從“會育種”到“慧育種”:數(shù)字化賦能中國培育農(nóng)作物良種
新華社三亞3月20日電(記者羅江、陳凱姿、程瀟)自動化分子育種平臺、田間表型信息采集機器人……17日開幕的2024中國種子(南繁硅谷)大會上,一系列智慧育種新設(shè)備和農(nóng)作物新品種一同亮相,數(shù)字化育種新成果不斷發(fā)布。
正值育種季,海南以其得天獨厚的光熱條件吸引越來越多先進育種技術(shù)落地。在位于三亞崖州區(qū)的中國國家南繁作物表型研究設(shè)施里,高通量植物表型平臺沿軌道緩緩移動,運用激光雷達、高光譜相機、各種傳感器為育種材料集中進行“全身體檢”。采集數(shù)據(jù)實時回傳,科研人員可以在電腦上查閱、分析數(shù)據(jù)。
在育種工作中,科研人員需要持續(xù)觀察、記錄和分析作物的表型特征,從而篩選出優(yōu)異資源用于育種。過去,靠人工觀測和記錄工作量大、耗時長。“高通量、智能化的設(shè)備大大提升工作效率,采集的數(shù)據(jù)也更為精準?!敝袊r(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所博士研究生于汛介紹說。
近年來,中國持續(xù)推動種業(yè)科技創(chuàng)新。國際植物新品種保護聯(lián)盟在2024中國種子(南繁硅谷)大會上公布的數(shù)據(jù)顯示,2023年,中國植物新品種保護年申請量突破1.4萬件,約占全球一半,連續(xù)7年穩(wěn)居該聯(lián)盟成員第一。
隨著衛(wèi)星遙感、5G、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能等新技術(shù)的發(fā)展,中國各行業(yè)迎來數(shù)字化變革,好品種的培育也將迎來“加速度”。
3月7日,中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院與阿里巴巴達摩院聯(lián)合發(fā)布了面向育種數(shù)據(jù)處理全流程的智慧育種平臺。該平臺實現(xiàn)了包括育種數(shù)據(jù)管理和分析、大模型大算力優(yōu)化加速、人工智能算法預(yù)測親本及優(yōu)良品種的育種全流程整合,其數(shù)據(jù)容量、運行速度達到世界先進水平。截至目前,已有來自全球23家單位的育種家使用該平臺?!?/p>
中國科學(xué)院院士錢前介紹,平臺建設(shè)依托三亞崖州灣科技城的國家南繁作物表型研究設(shè)施和大數(shù)據(jù)中心,將作物海量育種數(shù)據(jù)與先進大數(shù)據(jù)算法結(jié)合,開辟智慧育種“新賽道”。
依托先進的數(shù)字化技術(shù),中國種業(yè)企業(yè)加快推動好品種落地。在陜西楊凌,先正達集團中國楊凌技術(shù)中心格外繁忙。實驗室里,科研人員正在對一板板玉米樣品進行DNA提取,開展分子檢測。
如果說傳統(tǒng)育種是“大海撈魚”,那么位于陜西楊凌的先正達集團中國楊凌技術(shù)中心則實現(xiàn)了“定向撒網(wǎng)”。借助分子標(biāo)記技術(shù),楊凌中心的育種家可以快速準確地從數(shù)十萬乃至數(shù)百萬材料中篩選出所需基因,不再單純依賴田間觀察和驗證。
楊凌技術(shù)中心性狀整合中心負責(zé)人楊炳鵬表示,育種新技術(shù)也加速了整個育種進程?!巴ㄟ^數(shù)據(jù)分析,篩選出具有優(yōu)良特性、高潛力的品系,投放到遍布全國的測試體系。經(jīng)過兩到三年測試,獲得高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、抗病性比較優(yōu)良的品種并加快推向市場?!?/p>
2023年,該公司共有121個品種通過國家審定,在2023年有14個品種入選中國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部《2023年國家農(nóng)作物優(yōu)良品種推廣目錄》,為大面積提高糧食單產(chǎn)提供良種支撐。
在黑龍江,北大荒墾豐種業(yè)將育種全流程打造成“工廠流水線”。該公司總經(jīng)理劉輝在本屆大會上介紹說,過去育種創(chuàng)新以課題組制方式為主,工作重疊、資源分散、各自為戰(zhàn)、效率偏低?!拔覀儼从N流程設(shè)立專業(yè)團隊、組成創(chuàng)新鏈,構(gòu)建起數(shù)字化育種體系?!?/p>
該公司建立了科研管理、種質(zhì)資源管理、育種信息管理、實驗室管理等多個平臺,用數(shù)據(jù)流串聯(lián)起商業(yè)化育種體系,可完成育種和科研信息采集、傳輸、分析、挖掘、計算的綜合利用。
近年來,全球種業(yè)迎來新型生物技術(shù)疊加圖像識別、大數(shù)據(jù)、人工智能等信息技術(shù)融合的“育種4.0”時代。“數(shù)字化技術(shù)是育種未來的發(fā)展航線?!卞X前說,當(dāng)下種業(yè)發(fā)展關(guān)鍵在于進一步提升種源創(chuàng)新效率,將生物技術(shù)與信息技術(shù)融合,推動育種技術(shù)向數(shù)字化、信息化、智能化方向發(fā)展。
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