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“我们刚刚又完成了2000份玉米种质资源的基因测序和数据分析工作,给这些种子建立了‘数字身份证’,今后的生物育种将更加精准、高效。”10月25日,在江苏省农业种质资源综合基因库,江苏省农业科学院(以下简称江苏省农科院)种质资源与生物技术研究所玉米种质资源创新团队副研究员周玲说着打开数据库。科技日报记者看到这里面已经储存了近1万份种质资源基因组测序分析数据。

 2020年6月,江苏省农业科学院在国内率先搭建数字化育种平台,开展大规模种质资源基因测序和数据分析,目前已完成2352份水稻、5082份玉米、1344份桃、366份草莓、473份辣椒等种质资源的数字化存储。

 种业创新是农业科技创新的核心问题,开展种源“卡脖子”技术攻关,首先要把种质资源保护利用好。

 “目前,江苏省农作物种质资源中期库已收集保存农作物种质资源5.7万份,涵盖54种作物,涉及14个植物科、56个属和96个物种。”江苏省农科院种质资源与生物技术研究所所长赵涵介绍,其中水稻种质资源15000余份、小麦种质资源15000余份、玉米种质资源6000余份,具有鲜明的地方特色,包括长江中下游尤其是太湖流域的水稻地方品种、南方六省一市冬麦区的小麦地方品种、江苏地方糯玉米品种。

 当前,以“新一代数字科技与生物技术深度融合”为特征的智慧育种时代正加速到来,中国种业发展面临前所未有的机遇与挑战。构建数字化育种平台,实现育种数据化、网络化、智能化,已成为提升育种效能的主流趋势和根本方法。

 建设先进的数字化种质资源平台是夯实种质资源基础的关键。今年2月,《国务院极速体育,足球即时比分直播：印发“十四五”推进农业农村现代化规划的通知》指出,要加强种质资源保护,构建种质资源DNA分子指纹图谱库、特征库和农业种质资源数据库。

 赵涵说,数字化育种平台通过构建高精度模型、结合基因编辑技术,能够先预测育种,既省去田间播种试验的大量人力,又节省了实验时间、提高了科研效率。

 “一株水稻的基因数据量可达400M左右,一个平常的64G闪存盘只能存储十几株水稻的基因组数据。”赵涵介绍,生物基因组的数量十分庞大,建设数字化的种质资源库亟须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。

 “目前,数字化育种平台的整体架构设计已初步完成,主要由表型数据库、基因型数据库、数据计算和分析平台3个模块组成。”周玲介绍,一粒种子从实物变成基因数据并不容易:首先在田地里种下种子,长大后从叶片中提取DNA进行质检;第二步是送到实验室对样品进行处理和上机测序,获得基因组上的小片段;最后再利用生物信息学软件,将序列信息转化为可靠的变异信息,再对变异的信息进行判读。

 周玲解释说,每一种生物都有标准的参考基因组,只有进行对比后才能判定检测的种质资源是否变异,这样就能从基因组层面追溯种子来源,为种子建立一个独一无二的“数字身份证”。

 目前,江苏省农科院与相关企业合作开发的变异过滤软件,一天可分析30—40个玉米品种,比传统软件分析速率提升约40倍。

 “下一步,我们将聚焦个别优势种质资源(例如水稻、草莓),根据专业特点开展具体实施和分工合作,完成平台框架的搭建。”赵涵说,未来数据库建立完成后,结合数据分析与育种分子技术,将形成一个现代化的数字育种平台。