《高通量動植物基因型分型平臺技術(shù)規(guī)范》

一、團體標(biāo)準(zhǔn)制修訂背景、目的和意義

在分子育種、生物技術(shù)育種以及智能育種等方面，我國與國際領(lǐng)

先水平仍有較大差距，生物育種芯片及相關(guān)基因型分型技術(shù)等關(guān)鍵共

性技術(shù)及材料仍由國外控制，存在“卡脖子”的風(fēng)險。開發(fā)適合于不同

應(yīng)用場景的高效基因型分型技術(shù)，尤其是有自主知識產(chǎn)權(quán)的高通量測

序技術(shù)的高效基因型分型技術(shù)，是對國外技術(shù)壁壘實現(xiàn)彎道超車最有

效、直接的方法。

目前廣泛應(yīng)用的基因分型檢測技術(shù)主要包括KASP、固相芯片、

液相芯片、全基因組重測序等技術(shù)。KASP檢測技術(shù)是國際上最通用

的SNP標(biāo)記檢測方法，但需要針對已知位點設(shè)計特定引物進行檢測，

但生物育種中面臨全新的等位基因型位點則該方法會失效。且KASP

鑒定的位點數(shù)相對有限，屬于低密度的基因分型技術(shù)。固相芯片的定

制與生產(chǎn)仍由國外少數(shù)高科技公司所控制，存在“卡脖子”風(fēng)險，且固

相芯片基因分型技術(shù)存在研發(fā)定制成本高、檢測樣品數(shù)量不靈活、只

能檢測設(shè)定位點等缺點。液相芯片、簡化測序、全基因組重測序等基

于高通量測序的基因分型檢測技術(shù)是近些年興起，且對國外技術(shù)壁壘

有效規(guī)避的方法，此外，基于高通量測序的基因分型技術(shù)具有靈活性

更高、成本更低、自動化程度高、更有利于新等位基因型的發(fā)現(xiàn)等特

點。

目前關(guān)于“高通量動植物基因型分型平臺”尚無國家標(biāo)準(zhǔn)，相關(guān)的

1

國家標(biāo)準(zhǔn)《GB/T37870-2019個體鑒定的高通量測序方法》、《GB/T

35890-2018高通量測序數(shù)據(jù)序列格式規(guī)范》、《GB/T35537-2017高

通量基因測序結(jié)果評價要求》、《GB/T30989-2014高通量基因測序

技術(shù)規(guī)程》更偏向于對人基因分型檢測或測序技術(shù)，技術(shù)細節(jié)與農(nóng)作

物基因型分型檢測實際需求存在較大差異。對農(nóng)業(yè)物種的育種親本和

群體進行精準(zhǔn)高效的基因型鑒定和群體遺傳分析，是加速分子育種、

生物技術(shù)育種及智能育種的的重要基礎(chǔ)。制定相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)可加速我省和

我國分子育種、生物技術(shù)育種及智能育種進程，為打贏種業(yè)“翻身仗”

做出積極貢獻。

二、工作簡況

1.任務(wù)來源

本標(biāo)準(zhǔn)項目是根據(jù)中國農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展研究會發(fā)布《關(guān)于征集

2024年中國農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展研究會團體標(biāo)準(zhǔn)項目的通知》（農(nóng)綠（秘）

〔2023〕26號）的有關(guān)要求，結(jié)合生物育種中的實際需求提出，標(biāo)準(zhǔn)

立項名稱為《高通量動植物基因型分型平臺技術(shù)規(guī)范》。

2.主要工作過程

2.1文獻研究階段2023年12月-2024年3月

廣泛收集高通量動植物基因型分型平臺技術(shù)規(guī)范相關(guān)資料、文獻、

標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范和國家政策等，并對相關(guān)單位進行調(diào)研訪談。查閱相

關(guān)資料、專業(yè)文獻20余篇，涉及自動化系統(tǒng)搭建、動植物核酸提取、

文庫構(gòu)建、基因測序、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)質(zhì)量與安全等；借鑒國家標(biāo)準(zhǔn)

11項，涉及高通量基因測序技術(shù)規(guī)程、實驗室生物安全通用要求、生

2

物特征識別數(shù)據(jù)交換格式、生物特征樣本質(zhì)量、高通量基因測序結(jié)果

評價規(guī)范、生物樣本庫質(zhì)量和能力通用要求等；參考涉及高通量動植

物基因型分型技術(shù)準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性、安全性等相關(guān)政策法規(guī)。

2.2標(biāo)準(zhǔn)草案編制階段2024年4月

在前期文獻研究階段基礎(chǔ)上，成立標(biāo)準(zhǔn)編制組。編制組多次訪談

了華智生物、華智智造、瑞孚迪、隆平高科、華大智造、聯(lián)創(chuàng)種業(yè)、

百邁客等自動化設(shè)備供應(yīng)、基因分型平臺搭建與使用的相關(guān)龍頭企業(yè)，

實地調(diào)研了一批自動化研發(fā)與生產(chǎn)、基因分型平臺建設(shè)與運營的工廠、

企事業(yè)單位，分析調(diào)研了國家級有關(guān)種質(zhì)資源基因型精準(zhǔn)鑒定平臺，

了解動植物基因型分型的技術(shù)流程、質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)格式要求等，進

一步優(yōu)化了標(biāo)準(zhǔn)草案中的具體數(shù)據(jù)指標(biāo)。明確了本標(biāo)準(zhǔn)的主題為高通

量動植物基因型分型平臺，設(shè)計了標(biāo)準(zhǔn)主體結(jié)構(gòu)為：平臺架構(gòu)、自動

化系統(tǒng)、核酸提取、文庫構(gòu)建、基因測序、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)質(zhì)量與安

全、運行維護等標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容，形成了標(biāo)準(zhǔn)草案。

2.3標(biāo)準(zhǔn)立項階段2024年5-6月

標(biāo)準(zhǔn)草案提交中國農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展研究會后，由研究會提交標(biāo)準(zhǔn)草

案至相關(guān)專家征求意見，共收到6位專家提出的9條修改意見。編制

組共采納了7條意見，部分采納2條，修改后形成標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿。

3.主要起草人及其分工

標(biāo)準(zhǔn)負(fù)責(zé)人田冰川研究員負(fù)責(zé)該標(biāo)準(zhǔn)的整體統(tǒng)籌與設(shè)計；黃剛高

級農(nóng)藝師負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)文獻調(diào)研、技術(shù)規(guī)范的文庫構(gòu)建及基因測序兩部分，

并負(fù)責(zé)標(biāo)準(zhǔn)草案統(tǒng)稿；唐順學(xué)博士負(fù)責(zé)基因分型技術(shù)流程審核及數(shù)據(jù)

3

質(zhì)量與安全；李興旺教授、李玉虎、周斌、汪梓良、江濤負(fù)責(zé)自動化

平臺架構(gòu)及自動化系統(tǒng)搭建；王凱、徐國平、鄭洪坤、傅軍、張雪川、

王愛、辛盛負(fù)責(zé)平臺測試和反饋；譚司苡、戴倩、羅超偉、陳佳、劉

佳怡、周海燈負(fù)責(zé)自動化系統(tǒng)實驗驗證及運行維護；許美娟、劉建丹、

陳淑婷負(fù)責(zé)文庫構(gòu)建實驗驗證；黃祖軍、艾嘉、李勇負(fù)責(zé)基因測序?qū)?/p>

驗驗證；李樂、唐宜、楊鵬翔負(fù)責(zé)核酸提??；李為國、尹立新、方妙

全負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)分析。

三、標(biāo)準(zhǔn)編制原則和依據(jù)

1.編制原則

1.1合規(guī)性

標(biāo)準(zhǔn)起草小組在制定文件過程中，以國家現(xiàn)行的動植物基因分型

相關(guān)政策法規(guī)為基礎(chǔ)，結(jié)合目前設(shè)施農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，按照GB/T1.1—

2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》

的規(guī)定及相關(guān)要求編制。

1.2科學(xué)性

本標(biāo)準(zhǔn)是在參考國家、行業(yè)、地方相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)我國

動植物基因分型平臺建設(shè)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢編寫的，標(biāo)準(zhǔn)中的指標(biāo)的選

取力求與國家、行業(yè)管理辦法協(xié)調(diào)一致。

1.3可操作性

本標(biāo)準(zhǔn)編制過程中對高通量動植物基因型分型平臺的平臺架構(gòu)、

自動化系統(tǒng)、核酸提取、文庫構(gòu)建、基因測序、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)質(zhì)量

與安全、運行維護等進行明確規(guī)定，具備可操作性且滿足應(yīng)用需求。

4

1.4先進性

本標(biāo)準(zhǔn)在制定時針對充分考慮動植物基因型分型持續(xù)發(fā)展方面

的需求，結(jié)合自動化系統(tǒng)的先進技術(shù)應(yīng)用，如自動化信息管理系統(tǒng)、

自動化移液工作站、自動化文庫構(gòu)建系統(tǒng)等具有前瞻性、先進性的技

術(shù)應(yīng)用結(jié)合，使本標(biāo)準(zhǔn)在行業(yè)中屬于先進行列。

2.編制依據(jù)

2.1本標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：

標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的要求和規(guī)定起草制定。

2.2依據(jù)國家發(fā)展改革委印發(fā)的《“十四五”生物經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》

（發(fā)改高技〔2021〕1850號）專欄3現(xiàn)代種業(yè)提升工程中推動育種

創(chuàng)新的要求，以農(nóng)作物分子育種創(chuàng)新服務(wù)平臺和鑒定平臺、畜禽育種

創(chuàng)新平臺、水產(chǎn)聯(lián)合育種平臺等為重點，華智生物技術(shù)有限公司堅持

以“BT+DT”的發(fā)展理念，將打造服務(wù)全行業(yè)的關(guān)鍵共性技術(shù)為己任。

高通量動植物基因型分型平臺是華智生物全力打造的分子育種創(chuàng)新

服務(wù)平臺的重要組成部分，建成以來已經(jīng)連續(xù)3年承接國家種質(zhì)資源

精準(zhǔn)基因型鑒定任務(wù)，同時為育種企事業(yè)單位提供基因分型服務(wù)，已

經(jīng)在200+物種中展開基因分型技術(shù)服務(wù)，服務(wù)客戶數(shù)量超600家。

四、標(biāo)準(zhǔn)主要條文或技術(shù)內(nèi)容及其確定依據(jù)

本標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容包括8部分：平臺架構(gòu)、自動化系統(tǒng)搭建、核酸

提取、文庫構(gòu)建、基因測序、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)質(zhì)量與安全、運行維護。

1.平臺架構(gòu)

5

本章節(jié)對高通量動植物基因型分型平臺的架構(gòu)進行描述，并對4

個模塊的設(shè)備選型及重點參數(shù)進行明確。

依據(jù)來源：整個平臺架構(gòu)依據(jù)《GB/T30989-2014高通量基因測

序技術(shù)規(guī)程》及《GB/T37870-2019個體鑒定的高通量測序方法》中

相關(guān)條款進行總結(jié)。

2.自動化系統(tǒng)搭建

本章節(jié)對儀器設(shè)備連接、設(shè)備通訊、設(shè)備儀器聯(lián)調(diào)聯(lián)動、軟件開

發(fā)、硬件調(diào)動與管理、自動化整合設(shè)備性能等進行描述。

依據(jù)來源：自動化系統(tǒng)搭建依據(jù)《GB/T43436-2023智能工廠面

向柔性制造的自動化系統(tǒng)通用要求》、《GB/T43209-2023自動化系

統(tǒng)與集成智能生產(chǎn)線虛擬重構(gòu)技術(shù)要求》、《GB/T41812-2022自

動移液工作站性能檢測通則》及《DB32/T4048-2021可移動式機械

臂通用技術(shù)條件》中相關(guān)條款進行總結(jié)。

3.核酸提取

本章節(jié)對高通量測序用到的樣品核酸提取方法、核酸質(zhì)量要求進

行明確。

依據(jù)來源：核酸提取方法根據(jù)《分子克隆實驗指南》第二版中的

方法。核酸類樣品應(yīng)根據(jù)《GB/T35537高通量基因測序結(jié)果評價要

求》的堿基測序準(zhǔn)確率的要求進行質(zhì)量控制。生物樣本的前處理過程、

獲取、保存、銷毀、運輸?shù)炔僮鲬?yīng)符合《GB/T37864-2019生物樣本

庫質(zhì)量和能力通用要求》?；蚪MDNA片段大?。―NA完整性）和

濃度檢測根據(jù)《GB/T40664-2021用于高通量測序的核酸類樣本質(zhì)量

6

控制通用要求》和《SN/T2497.21-2010進出口危險化學(xué)品安全試驗

方法第21部分：瓊脂糖凝膠電泳試驗》的步驟?；蚪MDNA濃度

檢測依據(jù)《GB/T35537-2017高通量基因測序結(jié)果評價要求》中條款

要求。

4.文庫構(gòu)建

本章節(jié)對高通量測序用到的文庫構(gòu)建流程及質(zhì)控方法進行明確。

依據(jù)來源：文庫構(gòu)建流程依據(jù)《GB/T30989-2014高通量基因測

序技術(shù)規(guī)程》及《GB/T37870-2019個體鑒定的高通量測序方法》中

相關(guān)條款進行總結(jié)。測序文庫的片段大小（DNA完整性）和濃度檢

測根據(jù)《GB/T40664-2021用于高通量測序的核酸類樣本質(zhì)量控制通

用要求》和《SN/T2497.21-2010進出口危險化學(xué)品安全試驗方法第

21部分：瓊脂糖凝膠電泳試驗》的步驟。測序文庫濃度檢測依據(jù)《GB/T

35537-2017高通量基因測序結(jié)果評價要求》中條款要求。

5.基因測序

本章節(jié)對高通量基因測序的信號采集和信號轉(zhuǎn)換的原理和步驟

進行描述。

依據(jù)來源：基因測序依據(jù)《GB/T30989-2014高通量基因測序技

術(shù)規(guī)程》及測序儀公司官方技術(shù)資料總結(jié)而來。

6.數(shù)據(jù)分析

本章節(jié)對數(shù)據(jù)質(zhì)量控制、基因型分型的標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)據(jù)格式、常用軟

件、輸出結(jié)果文件及結(jié)果統(tǒng)計等進行描述。

7

依據(jù)來源：數(shù)據(jù)分析依據(jù)《GB/T35890-2018高通量測序數(shù)據(jù)序

列格式規(guī)范》及《GB/T33767.14-2023信息技術(shù)生物特征樣本質(zhì)量

第14部分：DNA數(shù)據(jù)》中相關(guān)條款進行總結(jié)。

7.數(shù)據(jù)質(zhì)量與安全

本章節(jié)對數(shù)據(jù)的采集安全、傳輸安全、存儲安全、處理安全等提

出規(guī)范要求。

依據(jù)來源：數(shù)據(jù)質(zhì)量與安全依據(jù)《GB/T26237.14-2023信息技術(shù)

生物特征識別數(shù)據(jù)交換格式第14部分：DNA數(shù)據(jù)》、《GB/T33767.14-

2023信息技術(shù)生物特征樣本質(zhì)量第14部分：DNA數(shù)據(jù)》及《GB/T

43697-2024數(shù)據(jù)安全技術(shù)數(shù)據(jù)分類分級規(guī)則》中相關(guān)條款進行總

結(jié)。

8.運行維護

本章節(jié)對需要進行的運行維護進行明確，包括移液工作站、機械

手的校準(zhǔn)，自動化系統(tǒng)的日常維護等。

依據(jù)來源：運行維護依據(jù)《GB/T43436-2023智能工廠面向柔性

制造的自動化系統(tǒng)通用要求》及《DB32/T4048-2021可移動式機械

臂通用技術(shù)條件》中相關(guān)條款進行總結(jié)。

五、主要試驗、驗證及試行結(jié)果

高通量動植物基因型分型平臺主要試驗結(jié)果主要包括以下四個

方面。

1.提取核酸的濃度及DNA完整性

8

用本平臺進行17組水稻葉片DNA提取，獲得的gDNA用酶標(biāo)

儀測定濃度，用瓊脂糖凝膠電泳檢測DNA片段大?。―NA完整性）。

結(jié)果表明所獲得DNA濃度、總量、完整性等多個指標(biāo)均達到進行基

因分型的實驗要求，且各項指標(biāo)穩(wěn)定性和均一性均表現(xiàn)良好。結(jié)果見

表1和圖1。

表1水稻葉片DNA提取的濃度測定結(jié)果

樣品樣品類濃度體積總量結(jié)果說

序號編號

位置型ng/μLμLμg明

1XP735A1葉片91.9260.05.52合格

2XP738B1葉片72.3560.04.34合格

3XP740C1葉片75.8360.04.55合格

4XP742D1葉片101.6660.06.1合格

5XP744E1葉片101.1260.06.07合格

6XP746F1葉片77.8360.04.67合格

7XP748G1葉片72.960.04.37合格

8XP750H1葉片62.0360.03.72合格

9XP736A2葉片72.9860.04.38合格

10XP739B2葉片82.860.04.97合格

11XP741C2葉片63.6160.03.82合格

12XP743D2葉片85.3460.05.12合格

13XP745E2葉片101.6160.06.1合格

14XP747F2葉片69.1260.04.15合格

9

15XP749G2葉片88.1260.05.29合格

16XP751H2葉片52.6760.03.16合格

17XP737A3葉片58.1460.03.49合格

圖1水稻葉片DNA的瓊脂糖凝膠電泳圖

2.構(gòu)建文庫的濃度、片段大小及均一性

10

將核酸提取的17個樣品分別裝入96孔板，每個樣品1板，共17

板用自動化文庫構(gòu)建系統(tǒng)進行60K液相芯片靶向測序文庫構(gòu)建。獲

得的DNA文庫用酶標(biāo)儀測定文庫濃度，用瓊脂糖凝膠電泳和Qsep400

毛細管電泳法檢測文庫片段大小。所得結(jié)果表明，自動化產(chǎn)線所建文

庫在濃度、片段大小等方面均表現(xiàn)出良好的均一性，達到批量生產(chǎn)的

要求。結(jié)果見表2、圖2和圖3。

表217板水稻文庫濃度統(tǒng)計

序號編號平均值標(biāo)準(zhǔn)差變異系數(shù)

1XP73532.216.270.19

2XP73832.955.680.17

3XP74017.964.120.23

4XP74227.514.860.18

5XP74427.045.240.19

6XP74634.694.890.14

7XP74820.976.740.32

8XP75036.236.940.19

9XP73631.556.460.20

10XP73936.167.010.19

11XP74137.264.900.13

12XP74335.995.340.15

13XP74529.176.460.22

11

14XP74727.336.460.24

15XP74926.965.870.22

16XP75126.326.240.24

17XP73728.326.400.23

圖2水稻文庫瓊脂糖凝膠電泳圖（部分）

圖3水稻文庫Qsep400檢測圖（部分）

3.測序數(shù)據(jù)質(zhì)控

12

將17板文庫均進行測序，獲得的測序數(shù)據(jù)進行質(zhì)控和分析，統(tǒng)

計有效reads數(shù)、有效數(shù)據(jù)量、Q30、重復(fù)率、GC含量等指標(biāo)。所得

結(jié)果表明，本平臺所獲得測序數(shù)據(jù)表現(xiàn)出良好的均一性和穩(wěn)定性，達

到可交付的質(zhì)量，符合批量生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)果見表3。

表317板水稻測序數(shù)據(jù)質(zhì)控結(jié)果

reads數(shù)據(jù)量

序號編號Q30重復(fù)率GC含量

數(shù)(Mb)(Gb)

1XP735143.072.1395.23%0.47%41.06%

2XP738139.782.0895.00%0.44%41.10%

3XP740150.742.2495.26%0.49%41.12%

4XP742155.972.3295.58%0.51%41.65%

5XP744130.281.9495.38%0.49%40.73%

6XP746141.672.1195.38%0.47%41.14%

7XP748135.702.0295.40%0.46%41.31%

8XP750122.841.8394.54%0.37%41.38%

9XP736140.522.1095.31%0.47%41.10%

10XP739140.422.0995.38%0.48%41.13%

11XP741147.632.2095.09%0.47%41.17%

12XP743152.462.2795.59%0.53%41.10%

13XP745155.872.3295.39%0.52%41.21%

14XP747149.222.2295.50%0.51%41.25%

15XP749133.691.9994.86%0.42%41.16%

13

16XP751135.692.0295.22%0.46%40.96%

17XP737126.101.8895.45%0.49%41.10%

4.基因分型結(jié)果準(zhǔn)確性

4.1檢出情況

將獲得的測序基因型分析，在位點檢出率、測序量、測序深度、

10X檢出率、插入片段大小等方面進行統(tǒng)計。所得結(jié)果表明，本平臺

所獲得測序數(shù)據(jù)在各方面均表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性和均一性，達到批量

生產(chǎn)的要求。結(jié)果見表4。

表417板測序數(shù)據(jù)質(zhì)控結(jié)果

≥10X檢插入片段大

序號編號檢出率測序量測序深度

出率小

1XP73597.75%4.17137.8396.76%152

2XP73897.70%4.70153.0096.90%146

3XP74097.71%4.42149.9396.85%153

4XP74297.92%5.23192.0097.25%148

5XP74497.76%4.73183.4697.12%155

6XP74697.71%4.69158.7696.94%155

7XP74898.01%4.23142.6897.18%154

8XP75097.85%3.39128.9796.88%153

9XP73698.00%4.39172.1297.32%157

10XP73998.05%4.14152.3197.28%155

14

11XP74197.89%4.50163.1997.12%160

12XP74397.98%3.27128.8096.98%161

13XP74598.48%4.22144.2497.43%163

14XP74799.42%4.67142.6998.44%159

15XP74997.85%3.38128.9796.88%153

16XP75198.79%4.40118.7697.48%155

17XP73798.49%4.2398.0296.03%154

4.2相同樣品一致性

為驗證基因分型準(zhǔn)確性，可對內(nèi)控樣本的兩次檢出結(jié)果之間進行

一致性比較。結(jié)果表明，本平臺的所獲得基因型分型結(jié)果在重復(fù)樣本

一致性高達超過99.9%，分型結(jié)果可靠。結(jié)果見表5。

表5內(nèi)控標(biāo)準(zhǔn)品基因型一致率結(jié)果

序號編號編號基因型一致率

1XP735_CK-1XP735_CK-299.98%

2XP738_CK-1XP738_CK-299.97%

3XP740_CK-1XP740_CK-299.98%

4XP742_CK-1XP742_CK-299.97%

5XP744_CK-1XP744_CK-299.98%

6XP746_CK-1XP746_CK-299.97%

7XP748_CK-1XP748_CK-299.98%

8XP750_CK-1XP750_CK-299.98%

15

9XP736_CK-1XP736_CK-299.98%

10XP739_CK-1XP739_CK-299.98%

11XP741_CK-1XP741_CK-299.98%

12XP743_CK-1XP743_CK-299.98%

13XP745_CK-1XP745_CK-299.97%

14XP747_CK-1XP747_CK-299.98%

15XP749_CK-1XP749_CK-299.98%

16XP751_CK-1