多学科通用知识信息系统在植物品种保护中的应用

© 2013刘燕芳.出版社：Elsevier B.V.由美国应用科学研究所负责选择和/或同行评审可在www.sciencedirect.com在线获取ScienceDirectAASRI Procedia 4（2013）236 - 2422013年AASRI智能系统与控制多学科通用知识信息系统在植物品种保护中刘艳芳a，b，黄庆梅a，b，张建华a，b *，杨晓红a，b，李延刚a，b，王烨a，b，c，王江民a，b，张辉a，b，关俊娇a，b云南省农业科学院质量标准与检测技术研究所，昆明650205b中国农业部昆明DUS试验站，昆明650205c大理学院农业与生物科学学院，中国摘要植物新品种保护在社会发展中发挥着越来越重要的作用，已引起世界各国的高度重视。PVP的快速增长对PVP检测或DUS检测中使用的类似品种的选择施加了越来越大的压力。这种情况使得传统的依靠人工进行同类品种选择的方法陷入困境。为了提高植物品种审定工作的准确性和效率，整理植物品种的各种信息，提出了植物品种常识信息系统。本文介绍了该系统的结构、管理、维护和功能，并举例说明了该系统在同类品种选育中的应用。基于该系统，可以使相似品种的选择规范化、简化化，不受品种审定人员主观判断的影响。植物品种信息也可以进行管理。© 2013作者。由Elsevier B. V.在CC BY-NC-ND许可下开放获取。由美国应用科学研究所负责选择和/或同行评审关键词：信息系统;常识种类; PVP; DUS测验。* 通讯作者。联系电话：86-871-5894691;电子邮件地址：eapvpf2@163.com。2212-6716 © 2013作者由Elsevier B. V.在CC BY-NC-ND许可下开放获取。美国应用科学研究所负责的选择和/或同行评审doi：10.1016/j.aasri.2013.10.036Yan-fang Liu等人/ AASRI Procedia 4（2013）2362371. 介绍随着知识经济时代的到来，知识产权已成为衡量一个国家或地区综合实力和核心竞争力的重要指标。它在科技进步、经济发展和社会稳定中发挥着越来越重要的作用[1，2]。植物新品种保护作为知识产权的一种形式，不仅是现代农业发展的关键，也是社会发展的保障[3]。1999年，中国正式加入国际植物新品种保护联盟，成为第39个成员国。13年来，我们的PVP课程从无到有，不断发展。植物品种保护申请和批准的数量一直在增加。申请数量从12年前的115件增加到2011年的1138件。截至2010年底，来自中国30个省（区、市）和其他14个国家的累计申请量达6989件，其中2890件已获授权[4]。在实施植物品种保护的国家，植物品种保护只能授予那些被确定为不同于任何公知品种的品种（以下简称“已知品种”），植物品种保护审查是基于DUS测试，该测试是在参考类似品种的情况下进行的。相似的品种一般是从已知的品种中选出的。在DUS测试的一个案例中，类似的品种需要尽可能少，以提高效率，节省人力和成本。因此，从已知品种中选择相似品种对DUS测试的效率和准确性至关重要[5]。已知的品种包括出售多年的品种，申请植物品种保护的品种，或进入官方登记的品种。新品种通过植物品种保护初审的，视为已知品种。因此，随着植物品种保护的迅速发展，已知品种的数量也在增加，这给选择类似品种带来了越来越大的压力。这种情况使得传统的依靠人工进行同类品种选择的方法陷入困境。因此，植物品种审定工作迫切需要一个信息化平台，能够对已知品种的各种信息进行梳理，保证同类品种的筛选准确有效。2007年建立了“常识品种信息系统”，2012年投入使用。本文介绍了该系统的结构和功能。[6]美国2. 体系框架“品种常识信息系统”梳理了已知品种的基本信息、登记信息、入库信息、特征信息、DNA信息、照片信息、DUS检测信息等6大类信息。该系统以特征表达、DNA指纹图谱和可视照片等信息为基础，为从已知品种中选择相似品种提供了有效的支持[7、8]为确保系统的安全性，明确规定了系统的使用和维护权限。如图1所示，系统框架和品种信息的维护权限为管理员所有，对这两部分的修改权限仅限于管理员。该系统具有相似品种选择功能，可供检验人员和其他用户使用。238Yan-fang Liu等人/ AASRI Procedia 4（2013）236品种信息公共知识种类信息系统用户图1系统顶层2.1. 系统框架该系统框架分为特征描述、DNA指纹图谱和可视化照片3个部分，可为品种信息的收集和管理提供依据，从而从已知品种中筛选出相似品种。 特征描述每个品种都可以用特征表达来描述。为了说明特征和比较品种间的某些特征，可以将每个特征的表达范围划分为若干状态，并将整个表达状态集合指定为注“1-9”，或“1-5”等。在特征描述的框架下，为每个特征及其对应的表达状态建立了一整套注释，并将其纳入在“字典”中，每个特征都有一个标准代码。此外，每个特征中还包括与特征的全名、表达类型、表达状态和相应注释相关的信息。具有相同或相似的名称、表情状态和注释的特征可以合并为一个，并给出一个标准代码。该框架的管理包括添加新特征、删除错误特征、修改和查询与特征相关的信息，包括表达状态、注释等。 DNA指纹图谱为了给品种的DNA指纹图谱提供依据，在DNA指纹图谱的框架下，收集和管理与DNA指纹图谱所用引物相关的信息，包括分子标记名称、引物编码、引物位点等。该框架的管理包括对引物相关信息的添加、删除、修改和查询。 视觉摄影摄影是除特征描述外的另一种直观描述品种的有效手段。为便于利用照片进行品种间的比较，应明确作为照片拍摄对象的单株部位。因此，与植物部分（照片目标）相关的信息包括在该框架中。该框架的管理包括增加、删除、修改和查询植物部分（照片目标）。管理员Yan-fang Liu等人/ AASRI Procedia 4（2013）236239品种名称IDPVP固定器⋯代码数据结论⋯位置代码⋯DUS测试状态注释测量⋯标记引物DNA指纹⋯DNA Inf.特征信息存储信息注册信息基本信息品种信息波托信息公共知识P1基本信息P2注册信息品种信息P3存储信息P4特征信息P5P6DNA Inf.照片信息P相似品种用户AdminDUS测试DUS测试仪图2第一层2.2. 品种信息系统中的每个品种都有自己的ID。如果该品种是PVP授权品种，则该品种的ID是其申请代码。其他品种的ID是满足一定要求的代码。为了充分了解品种，系统应归纳和管理6类信息，即基本信息、登记信息、储存信息、特征信息、DNA信息、照片信息（图2）。产品名称⋯图3系统240Yan-fang Liu等人/ AASRI Procedia 4（2013）236 基本信息品种基本信息一般是指品种名称、品种标识、申请人、品种权人、繁殖方式、品种所属植物属种等信息。该部分的管理包括增加、删除、修改和查询某一品种的基本信息。 注册信息登记信息可以在品种进入国家或省级品种登记时生成。品种登记信息是指品种的登记代码、登记日期、登记结论等。al..这部分的管理包括注册信息的增加、删除、修改和查询。 存储信息存储信息是指与品种的存储位置和代码有关的信息，便于查找品种。该部分的管理还包括对存储信息的添加、删除、修改和查询。 特征信息特征信息是与历年和不同试验站获得的特征测量值有关的信息，包括各品种的试验编号、特征的表现状态和相应的注释，以及特征的初始测量值。该部分的管理包括对上述特征信息的添加、删除、修改、查询等，以及数据的批量导入。两年或两年以上 DNA信息DNA信息是与品种DNA指纹有关的信息，特别是用于DNA指纹分析的引物和分子标记。该部分的管理与特征信息相同，包括新增、删除、修改、查询、批量导入数据等。 照片信息根据摄影规程，明确规定了品种的摄影部位，每个植物属或种都有其确定的摄影部位。此外，照片应使用同一类型的相机拍摄，每张照片应根据一定的规则命名。一张照片的名称由“品种名称_拍摄部位_编号”组成。本部分包括与照片名称、地点、日期、拍摄部位相关的照片信息。该部分的管理包括照片信息的添加、删除、修改和查询。3. 相似品种申请PVP的品种应参照同类品种进行DUS试验。相似的品种是从已知的品种中选出的。相似品种的选择主要依据性状描述和DNA指纹图谱两个方面。当一个品种与给定品种具有最相似的特征描述和DNA指纹时，该品种被认为是给定品种的近似品种。3.1. 基于特征描述的选择这方面的选择步骤如下：1. 应确定候选品种的范围。候选品种应与给定品种属于同一植物属或种，或在给定品种属于某个亚组的情况下，属于同一植物属或种组（即亚组）。Yan-fang Liu等人/ AASRI Procedia 4（2013）2362412. 为避免因环境变化引起的性状表达变异在同类品种选择中出现镜像现象，应考虑DUS试验的定位。如果一个性状的表达容易受到环境变化的影响，则应排除该性状，以供同类品种选择时考虑。3. 在考虑植物属或种和性状变异后，相似品种的选择进入关键阶段：同一性状表现的比较。根据特征的表达类型，将特征分为定性特征（QL）、定量特征（PQ）和伪定量特征（QN）。重要的是要注意，特征表达式应按以下顺序进行比较：QL->PQ->QN。具体方法如下：a. 相似品种的质量特征（QL）的表达状态应与给定品种的相同，特别是那些被指定为分组特征的质量特征（QL）。具有不同QL注释的候选品种可能不被视为相似品种。b. 相似品种与给定品种之间伪定性特征（PQ）的表达状态的注释允许有差异。但是，差异应该尽可能小。如果一个伪质量特征是一个分组特征，则应避免相似品种与给定品种之间的任何特征差异。c. 同类品种数量性状（QN）表达状态的注释也允许与本品种有差异。差异也应该尽可能小。在同类品种的选择过程中，用于比较的性状数因具体情况而异。在候选品种的数量较大的情况下，可以使用更多的特征。图4“基于特征描述的选择“工作流程3.2. 基于DNA指纹这方面的选择步骤如下：1. 确定候选品种的范围，候选品种应与给定品种在同一植物属或种内，如果给定品种属于某个亚组，则应在同一植物属或种的组（即亚组）内。2. 由于不同的分子标记方法有不同的引物和DNA指纹图谱，因此在进行比较之前应考虑标记的类型。只有用相同的标记和引物得到的DNA指纹图谱才能用于相似品种的选择。242Yan-fang Liu等人/ AASRI Procedia 4（2013）2363. DNA指纹是通过PCR扩增和电泳检测的，由不同的DNA条带组成。DNA指纹图谱是用DNA条带的位点来描述的。因此，在这方面，相似品种的选择是基于DNA指纹图谱的比较，或扩增DNA条带的位点，差异也应该尽可能小。4. 该系统基于该系统，可以使相似品种的选择规范化、简化化，不受品种审定人员主观判断的影响。植物品种信息也可以进行管理。5. 确认刘艳芳，张建华，等.感谢“农业科研公益专项基金（200903008-14）”的支持引用[1] 约登斯河2005.从《国际植物新品种保护公约》看植物新品种保护的进展。World Patent Information，27（3），232-243.[2] 李伟杰，李伟杰. 2007.发展中国家的植物品种保护。一份现场报告。Food Policy，32（3），354-371.[3] 布阿内克湾2006年。植物相关创新的保护：演变和当前讨论。World Patent Information，28（1），50-62.[4] Furones-Pérez P，Fernán-López J. 2009年。对甜板栗13个形态和物候特征进行了研究。用于DUS测试。Euphytica，167（1），1-21.[5] 李晓华，李晓华，张世华，李明生，李文华. 2002.植物新品种保护与DUS检测技术。中国农业科学，1（12），1400-1403。[6] SuarezFF，UtterbackJM. 一九九五年 D om inantDesignsandtheSurvivalofFir m s. 《战略管理杂志》，16，415-43 0。[7] 孔良斌，余国昌.2009年柴油机行业客户服务体系研究IE EM，10，1380-1383.[8] Hoffner Y，Field S. 2004.为动态电子商务提供强大而灵活的域类型。IEEE第8届国际企业分布式对象计算会议。