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為作物育種 插上數字化雙翼

2024-11-09 19:32:59

育種是以遺傳學理論為基礎,不斷改良生物遺傳特性,培育更優良品種的工作,堪稱現代農業的“晶片”製造。隨著科技的飛速發展,農業領域也迎來了一場靜悄悄的革命——數字育種。作為現代生物技術與資訊科技的完美結合,數字育種正在逐漸改變農業生產方式,成為應對全球食品安全和氣候變化挑戰的重要工具,幫助人們開啟一個更加科學、高效和可持續的農業未來。

(圖源《知識就是力量》雜誌)

“會”育種到“慧”育種

迄今為止,作物育種可大致概括為4個時代。

(圖源《知識就是力量》雜誌)

“種子工廠”裡的

尖端科技

表型資料採集。高通量植物表型平臺、鐳射雷達、高光譜相機、各種齊上陣,對育種材料進行“全身體檢”。獲取資料後,將它們實時傳回電腦,方便科研人員查閱、分析。

基因測序技術。資料採集環節中最核心的部分。透過對農作物的基因組進行測序,獲取大量的遺傳資訊。目前,我國已掌握了許多重要農作物的基因組,如水稻、小麥、玉米、大豆、油菜、棉花等。

大資料分析。整合資料,透過各種分析方法,探索遺傳性狀之間的關係,找出與目標性狀——如抗病蟲害相關的關鍵基因。

人工智慧與機器學習。基於資料分析的結果,透過人工智慧技術構建模型,預測不同基因型的後代品種的性狀表現為選育提供參考。這兩種大豆雜交的後代能否更抗倒伏?人工智慧為我們提供幫助。

培養室中正在用科技進行育苗(圖源《知識就是力量》雜誌)

“儲存”科技的種子

縮短育種週期。在育種工作中,科研人員需要持續觀察、記錄和分析作物的表型特徵,從而篩選出可用於育種的優異資源。相較於“一把尺子一杆秤,用牙咬用眼瞪”,辛辛苦苦在田間地頭測量和檢視作物株高、穗位、病害與成熟情況的傳統育種,數字育種只需要幾天時間,就能收到自動上傳的資料。曾經科研人員需要數年甚至數十年才能培育出一個新品種,而數字育種大大加快了這一程序。

提高育種準確性。精準定位優良基因,透過精確的資料分析和演算法模型,更準確地預測作物性狀,減少不必要的試錯,提高選育成功率。

適應多樣化需求。透過對個體資料的分析,為每種作物定製最適合的育種方案,實現個性化生產。科研人員可以根據市場和環境的變化,快速培育出能夠滿足不同需求的品種,如抗病蟲害、耐旱、耐鹽鹼等。

從“會”育種到“慧”育種,新技術正在不斷為育種工作增添新的活力。田間地頭,鬱鬱蔥蔥的植株間,閃耀著科技的光亮。

(圖源《知識就是力量》雜誌)

撰文 | 畢坤

責任編輯 | 牛一名 張麗涵

運營編輯 | 張麗涵

質量稽核 | 業蕾

❖ 來源:《知識就是力量》雜誌

《為作物育種 插上數字化雙翼》❖

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