近年(nian)來，在元宇宙、大數(shu)據、人(ren)工(gong)智(zhi)能等新科(ke)技(ji)、新技(ji)術(shu)的(de)持續發(fa)展下，各(ge)領域不斷激發(fa)著新一輪產業革(ge)命。在農業高(gao)投入、高(gao)科(ke)技(ji)領域，數(shu)字技(ji)術(shu)能為(wei)種業發(fa)展帶來哪些新的(de)可能？

聚(ju)焦“種業(ye)振(zhen)興”，集聚(ju)北京種業(ye)科研人才和頭部種業(ye)企(qi)業(ye)資源，助力打(da)造數(shu)字種業(ye)的創新高地，7月5日，全球數(shu)字經濟大會·數(shu)字經濟賦(fu)能(neng)種業(ye)振(zhen)興專題(ti)論壇在京舉辦，來自管理部門(men)、科研單位、有關企(qi)業(ye)代(dai)表齊聚(ju)一(yi)堂(tang)，共(gong)探數(shu)字種業(ye)未來。

智能育種急需數字化“加持”

巧(qiao)婦難為無米之炊。種質資源作為育(yu)種必需材(cai)料，是我國種業高質量發展的基(ji)礎。

早在2020年，我國作物種質資源保存(cun)總(zong)量已突(tu)破(po)52萬份(fen)，位居(ju)世界第二。但近年來，如(ru)何高效(xiao)挖掘利(li)用這些資源，持續育成突(tu)破(po)性(xing)品(pin)種，一直是種業科研的(de)瓶頸。

論壇上(shang)，中國科學院(yuan)院(yuan)士錢前(qian)介紹，我國的水(shui)稻(dao)經過袁隆平(ping)、謝華(hua)安為代表(biao)的中國育(yu)種(zhong)家們(men)的努力，已實現“聚(ju)優去劣”。“如今，我國的水(shui)稻(dao)經過育(yu)種(zhong)技術創(chuang)新(xin)，正在(zai)邁入智能育(yu)種(zhong)的4.0階段。目前(qian)的關鍵，是要充分利用數字化能力，將我國的種(zhong)質資源優勢進一步轉化為育(yu)種(zhong)創(chuang)新(xin)優勢。”

錢前指出(chu)，近(jin)年來(lai)，發掘利用庫存種質資源已成為國際競(jing)爭焦點，智能育(yu)種是利用生物技(ji)術和數字技(ji)術進行基因(yin)編輯的育(yu)種方(fang)式，將大(da)幅度提升種質資源的利用率，從(cong)而釋放資源價值，支撐(cheng)種業(ye)振興。

論壇上，中國農(nong)科院作物科學(xue)所(suo)所(suo)長周文彬介紹(shao)了團隊最新研究進展：其(qi)團隊克隆了水稻(dao)OsDREB1C基因，該基因可通(tong)過多個重要生理途徑的聚合，進而實現作物高產、早熟(shu)以及氮(dan)素高效利(li)用(yong)，為我們有效應(ying)對人(ren)口與糧食危機(ji)、保障國家糧食安全(quan)和生態安全(quan)具有重要的理論和應(ying)用(yong)價值。

“數字(zi)化是未來(lai)趨(qu)勢，如何把種(zhong)質資(zi)源(yuan)變成基(ji)因資(zi)源(yuan)，提升資(zi)源(yuan)挖(wa)掘利用效(xiao)率(lv)，是至關重要的(de)一步。”對于種(zhong)質資(zi)源(yuan)挖(wa)掘的(de)數字(zi)化應用，周文彬十分期待。

國際上，利用大(da)數(shu)據(ju)進(jin)行育種研究也已(yi)展(zhan)現出巨(ju)大(da)潛力。德國萊(lai)布尼茨植(zhi)物(wu)遺傳(chuan)與作(zuo)物(wu)研究所(suo)(IPK)育種研究部主任Jochen C.Reif，在論壇上介紹了國外利用數(shu)字技術的(de)(de)經驗(yan)：團(tuan)隊將12858份(fen)小(xiao)麥材料(liao)的(de)(de)基因組(zu)數(shu)據(ju)和(he)12.5萬個(ge)小(xiao)區的(de)(de)產(chan)量(liang)(liang)數(shu)據(ju)進(jin)行綜(zong)合分析，建(jian)立了可靠的(de)(de)產(chan)量(liang)(liang)預(yu)測模型，發(fa)現隨(sui)著群體樣品(pin)量(liang)(liang)的(de)(de)增(zeng)加(jia)和(he)6個(ge)不同(tong)實(shi)驗(yan)系(xi)列的(de)(de)表型數(shu)據(ju)量(liang)(liang)的(de)(de)累加(jia)，對(dui)雜交小(xiao)麥測試群體在新(xin)環境下的(de)(de)產(chan)量(liang)(liang)預(yu)測準確率提高至少(shao)一倍。

數字技術讓育種更高效、更精準

隨著各(ge)項新興技(ji)術(shu)的(de)(de)發(fa)展，數字與種業的(de)(de)碰撞，早已(yi)開(kai)始。“育種與數字的(de)(de)結合得益于測序技(ji)術(shu)、表型技(ji)術(shu)、芯片技(ji)術(shu)的(de)(de)發(fa)展，這對育種各(ge)個方面(mian)、各(ge)個環節(jie)都有深遠的(de)(de)影(ying)響(xiang)。”中國(guo)農業科學(xue)院作物科學(xue)研究所遺傳育種中心(xin)副主任(ren)黎(li)亮介紹。

黎亮坦(tan)言，“以(yi)前搞育種，‘一(yi)(yi)(yi)把尺子一(yi)(yi)(yi)桿(gan)秤(cheng)，用(yong)牙咬用(yong)眼瞪(deng)’，沒有數字概念，但是現在不(bu)一(yi)(yi)(yi)樣(yang)了。可以(yi)實(shi)現‘云(yun)看地’，科研人(ren)員在辦(ban)公室就可以(yi)看到(dao)地里植株長什么(me)樣(yang)子，這是數字帶給我們的(de)變(bian)革。”

玉(yu)米太高(gao)了(le)(le)，不像小麥、水稻比(bi)較(jiao)矮，表型車不好走。怎么(me)辦？“通過(guo)目(mu)前正在(zai)(zai)研發的田(tian)間(jian)機(ji)器人(ren)，可實時(shi)(shi)傳輸(shu)圖像數據(ju)。育種(zhong)家比(bi)較(jiao)關心(xin)的株高(gao)、穗位(wei)(wei)、病(bing)害(hai)、成熟情況，一(yi)(yi)目(mu)了(le)(le)然。再(zai)比(bi)如無人(ren)機(ji)一(yi)(yi)天(tian)飛一(yi)(yi)次(ci)，能夠在(zai)(zai)很短的時(shi)(shi)間(jian)內(nei)多動態搜集數據(ju)。以前田(tian)間(jian)只能看到株高(gao)、穗位(wei)(wei)、顏色，現在(zai)(zai)可以直接看到葉(xie)綠素含量(liang)等數據(ju)。”黎亮又舉了(le)(le)幾個例子。

對育種(zhong)家來說(shuo)，數字(zi)技術(shu)(shu)的(de)應用顯著提升(sheng)了育種(zhong)效率。“過去的(de)育種(zhong)家們是‘看(kan)見什(shen)么(me)就選擇(ze)什(shen)么(me)’，現(xian)在可以通過數字(zi)技術(shu)(shu)來進(jin)行選擇(ze)——‘先(xian)預測再驗證’，這(zhe)大大擴(kuo)大了育種(zhong)規模，加快了育種(zhong)進(jin)程。”黎亮認為，種(zhong)業的(de)未來，一定是BT（生(sheng)物技術(shu)(shu)）+IT（信(xin)息技術(shu)(shu)）的(de)雙融合發展。這(zhe)方面技術(shu)(shu)的(de)革(ge)新(xin)是種(zhong)業振興(xing)重要(yao)的(de)攻關內(nei)容，需(xu)要(yao)全力去突破。

“全(quan)國十粒種(zhong)，一粒自北京(jing)”。北京(jing)市(shi)經濟和信息化局(ju)副(fu)局(ju)長朱西安介紹了北京(jing)的種(zhong)業(ye)創新(xin)情況：北京(jing)市(shi)將農業(ye)科(ke)技(ji)創新(xin)納入北京(jing)國際科(ke)技(ji)創新(xin)中心建設(she)范疇，全(quan)力打(da)造“種(zhong)業(ye)之都(dou)”，正逐(zhu)步(bu)(bu)“推進種(zhong)業(ye)數字化”，建立“表型(xing)+基因型(xing)”智(zhi)能育種(zhong)技(ji)術，加快(kuai)“精準育種(zhong)”步(bu)(bu)伐(fa)，逐(zhu)步(bu)(bu)實現(xian)定(ding)制設(she)計育種(zhong)。

世(shi)界(jie)首個水(shui)稻全(quan)(quan)基(ji)因(yin)組芯(xin)片、世(shi)界(jie)首張西(xi)瓜全(quan)(quan)基(ji)因(yin)組序列(lie)圖譜、全(quan)(quan)球數(shu)量最(zui)大的玉米品種標準DNA指(zhi)紋庫……一系列(lie)數(shu)字(zi)技術創新成果夯實了(le)北(bei)京種業之(zhi)都的科(ke)技基(ji)礎。

“北京市平谷區(qu)政府和(he)企業(ye)正在(zai)一起(qi)共建數字(zi)種(zhong)業(ye)大數據庫，在(zai)畜禽種(zhong)業(ye)上(shang)進行自動(dong)化性(xing)狀采集(ji)的(de)嘗試，一旦實(shi)現，育種(zhong)工作會實(shi)現指(zhi)數級的(de)躍升。”北京市農業(ye)農村(cun)局種(zhong)業(ye)管理處處長(chang)王以中(zhong)舉(ju)例(li)說。

北京(jing)通州國際種業(ye)科技(ji)有(you)限公司(si)搭建(jian)起(qi)了智慧育種共(gong)(gong)性技(ji)術服(fu)務平臺(tai)。據(ju)該公司(si)分子育種實驗(yan)室運營負責人靳鳳介紹：“平臺(tai)與科研(yan)院所、種企(qi)合(he)作，在(zai)番茄、辣椒、西瓜(gua)、甜瓜(gua)、黃瓜(gua)、大(da)白菜等經濟作物上共(gong)(gong)同(tong)開發了60余個與品質和(he)抗病(bing)性狀相關的(de)分子標記，為(wei)全(quan)國29個省市(shi)400多家蔬菜種企(qi)提供每年近50萬份(fen)株育種材(cai)(cai)料的(de)抗性篩查。同(tong)時(shi)，平臺(tai)還與多家科研(yan)院所和(he)種企(qi)合(he)作，共(gong)(gong)同(tong)開發了玉(yu)米(mi)(mi)全(quan)基(ji)因(yin)組預測系(xi)統。未來(lai)將(jiang)用(yong)于(yu)種企(qi)和(he)科研(yan)院所育種團隊(dui)的(de)玉(yu)米(mi)(mi)DH系(xi)材(cai)(cai)料選擇(ze)上。”

通過研究機構和(he)(he)高科技平臺(tai)等多方的落地實踐，我國的種質資(zi)源正(zheng)在(zai)得以有(you)力的創新，育種成(cheng)果轉化和(he)(he)產業化的進程也正(zheng)在(zai)加快。

給“諾亞方舟”插上數字化“翅膀”

種(zhong)質(zhi)資源是(shi)一個國家的戰略資源，而種(zhong)質(zhi)庫(ku)就(jiu)是(shi)守護(hu)資源的“諾亞方(fang)舟”。

2021年，新國(guo)家(jia)作物種質(zhi)庫建成(cheng)并投入(ru)使用，可保(bao)存(cun)種質(zhi)資源150萬份。與(yu)上世紀(ji)80年代落成(cheng)的(de)原國(guo)家(jia)作物種質(zhi)庫相比，新庫在(zai)容量上提升了(le)數倍，配備(bei)了(le)一系列先(xian)進的(de)數字化、自(zi)動化技術設備(bei)。

“我(wo)國擁有世界第二大種質庫，如何(he)把它數(shu)(shu)字(zi)化，讓國家的(de)種質資源被更多的(de)科學家利用起來，發現顛覆性、革命性的(de)基因(yin)(yin)，是(shi)我(wo)們致(zhi)力在做的(de)事情。我(wo)們希望(wang)跟騰訊這樣對智慧(hui)育種感興趣的(de)公司合(he)作，實現數(shu)(shu)字(zi)化的(de)模(mo)型。通(tong)過精準分(fen)(fen)子(zi)設計(ji)與全(quan)基因(yin)(yin)組分(fen)(fen)子(zi)標(biao)記輔(fu)助(zhu)選擇，聚合(he)具有理(li)想株型、高產、優質、耐逆等(deng)特點的(de)作物。”錢前(qian)說。

如今(jin)，國(guo)家(jia)作物種質庫(ku)在數字化(hua)上(shang)已經(jing)開始了(le)進一步的(de)探索。今(jin)年2月，國(guo)家(jia)作物種質庫(ku)聯合騰訊公(gong)司，共同發起(qi)了(le)“國(guo)家(jia)作物種質庫(ku)2.0項目”，由(you)騰訊基金會(hui)捐贈2000萬(wan)元，用于滿(man)足種質的(de)數字化(hua)存儲、計算(suan)、展示、安全等方面(mian)的(de)迫(po)切需求，進而為(wei)全國(guo)育(yu)種機構和科(ke)研(yan)人員提供數字化(hua)支持。

通過2.0項目(mu)的建設，國家作(zuo)物(wu)(wu)種質庫的信息化(hua)建設能力將(jiang)有望(wang)得(de)以(yi)提(ti)升，從而推動助(zhu)力農(nong)作(zuo)物(wu)(wu)種業“芯片”創新發(fa)展。

騰(teng)訊可(ke)持(chi)(chi)續(xu)社(she)會(hui)價值(zhi)事業部副總裁(cai)趙國臣在(zai)論壇上表示，在(zai)當(dang)前(qian)信息技術(shu)與傳統(tong)育(yu)種(zhong)加(jia)速(su)融(rong)合的(de)育(yu)種(zhong)新(xin)階段，通過利用數(shu)字技術(shu)幫助破解育(yu)種(zhong)科研(yan)的(de)痛點(dian)，加(jia)速(su)我國種(zhong)業彎道超車，助力打好種(zhong)業翻身仗，這正(zheng)是騰(teng)訊SSV堅(jian)持(chi)(chi) “科技助力社(she)會(hui)共益”定(ding)位，推(tui)動騰(teng)訊可(ke)持(chi)(chi)續(xu)社(she)會(hui)價值(zhi)創新(xin)的(de)使命所在(zai)。

在未來，AI技(ji)術能如(ru)何幫助(zhu)育種家？

“關鍵(jian)是搭建橋梁(liang)(liang)。”騰訊可(ke)持續社(she)會價值(zhi)事業部數據(ju)中心負責(ze)人張(zhang)驍表示(shi)，目前科技企業和農業育種領域的互(hu)相了(le)解，還有望進一(yi)步提升，需要架一(yi)座橋梁(liang)(liang)，來把(ba)雙方的能力連接(jie)在一(yi)起(qi)。

對(dui)于數(shu)字種業未來的(de)設想，張(zhang)驍以人工智能Chat-GPT舉例，雖然是大(da)語言模型，但其在(zai)育種領域或可(ke)成為一名科研助(zhu)手——能幫助(zhu)育種家在(zai)統計(ji)學和數(shu)學等領域的(de)基礎(chu)工作中，有(you)效減(jian)少工作量、提(ti)煉規(gui)律。

“作為科技企業，我們希望利用技術的積累和優勢，來幫助育種這樣(yang)的重要行業提升效率，創造(zao)更多的社會價(jia)值(zhi)。”張驍表(biao)示。