植物品种保护与测试新技术研究

专业从事农业植物品种特异性（Distinctness)、一致性(Uniformity)和稳定性(Stability)测试（简称DUS测试）的公益性机构。团队本着 “科学、严谨、客观、公正”的质量方针开展各类植物品种保护与测试新技术研究与鉴定工作。

一、团队介绍

植物品种保护与鉴定团队是专业从事农业植物品种特异性（Distinctness)、一致性(Uniformity)和稳定性(Stability)测试（简称DUS测试）的公益性测试机构。团队本着 “科学、严谨、客观、公正”的质量方针开展各类植物品种测试相关的新技术研究、品种DUS鉴定测试及植物新品种保护技术服务咨询工作。

二、研究内容及服务业务

1.承担各类植物品种DUS测试与鉴定检测工作；

2.开展植物品种测试和鉴定新技术、新方法研究；

3.承接各类有关品种侵权案件的技术咨询与鉴定；

4.构建种子、性状描述、DNA指纹、图像等信息数据库；

5.提供品种保护与品种测试等技术服务咨询与培训；

6.代理植物新品种权申请、品种DUS测试全流程技术服务。

三、团队组成

团队首席：于堃

团队助理：李华勇

团队其他成员：沈奇、王艳平、王显生、汪鸿星、刘晓宏、潘红、刘家鹏、任继贤、蒋廷林、何述琴

四、近三年来主持承担的科研项目

五、研究基础

1. 测试技术研究

（1）新技术和新标准的研制进展显著：团队积极开展测试各类技术研究和应用。团队先后主持各类部省部级科研项目30余项；制订或修订植物测试指南27个，形成国家标准3项，农业标准14项；获得发明专利2项，软件著作权7项；发表研究论文20多篇，翻译国际植物新品种保护联盟（UPOV）测试指南19个，参编专著和译注各1部；编制水稻等主要测试作物本区域田间操作手册10套。

（2）信息化、轻简化研发进展取得新突破：基于各类信息化竞争性科研项目的大力支持下，团队先后建设了DUS信息化示范基地1个，低空无人机信息化平台1套，形成表型信息采集装备2套，研发算法及系统软件3套，申请软件著作权4项，发明专利1项，发表SCI高质量论文1篇。

① 高通量智能化表型采集平台研发：在省自主创新和院颠覆性项目的大力支持下，研发了具有自主知识产权、适用于水稻、棉花等作物的高通量智能化表型采集平台1套，该平台通过高效采集多视角图像序列（成像效率达到3-5分钟/株），实现了高通量作物表型三维信息采集，在一定程度上提高了水稻、棉花品种DUS室内测试工作效率。2023年团队对该平台的供电系统进行了改进，优化了传感器的数量及分辨率，进一步解决了供电系统和信号传输稳定性差，数据采集效率低等问题。

② 主要农作物叶片表型数据自动获取装备及算法研究：针对DUS测试作物叶片信息田间采集耗时费力的现状，利用数字图像处理技术，开展水稻、小麦、油菜等作物叶片信息田间快速采集分析装备及算法研究，初步形成可搭载相机或手机的田间便携式表型数据采集装备1套，在此基础上封装了手机版和PC版两种主要作物表型分析软件，经比与传统田间测试方法比对，效率提升80%以上，节约人工60%。目前，团队正针对该装备及配套软件开展进一步优化工作，后期将在DUS测试体系内部开展推广与应用。

③ DUS测试图像快速编辑分析处理软件系统研发：针对DUS性状描述图片编辑的耗时费力，成品图像质量不统一，影响后期图像数据管理和使用效率，团队利用人工智能图像处理技术和算法，研发了DUS测试图像快速编辑处理软件系统，从源头减少了图像处理的人工干预，提高了图像编辑和存档的效率，形成了测试图像一键式处理的快速工作模式，可由原来50张/小时的处理速度提升至约120张/小时。

④ 无人机轻简化平台建设：搭建了不同用途的无人机表型监测平台，利用该平台开展定期（3-5天）大田环境水稻、玉米、棉花等作物长势多光谱数据采集工作，实现对多种作物水分、生物量、养分含量、长势及病虫害等监测；同时，结合已有的Yolox和Mask-RCNN目标检测、随机裁剪､高斯模糊､色彩变换表型信息提取算法，获取多种作物叶色、叶片形状、花期、LAI、出苗率、穗数、株高等数量性状，提高部分田间表型数据采集效率70%以上；利用植保无人机平台代替人工开展试验小区的植保作业，提高田间作业效率60%，节约人工80%以上。

⑤ DUS信息化示范基地建设：依托省级示范基地建设项目，建成多尺度大田作物表型数据采集装备高标准示范基地2700平方米，布设用于作物表型实时监测及无线传输信息平台1套，配备低空飞行平台下的表型信息智能化采集购多光谱无人机1台；布设用于种植示范作物表型信息全生育期实时监测记录系统1套及表型信息智能获取管理系统平台1套。

2.植物品种DUS鉴定与测试

团队自成立以来，承担农业农村部下达及省级科研院所、种子企业委托的20多种作物品种DUS测试任务15000余件25000多份，其中，“十三五”期间，团队共接受各类作物品种DUS测试7135余件，相比“十二五”增加了484.8%。测试量占全国测试总量的12%左右，为我国优良新品种保护和品种审定、品种登记及品种认定提供了强有力的技术支撑，为我国种业的健康发展奠定了坚实基础。

3.分子数据库建设

团队在前期开展的分子数据采集的基础上，利用新型分子标记采集了主要农作物品种审定和新品种权授权的8000余份品种的分子数据，累计数据量约30 TB，下一步将结合EDV鉴定技术标准等相关技术研究工作及数据库结构的优化与应用等工作。

六、代表性成果

1.测试技术研究及其标准制定再迈新台阶：修订并颁布实施《植物品种特异性、一致性和稳定性测试指南 棉花》（GB/T19557.18-2022）国家标准1项。该标准现为我国植物新品种保护、品种审定等需开展DUS测试所依据的最具权威的技术性标准和准则。

2.DUS信息化研发取得突破性进展：基于三维点云高效重建等技术的多视觉图像自动化采集装备的研发，申请国家发明专利1项，该系统的自动控制技术能有效提高多视角图像序列采集效率，降低表型信息采集设备成本，基于立体视觉的三维重建也是目前植物三维结构信息采集技术中最为高效、精确且低成本的方法。同时，团队对拥有自主开发的品种测试业务管理系统、数据采集系统、品种数据集成化分析系统进行优化与完善，实现测试业务受理全流程信息化监控，确保测试流程的可控和各种作物多项测试数据智能化采集与管理分析，避免数据获取的人为误差，实现了多系统的数据采集、清洗、存储、查询和分析的集成功能，提高种质资源和表型数据利用效率。近年来，团队又团队先后新建了DUS信息化示范基地1个，低空无人机信息化平台1套，研发表型信息采集装备2套和算法系统软件3套。

3.表型数据信息库容量得到进一步扩容和优化：截止2022年底，团队共完成水稻、小麦、玉米、棉属、大豆、油菜、大麦等20多种作物的22000多份表型数据，表型信息库容量进一步提升，为后续的基因与表型的互作机理研究奠定了坚实的基础。

4. EDV鉴定技术研究及DNA分子技术在品种DUS测试中的应用成效显著：基于基因组重测序技术，利用已采集的6000余份DNA分子数据，开发多种INDEL、SNP等多种测序分子标记，选择可以自由使用并解决EDV纠纷阈值设置的分子标记方法，探讨品种样本量大小、标记的区分能力评价、标记可以使用类型，多种标记共同使用的优先顺序，标记可用的最小标准等技术壁垒。已开展基于分子标记检测的品种指纹比对系统和主要农作物近似品种精准筛选技术，用于DUS测试的近似品种筛选、品种真实性快速鉴定、实质性派生品种判定研究等，通过DNA分子指纹鉴定实现快速验证已知品种数据库中的品种更新,针对新收集的活体植物材料进入已知品种库前进行品种真实性鉴定，从而提高DUS测试的准确性和效率，已初步构建子长三角地区水稻、小麦、玉米、棉花、大豆、大麦等6种主要农作物6822份已知品种DNA分子指纹数据库，为长三角地区DUS测试机构乃至全国测试机构、品种管理部门、自主测试的育种种子企业提供必要的技术支撑。

5.制定国家标准3项

（1）《植物品种特异性、一致性和稳定性测试指南 棉花》GB/T 19557.18-2022 主持

（2）《植物品种特异性、一致性和稳定性测试指南 茄子》GB/T 19557.20-2017 主持

（3）《植物品种特异性、一致性和稳定性测试指南 甘薯》GB/T 19557.32-2018 参加

6.制（修）定农业标准14项

(1)《大麦鉴定技术规程SSR分子标记法》NY/T2466-2013 主持 

(2)《陆地棉鉴定技术规程SSR分子标记法》NY/T2469-2013 主持

(3)《植物品种特异性、一致性和稳定性测试指南 茄子》 NY/T2426-2013 主持

(4)《植物品种特异性、一致性和稳定性测试指南 水芹》 NY/T2506-2013 主持

(5)《植物品种特异性、一致性和稳定性测试指南 茼蒿》 NY/T2507-2013 主持

(6)《植物品种特异性、一致性和稳定性测试指南 一串红》 NY/T2513-2013 主持

(7)《植物品种特异性、一致性和稳定性测试指南 菘蓝》 NY/T2527—2013 主持

(8)《植物品种特异性、一致性和稳定性测试指南 何首乌》 NY/T2591-2014 主持

(9)《植物品种特异性、一致性和稳定性测试指南 高羊茅》 NY/T2573-2014 主持

(10)《植物品种特异性、一致性和稳定性测试指南 绿豆》 NY/T2350-2013 参加

(11)《植物品种特异性、一致性和稳定性测试指南 翠菊》 NY/T2512-2013 参加

(12)《植物品种特异性、一致性和稳定性测试指南 不结球白菜》 NY/T2223-2012 参加

(13)《植物品种特异性、一致性和稳定性测试指南 甘薯》 NYT2429-2013 参加

(14)《植物品种特异性、一致性和稳定性测试指南 棉花》 NYT2238-2012 参加

7.研制完成（在研）测试指南7项

(1)《植物品种特异性、一致性和稳定性测试指南 新几内亚凤仙》主持，农业标准报批中

(2)《植物品种特异性、一致性和稳定性测试指南 甜菊》主持，农业标准报批中

(3)《植物品种特异性（可区别性）、一致性和稳定性测试指南 绣球》 通过审定

(4)《植物品种特异性（可区别性）、一致性和稳定性测试指南 冰叶日中花》通过审定

(5)《植物品种特异性（可区别性）、一致性和稳定性测试指南 蘘荷》 通过审定

(6)《植物品种特异性（可区别性）、一致性和稳定性测试指南 大花马齿苋》（研制中）

(7)《植物品种特异性（可区别性）、一致性和稳定性测试指南 虞美人》（研制中）

8.申请、授权国家发明专利2项，授权软件著作权7项

(1)《利用SSR引物鉴定大麦品种的方法及其应用》专利号：2L 2012 1 0326416.3

(2)《一种通用型作物三维自动成像系统》申请号：2023102470443

(3)《DUS田间植物性状管理系统》，登记号：2020SR0062624

(4)《DUS田间信息采集系统》，登记号：2020SR0067027

(5)《DUS田间试验信息溯源系统》，登记号：2020SR0067035

(6)《DUS南京分中心委托服务平台》登记号：2020SR0053837

(7)《DUS南京分中心测试管理平台》登记号：2020SR0053844

(8)《主要农业植物已知品种性状描述数据库软件系统》登记号：2021SR2223572

(9)《主要农业植物已知品种遗传图谱数据库软件系统》登记号：2020SR2223571

9.发表文章

近年来在各类核心期刊发表相关研究论文7篇

（1）Selection and Validation of 48 KASP Markers for Variety Identifcation and Breeding Guidance in Conventional and Hybrid Rice (Oryza sativa L.)_李华勇（通讯作者）

文章链接：https://kns.cnki.net/kcms2/article/abstract?v=LeQIq0pPraN7z56UFBXYmp5cqSpFXzXCsduiAbZweC6AiaAe9bGL9P_TB9y75EzNFXHkgxmRcXoxhw3uLUN0YhFlQvlN_4Z_d0w8I4wlmGpPxdmEP-zhIIUzKtKUwjjK&uniplatform=NZKPT

（2）Quantification of the three-dimensional root system architecture using an automated rotating imaging system_李华勇（共同第一作者）

文章链接：https://link.springer.com/article/10.1186/s13007-023-00988-1

（3）大豆株高全基因组关联分析_王显生（通讯作者）

文章链接：https://kns.cnki.net/kcms2/article/abstract?v=3uoqIhG8C45S0n9fL2suRadTyEVl2pW9UrhTDCdPD66siKENVrDOT2e50Oc-TT54rX9PO1hhfuXg7l7HXlw3Ux5DOGCd-O7C&uniplatform=NZKPT

（4）基于表型性状和KASP标记的玉米DUS测试品种的聚类分析_王艳平

文章链接：https://kns.cnki.net/kcms2/article/abstract?v=3uoqIhG8C44YLTlOAiTRKibYlV5Vjs7iJTKGjg9uTdeTsOI_ra5_XTD-028vMKHL6MHylrN-SDDjwFZenUZVh6_rcwvQUbOq&uniplatform=NZKPT

（5）SNP靶向测序在水稻DUS测试中的应用_汪鸿星

文章链接：已收录，待发表

（6）玉米花丝的多样性及其颜色变化_王艳平

文章链接：https://kns.cnki.net/kcms2/article/abstract?v=3uoqIhG8C44YLTlOAiTRKibYlV5Vjs7iJTKGjg9uTdeTsOI_ra5_XZ9e1Z54OWjB4FJE6P0OZya5sUXpQ9dIQsqGJyRstgls&uniplatform=NZKPT

（7）Genome-wide identification, characterization, and expression analysis of the expansin gene family in Watermelon_王显生（通讯作者）

文章链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s13205-020-02293-3

10.获得奖项

2022年，农业农村部2021年度DUS测试先进团队；

2019年，全国测试机构（首批14个分中心）评估中排名第一；

2019年，国内率先通过欧盟专家组模拟现场考评的分中心。

荣获“全国植物新品种保护先进个人”称号2项；荣获“DUS测试体系年度先进个人”称号1项；荣获“DUS测试体系优秀青年”称号1项；荣获“2023年度DUS测试体系优秀评选三等奖”1项；荣获“DUS测试技术标准照片技能竞赛各类奖项”6项；荣获“院优秀共产党员”称号1项；“院先进工作者”称号2项；“院最美奉献青年”称号1项；通过并获得国际植物新品种保护联盟（UPOV）远程培训课程DL205合格证书12人次；其他各类奖项10人次；

七、对外合作与交流

国内合作：近年来依托农业农村部资源保护、标准制定等专项，以项目和技术为纽带，与南京农业大学、南京蔬菜花卉研究所、重庆市农科院、贵州省农科院、江苏农林职业技术学院等单位在学术研讨、标准制定、人员交流和测试技术交流等方面保持着密切的合作关系。

国际合作：主动跟进国际UPOV联盟组织的各类技术工作组会议，积极参与测试技术研讨，先后派出3名研究人员赴荷兰、摩尔多瓦、巴西、韩国等国家开展学术访问和技术交流活动。