智慧测试在玉米品种DUS测试中的应用前景

姚宗泽，杨 艳，王世敏，刘艳芳*

（1.云南省农业科学院质量标准与检测技术研究所，云南 昆明 650205；2.农业农村部植物新品种DUS测试（昆明）分中心，云南 昆明 650205；3.昭通学院农学与生命科学学院，云南 昭通 657000）

玉米品种DUS测试对玉米种业发展具有极为重要的意义。玉米品种DUS测试是指依据玉米测试技术与标准，通过田间种植试验和室内分析对待测品种的特异性（Distinctness）、一致性（Uniformity）和稳定性（Stability）进行评价的过程（简称DUS测试）。

当前，玉米品种DUS测试主要步骤为：品种种植试验、采集数据、DUS三性判定、编写测试报告。在整个过程中，几乎都要人工完成，特别是玉米性状数据的采集就要消耗大量的人工成本，且对测试员素质有较高的要求。随着我国老龄化程度日益加剧，导致劳动力缺乏和人工成本不断提高，使得玉米品种DUS测试成本也在增加。面临这些挑战的同时，智慧技术的高快发展及其应用领域在不断突破和更新，给玉米品种DUS测试带来了机遇和希望，让我们看到了智慧测试在玉米品种DUS测试中有很好的应用前景。

一、植物品种DUS测试的重要性

（一）描述品种身份信息和界定基本属性

植物品种DUS测试根据相应植物属（种）测试指南，通过对品种的DUS测试性状进行系统地观测、描述和记录，可以构建品种的身份信息[1]。植物品种DUS测试对品种的特异性、一致性和稳定性等基本属性进行评价，用来判定待测样本是否为品种，是不是一个新的品种。

（二）为品种管理提供技术支撑

随着2021年新修订《中华人民共和国种子法》的颁布实施，DUS测试在品种管理中扮演着越来越重要的角色，已经成为品种管理的重要技术支撑。DUS测试通过对待测品种性状描述和三性判定，确定品种身份信息及其基本属性，为待测品种发放“身份证”（品种权证）和“市场准入证”（审定或登记证书）提供技术支持。

（三）品种鉴定的重要手段

依据植物的国家标准或农业行业标准，通过对待测品种的一致性测试，来判定待测品种内差异是否明显超出标准中规定的阈值，从而判定该品种是否达到标准中对种子“纯度”的基本要求。通过品种稳定性测试，判断品种世代间的表现有无在重要性状上达到明显差异，为市场执法中对“种性退化”的品种及时发现并使其退出市场提供理论依据。

（四）维权执法的技术保障

品种真实性评价是打击假冒侵权行为、净化种子市场的重要依据。DUS测试中，特异性测试是根据相应植物属（种）DUS测试指南或技术标准，在生物学特征特性基础上对品种性状进行测试和描述，并通过与已知最近似品种的性状进行比对，给予品种唯一的身份标识。在品种身份真实性鉴定中，DNA分子指纹等快速鉴定技术进行初步鉴别，而特异性鉴定是最终裁定。

（五）规范品种选育的行为

长期以来，我国不少育种者往往只关注产量、品质、熟期和抗性等目标性状，对非目标性状如叶片花青苷显色，叶鞘蜡粉有无芒的分布等关注不够，导致不少产量高、品质好或抗性强的品种一致性不合格。经过10多年的DUS测试严格把关，我国育种人对品种选育的观念有了较大改变，品种一致性和特异性测试中存在的问题也在逐步减少，已有不少育种单位或个人，尤其是一些育繁推一体化企业，在品种选育中将测试指南中列入的DUS测试性状用于品种选育评价过程，有效提高了品种选育的水平和质量。

二、发展现状

（一）DUS测试体系发展现状

俗话说得好“兵马未动，粮草先行”。对于植物新品种DUS测试来说，测试体系建设就是开展DUS测试工作的前提和保障。目前，我国植物新品种DUS测试体系以官方测试机构为主，2000年以来，以农业农村部植物新品种测试中心为牵头机构，依托全国范围内相关农业科研院所和高校建立了27家测试分中心和6家专业测试站，主要职责是承担DUS测试审查、体系建设、质量管理、技术研究、人员培训等任务。20多年来，一共培养专业测试人员400多名，组织研制测试指南和DNA分子标准400多个，建成包含75种作物超过11万个品种的表型数据库和包含14种作物近4万个品种的DNA分子数据库，年测试量超过1万份次，为育种评价、品种管理、市场监管、司法鉴定等提供了有力技术支撑[2]。每年的测试任务中，玉米的测试量排在首位，全国30多家DUS测试机构中就有20多家承接玉米品种的DUS测试任务，占整个测试体系机构的2/3以上。

（二）玉米品种DUS智慧测试发展现状

玉米品种DUS智慧测试是将传统的玉米品种DUS测试技术与现代科学技术多学科融合，能够获得玉米品种DUS测试数据的同时，实现智能化、高效化和更加准确的目的。由于高级科学技术在农业领域的推广应用相对滞后，特别是应用在植物品种DUS测试中面临诸多问题和挑战，当前有关植物品种DUS智慧测试的研究和报道少之又少，具体在玉米品种DUS智慧测试上的应用更是未有报道。在全国建立的27家测试分中心和6家专业测试站中，有关智慧测试的研究鲜有报道。从2021年开始，农业农村部植物新品种DUS测试（昆明）分中心依托项目支持，以玉米为切入点，与合作单位初步搭建了无人机田间原位表型高通量采集平台、玉米自动化考种流水线平台和室内成像流水线表型高通量采集平台，3个平台能够采集的玉米品种性状数据覆盖了玉米DUS测试指南中近80%的性状，也取得了初步预期效果。为今后玉米品种DUS测试实现智慧测试奠定了有利的基础条件，为植物品种DUS测试今后往智慧方向发展提供了参考依据。

三、存在问题

（一）测试任务和难度加剧

在育种技术不断创新、育种年限不断缩短和品种权保护意识不断提高的新形势下，品种保护和测试面临的挑战日益凸显[3]。主要表现为一是测试任务量急剧增加、测试植物种类不断增多。二是品种保护总量持续增加，审查效率有待提高。三是测试体系由品种保护拓展到为品种管理做技术支撑，沟通协调需不断加强。四是育种企业和单位成为种业创新主体，测试机构服务能力需全面提升。面对这些挑战，给测试员提出了更高的要求。

（二）劳动力缺乏和测试成本增加

随着我国老龄化程度日益加剧，导致劳动力缺乏和人工成本不断上升，使得玉米品种DUS测试成本也在增加。在开展玉米品种DUS测试工作中，由于测试机构专业测试员数量有限，加上近年来玉米品种测试量急剧上升，还需要不少的测试辅助人员。想要解决这一难题，亟需研发能够替代纯人工测试的智慧测试平台，这样不仅解决劳动力缺乏的问题，还可以提高测试效率。

（三）测试员思想保守和缺乏测试创新

有一部分的测试员在测试思想上故步自封，不愿意打破旧的思想。一直用传统的方法和技术开展玉米品种DUS测试，他们不敢打破常规、不敢创新[4]。从古至今，无论是在什么领域、多大范围的改革创新，都需要莫大的勇气和魄力，有时候甚至需要付出沉重的代价。玉米DUS智慧测试也是如此，大多数人看到了面临诸多的挑战和不确定因素带来的风险，选择墨守成规。但如果领域内所有人都思想保守、不敢也不愿意有所创新，我们将会面临更大的危机。

四、发展前景与建议

（一）科技快速发展助力实现智慧测试

科学技术的快速发展给人们的工作和生活都带来了便利和实惠。改革开放后，中国的科学技术经过几十年的发展，已经克服了诸多难题与挫折，特别是在工业和服务业的智能化中发挥了重要作用。智慧技术在这些领域的成熟应用，为后面嫁接到农业领域奠定了良好基础，为在植物品种DUS测试实现智慧测试提供了可能。我们要敢于直面挑战、勇于创新，在现代化水平不断提高的时代积极去触碰新思想和新技术。玉米品种DUS测试作为年测试量非常大的作物，亟需实现智能化，减少投入的人力物力成本，可以尝试引入智慧测试，向智慧测试方向先迈出一步，为整个植物品种DUS测试实现智慧测试提供依据和研究基础。

（二）填补空白，加快智慧测试前进步伐

生活在当下信息化与大数据的时代，处处都充满着智慧的气息。但因农业发展相对滞后于其他行业，当前在农业领域的智慧水平还比较低，使得在农业领域实现智慧化、智能化的空间还很大。所以，现在有越来越多的科学技术研究的目光逐渐投向农业领域，有越来越多的人也在关注农业发展。我们要抓住机遇，尽快填上智慧测试这一空白，不断加快智慧测试向前推进的步伐。实现智慧测试将替代大量的劳动力，使劳动力日益缩减的人去做更为重要的事情，转移到更加需要人来完成的工作岗位上，而且会大大减少测试成本，提高测试效率。

（三）国家对农业种业的重视给智慧测试带送来“东风”

要保障我国粮食安全，必须从源头上抓起，要重视农业发展。种业是农业的“芯片”，是国家战略性、基础性的核心产业[5]。只有下定决心把我国种业搞上去，抓紧培育具有自主知识产权的优良品种，国家粮食安全才有保障。近年来，以习近平同志为核心的党中央对种业发展越来越重视。从2018年习近平总书记调研南繁育种基地提出“要培育具有自主知识产权的优良品种”，到2020年 中央经济工作会议提出“打赢种业翻身仗”，再到《国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》对生物育种产业化应用作出重大部署，均彰显了中央推进农业种业振兴的坚定决心。而植物品种DUS测试为种业市场监督管理的健康发展提供有利技术保障，种业有效管理的提高一定程度上要依赖于植物品种DUS测试技术的创新完善。随着党中央对种业的越来越重视，在种业方面的政策和资金倾斜会越来越多，也会吸引更多的人来关注，为想在智慧测试方面有所建树的人提供更大可能性。我们要充分借助当前国家对农业种业非常重视这阵“东风”，加大投入智慧测试研究的项目和资金，为实现智慧测试奠定基础。