近日，中國農業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所作物分子育種技術(shù)和應用創(chuàng )新團隊聯(lián)合多家單位，提出了大數據和人工智能驅動(dòng)下的智能育種新策略——基因組-環(huán)境組集成預測。這一新策略的提出，將改變過(guò)去主要利用基因型和表型進(jìn)行選擇的育種模式，使未來(lái)育種能夠在基因型-表型-環(huán)境型全方位信息支撐下，準確預測特定基因型在特定環(huán)境下的表現，實(shí)現真正意義上的適應氣候變化、適應特定環(huán)境的定向育種。相關(guān)研究成果發(fā)表在《分子植物（Molecular Plant）》。

 

　　植物表型是其基因型與環(huán)境共同作用的結果。目前育種中所采用的基因組選擇技術(shù)大多是根據個(gè)體的基因型來(lái)預測表型，很少考慮個(gè)體所處環(huán)境對表型預測的影響。把一個(gè)基因型完全了解的個(gè)體置于環(huán)境因素已知的條件下，理論上就可以對其表型進(jìn)行精準預測。

 

　　該研究全面介紹了引入不同時(shí)空的環(huán)境型變異及其與基因型和表型的數據集成所產(chǎn)生的大數據對人工智能的挑戰，討論了基因組-環(huán)境組集成預測有關(guān)的概念及其模型的構建、優(yōu)化與實(shí)施。有關(guān)基因、代謝途徑和網(wǎng)絡(luò )的信息可以轉化成為新一維的基因型數據，并集成到預測模型之中。基于預測的作物重新設計可以在微觀(guān)水平上針對基因、代謝和網(wǎng)絡(luò )，在宏觀(guān)水平上針對個(gè)體、群體和物種。該研究展望了如何利用智能育種提升植物改良的遺傳增益，包括集成和利用各種育種技術(shù)和方法，通過(guò)平臺、技術(shù)、設施、群體、數據、模型、甚至育種材料的共享，實(shí)現資源利用和育種效率的最大化，在開(kāi)源育種和服務(wù)平臺的支持下，有效地開(kāi)展智能育種。基因組-環(huán)境組集成預測新策略將推動(dòng)智能育種和作物栽培生理等領(lǐng)域的重大變革。（通訊員 衛斐）

 

　　原文鏈接：https://www.cell.com/molecular-plant/fulltext/S1674-2052（22）00295-7