刀豆DUS測(cè)試指南的研制初報(bào)

劉琪龍，劉昆言，韓瑞璽，鐘海豐，危家文，涂各亮，鄭紹儒，李 浪，彭長(zhǎng)城

（1.岳陽(yáng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院·農(nóng)業(yè)農(nóng)村部植物新品種測(cè)試岳陽(yáng)分中心 湖南岳陽(yáng) 414000； 2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部科技發(fā)展中心北京 100021； 3.福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所·農(nóng)業(yè)農(nóng)村部植物新品種測(cè)試福州分中心 福州 350013）

刀豆（DC.）是指豆科蝶形花亞科菜豆族刀豆屬植物，又名大刀豆、挾劍豆、刀把豆，以其豆莢形似刀而得名。刀豆共約50 種，原產(chǎn)熱帶及亞熱帶地區(qū)，我國(guó)引入的共6 種，主要分布于我國(guó)西南部至東南部。常見的栽培種有刀豆[（J.）DC.]和直生刀豆[（L.）DC.]。

刀豆是長(zhǎng)江中下游以南常見的一種豆科蔬菜，亦可作綠肥、覆蓋物、飼料或藥用。刀豆的藥用功效在《本草綱目》中有明確記載：“溫中下氣，利腸胃，止呃逆，益腎補(bǔ)元”“嫩時(shí)煮食、醬食、蜜煎皆佳。老則收子，子大如拇指頭，淡紅色。同豬肉、雞肉煮食，尤美”。近幾年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)刀豆具有抗癌功效，使得社會(huì)廣泛興起刀豆保健藥品食品的熱潮，尤其在日本和我國(guó)臺(tái)灣省，刀豆頗受人們青睞，產(chǎn)品呈供不應(yīng)求局面，未來在保健養(yǎng)生行業(yè)將具有巨大發(fā)展前景。

刀豆育種工作在我國(guó)正處于發(fā)展階段，刀豆新品種保護(hù)日益受到育種家的重視，然而，刀豆品種特異性（Distinctness）、一致性（Uniformity）和穩(wěn)定性（Stability）測(cè)試（簡(jiǎn)稱DUS）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)目前尚未構(gòu)建與頒布，無法對(duì)育成的刀豆品種進(jìn)行DUS 測(cè)試，因而也不能夠?qū)τ傻牡抖蛊贩N進(jìn)行品種權(quán)保護(hù)，影響了育種家育種積極性和利益。因此，制定刀豆特異性（可區(qū)別性）、一致性和穩(wěn)定性測(cè)試指南，對(duì)于充分調(diào)動(dòng)刀豆育種人積極性，促進(jìn)刀豆育種水平提高，做大做強(qiáng)刀豆產(chǎn)業(yè)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、農(nóng)民增收，具有重要意義。

1 指南研制思路、原則、依據(jù)與方法

1.1 指南研制思路

刀豆在植物分類學(xué)上屬于豆科(Leguminosae)刀豆屬（DC.)。刀豆屬約50 種，我國(guó)引入栽培2 種：刀豆[（J.）DC.]和直生刀豆[（L.）DC.]。因此，把DUS測(cè)試指南的適用對(duì)象確定為刀豆[（J.）DC.]和 直 生 刀 豆[（L.）DC.]。

測(cè)試指南研制大多采用自主研制為主，借鑒吸收為輔的方式。由于當(dāng)前國(guó)際上暫無公開發(fā)布的刀豆DUS 測(cè)試指南，因此筆者在該指南研制中采取自主創(chuàng)新模式，從刀豆生物學(xué)特性、育種和產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀等具體特點(diǎn)出發(fā)，參考相關(guān)豆科植物測(cè)試指南的特點(diǎn)，以田間科學(xué)試驗(yàn)與數(shù)據(jù)資料分析相結(jié)合的方式進(jìn)行研制。

1.2 原則

在編制原則上以農(nóng)業(yè)農(nóng)村部制定的“《植物品種特異性（可區(qū)別性）、一致性和穩(wěn)定性測(cè)試指南》編寫要求”為指導(dǎo)，并遵循國(guó)際植物新品種保護(hù)聯(lián)盟（International Union for the Protection of New Varieties of Plants，簡(jiǎn)稱UPOV）對(duì)DUS 測(cè)試規(guī)定的總則（TG/1/3）及DUS 測(cè)試指南編制的系列文件（TGP系列文件）。

重點(diǎn)為植物表型形態(tài)特征特性方面的性狀，視具體情況加入其他方面的性狀，按照植物生長(zhǎng)發(fā)育進(jìn)程對(duì)性狀進(jìn)行排序，便于記錄和觀測(cè)。同時(shí)盡可能選擇易觀測(cè)、不易受環(huán)境影響的性狀，增加測(cè)試指南的可操作性。

1.3 依據(jù)

以《植物品種特異性（可區(qū)別性）、一致性和穩(wěn)定性測(cè)試指南編寫規(guī)則》《植物新品種特異性、一致性和穩(wěn)定性審查和性狀統(tǒng)一描述總則》和《植物新品種測(cè)試指南的研制》（UPOV TGP/7）等文件為指導(dǎo)，根據(jù)我國(guó)刀豆生物學(xué)特性、育種和產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，研制出符合我國(guó)國(guó)情的科學(xué)性、準(zhǔn)確性、可操作性強(qiáng)的刀豆DUS 測(cè)試指南，通過全國(guó)植物新品種測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)審定后，可作為我國(guó)開展刀豆品種DUS 測(cè)試的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

1.4 指南研制方法

1.4.1 參考資料收集與分析 收集刀豆相關(guān)的研究報(bào)道、國(guó)內(nèi)外相關(guān)測(cè)試指南標(biāo)準(zhǔn)以及與刀豆測(cè)試指南研制相關(guān)的論文，分析總結(jié)文獻(xiàn)資料。參閱我國(guó)現(xiàn)行相關(guān)豆科測(cè)試指南，結(jié)合我國(guó)刀豆植物資源研究利用現(xiàn)狀，初步構(gòu)建刀豆DUS 測(cè)試指南模塊。

1.4.2 刀豆DUS 測(cè)試指南初稿編制 在初步構(gòu)建刀豆DUS 測(cè)試指南模塊的基礎(chǔ)上，根據(jù)植物品種DUS 測(cè)試指南編寫規(guī)則，結(jié)合田間性狀調(diào)查結(jié)果形成刀豆DUS 測(cè)試指南初稿。

1.4.3 測(cè)試性狀調(diào)查和標(biāo)準(zhǔn)品種篩選 2018—2019 年對(duì)收集的品種資源開展2 個(gè)生長(zhǎng)周期的兩點(diǎn)試驗(yàn)，試驗(yàn)地點(diǎn)設(shè)在岳陽(yáng)市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院DUS測(cè)試田和福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所DUS 測(cè)試田。試驗(yàn)以穴播方式種植，直生刀豆[（L.）DC.]為露地栽培，每個(gè)小區(qū)不少于40 株，小區(qū)設(shè)4 行，株距40 cm，行距50 cm，共設(shè)2次重復(fù)；刀豆[（J.）DC.]為搭架露天栽培，每個(gè)小區(qū)不少于30 株，小區(qū)設(shè)2 行，株距60 cm，行距150 cm，共設(shè)2 次重復(fù)。試驗(yàn)田按當(dāng)?shù)卮筇锷a(chǎn)方式管理。田間試驗(yàn)連續(xù)進(jìn)行了2年（2018—2019 年）2 個(gè)獨(dú)立生長(zhǎng)周期，每年4月5日左右播種，5—11 月進(jìn)行田間調(diào)查，經(jīng)比較，2 個(gè)獨(dú)立生長(zhǎng)周期記載的數(shù)據(jù)一致性較好。根據(jù)田間試驗(yàn)調(diào)查情況初選出測(cè)試性狀，通過充分征求專家意見后，完善觀測(cè)時(shí)期、觀測(cè)方法和測(cè)試性狀分級(jí)，同時(shí)篩選出標(biāo)準(zhǔn)品種。

2 刀豆DUS測(cè)試指南的制定

2.1 性狀選擇

2.1.1 分組性狀 分組性狀是為了避免測(cè)試過程中大量種植已知品種作為近似品種而采用的可以對(duì)待測(cè)品種進(jìn)行分組的性狀。它的確定使得DUS測(cè)試中近似品種的選擇更科學(xué)，便于田間試驗(yàn)更合理的安排和有效的觀測(cè)。所以，分組性狀的確定十分重要。筆者結(jié)合相關(guān)測(cè)試指南，在本指南的適用范圍內(nèi)，確定了4 個(gè)分組性狀—植株：生長(zhǎng)習(xí)性；花：花瓣顏色；莢果：腹縫線顏色；種子：種皮顏色。

2.1.2 測(cè)試基本性狀和選測(cè)性狀 該測(cè)試指南選定了29 個(gè)測(cè)試的基本性狀（表1），其中質(zhì)量性狀（Qualitative characteristics，簡(jiǎn)稱QL）5 個(gè)，數(shù)量性狀（Quantitative characteristics，簡(jiǎn)稱QN）17 個(gè)，假質(zhì)量性狀（Pseudo-Qualitative characteristics，簡(jiǎn)稱PQ）7個(gè)（表2）。同時(shí)，指南中選定了4 個(gè)選測(cè)性狀（表1），提升了差異性狀選擇范圍和測(cè)試性狀的完整性，以滿足特異性測(cè)試的要求。

表1 指南測(cè)試性狀

表2 指南選用的基本性狀分類

2.2 性狀調(diào)查、分析與分級(jí)

在充分考慮品種內(nèi)差異的前提下，調(diào)查刀豆品種質(zhì)量性狀和假質(zhì)量性狀，并賦予一個(gè)完全能代表該品種相關(guān)特征特性表達(dá)狀態(tài)的值；對(duì)需要測(cè)量的數(shù)量性狀的調(diào)查，取20 個(gè)樣品進(jìn)行測(cè)量，獲得20個(gè)樣品值，去掉顯著偏差值，然后計(jì)算平均值，分析品種內(nèi)差異和品種間差異，從而確定相關(guān)性狀的差異范圍以及分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

其中，分成2 個(gè)級(jí)別的性狀包括性狀6、7、8、19、31；分成3 個(gè)級(jí)別的性狀包括性狀1、4、5、9、12、13、14、16、17、18、20、24、26、27、28、29、30、32、33；分成4 個(gè)級(jí)別的性狀包括性狀10、11、25；分成5 個(gè)級(jí)別的性狀包括性狀2、3、15、21；分成6 個(gè)級(jí)別的性狀包括性狀23；分成9 個(gè)級(jí)別的性狀包括性狀22。

利用人工統(tǒng)計(jì)、直尺、游標(biāo)卡尺和植物圖像分析儀系統(tǒng)等對(duì)指南中4 個(gè)測(cè)量性狀在觀測(cè)品種中的分布范圍和分級(jí)進(jìn)行了分析（表3、表4）。

表3 部分?jǐn)?shù)量性狀的分布范圍

表4 部分?jǐn)?shù)量性狀的分級(jí)

2.3 標(biāo)準(zhǔn)品種確定

標(biāo)準(zhǔn)品種是DUS 測(cè)試中對(duì)各個(gè)性狀進(jìn)行代碼賦值的主要依據(jù)。必要時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)品種用來明確每個(gè)性狀的不同表達(dá)狀態(tài)，提高測(cè)試員觀測(cè)準(zhǔn)確度和可靠性，消除年份間地域間誤差。標(biāo)準(zhǔn)品種的確定是否準(zhǔn)確，直接影響著DUS 測(cè)試的準(zhǔn)確性與DUS 測(cè)試報(bào)告的公正性。值得注意的是，確定標(biāo)準(zhǔn)品種時(shí)，應(yīng)考慮該品種是否容易獲得且性狀穩(wěn)定，是否能同時(shí)代表多種類型、應(yīng)用到多個(gè)性狀和適應(yīng)更多地區(qū)。總而言之，確定的標(biāo)準(zhǔn)品種宜少不宜多，單個(gè)標(biāo)準(zhǔn)品種能夠應(yīng)用到的次數(shù)越多越好。本指南結(jié)合我國(guó)刀豆植物生物學(xué)特性、育種和產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀確定了10 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)品種（表5）。

表5 刀豆標(biāo)準(zhǔn)品種

2.4 DUS判定標(biāo)準(zhǔn)

2.4.1 一致性的判定 根據(jù)UPOV 的TG/1/3 總則及相關(guān)TGP 文件的規(guī)定，在DUS 測(cè)試當(dāng)中，對(duì)待測(cè)品種進(jìn)行一致性判定時(shí)一般采用“異型株法”?！爱愋椭攴ā蓖ǔｍ氂^測(cè)田間測(cè)試小區(qū)的所有植株，調(diào)查與該待測(cè)品種的典型株在某個(gè)性狀或多個(gè)性狀上具備明顯差異的植株。

2.4.2 穩(wěn)定性的判定 根據(jù)UPOV 的TG/1/3 總則及相關(guān)TGP 文件的規(guī)定，如果一個(gè)待測(cè)品種具備一致性，則可認(rèn)為該待測(cè)品種同時(shí)具備穩(wěn)定性。一般不另外安排穩(wěn)定性測(cè)試。因此，刀豆的穩(wěn)定性判定可在對(duì)刀豆待測(cè)品種進(jìn)行一致性判定時(shí)一同進(jìn)行。如申請(qǐng)人或委托人要求單獨(dú)進(jìn)行穩(wěn)定性判定，則可以通過安排該待測(cè)品種的下一批種子與以前提供的繁殖材料進(jìn)行肩并肩種植試驗(yàn)，比較它們的性狀表達(dá)狀態(tài)是否一致，若一致則可判定該待測(cè)品種具備穩(wěn)定性。

2.4.3 特異性（可區(qū)別性）的判定 根據(jù)UPOV 的TG/1/3 總則及相關(guān)TGP 文件的規(guī)定，待測(cè)品種應(yīng)與其他所有已知品種可區(qū)別。在刀豆DUS 測(cè)試中，當(dāng)待測(cè)品種至少在一個(gè)性狀上與近似品種具有明顯且方向一致的差異時(shí)，即可判定該待測(cè)品種具備特異性（可區(qū)別性）。觀測(cè)質(zhì)量性狀時(shí)，若待測(cè)品種與近似品種的性狀表達(dá)狀態(tài)不相同，如“主莖：被毛”（性狀6），只要代碼不同，則可判定該待測(cè)品種具備特異性（可區(qū)別性）。觀測(cè)數(shù)量性狀時(shí)，若待測(cè)品種與近似品種的性狀表達(dá)狀態(tài)不同且超過2 個(gè)代碼時(shí)，則可判定該待測(cè)品種具備特異性（可區(qū)別性）。若待測(cè)品種與近似品種的性狀表達(dá)狀態(tài)差異小于或等于2 個(gè)代碼時(shí)，則需要測(cè)試員綜合田間觀測(cè)實(shí)際和統(tǒng)計(jì)分析情況來判定待測(cè)品種是否明顯區(qū)別于近似品種。如“種子：百粒重”（性狀22），若待測(cè)品種表達(dá)狀態(tài)為“低（3）”，而近似品種為“高（7）”，則可判定該待測(cè)品種具備特異性（可區(qū)別性）；若待測(cè)品種表達(dá)狀態(tài)為“低（3）”，而近似品種為“中（5）”，則必須通過統(tǒng)計(jì)分析來判定。

觀測(cè)假質(zhì)量性狀時(shí)，由于在某些特定情況下，具有同一表達(dá)狀態(tài)的不同品種仍然存在明顯差異，而有時(shí)待測(cè)品種與近似品種在同一性狀上出現(xiàn)不同表達(dá)狀態(tài)，但并不足以確定存在明顯差異。因此，測(cè)試員用假質(zhì)量性狀以判定待測(cè)品種的特異性時(shí)，需根據(jù)具體情況來確定。

2.5 技術(shù)問卷的設(shè)計(jì)

技術(shù)問卷對(duì)于品種保護(hù)審查員和DUS 測(cè)試人員了解品種關(guān)鍵信息、篩選近似品種具有重要作用，是測(cè)試指南的重要組成部分。刀豆DUS 測(cè)試指南技術(shù)問卷要求育種家提供有關(guān)該刀豆品種的育種過程和遺傳背景等信息，以便于幫助品種審查。

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

刀豆DUS 測(cè)試指南是收集國(guó)內(nèi)外刀豆相關(guān)研究報(bào)道、測(cè)試指南標(biāo)準(zhǔn)以及相關(guān)文獻(xiàn)資料，經(jīng)過2 點(diǎn)2 個(gè)獨(dú)立生長(zhǎng)周期的田間觀測(cè)，參考我國(guó)刀豆生物學(xué)特性、育種和產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合科研生產(chǎn)實(shí)際，通過3 次征求豆類育種研究、資源鑒定評(píng)價(jià)和指南標(biāo)準(zhǔn)研制等方面專家意見建議后，現(xiàn)已完成測(cè)試指南報(bào)批稿。刀豆DUS測(cè)試指南對(duì)刀豆品種測(cè)試性狀和代碼分級(jí)進(jìn)行了規(guī)范性描述，具有可靠性、科學(xué)性和實(shí)用性。它的研制成功對(duì)于保護(hù)育種家品種權(quán)，充分調(diào)動(dòng)育種人積極性，促進(jìn)我國(guó)刀豆育種水平提高，推動(dòng)國(guó)家現(xiàn)代種業(yè)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、農(nóng)民增收，具有重要意義。

3.2 討論

本指南29 個(gè)基本性狀中有17 個(gè)數(shù)量性狀，容易受到氣候環(huán)境和栽培條件等方面的影響，測(cè)試時(shí)應(yīng)充分考慮外部因素影響，嚴(yán)格規(guī)范田間管理，同時(shí)測(cè)試人員需具備一定的理論基礎(chǔ)和實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，確保作出準(zhǔn)確判定。本指南研制過程中的刀豆種質(zhì)資源雖經(jīng)過多方收集，但限于資源收集途徑有限，很可能未對(duì)所有刀豆種質(zhì)資源進(jìn)行全覆蓋，未來還需要進(jìn)一步豐富刀豆種質(zhì)資源，深入研究刀豆表型性狀和生理性狀的多樣性，以期為刀豆DUS測(cè)試工作提供更加完善的指導(dǎo)。本指南以我國(guó)現(xiàn)有生產(chǎn)應(yīng)用上僅有的2 個(gè)刀豆栽培種為適用范圍，因此，如未來刀豆育種范圍擴(kuò)大至其他種或者它們之間的雜交種，則需對(duì)該指南進(jìn)一步修訂。