基于dna指纹的农作物品种身份证的构建

基于dna指纹的农作物品种身份证的构建

收获是农业的另一个非凡、不可替代的优质农业生产手段。在我国农作物种子品种繁多、企业众多、销售渠道繁杂的状况下,种子市场长期存在品种雷同、假冒套牌等不良现象,农民购买的商品种子往往无法准确追溯到生产源;而另一难题是种子的鉴定,农民一般不具备鉴定种子真伪的能力,往往到快成熟时才能发现问题。因此,在商品种子上如何实现准确追溯、快速鉴定是保证种子质量安全的关键问题之一。产品电子代码(ElectronicProductCode)是一种产品可追溯技术解决方案,它是伴随着物联网时代成长并发展起来的,可以为每一件物品建立一个唯一的电子标识,实现全球范围内对单件产品的跟踪与追溯,从而有效提高供应链管理水平、降低物流成本对于商品种子的快速鉴定,传统的种植方法鉴定周期太长,不能满足时效性需要。近年来兴起的分子生物学技术,特别是种子DNA指纹应用于种子纯度和真伪鉴定的研究,为种子的快速鉴定提供了一个新的方法。2013年起,安徽省农业科学院研究了基于DNA指纹建立农作物品种身份证的方法,编制了农作物品种身份证编码规范地方标准1农作物品种身份证的组成为解决种子生产、经营和知识产权保护中存在的突出问题,安徽省农业科学院杨剑波等提出了构建农作物品种身份证的编码规范,它借鉴人类身份证建立模式,将品种的商品信息、指纹信息及特异基因信息相结合,构建农作物的品种身份证。农作物品种身份证由3部分构成:第1部分为商品码,反映作物及品种类别、品种选育(或审定)的区域和时间等,预设14位阿拉伯数字;第2部分称为指纹码,反映品种的DNA指纹信息,依据作物类型以不多于40位阿拉伯数字(或字母)表示;第3部分称为补充码,即特异基因识别码,表示品种携有的特异基因信息,设计为字母T、S和M等,分别代表通过转基因、诱变和分子标记辅助选择等改良育成的品种2通过电子农业代码实现水果种子代码2.1农作物种子电子代码通过现代信息技术和分子生物学技术手段,针对农作物种子,编制以DNA指纹数据为基础的农作物品种身份证,再结合种子厂商识别代码、分类代码、序列号等产品数据字段,组成一组数字,为每一件(袋)商品种子建立一个唯一的电子标识,形成农作物种子电子代码,应用后可实现种子的准确追溯和快速鉴定等功能。农作物种子电子代码的构建需遵循便于标记、便于识别、易扫描、可加密等原则。2.2农作物品种身份证编码的简化及分类代码农作物种子电子代码与常规产品的电子代码比较,除具有标头、厂商识别代码、对象分类代码、序列号等常规数据字段外,还特别加上农作物品种身份证的数据字段(代码)。农作物种子电子代码由厂商识别代码、农作物品种身份证码、分类代码、序列号等产品数据字段组成,长度约27位阿拉伯数字或字母。厂商识别代码:可直接使用种子企业的组织机构代码,以9位阿拉伯数字或字母组合表示。我国政府对每个国内依法注册、依法登记的机关、企、事业单位、社会团体等均颁发一个在全国范围内唯一的、始终不变的代码标识品种身份证码:使用简化码,以5位数字或字母组合表示。由于农作物品种身份证代码的位数较长,达50位左右,在种子电子代码的编制中需进行简化处理。可将多位的农作物品种身份证码简化成5位数字和字母组合的代码(简化身份证码),考虑可识别性问题,除去I,O,L,Q,G,Z这6个字母,可以表示2430万个品种身份证代号。简化身份证码与完全身份证码一一对应,在压缩代码的同时起到一定的信息加密作用。分类代码:种子分类代码在品种身份证中已有体现,即作物及品种类别码,在实际编码中不再重复表示。序列号:序列号是额外的一组数字,以13位阿拉伯数字或字母组合表示,专用于标识单件(袋)种子,它具有唯一性。序列号可采用时间戳信息加九位随机码后缀的形式,即确保了单件(袋)种子的唯一标识性,也实现了标识唯一时刻的功能,从而体现种子溯源信息的科学性及实用性。2.3种身份证编码运用以上农作物种子电子代码的构建规则,可形成种子电子代码编码体系应用于不同商品种子的包装及流通。如,生产销售水稻种子两优100,在某袋商品包装种子应用该规则后,其厂商识别代码(企业组织代码)为75486457-7品种身份证代码为11112342007274733885511664855883322,对应简码为00007;序列号为14AI000001580,其中14AI为时间戳信息,000001580是一次生成的唯一性随机码后缀,以此形成的种子电子代码为75486457-70000714AI000001580(图示)。种子电子代码的信息载体可以是多形式的,如RFID电子标签、条形码等。其中,RFID(射频识别)标签应用了非接触式的自动识别技术,具有快速扫描、抗污染、穿透性好、记忆容量大等优点,理论上是种子电子代码的最优载体之一2.4种子电子代码平台建设种子电子代码在编制完成、载体实现后,走向应用的关键一步是搭建相关的网络平台,提供信息服务。在种子电子代码的应用研究中,试搭建了一套种子溯源及监管网络平台。在平台架构方面,该平台架构在云服务上,以降低平台的网络安全风险,采用虚拟技术满足平台的伸缩性要求,并支持平台数据的海量性;在数据库支撑方面,平台整合农作物品种身份证数据库、种子溯源信息数据库、种子监管信息数据库,综合形成种子电子代码基础数据库,并可实现多权限、多用户的系统管理;在数据处理关键技术方面,利用自主研发的具有自主知识产权的快速海量电子代码生成器,实现分钟级的百万条内外码同步生成,保证提供给打(喷)码设备的带验证功能的种子电子代码与数据库中的内码保持同步;在扫码应用方面,研究支持Web定位功能的溯源扫描技术和支持众包(CrowdSourcing)式信息获取技术,使得安装有微信等通用扫描软件的手机均可支持应用,用户扫码的信息反馈可用于基于地图的可视化大数据分析,为执法和流通管理提供决策支持;在平台模块方面,面向种子监管人员、种子企业管理人员和农户提供质量监管子系统、种子流通管理子系统、种子数据采编子系统、种子追溯子系统和平台管理子系统以及相应的手机客户端App。该平台涵盖了种子质量溯源、流通管理、监管等主要功能。3各企业参与试点,提供环境为验证种子代码技术的科学性和实践性,2014年10月开始,从以下方面进行了种子电子代码的试应用:一是搭建融合种子溯源及监管网络平台的相关门户网站(Http://),为种子电子代码的市场应用提供网络支持;二是选择安徽天益青种业、安徽徽商同创种业、合肥丰宝种业、合肥嘉农种业等种子企业参与试点,为种子电子代码技术落地提供环境;三是在各企业生产销售的小麦、水稻、玉米3种作物的10多个品种的种子商品(华成3366、新两优1671、鲁单9088等)开展种子代码生产及应用试验,以二维码为信息载体在200余万件(袋)种子包装袋上喷印相关的种子电子代码。应用结果显示,农作物种子电子代码以二维码为信息载体,能清晰地一袋一码喷印在商品种子包装袋中,通过智能手机通用二维码扫码App或电脑扫描枪、pad等其他终端,如实反应种子的生产信息和以DNA指纹为基础的品种身份证信息等。其优点是扫码简单,良好的容错性使得二维码易于在各类终端快速扫描识别;成本低廉,一枚2cm×2cm的二维码,喷印费仅需0.02元左右;易用性强,在当今智能手机和移动互联普及的时代,采用二维码为载体的种子代码可以随处轻松应用。4种子电子代码的编码经过研究发现,农作物种子电子代码技术,为种子生产、销售、消费、监管提供了科学而又标准化的手段,基本满足种子企业、种子管理部门、农户的需求,是一种新的种子质量追溯和种子行业监管解决方案。但在实现与应用中也存在一些问题:如严格意义上的产品电子代码,其编码结构是严谨而具体的,厂商识别码是厂商申请后由EPCglobal提供针对这些问题,目前的解决办法有:一是扩大试点范围,让更多的种子企业和种子用户参与,依托种子电子代码使用者的智慧,帮助完善产品电子