未來發(fā)展

種子是農(nóng)業(yè)的命脈，育種理論與工程化技術(shù)是種業(yè)發(fā)展的“卡脖子”科技問題，產(chǎn)業(yè)的競爭其實是科技儲備與供給能力的競爭。“分子模塊”是中國人自己提出的理論，通過先導(dǎo)專項的布局，中國科學院在分子模塊設(shè)計育種科技體系方面開展了很好的前瞻性、針對性和儲備性戰(zhàn)略研究，并取得了顯著成效。但是，我們依然要清醒地認識到“關(guān)鍵核心技術(shù)是要不來、買不來、討不來的”，依然要“敢于走前人沒走過的路，努力實現(xiàn)關(guān)鍵核心技術(shù)自主可控，把創(chuàng)新主動權(quán)、發(fā)展主動權(quán)牢牢掌握在自己手中”。展望未來，要滿足農(nóng)業(yè)未來產(chǎn)品發(fā)展對育種科技的需求，分子模塊設(shè)計育種科技體系的發(fā)展應(yīng)注重與如下幾個領(lǐng)域最新研究成果的結(jié)合。

合成生物學。分子生物學、組學、系統(tǒng)生物學的快速發(fā)展大大促進了我們對物種形成機制的認知。在新一輪的分子模塊設(shè)計育種創(chuàng)新中，結(jié)合計算生物學、合成生物學和基因組編輯等顛覆性共性技術(shù)與工程化技術(shù)體系，發(fā)展基于底盤品種的物種合成、物種重建成為可能。未來可依據(jù)目標區(qū)域的需求，整合多個復(fù)雜性狀的分子模塊系統(tǒng)，實現(xiàn)特定設(shè)計、特定合成功能物種。

設(shè)計育種大數(shù)據(jù)。注重融合影像、組學、物種多樣性、作物個體發(fā)育與環(huán)境適應(yīng)等數(shù)據(jù)，構(gòu)建基于復(fù)雜系統(tǒng)的大數(shù)據(jù)知識圖譜以及不同尺度下區(qū)域自然資源稟賦指標體系，融合深度學習技術(shù)，建立基于時間序列的評分矩陣、概率矩陣分解等數(shù)據(jù)統(tǒng)計模型，實現(xiàn)對分子模塊設(shè)計品種的預(yù)測。

設(shè)計育種智慧管理。基于關(guān)聯(lián)、時序、分類、聚類大數(shù)據(jù)智能分析，對光、溫、水、熱、肥、藥等基本要素優(yōu)化配置和優(yōu)化控制模型構(gòu)建，在產(chǎn)量品質(zhì)、病蟲草害、資源高效利用等方面開展模塊系統(tǒng)耦合智能化品種設(shè)計，研制播種、除草、施肥機器人，發(fā)展可視化、自動化、自然語言處理和深度學習超級計算機平臺，服務(wù)設(shè)計育種的智能管理。

致謝感謝“分子模塊設(shè)計育種創(chuàng)新體系”先導(dǎo)專項總體組辦公室李明在本文整理過程中的支持，感謝分子模塊科技團隊提供圖片。（作者：薛勇彪 種康 韓斌 桂建芳 景海春 中國科學院遺傳與發(fā)育生物學研究所北京 中國科學院植物研究所北京 中國科學院上海生命科學研究院植物生理生態(tài)研究所上海 中國科學院水生生物研究所武漢 《中國科學院院刊》供稿）