变异，例如黑龙江农业科学院的‘宇椒’系列。分子遗传育种在辣椒的新品种培育方面得到了广泛的应用，如开发辣椒抗性性状（如抗病性、抗病毒性、抗TMV性、抗疮痂病性等）和果实性状（辣味、果色、果实质地、果实着生方式等）的标记，以及构建抗病虫性、耐盐和雄性不育等遗传转化体系［13］。

2 辣椒新品种保护现状

农业农村部成立相关植物新品种保护体系，包括植物新品种保护办公室、全国植物新品种测试标准化技术委员会、农业植物新品种保护及测试技术专业委员会，建立了由植物新品种保藏中心、植物新品种测试中心及其测试分中心和专业测试站组成的技术支撑体系。2000年3月，辣椒公布于第二批农业植物新品种保护名录中，育种工作者可以通过申请植物新品种权来保护辣椒新品种。从植物新品种保护数据库中得到的辣椒和蔬菜近二十年新品种累积申请量和授权量信息（图1），可以看出，辣椒在2000—2002年并无新品种授权，从2003年开始授权量逐年上升，截至2018年蔬菜的累积申请量为2318份，授权量为678份，辣椒的累积申请量为380份，授权量为101份。蔬菜的申请量在2018年达到最大，申请量近626份；同样，辣椒也在该年申请量最多，为110份；蔬菜和辣椒的授权量偶有波动，但整体呈上升趋势，蔬菜授权量在2015年和2016年均超过100份，但到了2017年回落至77份，而2018年数量回升，达163份；而辣椒的授权量在2011年和2017年分别有回落，2011—2013年的平均授权量只有1.7份，而截至2018年，5年间平均授权量达16份。2015年《种子法》的修订，较大程度上激励了蔬菜作物新品种的育种积极性以及提高了育种者植物新品种权的保护意识，因此在2015年后，蔬菜新品种的申请量和授权量上升趋势明显。2000—2018年辣椒新品种累积申请量和累积授权量在蔬菜类的占比分别为16.4%和14.9%。除此之外，截至2018年12月31日，国外在华申请辣椒属新品种数量总计34份，其中荷兰20份，美国11份，日本2份，瑞士1份。

图1 辣椒和蔬菜新品种申请量与授权量时间变化Fig.1 Changes of new varieties of peppers and vegetables in the app lication and authorization

3 辣椒DUS测试技术标准

植物品种的特异性（Distinctness）、一致性（Uniformity）和稳定性（Stability）简称DUS，植物品种DUS测试是指采用相应的测试技术与标准，通过种植试验或室内分析对待测品种的DUS进行评价的过程，是各国品种管理的基本技术依据。DUS测试是保护植物新品种的基础，是我国新品种审定工作的重点，是植物新品种保护体系的重要组成部分［4］。在我国，DUS测试机构根据《植物新品种特异性、一致性和稳定性测试指南》提供的相关性状，采用田间测试的方法，将申请品种及其近似品种与标准品种种植在相对一致的条件下，观察、测量并记录其特征特性，在符合一致性和稳定性的前提要求下，如果申请品种明显区别于其近似品种，则认为该申请品种符合品种的特性。

3.1 测试指南与操作手册的研制

我国于2004年审定通过了由湖南省农业科学院等单位，周群初、邹学校、张竹青、马艳青、刘荣云、陈文超、戴雄泽、李雪峰等研制的《特异性、一致性和稳定性测试指南 辣椒》。农业农村部植物新品种测试（上海）分中心、（北京）分中心等单位使用该指南进行辣椒新品种DUS测试。在实际使用操作过程中，发现部分概念、文字与现行标准不一致，部分性状、性状描述、性状分级、标准品种选择不够合理，故植物新品种标准化委员会于2008年提出对其进行修改。由农业农村部植物新品种测试（上海）分中心牵头，协同农业农村部植物新品种测试中心和农业农村部植物新品种测试（北京）分中心，对该指南（送审稿）进行修改。目前，我国适用的《植物新品种特异性、一致性和稳定性测试指南 辣椒》（NY/T 2234—2012）行业标准于2012年12月7日发布，2013年3月1日正式实施。为了更好地对品种的特异性进行评价，首先对测试品种按照分组性状进行分类。分组性状是指在一个品种内保持不变或者变异很小的性状，并且这些性状应当在所有品种包括已知品种、所选定的标准品种、申请的测试品种及其近似品种中具有多态性［4］。在辣椒行标版测试指南中，分组性状有5个，包括植株上部短缩节间的有无、成熟前果实的颜色、成熟时果实的颜色、果实纵切面性状和果实胎座中辣椒素含量，删除了2002年辣椒测试指南（测试版）中TMV抗性这条分组性状。在植物新品种测试指南中，外观形态特征为主要的测试性状，但有时这些外观特性不足以区分品种间的差异或反映品种的品质，因此在指南中会增加了一些其他性状。例如在辣椒指南中，除了外观形态性状44个，还包括农业生物学性状2个（如性状47：生理成熟期）、生理生化性状2个（如性状48：果实辣味程度）以及抗病虫性状（如性状49：对TMV的抗性）。

DUS测试的基本任务是通过研究各类植物育种现状、栽培技术和种质资源情况，制定相应植物种类的特异性、一致性和稳定性测试指南、操作手册、拍摄技术规程及分子技术标准；依据制定的标准，通过性状表达状态详细描述育种者育成的植物类群/群体，并给予明确定义，判定其是否是品种，是否明显区别于其他品种。在确定辣椒新品种时，先对其一致性进行判定：对于开放授粉的品种，一致性判定采用2%的群体标准和至少95%的接受概率，例如当样本大小为20—41株时，最多可允许有2个异型株；当样本大小为42—69株时，最多可允许有3个异型株。而如果一个品种具备一致性，则可认为该品种具备稳定性；必要时可以种植该品种的下一代种子，与先前提供的繁殖材料相比，若性状表达无明显变化，则判定该品种具备稳定性。对于特异性的判定，要求申请品种应明显区别于所有的已知品种。只有辣椒新品种同时具备了新颖性、特异性、一致性、稳定性及适当的命名后，才可以向农业农村部植物新品种保护办公室提出新品种保护的申请［4］。

《辣椒新品种DUS测试操作技术规程》（以下简称《规程》）是辣椒指南的补充说明，由农业农村部植物新品种测试（上海）分中心、农业农村部科技发展中心起草，于2013年12月研制完成。该《规程》对辣椒DUS测试的操作程序、栽培技术及田间管理要点、测试性状观测这三个方面做了详细的说明。在“测试性状观测”章节，针对辣椒的每个观测性状，对其性状类型、观测类型、观测时期以及观测方法做了详尽的解释。对质量性状和假质量性状的代码分级提供了状态描述及图示；对数量性状代码分级提供了数据参考和标准品种说明。《规程》的制定，规范了辣椒DUS测试时的种植技术、操作程序和分级标准，在很大程度上提高了测试的准确性和效率，避免了由于测试人员的主观判断而导致的误差。

3.2 分子标记技术的应用

分子标记技术在植物新品中DUS测试种作为辅助鉴定的方式，一直在不断地探索和完善。迄今为止，关于辣椒分子标记的相关研究主要集中在RFLP、RAPD、SSR、AFLP四个标记类型中，应用范围在遗传多样性分析、种子纯度、遗传图谱构建、辅助育种和基因定位等几个方面［14］。例如：利用AFLP分子标记鉴定12个形态近似且亲缘关系密切的辣椒品种［15］；利用RAPD技术对辣椒变异性和种子纯度进行研究，并筛选除品种特异性引物以及区分所有参试杂交种的引物［16］；白占兵等［17］筛选出5对SSR特征性引物以区分32个辣椒杂交种及其父母本，初步建立了基于SSR分子标记技术的辣椒种子纯度鉴定体系；李淑红等［18］利用SSR标记技术对3个辣椒品种进行了种子纯度鉴定。分子标记技术的应用在品种特异性、一致性检验以及近似品种与标准品种筛选中有着重要的参考价值。

目前，《辣椒品种鉴定技术规程SSR分子标记法》农业行业标准已于2013年12月发布，2014年4月正式实施，由中国农业科学院蔬菜花卉研究所、云南省农业科学院、农业农村部科技发展中心共同起草。该技术规程利用SSR分子标记法，开发出22对核心引物来区分鉴定辣椒品种。

4 存在的问题与建议

4.1 同质化趋势明显

由于辣椒育种工作者育种时所利用的种质资源有限，且育种技术具有一定的常规性和局限性，这在一定程度上限制了辣椒新品种培育的进程，导致新品种在品质、产量、抗性等方面趋于同质化，很难有大的突破［14］。因此，在辣椒新品种的鉴定中，测试品种与其近似品种间的差异极其不明显，特异性不合格，缺乏判定为新品种的必要条件，这样既浪费辣椒申请品种的生产成本和时间成本，延迟新品种保护的申请进程，又不利于辣椒品种的种质资源多样性。要解决当前辣椒育种中同质化严重的问题，就要重视不同类型的种质资源，尤其是对野生资源的开发利用，选择性状差异大的父母本进行远缘杂交。

4.2 申请品种缺乏一致性

2016年1月1日实施的新修订的《中华人民共和国种子法》第九十二条对一致性做了解释：一致性是指一个植物品种的特性除了可预期的自然变异外，群体内个体间相关的特征或者特性表现一致。品种一致性的判定需要排除由其自身繁殖特性决定的变异的影响，品种内的性状表达变异不应超过某一规定的变异水平。辣椒是常异花授粉作物，品种内遗传变异大。在近年收到的辣椒申请品种中，由于一致性问题导致品种不合格的现象屡见不鲜，如2017年植物新品种测试上海分中心所收到的156个辣椒申请品种中，就有23个品种由于一致性不合格被退回。因此，育种人在追求品种性状特异的同时，要注重品种的纯化，提高育种水平。

4.3 品种保护执法力度不够

目前我国有相对完善的法律法规和司法解释来保护我国的种子知识产权，包括《种子法》《植物新品种保护条例》《关于审理植物新品种纠纷案件若干问题的解释》等，但是在执法过程中，执法部门的职责、程序以及合作并不十分明确，因此存在维权难度大，维权成本高等问题。从维权者角度来看，维权成本远远大于最终补偿；从侵犯者角度来看，处罚力度也远远小于非法收益［19］。这样不但没有有效地遏制新品种权的侵犯行为，也大大影响了育种者创新育种的积极性。因此，要加强植物新品种保护的执法力度，完善且优化执法程序，明确执法责任，全面深入地宣传植物品种权的必要性和重要性，提高品种权的保护意识，从而调动育种创新的积极性，促进种业持续健康发展。

4.4 辣椒测试指南亟需完善

在目前辣椒测试指南中，仍然存在一些问题：在判定“花梗姿态”这一性状时，很难通过实际观察到的花梗姿态来判定是否是直立、水平、下弯，很多情况下，花梗从基部开始向上的趋势弯曲，而花最终低于花梗的基部，此时无法准确判断，而且此性状在同一测试材料、同一植株内变异很大，很难找到典型植株；而对于“果实形状”，指南所列出的9个类型已经无法涵盖目前所测试的申请品种，例如线椒类型就难以归类，而且“长方形”和“梯形”在实际判断中很难区分；“果实先端形状”分“尖、圆、凹”三个性状，但很多情况下，先端为尖但凹于内，此时也很难判定；“果梗端凹陷”这个性状在测试品种中极易分离，从而影响测试品种特异性的判断。由此可见，在指南研制的过程中，要避免只关注品种间性状差异而忽略品种内性状的变化，对性状的选择要有合适科学的统计学方法作为支撑依据；并且，DUS测试的重点不仅在于特异性检测，而且要把一致性和稳定性有机结合起来［20］。除此之外，提高测试人员的专业技术水平，加强测试工作的设施建设，对于整个测试指南的研制和品种测试过程有着积极的影响。

5 展望

我国辣椒种质资源收集已超过2 000份，这为辣椒的新品种培育提供了丰富的原始材料。而在新品种保护相关法律法规的陆续颁布和育种家日益增长的知识产权意识的大环境下，辣椒新品种的申请量会不断地增加，这不仅大大增加了辣椒DUS测试任务量，而且对测试指南的可操作性以及测试人员的专业性都提出了更高的要求。因此要不断完善和提高辣椒DUS测试指南和操作技术，结合我国辣椒品种的形态变化趋势，用科学的统计分析方法，适时地删减或添加描述性状，更好得对新品种进行特异性描述。另外，在DUS测试辅助技术方面，对已开发或正在开发的分子标记进行标准化及数据库的研究，建立配套的植物新品种分子测试实验室，将分子辅助技术实际投入到DUS测试中，做到更准确、更高效、更科学。总之，健全和完善测试技术体系，对辣椒新品种保护权的申请与维护提供有力的材料与数据支撑，为提高我国辣椒种业健康发展创造良好的保护环境。