“智能品種智造是未來農(nóng)業(yè)科技競爭的制高點。”崖州灣國家實驗室主任、中國科學(xué)院院士李家洋指出，育種“5.0時代”是智能品種的智能培育時代，即培育出的品種要智能、培育品種的技術(shù)手段也要智能。

      李家洋表示，智能品種以自主應(yīng)對環(huán)境變化為核心特征，需依靠“種質(zhì)資源+生物技術(shù)（BT）+信息技術(shù)（IT）+人工智能（AI）”，培育出能實現(xiàn)最優(yōu)化的動態(tài)調(diào)整株型，能有效應(yīng)對未來氣候變化，實現(xiàn)增產(chǎn)增質(zhì)、減投減損的作物品種。

      日前，在2025種子大會暨南繁硅谷論壇上，李家洋作題為《育種5.0：智能品種的智能培育》的主旨報告，對“智能品種智造”的理念與實踐作分析解讀。

崖州灣國家實驗室主任、中國科學(xué)院院士李家洋

      什么是智能品種？

      育種科技進步持續(xù)推動糧食單產(chǎn)提升，而育種科技本身的進步，則仰賴于基礎(chǔ)科學(xué)的突破。

      回顧過往，作物育種學(xué)在過去的100年里，先后歷經(jīng)馴化育種、遺傳育種（雜交、誘變）、分子育種（分子標記輔助、轉(zhuǎn)基因）、精準育種（基因編輯、分子設(shè)計）等階段，平均每20年就會得到一次跨越式螺旋式的發(fā)展，呈現(xiàn)出高速發(fā)展態(tài)勢。

      如今育種“4.0時代”已成為現(xiàn)實。在水稻育種上，分子設(shè)計育種引領(lǐng)了品種升級換代，通過分子設(shè)計育成的“中科發(fā)”系列水稻品種已成為東北優(yōu)質(zhì)稻主產(chǎn)區(qū)的主導(dǎo)品種。

      科學(xué)發(fā)展不斷向前。李家洋指出，下一階段的品種培育重點需解決幾大核心問題，一是既高產(chǎn)又穩(wěn)產(chǎn)，二是應(yīng)對極端氣候變化，三是根據(jù)發(fā)育階段動態(tài)優(yōu)化理想株型，四是能量利用高效（增加光合作用與光合產(chǎn)物利用效率） ，五是資源環(huán)境友好（提升農(nóng)業(yè)資源利用效率減少污染），六是即營養(yǎng)又健康（不僅吃得飽吃得好，還要吃的健康） 。

      “智能品種以自主應(yīng)對環(huán)境變化為核心特征。”李家洋介紹，智能品種能夠根據(jù)外界環(huán)境的變化，啟動與之相應(yīng)的分子調(diào)控通路，實現(xiàn)作物能量轉(zhuǎn)化利用的動態(tài)調(diào)控，在生長與抗性之間的協(xié)同優(yōu)化。

      能夠在不同發(fā)育階段最優(yōu)化的動態(tài)調(diào)整株型，提升光能、肥料、水等農(nóng)業(yè)資源的利用效率，能夠應(yīng)對未來氣候變化帶來的抵抗生物脅迫以及非生物脅迫，最終實現(xiàn)增加糧食產(chǎn)量，提高食物食味與營養(yǎng)品質(zhì)，減少化肥農(nóng)藥等農(nóng)業(yè)資源的使用，減少自然災(zāi)害損失。

      智能品種如何智造？

      那么，智能品種的關(guān)鍵農(nóng)藝性狀有哪些？

      李家洋介紹，智能品種需要實現(xiàn)“兩增兩減”。在增產(chǎn)上，擁有智慧株型、高光效、特早熟、源庫平衡等產(chǎn)量性狀。在增質(zhì)上，擁有營養(yǎng)品質(zhì)、蒸煮食味品質(zhì)、儲藏品質(zhì)、重金屬低積累等品質(zhì)性狀。在減投上，擁有養(yǎng)分利用、節(jié)水、再生、抗除草劑等綠色性狀。在減損上，擁有抗旱、抗高低溫、抗病蟲、抗倒伏等抗逆性狀。

      “育種5.0時代是智能品種的智能培育時代，即培育出的品種要智能，而培育品種的技術(shù)手段也要智能。”李家洋指出，在技術(shù)路徑層面，智能品種智造需實現(xiàn)“種質(zhì)資源+生物技術(shù)（BT）+信息技術(shù)（IT）+人工智能（AI）”的結(jié)合。

      目前，AI賦能作物育種研究用于表型的精準預(yù)測，融合大數(shù)據(jù)、人工智能等多技術(shù)的育種平臺正在成為現(xiàn)實。水稻、玉米的“智慧株型”研究也登上了國際頂級學(xué)術(shù)期刊。

      此外還有不少成功案例，由國內(nèi)科研工作者改良培育的番茄、水稻品種能夠“自主應(yīng)對環(huán)境變化”，實現(xiàn)了順境增產(chǎn)逆境穩(wěn)產(chǎn)。在應(yīng)對未來氣候變化時，野生種質(zhì)資源如多倍體野生稻，展現(xiàn)出遠超栽培稻的耐逆能力，李家洋院士團隊的“異源四倍體野生稻從頭馴化開辟全新育種方向”引發(fā)廣泛關(guān)注。

      人工智能與生物技術(shù)是相互促進的。機器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測、大語言模型、AI科學(xué)家等AI技術(shù)的興起，勢必將極大程度地促進育種科技進步。

      “智能品種智造，一定能在未來的10年至20年內(nèi)實現(xiàn)。”李家洋認為。

      作者 | 張植宏

      攝影丨吳秒衡

      編輯丨農(nóng)財君

      聯(lián)系農(nóng)財君丨18565265490

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