智慧測試在玉米品種DUS測試中的應(yīng)用前景

姚宗澤，楊 艷，王世敏，劉艷芳*

（1.云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與檢測技術(shù)研究所，云南 昆明 650205；2.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部植物新品種DUS測試（昆明）分中心，云南 昆明 650205；3.昭通學(xué)院農(nóng)學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，云南 昭通 657000）

玉米品種DUS測試對玉米種業(yè)發(fā)展具有極為重要的意義。玉米品種DUS測試是指依據(jù)玉米測試技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)，通過田間種植試驗和室內(nèi)分析對待測品種的特異性（Distinctness）、一致性（Uniformity）和穩(wěn)定性（Stability）進行評價的過程（簡稱DUS測試）。

當(dāng)前，玉米品種DUS測試主要步驟為：品種種植試驗、采集數(shù)據(jù)、DUS三性判定、編寫測試報告。在整個過程中，幾乎都要人工完成，特別是玉米性狀數(shù)據(jù)的采集就要消耗大量的人工成本，且對測試員素質(zhì)有較高的要求。隨著我國老齡化程度日益加劇，導(dǎo)致勞動力缺乏和人工成本不斷提高，使得玉米品種DUS測試成本也在增加。面臨這些挑戰(zhàn)的同時，智慧技術(shù)的高快發(fā)展及其應(yīng)用領(lǐng)域在不斷突破和更新，給玉米品種DUS測試帶來了機遇和希望，讓我們看到了智慧測試在玉米品種DUS測試中有很好的應(yīng)用前景。

一、植物品種DUS測試的重要性

（一）描述品種身份信息和界定基本屬性

植物品種DUS測試根據(jù)相應(yīng)植物屬（種）測試指南，通過對品種的DUS測試性狀進行系統(tǒng)地觀測、描述和記錄，可以構(gòu)建品種的身份信息[1]。植物品種DUS測試對品種的特異性、一致性和穩(wěn)定性等基本屬性進行評價，用來判定待測樣本是否為品種，是不是一個新的品種。

（二）為品種管理提供技術(shù)支撐

隨著2021年新修訂《中華人民共和國種子法》的頒布實施，DUS測試在品種管理中扮演著越來越重要的角色，已經(jīng)成為品種管理的重要技術(shù)支撐。DUS測試通過對待測品種性狀描述和三性判定，確定品種身份信息及其基本屬性，為待測品種發(fā)放“身份證”（品種權(quán)證）和“市場準(zhǔn)入證”（審定或登記證書）提供技術(shù)支持。

（三）品種鑒定的重要手段

依據(jù)植物的國家標(biāo)準(zhǔn)或農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，通過對待測品種的一致性測試，來判定待測品種內(nèi)差異是否明顯超出標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的閾值，從而判定該品種是否達到標(biāo)準(zhǔn)中對種子“純度”的基本要求。通過品種穩(wěn)定性測試，判斷品種世代間的表現(xiàn)有無在重要性狀上達到明顯差異，為市場執(zhí)法中對“種性退化”的品種及時發(fā)現(xiàn)并使其退出市場提供理論依據(jù)。

（四）維權(quán)執(zhí)法的技術(shù)保障

品種真實性評價是打擊假冒侵權(quán)行為、凈化種子市場的重要依據(jù)。DUS測試中，特異性測試是根據(jù)相應(yīng)植物屬（種）DUS測試指南或技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在生物學(xué)特征特性基礎(chǔ)上對品種性狀進行測試和描述，并通過與已知最近似品種的性狀進行比對，給予品種唯一的身份標(biāo)識。在品種身份真實性鑒定中，DNA分子指紋等快速鑒定技術(shù)進行初步鑒別，而特異性鑒定是最終裁定。

（五）規(guī)范品種選育的行為

長期以來，我國不少育種者往往只關(guān)注產(chǎn)量、品質(zhì)、熟期和抗性等目標(biāo)性狀，對非目標(biāo)性狀如葉片花青苷顯色，葉鞘蠟粉有無芒的分布等關(guān)注不夠，導(dǎo)致不少產(chǎn)量高、品質(zhì)好或抗性強的品種一致性不合格。經(jīng)過10多年的DUS測試嚴格把關(guān)，我國育種人對品種選育的觀念有了較大改變，品種一致性和特異性測試中存在的問題也在逐步減少，已有不少育種單位或個人，尤其是一些育繁推一體化企業(yè)，在品種選育中將測試指南中列入的DUS測試性狀用于品種選育評價過程，有效提高了品種選育的水平和質(zhì)量。

二、發(fā)展現(xiàn)狀

（一）DUS測試體系發(fā)展現(xiàn)狀

俗話說得好“兵馬未動，糧草先行”。對于植物新品種DUS測試來說，測試體系建設(shè)就是開展DUS測試工作的前提和保障。目前，我國植物新品種DUS測試體系以官方測試機構(gòu)為主，2000年以來，以農(nóng)業(yè)農(nóng)村部植物新品種測試中心為牽頭機構(gòu)，依托全國范圍內(nèi)相關(guān)農(nóng)業(yè)科研院所和高校建立了27家測試分中心和6家專業(yè)測試站，主要職責(zé)是承擔(dān)DUS測試審查、體系建設(shè)、質(zhì)量管理、技術(shù)研究、人員培訓(xùn)等任務(wù)。20多年來，一共培養(yǎng)專業(yè)測試人員400多名，組織研制測試指南和DNA分子標(biāo)準(zhǔn)400多個，建成包含75種作物超過11萬個品種的表型數(shù)據(jù)庫和包含14種作物近4萬個品種的DNA分子數(shù)據(jù)庫，年測試量超過1萬份次，為育種評價、品種管理、市場監(jiān)管、司法鑒定等提供了有力技術(shù)支撐[2]。每年的測試任務(wù)中，玉米的測試量排在首位，全國30多家DUS測試機構(gòu)中就有20多家承接玉米品種的DUS測試任務(wù)，占整個測試體系機構(gòu)的2/3以上。

（二）玉米品種DUS智慧測試發(fā)展現(xiàn)狀

玉米品種DUS智慧測試是將傳統(tǒng)的玉米品種DUS測試技術(shù)與現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)多學(xué)科融合，能夠獲得玉米品種DUS測試數(shù)據(jù)的同時，實現(xiàn)智能化、高效化和更加準(zhǔn)確的目的。由于高級科學(xué)技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的推廣應(yīng)用相對滯后，特別是應(yīng)用在植物品種DUS測試中面臨諸多問題和挑戰(zhàn)，當(dāng)前有關(guān)植物品種DUS智慧測試的研究和報道少之又少，具體在玉米品種DUS智慧測試上的應(yīng)用更是未有報道。在全國建立的27家測試分中心和6家專業(yè)測試站中，有關(guān)智慧測試的研究鮮有報道。從2021年開始，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部植物新品種DUS測試（昆明）分中心依托項目支持，以玉米為切入點，與合作單位初步搭建了無人機田間原位表型高通量采集平臺、玉米自動化考種流水線平臺和室內(nèi)成像流水線表型高通量采集平臺，3個平臺能夠采集的玉米品種性狀數(shù)據(jù)覆蓋了玉米DUS測試指南中近80%的性狀，也取得了初步預(yù)期效果。為今后玉米品種DUS測試實現(xiàn)智慧測試奠定了有利的基礎(chǔ)條件，為植物品種DUS測試今后往智慧方向發(fā)展提供了參考依據(jù)。

三、存在問題

（一）測試任務(wù)和難度加劇

在育種技術(shù)不斷創(chuàng)新、育種年限不斷縮短和品種權(quán)保護意識不斷提高的新形勢下，品種保護和測試面臨的挑戰(zhàn)日益凸顯[3]。主要表現(xiàn)為一是測試任務(wù)量急劇增加、測試植物種類不斷增多。二是品種保護總量持續(xù)增加，審查效率有待提高。三是測試體系由品種保護拓展到為品種管理做技術(shù)支撐，溝通協(xié)調(diào)需不斷加強。四是育種企業(yè)和單位成為種業(yè)創(chuàng)新主體，測試機構(gòu)服務(wù)能力需全面提升。面對這些挑戰(zhàn)，給測試員提出了更高的要求。

（二）勞動力缺乏和測試成本增加

隨著我國老齡化程度日益加劇，導(dǎo)致勞動力缺乏和人工成本不斷上升，使得玉米品種DUS測試成本也在增加。在開展玉米品種DUS測試工作中，由于測試機構(gòu)專業(yè)測試員數(shù)量有限，加上近年來玉米品種測試量急劇上升，還需要不少的測試輔助人員。想要解決這一難題，亟需研發(fā)能夠替代純?nèi)斯y試的智慧測試平臺，這樣不僅解決勞動力缺乏的問題，還可以提高測試效率。

（三）測試員思想保守和缺乏測試創(chuàng)新

有一部分的測試員在測試思想上故步自封，不愿意打破舊的思想。一直用傳統(tǒng)的方法和技術(shù)開展玉米品種DUS測試，他們不敢打破常規(guī)、不敢創(chuàng)新[4]。從古至今，無論是在什么領(lǐng)域、多大范圍的改革創(chuàng)新，都需要莫大的勇氣和魄力，有時候甚至需要付出沉重的代價。玉米DUS智慧測試也是如此，大多數(shù)人看到了面臨諸多的挑戰(zhàn)和不確定因素帶來的風(fēng)險，選擇墨守成規(guī)。但如果領(lǐng)域內(nèi)所有人都思想保守、不敢也不愿意有所創(chuàng)新，我們將會面臨更大的危機。

四、發(fā)展前景與建議

（一）科技快速發(fā)展助力實現(xiàn)智慧測試

科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展給人們的工作和生活都帶來了便利和實惠。改革開放后，中國的科學(xué)技術(shù)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已經(jīng)克服了諸多難題與挫折，特別是在工業(yè)和服務(wù)業(yè)的智能化中發(fā)揮了重要作用。智慧技術(shù)在這些領(lǐng)域的成熟應(yīng)用，為后面嫁接到農(nóng)業(yè)領(lǐng)域奠定了良好基礎(chǔ)，為在植物品種DUS測試實現(xiàn)智慧測試提供了可能。我們要敢于直面挑戰(zhàn)、勇于創(chuàng)新，在現(xiàn)代化水平不斷提高的時代積極去觸碰新思想和新技術(shù)。玉米品種DUS測試作為年測試量非常大的作物，亟需實現(xiàn)智能化，減少投入的人力物力成本，可以嘗試引入智慧測試，向智慧測試方向先邁出一步，為整個植物品種DUS測試實現(xiàn)智慧測試提供依據(jù)和研究基礎(chǔ)。

（二）填補空白，加快智慧測試前進步伐

生活在當(dāng)下信息化與大數(shù)據(jù)的時代，處處都充滿著智慧的氣息。但因農(nóng)業(yè)發(fā)展相對滯后于其他行業(yè)，當(dāng)前在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的智慧水平還比較低，使得在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)智慧化、智能化的空間還很大。所以，現(xiàn)在有越來越多的科學(xué)技術(shù)研究的目光逐漸投向農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，有越來越多的人也在關(guān)注農(nóng)業(yè)發(fā)展。我們要抓住機遇，盡快填上智慧測試這一空白，不斷加快智慧測試向前推進的步伐。實現(xiàn)智慧測試將替代大量的勞動力，使勞動力日益縮減的人去做更為重要的事情，轉(zhuǎn)移到更加需要人來完成的工作崗位上，而且會大大減少測試成本，提高測試效率。

（三）國家對農(nóng)業(yè)種業(yè)的重視給智慧測試帶送來“東風(fēng)”

要保障我國糧食安全，必須從源頭上抓起，要重視農(nóng)業(yè)發(fā)展。種業(yè)是農(nóng)業(yè)的“芯片”，是國家戰(zhàn)略性、基礎(chǔ)性的核心產(chǎn)業(yè)[5]。只有下定決心把我國種業(yè)搞上去，抓緊培育具有自主知識產(chǎn)權(quán)的優(yōu)良品種，國家糧食安全才有保障。近年來，以習(xí)近平同志為核心的黨中央對種業(yè)發(fā)展越來越重視。從2018年習(xí)近平總書記調(diào)研南繁育種基地提出“要培育具有自主知識產(chǎn)權(quán)的優(yōu)良品種”，到2020年 中央經(jīng)濟工作會議提出“打贏種業(yè)翻身仗”，再到《國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和2035年遠景目標(biāo)綱要》對生物育種產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用作出重大部署，均彰顯了中央推進農(nóng)業(yè)種業(yè)振興的堅定決心。而植物品種DUS測試為種業(yè)市場監(jiān)督管理的健康發(fā)展提供有利技術(shù)保障，種業(yè)有效管理的提高一定程度上要依賴于植物品種DUS測試技術(shù)的創(chuàng)新完善。隨著黨中央對種業(yè)的越來越重視，在種業(yè)方面的政策和資金傾斜會越來越多，也會吸引更多的人來關(guān)注，為想在智慧測試方面有所建樹的人提供更大可能性。我們要充分借助當(dāng)前國家對農(nóng)業(yè)種業(yè)非常重視這陣“東風(fēng)”，加大投入智慧測試研究的項目和資金，為實現(xiàn)智慧測試奠定基礎(chǔ)。