彭海:钻研10余载为种子办“身份证” 带队助力中国种业发展

发布者:李斌发布时间:2022-05-10浏览次数:1031

                                            (转自:武汉九三学社微信公众号 来源:极目新闻 人民网)

    “种子是我国粮食安全的关键。只有用自己的手攥紧中国种子,才能端稳中国饭碗,才能实现粮食安全。”410日,正在海南考察的习近平总书记,第一站就来到三亚市崖州湾种子实验室,了解海南支持种业创新等情况,再次指明种子之于中国饭碗、之于粮食安全的重要战略意义。四年前,习近平总书记到海南考察,专程前往国家南繁科研育种基地,强调“要下决心把我国种业搞上去”。

今年31日起,新《种子法》正式施行,目前已经实施一个月。新《种子法》最大亮点是建立实质性派生品种制度,强化原始创新保护。关于种子原始创新保护,武汉市政协委员,九三学社武汉市委常委、江汉大学委员会主委,江汉大学系统生物学研究院常务副院长彭海教授带队探索10余年,自主研发出新型分子鉴定技术——MNP(多核苷酸多态性)标记法,可快速准确地鉴定种子的知识产权归属,给种子办理“身份证”,为解决种子资源确权难题提供有力技术支撑。


农村孩子到农学博士,10余年不断攻关做研究

 “从最初的想法到现在,已经有10多年了。一路上我们在各种挑战挫折中不断攻关,这是一个漫长且艰难的过程,各行各业的原始创新都是不容易的。”彭海介绍。1975年,彭海出生于四川普通农户家庭。父母希望他读个师范中专,寻一份稳定工作。然而中专落榜,他只得去读高中。高考后,他报考了四川农业大学的农学专业,误打误撞进入了农学领域。在大学,彭海遇到了影响他一生的导师周开达院士,周先生是四川农业大学第一位中国工程院院士,彭海是他的首位硕士研究生。周老先生毕生致力于农业教育和杂交水稻研究事业,他曾背着种子一步一步走到农民家中推广。“周老先生对我一生影响巨大,我时刻跟自己说我们研究就是要专注于解决实际问题,踏踏实实地做。”彭海说。2006年,彭海获得四川农业大学分子生物学博士学位。2007年,彭海因缘巧合来到江汉大学任教。此时的他基于此前的工作和科研经历,开始思索如何进行品种真实性鉴定。2009年,彭海团队与领域专家沟通时,碰撞出将生物学与计算机相结合的交叉学科方向。在该方面的研究探索,需要购置高通量测序仪,但该仪器价格不菲。彼时的彭海还只是个刚进入江大两年的讲师,让他意外和感动的是,学校得知后,非常重视并给予大力帮助。“江汉大学历任领导都很支持我们,学校领导都很理解我们在做什么事情,多方面支持我们,这让团队都很感动,也更有动力。”彭海说。


彭海团队合影

经费问题解决了,仪器设备的使用却难倒了众人,复杂的设备无人会使用,只有一份厚厚的全英文使用说明。彭海带领团队成员又埋头研究仪器设备,成为全国第一个熟练使用该仪器的团队,后来多所高校都派人来学习使用方法。因为研究的是全新领域,每一步都是首创,技术遇到难关时,团队总是一起不断地尝试寻找解决方案。“一路上阻力确实很大,但我们大家都觉得这个事做出来对国家有意义,彭老师也一直带领着我们前进。”该中心副研究员李甜甜说。

给种子办“身份证”,提升种业原始创新动力

去年10月底,该中心成为全国首家基于多核苷酸多态性(MNP)标记技术标准取得CASL资质的单位,可为水稻、玉米、番茄、白菜、西瓜、猕猴桃等9种农作物提供品种真实性鉴定。作为“农业芯片”,种子事关“中国饭碗”,“这个品种科学家可能花费了10余年去选育,但是有的人可能‘稍作修改’,获得一个仿冒品种,就可以拥有与原品种权人相同的权利。我们的任务就是鉴定出哪个是原始创新品种,哪个是仿冒品种,保护种子的原始创新。”彭海教授说。


团队获得的国家资质

彭海团队自主研发的MNP标记法,该技术能从分子水平上,对原种子与对照种子进行检测,快速无误确定其身份。“这个技术其实就是检测种子的DNA,我们知道通过DNA可以确定人的身份,一样的道理,通过检测种子的DNA来就可以确定种子身份。”彭海介绍。



   在样品准备室,团队科研人员正在进行水稻品种样本准备,他们将水稻种子研磨成粉状。试剂配置室里,彭海展示了水稻MNP标记品种鉴定试剂,试剂内是透明的液体,彭海将试剂注入到含有水稻品种DNA的试管中。



彭海展示水稻MNP标记品种鉴定试剂

彭海介绍,传统的方法检测水稻品种时,一般是检测48个基因位点进行检测,且是一个一个地检测,因而需要进行48次实验。“采用我们的技术,一次实验就可同时检测水稻样品中的1033个基因位点,效率提升了千倍以上。”彭海介绍说检测效率提升后,检测的基因位点也更多,鉴定结果也就更精准。团队MNP技术一次性可检测多达3171042个标记,每个标记准确率高达99.98%以上。最后把MNP标记的检测结果组合在一起,就能为品种构建一个DNA身份证。多个农作物种的DNA身份证组合到一起,就形成了数据库。“这个时候我们就可以将新出现的品种和数据库的品种进行对比,如有超过8%MNP标记不同,那么其大概率是一个具有原创性的新品种,反之则不是。”彭海告诉记者,这一技术可以保护原始创新科研人员的研究成果,更好地激励更多科研人员投身种业创新,提升种业原始创新动力。

从技术到设备全国产化,正忙于建品种DNA指纹数据库

    检测试剂是团队的核心技术之一,检测的芯片和机器也是重要的组成部分,极目新闻记者获悉这些也是纯国产制造。彭海告诉记者,团队最初就定下目标,这项技术不光要研发成功,还要能实现全程国产化。彭海介绍,现在整套体系,从试剂、仪器、芯片,到核心技术专利、数据系统、分析软件,全部实现国产化,有形、无形的成果都掌握在他们自己手里,一个MNP试剂瓶就聚集了67项专利成果。



彭海展示植物品种

在中心,一间摆满服务器的实验室也藏有宝贝。彭海介绍,我国目前授权的1万多个稻种的DNA指纹数据就存储在这里。据悉团队会继续做种子DNA指纹数据存储工作,他们正在谋划建设国家授权品种MNP指纹数据库。“目前我们库里已有的数据是一万多个稻种的DNA指纹数据,就是1万多张水稻品种身份证,我们要覆盖更多品种。”彭海说。据悉还有莲藕、茄子、西兰花等20多个农作物DNA指纹数据也将录入。彭海解释这是一个基础性的数据库,可以为品种权授权、打假与维权等植物品种知识产权保护提供最重要的数据支撑。同时,彭海正带领团队和海南三亚崖州湾科技城管理局合作,做种子DNA区块链存证平台。“研发单位将其品种的DNA数据存储到区块链平台。区块链上的数据难以篡改,可以快捷方便地固定品种权维权证据。”彭海说。团队做这个工作的目的是通过技术的手段让种子发声,告诉社会这个种子的所有权人是谁,为种子的实物交接建立信任机制。让优质种子能在种业产业链内自由流通,让中国种业企业联合过起来,形成合力,更加快速高效地培育出更多真正有价值、突破性的新品种。