四川农村日报全媒体记者 徐灿红 文/图
人类驯化植物的进程，正因AI（人工智能）技术的应用而加速。
农耕时代以来，为了获得产量、品质、抗性、适应性等各方面都突出的理想型作物品种，人类对野生植物展开了旷日持久的驯化历程——把符合人类需求的变异性状保留下来，把不符合的淘汰。于是有了如今的高产优质稻、麦等作物品种。
AI技术迅猛发展的当下，人类驯化植物的未来场景正无限照进现实——育种专家可以精准培育具有完美表型的新品种。
王爱琳制图。
近日，在四川省农业科学院作物研究所内，记者见到水稻育种专家、研究员任鄄胜时，他正与电子科技大学生命科学与技术学院特聘副教授马欣一起，探讨粮油作物智能设计育种技术项目的技术细节。随着该项目的推进，任鄄胜越来越意识到，AI技术在植物育种领域的应用，正在引发一场变革。
任鄄胜在考察水稻新品种田间表现。
▼探背景
AI的风吹到植物育种
在任鄄胜的印象里，智能育种或智慧育种的概念，最早可追溯至2018年美国科学院院士Edwards Buckler教授提出的“育种4.0”。
2022年，中国工程院院士万建民在我国《农作物智能设计育种技术发展战略研究》报告中，提出了我国智能育种发展总体思路、战略重点和政策建议。
但当时育种专家对于AI技术如何与育种相结合，以及AI技术在育种领域有多大的应用前景，都不明晰。
今年以来，AI技术在植物育种领域的应用场景不断挖掘，应用成果不断发布。
3月，中国农业科学院与达摩院湖畔实验室（阿里巴巴集团下属科研机构）联合发布了面向育种数据处理全流程的智慧育种平台。4月，崖州湾国家实验室联合中国农业大学和上海人工智能实验室共同发布了首个种业大语言模型“丰登”。
四川同样瞄准智能育种这一赛道，抢抓智能育种的时代机遇。去年底，四川省农科院与中国电信四川公司等单位联合启动了粮油作物智能设计育种技术项目，开发种业创新里的新质生产力。
有专家预言，AI技术的介入，有望助推育种技术从当前介于育种2.0与3.0之间的阶段跃迁至4.0时代，这意味着育种效率质的飞跃。
任鄄胜团队最新育成的水稻新品种“川绿优雄墩”。
“在智能育种时代，我们将从经验育种向精准育种转变。”任鄄胜充满期待地说，以前能育出什么品种，充满随机性，而有了AI技术协助，能精准预测育成品种的特性，田间育种时间将从10年以上缩减到5年左右。
▼看做法
AI算法解决育种需求
相较于上述“丰登”大模型和智慧育种平台更偏于理论研究，粮油作物智能设计育种技术项目则锚定实际应用场景。马欣表示，目前很多AI相关的研究都停留在科研层面，而她想看到的是实实在在的应用场景，这也是她开展该项目的主要动力。
作为该项目负责人，任鄄胜表示，项目的目标主要有两个，一是建立一套智能育种大模型，二是利用好种质资源库。
AI如何与育种相结合？如何解决育种中的需求？这是任鄄胜团队和马欣团队一直碰撞的焦点。
马欣认为，智能育种本质上是利用人工智能技术和大数据模型与生物育种技术多元化融合，在关键的环节中取代重复性劳动，提炼更科学的育种规律，提升育种精准度和效率。
“育种过程中会产生大量的数据，而AI的优势就在于算法和大数据分析。”任鄄胜介绍，如功能基因预测、优异等位基因挖掘以及全基因组选择等。
“人工智能并不遥远，它就相当于是一个小孩子，我们负责教会它理解育种相关的知识结构，最终它能一定程度上扮演大脑的角色。”马欣介绍，根据育种团队提供的需求，我们来研究算法来解决需求。比如一张水稻植株生长图片，需要用AI工具来替代人工来识别并分析图片中的有效数据，这就需要研究出一套算法来实现。
▼谈价值
大幅减少田间工作量
去年9月，四川建成全国唯一的省级综合性种质资源库，以保存庞大数量的各类种质资源。如何利用好这些遗传资源？
“智能育种平台建好后将对公众开放，一方面，它将成为一个智能育种大模型。”任鄄胜介绍，另一方面，通过挖掘遗传资源中的优良基因，将其数字化，从而成为种质资源库的使用说明书。
通过AI工具，进行基因分析来预测表型以及挖掘优异基因，这就是智慧育种平台加速育种进程的核心。任鄄胜介绍，通过将基因型和表型建立关联，弄清楚每一个关键基因所控制的表型，从而将高产、优质、高抗、广适等性状的控制基因聚合到一起，形成完美的理想株型。
在四川省农业科学院新都基地，有一片属于任鄄胜的水稻试验田，每一年的春夏，他都在这里观察不同水稻材料的表型，即所谓“考种”。而到了秋冬，他则奔赴海南陵水，开展同样的科研工作。考种是育种过程中获取表型数据的一个重要环节，通过对植物多个生长指标进行测量，如株高、穗长、每穗穗粒数、千粒重等，以及品质指标的检测，获取大量的表型数据，从而筛选出具有高产、优质潜力的育种材料。
“获取表型数据需要大量人工，AI工具不仅能替代这些重复性劳动，还能够从这些数据中提取更有用、更小偏差的见解。”马欣介绍。
育种科技工作者以后只需要在智能育种平台上输入亲本材料的全基因组测序数据，通过AI算法，平台将会筛选出最佳的亲本组合。任鄄胜介绍，这样将减少2/3以上的田间工作量。另外，将筛选出来的材料田间种植后，收集其表型数据，与基因测序数据对照，就能够找出优异表型的对应基因。
AI除了在基因发现和等位基因挖掘方面具有潜力，其真正价值在于帮助设计未来能够适应预期环境的作物品种。可以看到，在AI技术飞速发展的时代，智能育种正向植物育种领域展现无限想象力。
记者手记
AI让天府良种有更多可能
农业现代化，种子是基础。一个好的品种，可以小到改变一个产业，大到可以改变人类历史的进程。
但育成一个好品种，非一朝一夕之功，而是需要一代代育种科技工作者数十年如一日地重复试验和技术创新。残酷的事实是，由于技术手段的滞后，绝大多数育种工作都徒劳无获。
记者从受访专家处了解到，育种技术发展目前可以分为四个阶段，1.0时代是驯化育种，2.0时代是杂交育种，比如杂交水稻、杂交小麦等，3.0时代是分子育种，比如分子标记辅助育种和转基因技术育种，4.0时代是“生物技术+信息技术+人工智能+大数据应用”的智能育种，在这个技术阶段，可以高效地把多种优异的基因精准聚合到新品种中，育种效率进一步提升，加速育种进程。
当前，在育种前沿核心技术上，四川育种仍处于育种2.0时代和3.0时代之间，育成一个新品种需要耗费大量时间和精力，往往需要10年以上。
近年来，AI技术日趋成熟，其应用场景不断拓展，这给植物育种领域带来一场革命。AI技术与育种相结合的智能育种技术，将助推我省育种跃迁至4.0时代，这意味着育成一个新品种的周期将缩短到5年左右。
除了大幅提升育种效率，智能育种还为种业振兴带来更多的想象。例如，可以提升种质资源库利用率，可以加速新品种的推广应用……
今年是种业振兴行动由“三年打基础”转向“五年见成效”的关键一年，育种前沿核心技术的突破，将赋予天府良种更多可能性。目前，我省智能育种相关项目正处于起步阶段，从理论构建到落地应用，仍有较长的路要走，需要多方力量同心协力攻克难关。
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