“我們剛剛又完成了2000份玉米種質(zhì)資源的基因測序和數據分析工作，給這些種子建立了‘數字身份證’，今后的生物育種將更加精準、高效。”10月25日，在江蘇省農業(yè)種質(zhì)資源綜合基因庫，江蘇省農業(yè)科學(xué)院（以下簡(jiǎn)稱(chēng)江蘇省農科院）種質(zhì)資源與生物技術(shù)研究所玉米種質(zhì)資源創(chuàng )新團隊副研究員周玲說(shuō)著(zhù)打開(kāi)數據庫。科技日報記者看到這里面已經(jīng)儲存了近1萬(wàn)份種質(zhì)資源基因組測序分析數據。

　　2020年6月，江蘇省農業(yè)科學(xué)院在國內率先搭建數字化育種平臺，開(kāi)展大規模種質(zhì)資源基因測序和數據分析，目前已完成2352份水稻、5082份玉米、1344份桃、366份草莓、473份辣椒等種質(zhì)資源的數字化存儲。

　　種業(yè)創(chuàng )新是農業(yè)科技創(chuàng )新的核心問(wèn)題，開(kāi)展種源“卡脖子”技術(shù)攻關(guān)，首先要把種質(zhì)資源保護利用好。

　　“目前，江蘇省農作物種質(zhì)資源中期庫已收集保存農作物種質(zhì)資源5.7萬(wàn)份，涵蓋54種作物，涉及14個(gè)植物科、56個(gè)屬和96個(gè)物種。”江蘇省農科院種質(zhì)資源與生物技術(shù)研究所所長(cháng)趙涵介紹，其中水稻種質(zhì)資源15000余份、小麥種質(zhì)資源15000余份、玉米種質(zhì)資源6000余份，具有鮮明的地方特色，包括長(cháng)江中下游尤其是太湖流域的水稻地方品種、南方六省一市冬麥區的小麥地方品種、江蘇地方糯玉米品種。

　　當前，以“新一代數字科技與生物技術(shù)深度融合”為特征的智慧育種時(shí)代正加速到來(lái)，中國種業(yè)發(fā)展面臨前所未有的機遇與挑戰。構建數字化育種平臺，實(shí)現育種數據化、網(wǎng)絡(luò )化、智能化，已成為提升育種效能的主流趨勢和根本方法。

　　建設先進(jìn)的數字化種質(zhì)資源平臺是夯實(shí)種質(zhì)資源基礎的關(guān)鍵。今年2月，《國務(wù)院關(guān)于印發(fā)“十四五”推進(jìn)農業(yè)農村現代化規劃的通知》指出，要加強種質(zhì)資源保護，構建種質(zhì)資源DNA分子指紋圖譜庫、特征庫和農業(yè)種質(zhì)資源數據庫。

　　趙涵說(shuō)，數字化育種平臺通過(guò)構建高精度模型、結合基因編輯技術(shù)，能夠先預測育種，既省去田間播種試驗的大量人力，又節省了實(shí)驗時(shí)間、提高了科研效率。

　　“一株水稻的基因數據量可達400M左右，一個(gè)平常的64G閃存盤(pán)只能存儲十幾株水稻的基因組數據。”趙涵介紹，生物基因組的數量十分龐大，建設數字化的種質(zhì)資源庫亟須海量存儲和高性能計算技術(shù)，才能為接下來(lái)的人工智能育種打下基礎。

　　“目前，數字化育種平臺的整體架構設計已初步完成，主要由表型數據庫、基因型數據庫、數據計算和分析平臺3個(gè)模塊組成。”周玲介紹，一粒種子從實(shí)物變成基因數據并不容易：首先在田地里種下種子，長(cháng)大后從葉片中提取DNA進(jìn)行質(zhì)檢；第二步是送到實(shí)驗室對樣品進(jìn)行處理和上機測序，獲得基因組上的小片段；最后再利用生物信息學(xué)軟件，將序列信息轉化為可靠的變異信息，再對變異的信息進(jìn)行判讀。

　　周玲解釋說(shuō)，每一種生物都有標準的參考基因組，只有進(jìn)行對比后才能判定檢測的種質(zhì)資源是否變異，這樣就能從基因組層面追溯種子來(lái)源，為種子建立一個(gè)獨一無(wú)二的“數字身份證”。

　　目前，江蘇省農科院與相關(guān)企業(yè)合作開(kāi)發(fā)的變異過(guò)濾軟件，一天可分析30—40個(gè)玉米品種，比傳統軟件分析速率提升約40倍。

　　“下一步，我們將聚焦個(gè)別優(yōu)勢種質(zhì)資源（例如水稻、草莓），根據專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)開(kāi)展具體實(shí)施和分工合作，完成平臺框架的搭建。”趙涵說(shuō)，未來(lái)數據庫建立完成后，結合數據分析與育種分子技術(shù)，將形成一個(gè)現代化的數字育種平臺。（張曄）