你了解育種4.0嗎？2023中原農(nóng)谷國(guó)際種業(yè)大會(huì)聚焦這一種業(yè)前沿科技和理念，專(zhuān)門(mén)設(shè)置了“育種4.0青年專(zhuān)家論壇”，映射種業(yè)振興即將進(jìn)入新時(shí)代。
“種業(yè)發(fā)展目前可以分為四個(gè)階段，1.0時(shí)代是農(nóng)家育種，2.0時(shí)代是雜交育種，3.0時(shí)代是分子育種，4.0時(shí)代是‘生物技術(shù)+信息技術(shù)+人工智能+大數(shù)據(jù)應(yīng)用’育種。”中國(guó)工程院院士、省農(nóng)科院院長(zhǎng)張新友在作大會(huì)主旨報(bào)告時(shí)表示。進(jìn)入育種4.0時(shí)代，將實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因與全基因組選擇、基因組編輯、合成生物學(xué)技術(shù)、信息技術(shù)、人工智能技術(shù)的有機(jī)融合，同時(shí)衍生出大幅提高育種效率的各種新技術(shù)、新方法。
經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，我國(guó)種業(yè)科技水平穩(wěn)步提升，種業(yè)創(chuàng)新取得一系列重要進(jìn)展。“從育種技術(shù)看，發(fā)達(dá)國(guó)家已進(jìn)入種業(yè)4.0時(shí)代，我國(guó)尚處于以雜交選育和分子技術(shù)輔助選育為主的2.0到3.0階段。”張新友坦言。
那么，在作物種質(zhì)資源創(chuàng)新與利用、作物基因挖掘與機(jī)理解析、作物分子設(shè)計(jì)與生物育種、作物基因編輯、大數(shù)據(jù)、組學(xué)分析與生物信息學(xué)等前沿領(lǐng)域，我國(guó)的育種技術(shù)和科研成果究竟如何？
11月9日晚，“育種4.0青年專(zhuān)家論壇”環(huán)節(jié)，來(lái)自全國(guó)不同地區(qū)的科研單位和高校青年專(zhuān)家開(kāi)啟對(duì)話，碰撞科技火花，積蓄創(chuàng)新動(dòng)能。
“從剛出殼的小雞身上采一滴血或拔一根羽毛，利用該系列芯片檢測(cè)它的基因組信息，就可以快速鑒定、識(shí)別它的品種，并評(píng)估它的遺傳多樣性，進(jìn)而為地方品種制定個(gè)性化的保種方案，同時(shí)結(jié)合基因組育種技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)新品種快速、高效、低成本培育。”河南農(nóng)業(yè)大學(xué)教授李轉(zhuǎn)見(jiàn)介紹了其所在團(tuán)隊(duì)的研究成果——適用于我國(guó)地方雞基因組系列液相芯片“神農(nóng)1號(hào)”。
“長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)缺乏自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的基因編輯底盤(pán)核酸酶，農(nóng)業(yè)基因編輯產(chǎn)業(yè)面臨‘卡脖子’風(fēng)險(xiǎn)。”中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)申曉蒙博士介紹，其所在團(tuán)隊(duì)挖掘出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的底盤(pán)核酸酶Cas12i和Cas12j打破了這一現(xiàn)狀。
申曉蒙用一組數(shù)據(jù)介紹了自主開(kāi)發(fā)挖掘底盤(pán)核酸酶的流程：“8年持續(xù)研發(fā)投入、15TB宏基因組數(shù)據(jù)、18萬(wàn)微生物基因組、650萬(wàn)Cas蛋白質(zhì)、370個(gè)蛋白質(zhì)篩選。”Cas12i和Cas12j都能在主要農(nóng)業(yè)動(dòng)植物中具有編輯活性，達(dá)到產(chǎn)業(yè)化的基本需求，優(yōu)化后編輯效率達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。
目前，已有相關(guān)企業(yè)利用Cas12i培育出基因編輯的高油酸大豆，2023年獲得生產(chǎn)應(yīng)用安全證書(shū)，是我國(guó)第一個(gè)獲批安全證書(shū)的農(nóng)業(yè)基因編輯產(chǎn)品。
育種4.0時(shí)代的到來(lái)，還需要利用現(xiàn)代信息技術(shù)，開(kāi)展育種數(shù)字化服務(wù)，讓育種產(chǎn)業(yè)鏈條更加完善。
“當(dāng)前我國(guó)智慧育種行業(yè)信息化程度低，現(xiàn)有傳統(tǒng)育種信息化方案在規(guī)模、性能、成本以及擴(kuò)展性方面存在不足，難以滿足智慧育種計(jì)算需求。”阿里云智能集團(tuán)數(shù)字農(nóng)業(yè)總監(jiān)許建莊表示。
依托AI中臺(tái)，利用數(shù)據(jù)塊存儲(chǔ)、AI智能算法等技術(shù)，建立從“種質(zhì)到品種”的全流程數(shù)字化管理，幫助育種專(zhuān)家沉淀育種數(shù)據(jù)，提高育種效率。阿里云打造智慧育種平臺(tái)，并聯(lián)合中國(guó)農(nóng)科院作物所建立了目前國(guó)內(nèi)智慧育種分析領(lǐng)域最全的數(shù)據(jù)分析模型。
“聚焦種業(yè)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)，要通過(guò)以智算中心為載體，以人工智能、大數(shù)據(jù)為核心能力支撐，探索高效育種的數(shù)字化轉(zhuǎn)型模式，降本提效，助力育種行業(yè)實(shí)現(xiàn)彎道超車(chē)，實(shí)現(xiàn)種子安全、種業(yè)振興。”許建莊表示。
