种质|湖南长沙:种质资源数字化 生物育种更高效

种业创新是农业科技创新的核心问题 , 我国与种业自主创新的发达国家还有很大差距 , 开展种源“卡脖子”技术攻关 , 首要解决的就是种质资源保护和利用问题 。 在湖南长沙 , 有科研团队在探索种质资源数据化建设 , 把水稻、玉米等作物的基因变成数据存储起来 , 让生物育种更精准、更高效 。

种质|湖南长沙:种质资源数字化 生物育种更高效
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总台央视采访人员 姜恺:生物的基因组实际上数据量是很庞大的 , 像一株水稻它的数据量就能达到400M左右 , 而我手中这样一个64G的闪存盘也只能储存十几株水稻的基因组数据 。 所以 , 建设数字化的种质资源库必须要依靠海量存储和高性能计算技术 , 才能为接下来的人工智能育种打下基础 。
常规的种质资源库也被称作“种子库” , 会保存各种各样农作物的活体种子 , 像一个种子的图书馆或是资料室 , 育种家培育新品种需要什么样特性的品种就可以来这里找 。 有的种子库甚至会储存多达几十万甚至上百万份的作物种子 , 而把这些海量种子的基因数字化 , 就需要强大的计算机储存空间 。
华智生物技术有限公司生物种业超算中心首席数据官、博士 贾高峰:我们普通的个人电脑现在的存储容量大概在几个T , 而我们海量存储的生物数据现在大概在PB级以上 , 所谓的PB级就是1个P就是1000个T 。
新品种培育很多时候就是把多个品种的优良基因恰当的组合在一起 , 育种家往往需要尝试多个组合 , 才能找到最合适的搭配 。 而有了数字化的基因数据之后 , 育种家就可以利用超级计算机综合基因型、表现型和环境等因素建立模型 , 快速找到合适的搭配 。
华智生物技术有限公司生物种业超算中心首席数据官、博士 贾高峰:我们常规育种假如有20000个组合 , 我们在田间通过人工选择的方式大概需要两三个月的时间才能完成 。 但是我们利用人工智能AI技术 , 我们就可以在机房、在实验室完成 , 时间大概一周左右 。
通过人工智能的筛选 , 需要去田间实际验证的组合数量被大幅度压缩 , 试验田的利用效率也因此提高了 。
【种质|湖南长沙:种质资源数字化 生物育种更高效】华智生物技术有限公司试验基地负责人 李宙炜:我们20000个组合的话 , 如果一个组合大概种3到5平方米 , 可能我们需要的面积在120亩以上 , 而我们通过AI育种技术之后可以缩减至15至20亩 , 我们通过节省的土地能够进行更多研究 。

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