2024-03-22 10:30:20
近日，全球植物科學(xué)頂尖期刊《分子植物》（Molecular Plant）刊載了中國科學(xué)家的最新研究，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所、國家南繁研究院與阿里達(dá)摩院（湖畔實(shí)驗(yàn)室）聯(lián)合研發(fā)出全流程智慧育種平臺，實(shí)現(xiàn)了育種數(shù)據(jù)管理和分析、計(jì)算加速、AI預(yù)測親本及優(yōu)良品種的育種全流程整合。該平臺的數(shù)據(jù)容量、運(yùn)行速度以及數(shù)據(jù)安全均達(dá)到世界先進(jìn)水平，全球已有23家科研機(jī)構(gòu)率先使用。
論文共同一作兼通訊作者李慧慧介紹說，種子是農(nóng)業(yè)的“芯片”，對農(nóng)業(yè)發(fā)展至關(guān)重要，但傳統(tǒng)育種方式成本高、工作量大，往往需要耗時(shí)十年甚至更久。在AI等技術(shù)加持下，“智慧育種”可通過模擬作物生長氣候、土壤及生長周期等信息，綜合作物表型、基因型等數(shù)據(jù)建立模型，進(jìn)而預(yù)測作物性狀、篩選優(yōu)異基因型，大幅縮短育種周期。
不過，智慧育種需要高通量數(shù)據(jù)分析，依賴龐大的計(jì)算和建模、復(fù)雜的操作，對育種家挑戰(zhàn)很大。中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所、國家南繁研究院與達(dá)摩院發(fā)揮出各自優(yōu)勢，融合生物技術(shù)和AI技術(shù)，合作開發(fā)出功能全面、操作界面友好的高通量計(jì)算平臺，在網(wǎng)頁端為育種家提供一站式、低門檻的服務(wù)。
具體而言，該平臺整合了種質(zhì)資源信息管理、育種試驗(yàn)設(shè)計(jì)與模擬、海量育種組學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、高通量數(shù)據(jù)分析以及智能育種決策等模塊，支持大規(guī)模組學(xué)信息、表型信息數(shù)據(jù)的整合利用與深度挖掘。數(shù)據(jù)顯示，該平臺已被全球23家科研機(jī)構(gòu)用于育種研究，包括中國水稻研究所、中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所、國際畜牧研究所、荷蘭瓦格寧根大學(xué)等。
為加速育種決策運(yùn)算，智慧育種平臺引入多種大數(shù)據(jù)計(jì)算、人工智能模型、自動(dòng)化處理模塊。論文通訊作者、達(dá)摩院智慧育種科學(xué)家顧斐介紹，平臺實(shí)現(xiàn)針對基因測序數(shù)據(jù)的變異位點(diǎn)計(jì)算加速110倍，基因型過濾加速25倍以上，群體遺傳學(xué)分析加速1000倍以上。針對全基因組選擇算法，平臺的準(zhǔn)確率平均提升15%以上，預(yù)測穩(wěn)定性提升5%。此外，該平臺數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量達(dá)1PB，可支持上百個(gè)用戶同時(shí)開展高效的育種大數(shù)據(jù)管理、調(diào)度和分析。
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