原標(biāo)題：種質(zhì)資源數(shù)據(jù)管理智能化、雜交組合篩選用上模型推演——

從一粒玉米看智慧育種（經(jīng)濟聚焦·農(nóng)田里的新鮮事）

正大種業(yè)海南樂東南繁基地，65畝試驗田里的玉米大多迎來收獲期。湖北襄陽正大種業(yè)股份有限公司首席生物育種專家吳坤走到一株玉米旁，掰下一個玉米棒，剝開層層葉子，整齊、圓潤、飽滿的玉米粒粒分明?！翱雌饋?，這是一個有顯著產(chǎn)量優(yōu)勢的雜交組合?！彼醪脚袛?。

從幾平方米到十幾平方米，65畝試驗田被分成1.6萬余個面積大小不一的種植小區(qū)，每一個小區(qū)都種著不同的材料或品種。過去的這個冬季，吳坤帶著團隊在這里種植提純鑒定1.1萬余份用作玉米雜交的親本材料；同時，還繁育組配了超過5000個雜交組合，為6月初在黃淮海地區(qū)廣泛開展品種試驗備種。

打開手機，對準(zhǔn)一個試驗品種的條形碼，吳坤示范起如何利用湖南長沙百奧云數(shù)據(jù)科技有限公司研發(fā)的田間采集終端豐富品種數(shù)據(jù)：株高、病害、果穗情況……這些數(shù)據(jù)采集后會被上傳到生物育種數(shù)智平臺。

這些數(shù)據(jù)以前都采用紙質(zhì)記錄形式，或者以電子表格的形式存儲在電腦里；現(xiàn)在，不僅數(shù)據(jù)錄入效率更高，而且相關(guān)數(shù)據(jù)可以在數(shù)智平臺上形成完整鏈路，讓后續(xù)對材料的評價更有科學(xué)依據(jù)?！跋喈?dāng)于給育種材料做家族基因圖譜。有了這個譜系，以后它們家族的更多后代長啥樣，輕點鼠標(biāo)，就能調(diào)取電子畫像。”吳坤介紹。

隨著5000多個玉米雜交組合的收獲接近尾聲，吳坤已經(jīng)開啟更忙的“考種”工作——哪些組合表現(xiàn)出可觀的品種優(yōu)勢，可以進入小試、中試、大試，哪些因為田間表現(xiàn)不佳而被淘汰，團隊在一兩周內(nèi)就要完成判斷。

“傳統(tǒng)育種主要依靠育種人員自身的經(jīng)驗判斷，現(xiàn)在以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的科學(xué)模型正在彌補經(jīng)驗判斷的不足?！眳抢ふf，糧食作物產(chǎn)量表現(xiàn)，既與其自身基因相關(guān)，也受環(huán)境、栽培水平等影響。盡管基因測序越來越便捷，但玉米產(chǎn)量還并不確切關(guān)聯(lián)某幾個具體的基因片段。因此，找到玉米田間高產(chǎn)表現(xiàn)與特定基因的相關(guān)性，大數(shù)據(jù)或許是一種有效的輔助判斷。

為了節(jié)約育種時間、提升效率，前幾年起，正大種業(yè)與長沙百奧云數(shù)據(jù)科技有限公司合作，引入生物育種數(shù)智平臺，對種質(zhì)資源及育種過程數(shù)據(jù)開展信息化、智能化存儲、記錄和處理。

之所以這樣做，要從一粒玉米種子的培育過程說起。

培育出一粒優(yōu)良的玉米種子，要先在海量不同基因的玉米種質(zhì)資源中，篩選出合適的父本材料和母本材料，配制成千上萬個雜交組合到田間種植；收獲后，從中選擇田間表現(xiàn)最好的10%，與選定的不同品種親本雜交或自交，再次篩選……如此循環(huán)重復(fù)，直至篩選出產(chǎn)量、抗性等各方面都穩(wěn)定且有良好表現(xiàn)的組合，到不同區(qū)域開展田間試驗。

“像海選一樣，讓雜交組合一代代晉級。”吳坤打了個比方，每一個最終確定的玉米雜交組合，至少需要經(jīng)過5代篩選，“再加上投入市場前的審定階段，一代玉米品種的成功繁育，短則經(jīng)歷七八年，長則經(jīng)歷十幾年。”

提升育種效率，意味著要在更短的時間里，找到更優(yōu)的雜交組合。然而，雜交組合的數(shù)量幾乎是無窮的。“比如挑選1萬個育種材料與10個材料雜交，就能獲得10萬種組合，即便一種組合只種幾平方米，一個科研團隊也很難將10萬種組合全種下去并且采集數(shù)據(jù)、收獲測產(chǎn)?！眳抢ふf，育種專家過去必須依靠經(jīng)驗判斷，在近乎無窮的組合中，挑選出有限的組合數(shù)量，開展田間試驗。

能否通過理論預(yù)測，把表現(xiàn)較好的部分挑選出來，或者把最差的部分剔除掉，再到不同地方開展田間試驗？這就需要基于數(shù)據(jù)建模分析。

“我們搭建的生物育種數(shù)字化平臺，為科研團隊提供了從數(shù)據(jù)管理到模型構(gòu)建的便利，基于模型，育種專家能夠先預(yù)測再驗證?！卑賷W云董事長王冰冰說，隨著模型預(yù)測精度的持續(xù)提升，將持續(xù)減輕驗證工作壓力，從而提升育種效率。

國內(nèi)種業(yè)公司隆平高科數(shù)據(jù)分析專家認為：“在數(shù)智平臺助力下，全基因組選擇技術(shù)顯著提升了玉米和水稻育種效率。通過對多個生態(tài)區(qū)建模并驗證，該技術(shù)可在縮減50%試驗規(guī)模的同時仍保留近80%的優(yōu)良品種，使育種效率提升近60%。”

基于種質(zhì)資源基因型數(shù)據(jù)和雜交組合田間表型數(shù)據(jù)，正大種業(yè)從幾年前開始，著手構(gòu)建并完善包含數(shù)十種參數(shù)的玉米育種模型。

2025年6月，僅在黃淮海夏玉米主產(chǎn)區(qū)，正大種業(yè)就在3個代表性試驗點開展了超過4000個初配玉米雜交組合的田間試驗?！斑@些組合，全部來自育種專家的篩選，其中，超過10%的組合經(jīng)過模型預(yù)測?！眳抢ふf。

當(dāng)時，有近200個雜交組合，基于材料的基因數(shù)據(jù)和田間表型數(shù)據(jù)等參數(shù)，模型預(yù)測不具備明顯產(chǎn)量優(yōu)勢，但團隊還是種到了地里。“結(jié)果10月份收獲驗證，超過160個雜交組合產(chǎn)量表現(xiàn)相對不佳，否定性的預(yù)測準(zhǔn)確率超過80%?！眳抢ふf，如果這種準(zhǔn)確率持續(xù)得到驗證，未來在篩選用于田間試驗的組合時，預(yù)測為不佳的組合就可以直接被淘汰，從而節(jié)省試驗田和人力資源。

在吳坤的試驗中，模型去年預(yù)測高產(chǎn)的200多個組合里，實際驗證相對高產(chǎn)的不到100個，正向預(yù)測的準(zhǔn)確率還只有40%左右。今年，正大種業(yè)一邊繼續(xù)調(diào)優(yōu)參數(shù)，優(yōu)化模型；一邊繼續(xù)在黃淮海地區(qū)、西南地區(qū)、東北地區(qū)等不同區(qū)域的試驗田廣泛開展模型預(yù)測與育種專家傳統(tǒng)經(jīng)驗預(yù)測的對比試驗，以驗證并進一步優(yōu)化模型預(yù)測的準(zhǔn)確率。

“隨著預(yù)測準(zhǔn)確率的穩(wěn)步提升，更多雜交組合可以跳過田間小試甚至中試階段，直接開展大試，推動一個品種的育成時間節(jié)約一到兩年甚至更長時間?！眳抢ふf。

■記者手記

育種人的不變與變

筆者采訪過不少育種人，這些年，他們的身上，有著不變與變。

不變的是，每年冬季，大江南北的育種專家如同候鳥一般，“遷徙”到海南南繁基地，利用熱帶的光熱，在有限的時間里，提純材料，做雜交試驗。轉(zhuǎn)過年，又迅速回到祖國廣袤的耕作區(qū)，將收獲的種子，播撒到地里，開展田間試驗。

一只只追趕光陰、追逐光熱的“候鳥”，用行動助力保障糧食安全；每一個揮灑汗水、埋首耕耘的身影，都在為端穩(wěn)中國飯碗貢獻力量。

變的，則是育種的手段從未停止創(chuàng)新。從傳統(tǒng)育種，到雜交育種；從分子育種，再到數(shù)據(jù)模型輔助育種……理念不斷突破，科技持續(xù)進步，我國的育種水平，也逐步從跟跑、并跑到部分領(lǐng)跑。

今年中央一號文件提出，深入實施種業(yè)振興行動。這個春天里，育種人正在農(nóng)業(yè)強國建設(shè)的道路上奮勇前進。