创新分子育种科技支撑我国种业发展

未来发展

种子是农业的命脉，育种理论与工程化技术是种业发展的“卡脖子”科技问题，产业的竞争其实是科技储备与供给能力的竞争。“分子模块”是中国人自己提出的理论，通过先导专项的布局，中国科学院在分子模块设计育种科技体系方面开展了很好的前瞻性、针对性和储备性战略研究，并取得了显著成效。但是，我们依然要清醒地认识到“关键核心技术是要不来、买不来、讨不来的”，依然要“敢于走前人没走过的路，努力实现关键核心技术自主可控，把创新主动权、发展主动权牢牢掌握在自己手中”。展望未来，要满足农业未来产品发展对育种科技的需求，分子模块设计育种科技体系的发展应注重与如下几个领域最新研究成果的结合。

合成生物学。分子生物学、组学、系统生物学的快速发展大大促进了我们对物种形成机制的认知。在新一轮的分子模块设计育种创新中，结合计算生物学、合成生物学和基因组编辑等颠覆性共性技术与工程化技术体系，发展基于底盘品种的物种合成、物种重建成为可能。未来可依据目标区域的需求，整合多个复杂性状的分子模块系统，实现特定设计、特定合成功能物种。

设计育种大数据。注重融合影像、组学、物种多样性、作物个体发育与环境适应等数据，构建基于复杂系统的大数据知识图谱以及不同尺度下区域自然资源禀赋指标体系，融合深度学习技术，建立基于时间序列的评分矩阵、概率矩阵分解等数据统计模型，实现对分子模块设计品种的预测。

设计育种智慧管理。基于关联、时序、分类、聚类大数据智能分析，对光、温、水、热、肥、药等基本要素优化配置和优化控制模型构建，在产量品质、病虫草害、资源高效利用等方面开展模块系统耦合智能化品种设计，研制播种、除草、施肥机器人，发展可视化、自动化、自然语言处理和深度学习超级计算机平台，服务设计育种的智能管理。

致谢感谢“分子模块设计育种创新体系”先导专项总体组办公室李明在本文整理过程中的支持，感谢分子模块科技团队提供图片。（作者：薛勇彪 种康 韩斌 桂建芳 景海春 中国科学院遗传与发育生物学研究所北京 中国科学院植物研究所北京 中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所上海 中国科学院水生生物研究所武汉 《中国科学院院刊》供稿）