国内谷子DUS 测试中存在问题及建议

付国庆 纪军建 霍阿红 寇淑君 左振兴 王 瑶 杨德智 郝建宇

（河北省张家口市农业科学院/农业农村部植物新品种测试张家口分中心，张家口 075000）

谷子起源于我国，是我国传统经济农作物之一，数千年来一直作为主栽作物培育了我国北方文明[1-2]。我国是世界上最大的谷子生产和消费国家[3]，是谷子主要出口国。近年来，随着我国谷子育种水平和机械化程度不断提高，极大地推动了国内谷子产业化发展。张家口市农业科学院选育的“张杂谷”系列杂交谷子在非洲多个国家试种成功，引起了联合国粮农组织的极大关注[4]。

《中华人民共和国种子法》明确要求申请保护和登记的植物品种应当具备特异性、一致性和稳定性[5]（简称DUS）。DUS 测试是植物新品种管理和授权的科学依据[6]，是落实把民族种业搞上去，抓紧培育具有自主知识产权的优良品种，从源头上保障国家粮食安全的重要抓手[7]。谷子于2002 年1 月被列入第4 批农业植物新品种保护名录，2017 年5月被列入第一批非主要农作物登记目录，生产上推广的谷子品种均需通过DUS 测试，可见DUS 测试在谷子产业发展中的作用至关重要。农业农村部植物新品种测试张家口分中心是承担谷子DUS 测试的主要测试机构之一，在多年的测试工作中，发现谷子测试在技术规程、测试水平、体系建设等方面还存在一些影响测试准确性、高效性的问题，迫切需要尽快解决完善，以适应谷子育种技术创新和种业发展需求，更好地为我国谷子种业发展保驾护航。

1 2013年版谷子DUS测试指南存在的问题

1.1 品种类型根据农业部的要求，2013 年版谷子DUS 测试指南（以下简称测试指南）按照春谷和夏谷2 个类型制定了2 套标准[8]，虽然其中也提到杂交种，但测试指南中相应测试性状，尤其是穗长度、单穗重等部分测量性状并没有区分常规种与杂交种，且种植密度和一致性、特异性判定标准也未对杂交种作专门说明。由于品种类型未分开，导致测试指南在栽培管理方式、测试性状选择分类等方面存在以下问题：一是因杂交谷子密度过高，导致性状表达状态不充分、不准确；二是杂交谷子品种的穗长、单穗重等性状大多属于极大值范围，品种之间没有区分度，使得本来明显不同的品种测试代码相同，影响品种特异性。

1.2 标准品种目前DUS 测试所使用的标准品种中很多是老常规品种，繁殖材料保存方式一般有2种：一是低温库长期保存，二是测试单位通过田间繁种保存。低温库长期保存的种子，发芽率已大大下降，不能满足测试需求。自繁种植保存的品种也退化严重，难以筛选具备品种本身特征特性的标准株。

1.3 测试性状

1.3.1 性状观测时期不合适某些测试性状在测试指南规定的观测时期内表达尚不充分。如第9 个性状，穗的刚毛颜色，观测时期为1/2 穗开花期，该阶段一般维持3～5d，有些品种刚开花时刚毛颜色为黄色，但是随着光照时间的累加，到全穗开花时刚毛则全部变为紫色。由此会造成因观测时期不当导致品种描述出现误差，或者品种一致性出现误判。

1.3.2 部分性状受环境影响较大测试指南中对于常规种和杂交种进行一致性判定时，均采用1%的群体标准和至少95%的接受概率，当观测群体大小为300～329 株时，最多可允许有6 株异型株；当观测群体为545～618 株时（2 个重复），最多可允许有10个异形株。测试指南性状的确定要充分考虑环境因子的影响，选择稳定易于描述且有效区分品种的性状。但是测试指南中某些性状受外界环境影响较大，同一品种的性状表达状态在不同年份间会有差异[8-9]，且同一品种在不同群体密度、不同的田间管理条件下性状表达状态也会产生差异。如植株成穗茎数会随着播种密度的降低而增多；倒2 叶长、宽等一些测量性状受水肥条件影响明显。依据此类性状进行一致性判定时，对品种、测试用地质量和试验管理水平的要求明显高于当前实际情况，在目前育种水平和试验条件下难以保证一致性判定的准确性。再如：穗单码粒数这一性状在同一品种、穗子同一位置上的变异都很大，取样代表性差，建议该类性状在测试指南中列为判定品种一致性的选测性状。

1.3.3 部分性状分级不准确、一些性状未列入测试指南测试指南中一些性状的分级不够详细，有些性状品种内变异较大，还有一些能反映谷子特异性的可遗传性状未列入现行指南版本。如幼苗猫儿叶顶端形状只分为“尖”“尖到圆”和“圆”3 种表达状态，但实际测试中发现“尖”还可细分为“急尖”和“钝尖”2 种表达状态；幼苗的苗期叶鞘颜色仅包括绿色和紫色2 种表达状态，黄色叶鞘（谷子不育系多为此类型）却未列入测试指南；植株叶鞘花青甙显色强度符合测试性状的要求，却未列入测试指南。上述问题均会影响谷子DUS 测试的准确性。

2 谷子DUS测试中存在的问题

2.1 测试任务量少，测试点分散自2016 年非主要农作物品种登记需要通过DUS 测试以来，虽然谷子测试量有所增加，但与主要农作物相比仍然较少。2018-2019 年谷子登记和保护年测试任务量均未超过100 个，且分为春谷和夏谷两种类型。主要集中在张家口、哈尔滨、公主岭、忻州、济南、原阳等测试分中心，极少量品种为育种家自主测试。不同测试机构因环境和测试人员差异，测试数据差异较大，不便于品种信息对比，也不利于谷子品种统一管理。

2.2 繁殖材料少，质量无保证按照农业农村部要求，申请保护的谷子品种需提交500g 种子作为标准样品，保存于国家作物种质资源库，用于品种保护、真实性鉴定等。现行版本谷子DUS 测试指南要求田间测试不少于2 个重复，每个重复不少于300 株。目前每个品种一周期测试供种不足1000 粒，上述种子量很难保证测试指南要求的600 株群体，严重影响测试精确性。另外，一些申请人提供的繁殖材料混杂严重，给测试工作带来许多不必要的麻烦。

2.3 申请人素质良莠不齐由于部分申请人对DUS 测试理解不到位，导致技术问卷中的信息不准确，近似品种与待测品种差别明显，没有可比性，且繁殖材料的真实性也无法保证，基本没有参考性，难以确保特异性结论的准确性。

2.4 缺乏测试操作手册和拍摄技术规程目前，谷子DUS测试工作所依据的文件标准主要是测试指南，没有相应的测试操作手册和拍摄技术规程等较为详尽的技术文件，对测试员综合素质的要求极高，影响测试结果准确性。迫切需要编制测试操作手册等其他相应文件作为技术依据，指导谷子DUS 测试工作。

2.5 测试工具较为落后，测试人员水平不高我国从1999 年才开展植物新品种保护工作，基础研究薄弱。谷子作为小宗作物，栽培、收获等专业机械基本没有，测试中操作基本全靠人工作业，管理比较落后。目测性状主要依靠测试人员的测试经验，测量性状则依靠直尺等较为落后的工具，不可避免的存在一定人为误差，影响了测试精度和测试效率。DUS 测试体系建设虽然在有序进行中，但目前体系内专门从事谷子测试的人员很少，且分散在不同测试机构，加之不同地区对于谷子的认知描述有所差异，在品种描述过程中容易出现误差。

3 建议

3.1 加快谷子DUS测试技术文件的修订和研制工作虽然现行测试指南（2013 年制订）具有科学性和实用性，但在DUS 测试实践中发现的问题不同程度地影响了测试的准确性，有必要抓紧对其进行修订。建议参考《植物新品种特异性、一致性和稳定性测试指南（玉米）》《植物新品种特异性、一致性和稳定性测试指南（水稻）》，将穗长、单穗重等性状区分常规种与杂交种，或者单独列入一些只适用于杂交种的性状，以利于谷子杂交种特异性测试。建议将部分必要性状列入指南，同时调整某些性状的分级标准。

不同谷子生态区有不同的自然环境和栽培管理方式，容易造成谷子的部分性状表达不一致。建议开展谷子DUS 测试操作手册和拍摄规程的研制工作，分别制定出春谷和夏谷两种类型的操作手册，使谷子DUS 测试更加标准化，提高测试精度和效率。

3.2 加快完善谷子已知品种数据库和DNA指纹图谱数据库构建已知品种是DUS 测试特异性判定的标尺，已知品种的收集是关系到品种是否具备特异性的根本。仅用表型DUS 测试将无法为品种授权提供快速、准确、可靠的判别依据[10]。在DUS 测试中，可以利用分子标记技术方法获得测试种的指纹图，通过统计分析可以得到品种间的遗传距离和亲缘关系的远近[11]。刁现民团队建立了由85 万个SNP 构成的单倍型物理图谱[12]，为构建谷子DNA指纹图谱打下了坚实基础。建议整合保护、登记和以前已推广种植的谷子品种等资源，加快构建谷子DNA 指纹图谱数据库，同时由相关测试机构对品种资源进行田间数据采集，进一步完善谷子已知品种数据库，提高测试精准度，确保育种家权利，促进谷子种业良性发展。

3.3 完善谷子DUS测试体系建设2016 年新修订《种子法》实施以来，极大地提高了育种者的品种权意识，推进了谷子品种管理的规范化，也促进了整个谷子产业的健康发展。建议由农业农村部植物新品种测试中心协调，相对集中安排谷子测试任务，以免因地域差异导致品种描述不同。相关测试机构之间要加强业务研讨，交流测试经验，统一测试标准。

现在专职谷子测试人员较少，应强化谷子测试集中培训，扩大测试队伍的同时规范测试流程。也可鼓励社会力量参与测试，尤其是鼓励有能力的育繁推一体化企业自主开展谷子DUS 测试，使优良品种可以尽快进入市场。

针对当前因种子混杂、种子量不足、工具落后及其他影响品种测试的情况，建议由农业农村部植物新品种测试中心牵头，修正提交繁殖材料要求和其他文件，规范育种者提供材料。组织相关分中心对测量工具进行研发，尽快解决测试用种少、工具落后等问题。

3.4 进一步开展DUS测试宣传工作随着《种子法》的实施和新品种保护工作的推进，DUS 测试已被我国育种者广为了解，但仍有相当一部分育种家对DUS 测试知之甚少。测试机构要加强开展谷子DUS测试技术培训，通过理论学习和测试实践，普及DUS测试相关知识，使育种者更多地了解DUS 测试。

4 结论

植物新品种DUS 测试是我国品种审定、登记、保护的必要条件之一，是保障我国农业品种知识产权的重要手段。DUS 测试指南作为DUS 测试的最重要标准，直接关系到DUS 测试结果的准确性，关系到品种是否可以通过品种登记、是否可以进入生产走入市场。通过分析2013 版谷子DUS 测试指南及国内谷子DUS 测试中存在的问题，提出加快谷子DUS 测试指南的修订工作，推进谷子测试操作手册和拍摄技术规程的研制，加快谷子已知品种数据库和DNA 指纹图谱数据库建设，完善谷子DUS 测试体系建设，继续开展DUS 测试宣传工作等建议，以期为下一步修订谷子DUS 测试指南做参考，进一步提高谷子DUS 测试水平，为我国谷子品种提供有效保护，为我国谷子种业健康发展、安全走出去提供技术保障。