2016 年起種業(yè)進(jìn)入新一輪并購(gòu)重組浪潮,形成“兩超,四強(qiáng),差異化發(fā)展”新格局。依據(jù) 2018 年初,美國(guó)院士 Edwards Buckler 教授提出了“育種 4.0”的理念,世界種業(yè)已進(jìn)入“常規(guī)育種+生物技術(shù)+信息技術(shù)+人工智能”的育種 4.0 時(shí)代。
特別今年年初 ChatGPT 火遍,行業(yè)普遍認(rèn)為在新技術(shù)的驅(qū)動(dòng)和國(guó)家戰(zhàn)略加持下,中國(guó)智能育種 4.0 時(shí)代即將到來(lái)。
中國(guó)智能育種 4.0 如何實(shí)現(xiàn)呢?2023 年 3 月 28-30 日百博智慧大講堂合伙人百奧云、博瑞迪、智種網(wǎng)、慧諾瑞德和瀚辰光翼為此,聯(lián)合崖州灣國(guó)際農(nóng)業(yè)科技孵化器,邀請(qǐng)相關(guān)領(lǐng)域取得突出成果的優(yōu)秀青年科研、育種和研發(fā)人員近 200 人在海南三亞舉辦百博智慧大講堂青年論壇-智能育種時(shí)代。
本次論壇由因美納(中國(guó))科學(xué)器材有限公司參與協(xié)辦。
智能育種時(shí)代的關(guān)鍵卡脖子技術(shù)慧諾瑞德創(chuàng)始人韓志國(guó)博士指出當(dāng)前育種的一大痛點(diǎn)是尚未建成海量基因型材料的精準(zhǔn)表型測(cè)量和篩選體系,亟需大量苗期材料的快速、自動(dòng)化表型篩查系統(tǒng),急需大規(guī)模田間小區(qū)測(cè)試的精準(zhǔn)表型鑒定。目前國(guó)內(nèi)育種領(lǐng)域的表型測(cè)量主要還是依賴于“一把尺子一桿秤”和“手摸牙咬眼瞪”,盡管高通量表型技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始落地使用,但受限于進(jìn)口設(shè)備的造價(jià)等原因還無(wú)法普及。植物表型和生物技術(shù)是智能育種的一體兩翼,生物技術(shù)取得了如火如荼的進(jìn)展,而植物表型數(shù)據(jù)的采集已經(jīng)成為智能育種的關(guān)鍵卡脖子技術(shù)。慧諾瑞德自主開(kāi)發(fā)的高通量植物表型平臺(tái)技術(shù)整合了自動(dòng)化、多源多維多譜成像、人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù),已經(jīng)在國(guó)內(nèi)代表性育種單位推廣使用;為了更好的讓表型技術(shù)在產(chǎn)業(yè)落地,韓博士團(tuán)隊(duì)還在創(chuàng)開(kāi)發(fā)了表型物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模田間表型數(shù)據(jù)的智能化采集。中國(guó)農(nóng)科院作物所肖永貴研究員
中國(guó)農(nóng)業(yè)作物科學(xué)研究所肖永貴博士指出目前作物育種進(jìn)入快速育種時(shí)代,需要更快、更好的表型分析。作物改良的快速編輯和快速基因組選擇,可以加速植物馴化,加快實(shí)現(xiàn)快速育種 2.0。我們青年科學(xué)家要掌握科技競(jìng)爭(zhēng)主動(dòng)權(quán),必須做好小麥源頭科技創(chuàng)新,突破小麥育種卡脖子技術(shù),特別是小麥表型性狀研究與遺傳解析的研究。中國(guó)遺傳與發(fā)育研究所胡偉娟博士指出挖掘表型-基因型內(nèi)在聯(lián)系是精準(zhǔn)設(shè)計(jì)育種的核心。數(shù)以萬(wàn)計(jì)基因是如何通過(guò)發(fā)育調(diào)控、網(wǎng)絡(luò)互作、環(huán)境適應(yīng),進(jìn)而表現(xiàn)出株型、穗型、穗粒數(shù)等表型性狀的呢?這是建立分子設(shè)計(jì)育種體系必須回答的重大科學(xué)問(wèn)題。解析基因型-表型-環(huán)境之間的關(guān)系,支撐精準(zhǔn)設(shè)計(jì)育種,實(shí)現(xiàn)育種導(dǎo)航。中國(guó)農(nóng)科院作物所金秀良研究員
中國(guó)農(nóng)業(yè)作物科學(xué)研究所金秀良研究員闡述了當(dāng)前田間表型平臺(tái)主要集中在將特異性與穩(wěn)定性兼?zhèn)涞墓鈱W(xué)傳感器、高時(shí)效性的搭載平臺(tái)、新發(fā)展的特征提取算法、深度學(xué)習(xí)算法及高運(yùn)算能力的計(jì)算集群技術(shù)、大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)等整合,為田間作物表型的精準(zhǔn)化研究服務(wù)。作物表型平臺(tái)主要面向作物群體,能鑒定的性狀主要有作物群體形態(tài)特征、葉面積指數(shù)、株高、群體生物量、重要的生育期、氮素營(yíng)養(yǎng)水平和抗逆性等。當(dāng)前,快速發(fā)展的新興技術(shù)為田間作物表型的快速精確鑒定,提供了有效的技術(shù)保證。同時(shí)作物表型鑒定技術(shù)(圖像算法、傳感器技術(shù)和高通量數(shù)據(jù)的處理和分析)可以促進(jìn)智慧農(nóng)業(yè)的發(fā)展。中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)馬韞韜教授
中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)馬韞韜教授回答了大家遇到常見(jiàn)問(wèn)題-為什么研究植物表型:田間測(cè)試人員,尤其臨時(shí)雇工人員年齡偏大,測(cè)量數(shù)據(jù)可能很不準(zhǔn)確;作物育種在種和收時(shí)候?qū)崿F(xiàn)了自動(dòng)化,作物生長(zhǎng)過(guò)程和產(chǎn)量品質(zhì)休戚相關(guān)的,但是對(duì)其認(rèn)知基本還是空白;自動(dòng)化表型量化勢(shì)在必行。馬教授還系統(tǒng)介紹了三維表型和無(wú)人機(jī)表型在育種和大田管理上的具體應(yīng)用案例,包括玉米、油菜、甜菜等。浙江大學(xué)岑海燕教授總結(jié)了未來(lái)植物表型研究的思考:光與植物交互作物機(jī)理研究,以便我們開(kāi)發(fā)新型低成本光學(xué)傳感器,尤其是輕量化高光譜相機(jī)的應(yīng)用潛力巨大;數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的模型與物理機(jī)理模型的耦合研究也是值得探索的方向;當(dāng)然現(xiàn)在所有表型數(shù)據(jù)從采集,應(yīng)用端,分析端暫時(shí)沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn),作物表型圖譜數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建與表型標(biāo)準(zhǔn)體系的構(gòu)建至關(guān)重要;我們希望用圖像傳感技術(shù),圖像識(shí)別技術(shù)等,能夠幫助育種家開(kāi)發(fā)新的表型參數(shù),為種質(zhì)資源篩選,基因挖掘提供數(shù)據(jù)支撐。三亞大北農(nóng)創(chuàng)種基因科技有限公司周毅
三亞大北農(nóng)創(chuàng)種基因科技有限公司總經(jīng)理周毅闡述了商業(yè)化生物育種的破局策略。破局一:種業(yè)持續(xù)創(chuàng)新、高市場(chǎng)覆蓋率即收集企業(yè)商業(yè)化有利用價(jià)值的種質(zhì)資源,適度選擇適合企業(yè)自身發(fā)展的新興育種技術(shù),整合利用好CRO資源和技術(shù)工具,加速遺傳增益,提高育種成功概率;破局二:生物育種的基因底盤(pán)亟需高通量的原創(chuàng)性設(shè)計(jì)即從人工設(shè)計(jì)幾條基因,到計(jì)算機(jī)高通量同步千條基因、元件或位點(diǎn)組合的打磨,持續(xù)迭代的組學(xué)邏輯底層數(shù)據(jù)庫(kù)是生物技術(shù)企業(yè)開(kāi)展多元化性狀研發(fā)的源動(dòng)力,機(jī)器學(xué)習(xí)算法優(yōu)化是降維。破局三:生物育種需要出眾性能和驗(yàn)證通量即優(yōu)異品種是產(chǎn)品底盤(pán),常規(guī)育種不能快速解決、且必須是“出眾”的生物技術(shù)性狀,才是生物育種商業(yè)價(jià)值增益。高通量規(guī)模化的生物技術(shù)性狀評(píng)估與驗(yàn)證,是疏解基因設(shè)計(jì)“堰塞湖”的必要前提。破局四:種業(yè)與生物技術(shù)兩條腿“跑步”,需要誕生一家“生物數(shù)字育種”企業(yè),整合高價(jià)值種質(zhì)、利用已有CRO資源和新興育種技術(shù)、持續(xù)迭代組學(xué)邏輯數(shù)據(jù)、搭建高通量規(guī)?;镄誀钤u(píng)估平臺(tái)、融合品種市場(chǎng)渠道。輕資產(chǎn)、低成本、高通量、持續(xù)地產(chǎn)出高質(zhì)量新品種,提升企業(yè)“一攬子”產(chǎn)品的。海南綠谷生物育種有限公司陳巖博士提出應(yīng)對(duì)部分Bt蛋白抗性害蟲(chóng)的出現(xiàn)-延緩昆蟲(chóng)對(duì)Bt蛋白產(chǎn)生抗性的三大策略:一是高劑量/庇護(hù)所策略-昆蟲(chóng)的抗性是隱性遺傳;隨機(jī)交配發(fā)生在抗性昆蟲(chóng)與感性昆蟲(chóng)之間;二是多基因聚合策略-構(gòu)建多基因表達(dá)載體或多個(gè)載體進(jìn)行多次轉(zhuǎn)化培育多價(jià)轉(zhuǎn)基因作物;三是研究與應(yīng)用新的抗蟲(chóng)基因-研發(fā)與Cry1Ab等具有不同殺蟲(chóng)機(jī)理的抗蟲(chóng)基因。隆平生物技術(shù)(海南)有限公司李曉嬌博士指出生物技術(shù)是提高糧食產(chǎn)量的關(guān)鍵技術(shù),生物育種加上種質(zhì)資源是糧食增產(chǎn)貢獻(xiàn)率高達(dá)40%以上。生物育種是國(guó)家戰(zhàn)略,急需突破卡脖子技術(shù),目前國(guó)際生物育種現(xiàn)狀:多基因的轉(zhuǎn)化體遺傳疊加,實(shí)現(xiàn)性狀復(fù)合,隆平生物007系列產(chǎn)品具有Cry1Ab、Cry2Ab、vip3Aa、epsps四個(gè)功能基因,可以抗玉米螟、棉鈴蟲(chóng)、東方黏蟲(chóng)、桃蛀螟、二點(diǎn)委夜餓、甜菜夜蛾、斜紋夜蛾、小地老虎、草地貪夜蛾等害蟲(chóng),目前已獲生產(chǎn)性試驗(yàn),已提交生物安全證書(shū)申請(qǐng)。同時(shí)隆平生物還擁有玉米一年四代不間斷回交轉(zhuǎn)育技術(shù),兩年內(nèi)可以完成回交轉(zhuǎn)育。成都瀚辰光翼科技有限責(zé)任公司產(chǎn)品總監(jiān)徐大彬認(rèn)為當(dāng)前科研機(jī)構(gòu)或育種企業(yè)都會(huì)面臨樣本處理環(huán)節(jié)繁瑣、單批次樣本洪峰、大量手動(dòng)操作、數(shù)據(jù)產(chǎn)出不標(biāo)準(zhǔn)、步驟繁瑣且耗時(shí),難以滿足大規(guī)模、高效率的樣本檢測(cè)需求。
為此我們通過(guò)信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化技術(shù)推動(dòng)育種流程智能化、 一體化運(yùn)行,可實(shí)現(xiàn)分子育種全息追溯,全流程數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、全面的數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)應(yīng)用,提升分子育種效率,降低實(shí)驗(yàn)成本。將分子育種實(shí)現(xiàn)工程化,研發(fā)一系例種源“卡脖子”攻關(guān)破卡利器。博瑞迪生物創(chuàng)始人張嘉楠自主研發(fā)GBTS液相芯片技術(shù)是通過(guò)對(duì)目標(biāo)位點(diǎn)進(jìn)行高深度重測(cè)序,從而達(dá)到精準(zhǔn)檢測(cè)基因型的目的?;诙嘀豍CR技術(shù)和探針捕獲的技術(shù),從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)基因富集,通過(guò)其他技術(shù)手段將非目標(biāo)基因純化掉。
GBTS技術(shù)特點(diǎn):定制靈活性-沒(méi)有起始樣本限制,沒(méi)有位點(diǎn)限制;升級(jí)靈活性-經(jīng)過(guò)評(píng)估后可向GBTS體系中加入新的引物和探針;使用靈活性-單次檢測(cè)沒(méi)有樣本量限制。目前通過(guò)分子標(biāo)記篩選和淘汰DH系材料;通過(guò)分子標(biāo)記輔助背景選擇可以縮短回交選育周期50%以上;針對(duì)F1或測(cè)交后代進(jìn)行基因組選擇,提高選擇準(zhǔn)確性,可以直接給出雜交建議,例如隆平高科玉米育種團(tuán)隊(duì)可以在縮減20%試驗(yàn)規(guī)模時(shí)保留93%的晉級(jí)品種,在縮減50%試驗(yàn)規(guī)模時(shí)保留73%的晉級(jí)品種,在縮減70%試驗(yàn)規(guī)模時(shí)仍可保留51%的晉級(jí)品種。還可以通過(guò)一次性鑒定全部轉(zhuǎn)基因事件篩選的信息等華中農(nóng)業(yè)大學(xué)李林教授
華中農(nóng)業(yè)大學(xué)李林教授認(rèn)為重要農(nóng)藝性狀的解析是作物改良的基礎(chǔ),為作物的分子育種與定向改良打下了基礎(chǔ)。株型決定玉米種植密度與最終產(chǎn)量,玉米株型是一個(gè)復(fù)雜的綜合性狀。當(dāng)前玉米株型定向改良的巨大挑戰(zhàn):突變體基因較多,能直接應(yīng)用的優(yōu)良等位基因較少;單個(gè)或少量基因的效應(yīng)有限,不同背景下效應(yīng)變化較大;GS盲盒預(yù)測(cè)精度不高,成本高,在中國(guó)難以落地應(yīng)用。為此提出了應(yīng)用生物大數(shù)據(jù)系統(tǒng)解析遺傳機(jī)制的新策略,多套高通量遺傳群體為智能設(shè)計(jì)育種提供材料基礎(chǔ);全息功能圖譜與人工智能算法提供數(shù)據(jù)與算法基礎(chǔ);批量株型功能基因與分子機(jī)制提供靶位點(diǎn)與理論基礎(chǔ)。這些理論研究所為玉米理想株型與高產(chǎn)智能設(shè)計(jì)育種打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。山東省農(nóng)業(yè)張士永研究員認(rèn)為在水稻分子育種實(shí)踐中,通常需要進(jìn)行大規(guī)模的群體標(biāo)記基因型分析,要求分子檢測(cè)方法要簡(jiǎn)單、快速、準(zhǔn)確、成本低廉、檢測(cè)過(guò)程(包括DNA提取、分子標(biāo)記的檢測(cè)、數(shù)據(jù)分析等)自動(dòng)化。基因型選擇技術(shù)是分子育種的關(guān)鍵技術(shù)。HRM(High-Resolution Melting,高分辨率熔解曲線技術(shù)):基于核酸分子物理性質(zhì)不同的一種核酸分析技術(shù)。不同核酸分子片段長(zhǎng)短、GC含量、GC分布等是不同的,因此任何雙鏈 DNA 分子在加熱變性時(shí)都會(huì)有自己熔解曲線的形狀和位置,通過(guò)熔解曲線的不同檢測(cè)DNA鏈之間的差異??梢钥焖倥卸繕?biāo)基因在檢測(cè)個(gè)體中的有無(wú)、純合或雜合,協(xié)助育種家通過(guò)“一票否決”找到目標(biāo)個(gè)體。能夠減少25-90%的田間工作量。四川農(nóng)業(yè)大學(xué)欽鵬教授
四川農(nóng)業(yè)大學(xué)欽鵬教授團(tuán)隊(duì)利用反向遺傳學(xué)挖掘耐高溫等位基因,大規(guī)模鑒定高溫下特異性結(jié)實(shí)差突變體,利用Mutmap策略基因定位及轉(zhuǎn)基因驗(yàn)證,進(jìn)行序列多態(tài)性,分布及表達(dá)量相關(guān)性分析,利用片段代換系穗期高溫脅迫前后表達(dá)量,表型分析,篩選出DG1等突變體,DG1介導(dǎo)葉片到穎果的ABA長(zhǎng)距離轉(zhuǎn)運(yùn),且響應(yīng)溫度確保不同溫度下種子正常灌漿充實(shí)。DG1 秈稻基因型能提高高溫下水稻產(chǎn)量和品質(zhì)。在西南稻區(qū)評(píng)估了各高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)等位基因效應(yīng),結(jié)合傳統(tǒng)育種,選育出高溫下仍可高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的新品種-審定4個(gè)國(guó)審新品種(其中一級(jí)優(yōu)質(zhì)米2個(gè),二級(jí)米2個(gè))、并均實(shí)現(xiàn)成果轉(zhuǎn)化。中國(guó)農(nóng)科院作物所/南繁院李慧慧研究員
中國(guó)農(nóng)科院作物所/南繁院李慧慧研究員認(rèn)為智慧育種(IT+BT):模擬育種家智慧 ,預(yù)測(cè)育種家行為;全基因組選擇對(duì)傳統(tǒng)遺傳育種技術(shù)的重大革新:對(duì)育種群體后代表現(xiàn)的精準(zhǔn)預(yù)測(cè)是全基因組選擇的核心-利用覆蓋全基因組的高密度遺傳標(biāo)記計(jì)算個(gè)體的基因組估計(jì)育種值(GEBV);標(biāo)記輔助選擇思想在全基因組范圍內(nèi)的擴(kuò)展;是智慧育種的重要組成部分。機(jī)器學(xué)習(xí)原理與全基因組選擇思想高度統(tǒng)一,二者深度交叉融合為作物育種技術(shù)迭代升級(jí)提供了契機(jī)。智慧育種可以預(yù)測(cè)親本選配方案-目前強(qiáng)優(yōu)勢(shì)雜交組合的選育仍基于大規(guī)模的人工測(cè)交,測(cè)交上千甚至上萬(wàn)個(gè)組合才可能選育出1個(gè)強(qiáng)優(yōu)勢(shì)組合,工作量巨大。通過(guò)建立全基因組優(yōu)勢(shì)預(yù)測(cè)模型,指導(dǎo)強(qiáng)優(yōu)勢(shì)親本的配組模式,可以極大提高兩系雜交稻育種效率,收到事半功倍的效果。中國(guó)農(nóng)科院作物所黎亮研究員認(rèn)為種質(zhì)創(chuàng)新和自交系快速改良仍是新品種培育的核心,結(jié)合自己工作經(jīng)驗(yàn)分享十條育種體會(huì):一:育種需要具備一定的規(guī)模;二:多環(huán)境測(cè)試是品種選育的重要支撐;三是雜優(yōu)模式仍是當(dāng)前育種的核心;四是遺傳進(jìn)展是育種效率衡量的重要標(biāo)準(zhǔn);五是耐密抗逆性的不斷提升以提高群體產(chǎn)量;六是循環(huán)改良是商業(yè)化育種的策略;七是豐富的種質(zhì)基礎(chǔ)是長(zhǎng)期遺傳增益的保障;八是流程化操作與規(guī)范化管理;九是打破作坊式育種提升系統(tǒng)競(jìng)爭(zhēng)力 ;十是基于數(shù)據(jù)的育種決策。揚(yáng)州大學(xué)徐揚(yáng)副教授
揚(yáng)州大學(xué)徐揚(yáng)副教授指出全基因組選擇育種已成為動(dòng)植物育種領(lǐng)域的一項(xiàng)革命性新技術(shù)。影響基因組預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性的主要因素:訓(xùn)練群體和測(cè)試群體間的親緣關(guān)系;訓(xùn)練群體大小及構(gòu)成;標(biāo)記密度;目標(biāo)性狀遺傳力;統(tǒng)計(jì)方法。徐揚(yáng)副教授提出將親本表型信息納入雜交水稻表型預(yù)測(cè)的新策略,闡明了該策略的實(shí)現(xiàn)方法及模型,可較大幅度提高表型預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性。由于轉(zhuǎn)錄組和代謝組存在時(shí)空特異性,建議在GS育種實(shí)踐中優(yōu)先考慮結(jié)合親本表型信息。隨著高通量表型平臺(tái)和GS模型的不斷發(fā)展,該策略有望進(jìn)一步提高雜交種預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性,為實(shí)現(xiàn)作物的精準(zhǔn)育種奠定理論基礎(chǔ)。現(xiàn)有的SNP芯片仍有一定的優(yōu)化空間。將GWAS鑒定的功能標(biāo)記整合到1K SNP芯片中,有望成為玉米GS育種芯片研發(fā)的有效策略。河北省農(nóng)林糧油作物所劉長(zhǎng)友研究員
河北省農(nóng)林糧油作物所劉長(zhǎng)友研究員認(rèn)為遺傳基礎(chǔ)狹窄是綠豆育種難以突破的問(wèn)題:綠豆核心資源缺乏不同生態(tài)環(huán)境下的表型精準(zhǔn)鑒定信息;綠豆核心資源利用率不高,育種中缺乏優(yōu)異骨干親本。全面解析綠豆遺傳變異本底提升我國(guó)綠豆種質(zhì)資源的利用效率。為此劉長(zhǎng)友研究員技術(shù)團(tuán)隊(duì)組裝了一個(gè)高質(zhì)量綠豆參考基因組,構(gòu)建了綠豆泛基因組和全基因組變異圖譜;利用高深度測(cè)序鑒定到的SNP和PAV對(duì)33個(gè)重要農(nóng)藝性狀進(jìn)行全基因組關(guān)聯(lián)分析,發(fā)掘出一系列與產(chǎn)量、品質(zhì)、抗性等性狀相關(guān)的重要候選位點(diǎn)。為綠豆優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)與產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效科技創(chuàng)新提供技術(shù)支撐。湖南農(nóng)科院雜交水稻研究中心孫志忠研究員
湖南農(nóng)科院雜交水稻研究中心孫志忠研究員指出全基因組范圍內(nèi)的變異、表達(dá)差異是影響優(yōu)勢(shì)的重要因素。利用多組學(xué)(表型組學(xué),基因組學(xué),轉(zhuǎn)錄組學(xué))解析水稻優(yōu)勢(shì),發(fā)現(xiàn)Y900在單株總粒數(shù)、株高、穗長(zhǎng)等性狀上顯著超雙親;單株總粒數(shù)是2-4期超級(jí)稻產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)差異的關(guān)鍵,組裝了R900和Y58S高質(zhì)量參考基因組。粳型成分提高(親本秈粳遺傳分化顯示Y58S的粳型成分較高)增加功能基因差異(親本秈粳分化熱點(diǎn)區(qū)域包含多個(gè)功能基因)+精細(xì)基因表達(dá)調(diào)控(ASEG表達(dá)調(diào)控模式是動(dòng)態(tài)的,具有組織時(shí)空性)=Y900強(qiáng)優(yōu)勢(shì)。R900在穗粒數(shù)、有效穗、生育期上與Y58S的互補(bǔ)性更好;2-4期超級(jí)稻產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)的提升主要來(lái)源于單株穎花數(shù)的增加,該單倍型組合部分解釋了單株穎花數(shù)的遺傳基礎(chǔ)。Ghd8 主要通過(guò)縮短生育期來(lái)影響兩系雜交稻的產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)。百奧云創(chuàng)始人王冰冰博士認(rèn)為通過(guò)多種渠道采集大量的田間生長(zhǎng)數(shù)據(jù),基因數(shù)據(jù)和環(huán)境數(shù)據(jù),把這些數(shù)據(jù)集成整合起來(lái),用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行管理。用機(jī)器學(xué)習(xí)算法,構(gòu)建植物基因與表型之間的模型。這樣我們?cè)诜N地之前,只用檢測(cè)親本的基因型,即可通過(guò)這套智能育種系統(tǒng)準(zhǔn)確預(yù)測(cè)雜交后代在這塊地上的產(chǎn)量和品質(zhì),那么育種的主要痛點(diǎn)問(wèn)題就能迎刃而解。為此百奧云技術(shù)團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了百奧e采、種質(zhì)資源系統(tǒng)、表型數(shù)據(jù)系統(tǒng)、基因型大數(shù)據(jù)系統(tǒng)GBDS、全基因組選擇系統(tǒng)(GWS)、百奧云統(tǒng)計(jì)分析引擎 – AgriOS等工具,目的是讓育種變輕松!北大荒墾豐種業(yè)股份有限公司技術(shù)開(kāi)發(fā)中心主任王超
墾豐種業(yè)探索“Pipeline育種”模式,打破課題組各自為戰(zhàn),系統(tǒng)整合資源,按育種流程設(shè)立專(zhuān)業(yè)團(tuán)隊(duì),細(xì)化任務(wù)分工,組成創(chuàng)新鏈,構(gòu)建起了由技術(shù)總監(jiān)負(fù)責(zé),團(tuán)隊(duì)成員分工協(xié)作,流水線程序化運(yùn)行的商業(yè)化育種體系,結(jié)合信息化建設(shè),實(shí)現(xiàn)了資源共享、技術(shù)共享、信息共享,大大提高了育種效率。將生物技術(shù)已整合應(yīng)用于商業(yè)化育種流程的各環(huán)節(jié),大幅提高育種效率。種質(zhì)資源是育種的基礎(chǔ)。利用覆蓋全基因組水平的分子標(biāo)記能夠有效的評(píng)價(jià)種質(zhì)資源間的遺傳多樣性、遺傳相似度和遺傳距離,為種質(zhì)資源的優(yōu)勢(shì)類(lèi)群劃分提供了可靠的依據(jù)。同時(shí)可利用全基因組分子標(biāo)記構(gòu)建材料的DNA指紋圖譜文庫(kù),從而對(duì)本單位的及新育成的材料進(jìn)行有效的保護(hù)和確權(quán)。利用分子信息對(duì)資源進(jìn)行遺傳評(píng)價(jià),可以清楚的分析資源之間的親緣關(guān)系和遺傳距離、系譜關(guān)系及優(yōu)勢(shì)群信息等。通過(guò)基因功能分析平臺(tái)和群體組配育種平臺(tái)建設(shè),開(kāi)展多組學(xué)分析、基因功能鑒定、互作分析,將大數(shù)據(jù)與分子育種緊密結(jié)合,開(kāi)展基因組選擇輔助育種是未來(lái)精準(zhǔn)育種的發(fā)展方向。圍繞北方春玉米區(qū),與中國(guó)農(nóng)大合作開(kāi)展玉米全基因組智能設(shè)計(jì)輔助育種項(xiàng)目,針對(duì)性開(kāi)展智能設(shè)計(jì)輔助育種,創(chuàng)制墾豐自有的優(yōu)勢(shì)種質(zhì)類(lèi)群,進(jìn)而推出一批優(yōu)良新品種。智種網(wǎng)CEO/新銳恒豐研究院院長(zhǎng)葉劍通過(guò)對(duì)美國(guó)種業(yè),尤其基礎(chǔ)種子公司的發(fā)展歷程的回顧和梳理,認(rèn)為基礎(chǔ)種子公司在種業(yè)發(fā)展的過(guò)程中起到了重要作用。因此,根據(jù)我國(guó)的種業(yè)現(xiàn)狀,新銳恒豐作為專(zhuān)注于玉米種質(zhì)資源創(chuàng)新、開(kāi)發(fā)的新型科技公司,為客戶提供優(yōu)質(zhì)種質(zhì)(資源)+ 性狀(種質(zhì)2.0)。新銳恒豐通過(guò)聯(lián)盟和許可協(xié)議的方式持續(xù)提供高性能種質(zhì)基因,同時(shí)采取聯(lián)合資源創(chuàng)制、DH系聯(lián)合創(chuàng)制項(xiàng)目、研發(fā)資產(chǎn)托管、品種權(quán)入股等方式,年生產(chǎn)單倍體苗 2 萬(wàn)株,常規(guī)加代規(guī)模 5000 個(gè)、品種權(quán)保護(hù)數(shù)量 100 件以上、對(duì)外推薦合作雜交種 50 個(gè)和審定新品種 5 個(gè)以上。公司高度重視知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)與植物新品種創(chuàng)新工作,堅(jiān)持平臺(tái)整合 + 自主研發(fā)的模式,積極創(chuàng)制優(yōu)異種質(zhì)資源和新性狀的開(kāi)發(fā),選育自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新自交系,加大種質(zhì)資源的收集和鑒定力度,助力種源“卡脖子”技術(shù)攻關(guān),為打好種業(yè)翻身仗貢獻(xiàn)力量。河南金苑種業(yè)股份有限公司研發(fā)總監(jiān)范弘偉
河南金苑種業(yè)股份有限公司研發(fā)總監(jiān)范弘偉博士認(rèn)為世界上沒(méi)有十全十美的品種;前三強(qiáng)PVP限制互不交流 VS 海量資源整合,國(guó)內(nèi)花粉測(cè)配;國(guó)內(nèi)玉米種業(yè)集中度不高;技術(shù)成熟:液相芯片成本低廉,雙單倍體加倍技術(shù),南繁加代。這些都是中小型育種單位的機(jī)會(huì)。我們應(yīng)積極迎接轉(zhuǎn)基因時(shí)代的到來(lái):堅(jiān)持非轉(zhuǎn)育種,杜絕轉(zhuǎn)基因污染;主要測(cè)驗(yàn)種轉(zhuǎn)基因儲(chǔ)備;參試開(kāi)始回交;普通版審定后轉(zhuǎn)基因版只需做一年生產(chǎn)試驗(yàn);比較靈活,形式不明朗,選擇自由;國(guó)外都是這么做,除非是性狀產(chǎn)權(quán)單位。尋找出目標(biāo)市場(chǎng),挖一米寬:不同的氣候、土壤、播期、收獲方式、用途等造成市場(chǎng)對(duì)品種需求多種多樣,再小的市場(chǎng)也足夠一個(gè)研發(fā)團(tuán)隊(duì)很好的活下去。北京中地種業(yè)有限公司總裁孫志偉回答了中小種企究竟要建什么樣的研發(fā)才能適應(yīng)當(dāng)前的生存環(huán)境?國(guó)內(nèi)多數(shù)玉米種子企業(yè)研發(fā)組織形式多是課題組式、專(zhuān)家式、海歸式,不管是陣型企業(yè)或是骨干企業(yè),還是上市央企,科研投入巨大,但在品種方面并沒(méi)有處在地位,還是有一定機(jī)會(huì)!種企的研發(fā)水平主要看吸收消化能力,育種材料、技術(shù)、人才能不能消化吸收利用,還是要建立應(yīng)用式研發(fā)體系才能獲得更好的發(fā)展機(jī)會(huì)。工廠化育種對(duì)中小企業(yè)來(lái)說(shuō)為更適合,流水線,分段規(guī)?;?,快速高效引進(jìn)、應(yīng)用技術(shù)成果和材料改良,工廠化更偏向組織方式,更高效,更實(shí)際。中地工廠化育種:利用美國(guó)育種軟件prism、精田采集系統(tǒng),結(jié)合分子實(shí)驗(yàn)室,建立了表現(xiàn)型、基因型的大數(shù)據(jù)庫(kù),將育種設(shè)計(jì)、快速選系、DNA分析,組合測(cè)配、雜交種異地鑒定等各環(huán)節(jié)車(chē)間化,實(shí)現(xiàn)工廠化玉米育種。工廠化育種的優(yōu)勢(shì):能夠快速跟進(jìn)市場(chǎng)熱點(diǎn)品種、材料,保證快速跟跑,不落后!三亞畦盛農(nóng)業(yè)科技有限公司倪志剛
三亞畦盛農(nóng)業(yè)科技有限公司創(chuàng)始人倪志剛認(rèn)為單倍體育種技術(shù)經(jīng)歷20余年發(fā)展,已經(jīng)成為目前玉米育種上能夠規(guī)模化應(yīng)用關(guān)鍵核心技術(shù),在提高純系創(chuàng)制的效率方面起到了重要作用。需要在DH選系過(guò)程注意這5個(gè)問(wèn)題:組材設(shè)計(jì)是關(guān)鍵;每個(gè)組材要多少份純系 ;獲得純系如何選育使用;分子輔助檢測(cè)應(yīng)用;不同生態(tài)區(qū)鑒定法。倪志剛老師認(rèn)為育種技術(shù)迭代,生物育種為大勢(shì)所趨,但需要注意轉(zhuǎn)基因回交轉(zhuǎn)育遇到問(wèn)題:與常規(guī)品種是否存在性狀差異;產(chǎn)量是否增產(chǎn)明顯;常規(guī)品種推廣優(yōu)良性狀是否保持(例如:倒伏,病害)。中林集團(tuán)張掖金象種業(yè)有限公司郭婷婷
中林集團(tuán)張掖金象種業(yè)有限公司實(shí)現(xiàn)每年10萬(wàn)小區(qū),80%小區(qū)實(shí)現(xiàn)機(jī)械播種收獲;在分子育種技術(shù)應(yīng)用:種質(zhì)分析,育種項(xiàng)目和種子生產(chǎn)質(zhì)控,MAS抗性改良/性狀轉(zhuǎn)育,DH+GS。在環(huán)境型數(shù)據(jù)應(yīng)用上與中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)王喜慶教授團(tuán)隊(duì)合作進(jìn)行品種適應(yīng)性分析;2022年底完成種質(zhì)管理、育種圃、試驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)采集、表型分析、基因型管理與分析等公共軟件和自研軟件相結(jié)合數(shù)據(jù)管理。中林集團(tuán)張掖金象種業(yè)有限公司郭婷婷博士認(rèn)為常規(guī)育種是技術(shù)發(fā)展和技術(shù)轉(zhuǎn)化的載體;產(chǎn)量測(cè)試是種質(zhì)迭代的核心;產(chǎn)量測(cè)試技術(shù)亟需加強(qiáng)數(shù)量遺傳學(xué)教育和培訓(xùn)亟需加強(qiáng);技術(shù)驅(qū)動(dòng)需要先做好常規(guī)育種:a)種質(zhì)應(yīng)用系統(tǒng)規(guī)范;b)產(chǎn)量測(cè)試準(zhǔn)確有效。星辰集因石成蹊博士認(rèn)為基因編輯直接修改內(nèi)源基因進(jìn)行改良,精準(zhǔn)的性狀改變,縮短育種年限至3-5年;除了單基因?qū)用妫蚓庉嬙谌旧w層面的修改也能加速育種周期。
我國(guó)基因改造和編輯育種行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及挑戰(zhàn):監(jiān)管政策:相比許多國(guó)家,監(jiān)管尚需要進(jìn)一步完善: 轉(zhuǎn)基因:生物安全證書(shū)發(fā)放較為謹(jǐn)慎和嚴(yán)格,基因編輯:2022年1月出臺(tái)《農(nóng)業(yè)用基因編輯植物安全 評(píng)價(jià)指南(試行)》,尚無(wú)具體監(jiān)管細(xì)則;基因編輯技術(shù):缺乏擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的底層基因編輯和改造技術(shù):不掌握基因編輯、單堿基編輯、大片段編輯等技術(shù)平臺(tái)的主要,面臨被“卡脖子”的風(fēng)險(xiǎn);公眾認(rèn)知:公眾對(duì)于轉(zhuǎn)基因存在誤解,多年來(lái)公眾對(duì)于轉(zhuǎn)基因作物和食品存在不夠科學(xué)的認(rèn)知誤解, 造成產(chǎn)品推廣的挑戰(zhàn)。
星辰集因具有新型的基因改造和編輯工具,和業(yè)界合作并助力分子育種行業(yè)的發(fā)展,技術(shù)進(jìn)步推動(dòng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)進(jìn)入數(shù)字化和智慧化時(shí)代,確保我國(guó)種業(yè)安全!
本次論壇已圓滿結(jié)束,今年百博智慧大講堂將會(huì)舉辦類(lèi)似的線下活動(dòng),愿3月底三亞-智種育種的星星之火,燎原中國(guó)智能育種之勢(shì),擁抱變革,開(kāi)啟智能育種新時(shí)代!
慧諾瑞德榮登2022未來(lái)農(nóng)業(yè)食品榜——種業(yè)創(chuàng)新Top20石時(shí)之約|韓志國(guó):透過(guò)表型數(shù)據(jù),看見(jiàn)植物的喜怒哀樂(lè)!慧諾表型方案助推農(nóng)業(yè)“換芯”
慧科研、慧育種、慧種田——慧聚改變的力量
第62屆中國(guó)高等教育博覽會(huì)
展會(huì)城市:重慶市展會(huì)時(shí)間:2024-11-15