農(nóng)業(yè)“芯片”插上數(shù)字化翅膀?我國水稻智能育種邁入4.0階段

“我國的水稻經(jīng)過育種技術(shù)創(chuàng)新，正在邁入智能育種的4.0階段。4.0階段是利用生物技術(shù)和數(shù)字技術(shù)進(jìn)行基因編輯的智能育種階段，將大幅度提升種質(zhì)資源的利用率，從而釋放資源價(jià)值，助力打好種業(yè)翻身仗。”7月5日，在全球數(shù)字經(jīng)濟(jì)大會(huì)·數(shù)字經(jīng)濟(jì)賦能種業(yè)振興專題論壇上，中國科學(xué)院院士錢前如是說。

種業(yè)科技創(chuàng)新是種業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵，而數(shù)字化是種業(yè)科技創(chuàng)新的趨勢(shì)。

“我國的水稻經(jīng)過以袁隆平、謝華安為代表的中國育種家們的努力，已‘聚優(yōu)去劣’，目前的關(guān)鍵是要充分利用數(shù)字化能力，將我國的種質(zhì)資源優(yōu)勢(shì)進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為育種創(chuàng)新優(yōu)勢(shì)。”錢前說。

(資料圖)

在育種家看來，數(shù)字技術(shù)加速了育種過程。“過去的育種家們是‘看見什么就選擇什么’，現(xiàn)在可以通過數(shù)字技術(shù)來進(jìn)行選擇——‘先預(yù)測(cè)再驗(yàn)證’，這大大擴(kuò)大了育種規(guī)模，加快了育種進(jìn)程。”中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所遺傳育種中心副主任黎亮認(rèn)為。

在種業(yè)這一傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中，數(shù)字經(jīng)濟(jì)正在發(fā)揮巨大的作用。

全球首張水稻全基因組育種芯片、世界首張西瓜全基因組序列圖譜、全球數(shù)量最大的玉米品種標(biāo)準(zhǔn)DNA指紋庫……一系列數(shù)字技術(shù)創(chuàng)新成果夯實(shí)了北京“種業(yè)之都”的科技基礎(chǔ)。

全國十粒種，一粒自北京。“北京市將農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新納入北京國際科技創(chuàng)新中心建設(shè)范疇，全力打造‘種業(yè)之都’，正逐步推進(jìn)種業(yè)數(shù)字化，建立‘表型+基因型’智能育種技術(shù)，加快精準(zhǔn)育種步伐，逐步實(shí)現(xiàn)定制設(shè)計(jì)育種。”北京市經(jīng)濟(jì)和信息化局副局長朱西安說。

通過多方的落地實(shí)踐，我國育種成果的轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程正在加快。

“北京市平谷區(qū)政府和企業(yè)正在一起共建數(shù)字種業(yè)大數(shù)據(jù)庫，在畜禽種業(yè)上進(jìn)行自動(dòng)化性狀采集的嘗試，一旦實(shí)現(xiàn)，育種工作會(huì)實(shí)現(xiàn)指數(shù)級(jí)的躍升。”北京市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局種業(yè)管理處處長王以中說。

北京通州國際種業(yè)科技有限公司搭建起了智慧育種共性技術(shù)服務(wù)平臺(tái)。據(jù)該公司分子育種實(shí)驗(yàn)室運(yùn)營負(fù)責(zé)人靳鳳介紹，該平臺(tái)與科研院所合作，在番茄、辣椒、西瓜、甜瓜、黃瓜、大白菜等經(jīng)濟(jì)作物上共同開發(fā)了60余個(gè)與品質(zhì)和抗病性狀相關(guān)的分子標(biāo)記，每年為全國29個(gè)省市的400多家蔬菜種企提供近50萬份株育種材料的抗性篩查。

面向未來，作為種質(zhì)資源大國，我國如何將其轉(zhuǎn)化成基因資源？“這需要數(shù)字化技術(shù)幫助我們從隨機(jī)選擇到精準(zhǔn)選擇，選出好的品種。通過精準(zhǔn)分子設(shè)計(jì)與全基因組分子標(biāo)記輔助選擇，可以聚合具有理想株型、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、耐逆等特點(diǎn)的作物。”錢前說。

今年2月，國家作物種質(zhì)庫聯(lián)合騰訊公司，共同發(fā)起了“國家作物種質(zhì)庫2.0項(xiàng)目”，開展種質(zhì)數(shù)字化存儲(chǔ)、計(jì)算等方面的工作，希冀為全國育種機(jī)構(gòu)和科研人員提供數(shù)字化支持。

數(shù)字、AI（人工智能）技術(shù)能夠如何幫助育種家？“關(guān)鍵是搭建橋梁。”騰訊可持續(xù)社會(huì)價(jià)值事業(yè)部數(shù)據(jù)中心負(fù)責(zé)人張驍說，目前科技企業(yè)和農(nóng)業(yè)育種領(lǐng)域特別需要架一座橋梁，連接雙方，進(jìn)一步加深互相了解。比如，人工智能ChatGPT雖然是大語言模型，但其在育種領(lǐng)域會(huì)是個(gè)特別好的科研助手——它能在統(tǒng)計(jì)學(xué)和數(shù)學(xué)等領(lǐng)域的工作中，有效地減少育種家的工作量，提煉出更科學(xué)的育種規(guī)律。

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