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數字化時代,信息化育種有哪些要點


中國種業正面臨,前所未有的機遇與挑戰。隨著第四次工業革命的進行,數字化時代即將來臨。數字計算機應用,已經輻射到種植行業。

能否完成數字化轉化工作,成為未來發展的重要影響因素。電子計算機和生物工程的發明和應用,是人類文明第三次科技革命的主要標志。

現代信息技術和生物技術,是構建現代化作物育種平臺的根本方法。大數據是與材料和能源一樣,重要的新型戰略資源。信息化是育種的主流趨勢和必然選擇。

育種信息化

而信息化育種平臺較少,嚴重制約了中國現代種業的發展。在大數據背景下,推動作物育種由3.0時代的設計育種,轉變為4.0時代的信息化育種。這是農業育種機構,近期面臨的關鍵問題。

一、信息化在育種中的應用

1、種質資源管理

種質資源管理工作,對于作物育種來說是一項基礎性工作。傳統種質資源管理耗費大量人力物力。信息數據收集緩慢,并且資源庫信息傳遞,易受種質管理人員流動的影響。

采用信息技術對種質資源進行管理,可以實現種質資源快速查詢、高效利用。上海農業生物基因中心建立的種質資源庫管理信息系統,為農作物準入、品種權執法提供技術支撐。

2、數據采集

育種親本性狀調查與比較、后代室內考種,以及實驗室檢測等各個環節,都要大量采集數據。傳統數據獲取的方法勞動強度大、時間長、操作要求高,易受主觀因素影響,限制育種規?;l展。

傳統的數據采集方式,在短時間內很難準確對試驗點數據進行分析和比較。目前許多國家已開始將現代信息技術、傳感技術、自動化技術,應用到育種中。

種質資源庫管理

并開發出一系列,適用于育種環節的智能檢測輔助儀器設備。依托信息化智能化產品設備,可以減少勞動強度、降低投入成本。

提高育種效率,加速育種進程。同時數字圖像處理技術在病害診斷、子粒發芽監測等方面,應用日益廣泛。采用先進的圖像掃描技術,可以準確地獲得農作物的形貌特征數據。

3、系譜分析

近年審定農作物品種,普遍存在遺傳背景狹窄、遺傳多樣性不夠豐富的問題。多數品種親緣關系較近,在育種中迫切需要引入新的種質資源,拓寬遺傳背景。

系譜圖記載了家族各世代成員及親屬關系,是指導雜交育種和親本選配的基礎信息。在傳統育種中,系譜圖通過手繪或普通電腦作圖軟件查詢繪制,繁瑣且費時費力。

利用信息化數據設計系譜圖繪制軟件,可快速輕松獲得系譜圖,為雜交育種和親本選配提供詳細資料。

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4、試驗設計

常用的數理統計軟件如 DPS、SPSS、SAS 等,已具備試驗設計功能。Design Expert等專業試驗設計軟件,可通過兩級因子篩選設計、一般因子研究、混合物設計技術以及分割圖設計和分析等功能,幫助操作者提高試驗速率。

5、參試進程管理

農作物品種審定,需要經過申請和受理、品種試驗、審定與公告等環節。其中品種試驗包括區域試驗、生產試驗和DUS測試3部分。

對于育種單位來說,品種參試步驟繁多,且涉及知識產權責任重大。所以進程管理,變得十分重要。近年來隨著改革的深入,國家農業部門拓寬了試驗渠道、簡化了試驗程序、縮短了試驗審定時間。

面對諸多的作物類型和大量涌現的新品系,迫切需要專業的信息化平臺,對品系參試進程進行記錄、審核、跟蹤管理。

二、信息化育種實施步驟和要點

1、育種軟件的應用和軟件開發

國際種業巨頭紛紛采用現代信息技術開展智能育種,加快“經驗育種”向“精確育種”的轉變。

作為育種機構,目前可以先引進一些有成功案例的育種軟件,或信息管理系統進行應用。

2、管理規范化與流程信息化相互促進

無論是育種企業還是政府育種機構,行政管理規范化都是促進信息化的有效手段。例如在育種品系參試申報和植物新品種保護申報過程中,都需要加蓋單位公章。

在這個過程中,可以將信息化的工作落實到各育種課題,保證所有簽批事項中所涉及的信息均已錄入信息管理系統。從品種試驗信息管理,到種質資源庫管理再到產業化跟蹤管理循序漸進,實現作物育種全流程信息化。

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4、信息共享與交流

數據公開、軟件開源與數據共享,已經成為了科技發展的重要潮流。為促進作物育種創新,育種機構應該抓住中國種業大數據平臺等免費數據平臺的利好。

在品種推廣和知識產權保護方面掌握實際動態。在育種數據資源得到有效保護和安全管理的前提下,與其他育種機構實施信息共享與互通。

隨著傳感器技術、物聯網技術和農業信息服務技術的不斷發展,信息化技術在育種中的作用日益明顯。通過構建信息化種質資源數據庫,摸清“家底”。

將親本選擇、材料組配、試驗管理、數據采集、遺傳分析、產業化應用等環節高效銜接??梢詫崿F育種全程,數字化、一體化。與現有育種形式相比,可以節約資源、降低成本,是構建現代化作物育種平臺的根本途徑。

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