钱前的这一观点反映了现代育种领域发展的重要方向。
1. 育种技术数字化、智能化的背景
技术进步的推动
随着基因组学、生物信息学、传感器技术、大数据分析和人工智能等多学科领域的快速发展,为育种技术的数字化和智能化提供了坚实的技术支撑。
例如,基因组测序技术成本不断降低、效率不断提高,使得获取生物的全基因组信息变得更加容易,为从基因层面理解和操作育种过程提供了海量的数据基础。
农业发展需求的驱动
全球人口不断增长,对粮食等农产品的数量、质量和安全性提出了更高的要求。传统育种方法难以满足快速、精准地培育出高产、优质、抗逆性强的作物品种的需求。
例如,面对气候变化带来的频繁自然灾害,需要培育出更耐旱、耐寒、抗病虫的作物品种,数字化和智能化育种技术能够加速这一进程。
2. 育种技术数字化、智能化的优势
精准性提高
数字化和智能化育种可以对生物的各种性状(如产量、品质、抗逆性等)进行精准的基因定位和分析。通过大数据分析和机器学习算法,能够准确预测不同基因组合对性状的影响。
例如,通过分析大量水稻品种的基因组数据和相应的产量表现数据,建立模型,精准预测哪些基因组合能够提高水稻产量。
育种效率提升
传统育种过程中,需要大量的人力、物力进行田间试验、表型观察和筛选等工作,周期较长。智能化设备(如无人机进行田间监测、自动化表型分析平台等)和数字化分析方法(如利用算法进行虚拟筛选)能够大大缩短育种周期。
例如,自动化的种子筛选设备可以快速地根据预设的标准(如种子大小、饱满度、基因标记等)对大量种子进行筛选,提高育种效率。
资源利用优化
能够更精确地选择具有优良性状的亲本进行杂交育种,减少不必要的杂交组合,从而节省土地、人力、资金等资源。同时,通过对环境数据的分析,可以更好地指导品种的区域适应性种植。
例如,根据土壤肥力、气候条件等数据,筛选出最适合在特定地区种植的作物品种,提高资源利用效率。
3. 面临的挑战及应对措施
面临挑战
数据管理与整合:育种过程中会产生海量的数据,包括基因组数据、表型数据、环境数据等,如何有效地管理、存储和整合这些数据是一个挑战。不同来源的数据可能存在格式不统一、质量参差不齐等问题。
技术成本:数字化和智能化育种技术的研发、设备购置和运行维护等需要较高的成本投入。例如,高精度的基因测序设备、智能化的农业监测系统价格昂贵,限制了一些小型育种机构和发展中国家的应用。
人才短缺:需要既懂生物学、育种学知识,又掌握计算机技术、数据分析、人工智能等多方面知识的复合型人才。目前这类复合型人才相对匮乏,制约了育种技术数字化、智能化的发展。
应对措施
建立标准和平台:制定统一的数据标准和规范,建立专门的育种数据管理和共享平台,便于数据的整合与交流。例如,国际上一些组织正在努力构建全球作物育种数据共享网络。
降低成本策略:随着技术的发展和市场的扩大,通过技术创新降低设备和软件成本。政府和企业也可以通过补贴、资助等方式,鼓励育种机构采用数字化和智能化育种技术。
人才培养与引进:高校和科研机构应调整培养方案,开设相关交叉学科专业课程,培养复合型人才。同时,积极引进国外优秀人才,加强国际合作与交流。
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